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Title:
VACUUM LEAK DETECTOR WITH MULTISTAGE VACUUM PUMP AND INTEGRATED GAS-SPECIFIC GAS SENSOR, AND METHOD FOR PRODUCING A VACUUM LEAK DETECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/104781
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a gas-specific vacuum leak detector comprising a multi-stage vacuum pump (12) and a gas-specific gas sensor (34), characterised in that the gas sensor (34) is an integral part of the vacuum pump (12) and is thereby adapted to detect a specific gas within the vacuum pump (12).

Inventors:
STRIETZEL CARSTEN (DE)
BOKANOVIC IVAN (DE)
BRUHNS HJALMAR (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/084572
Publication Date:
June 15, 2023
Filing Date:
December 06, 2022
Export Citation:
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Assignee:
INFICON GMBH (DE)
International Classes:
G01M3/20
Foreign References:
US4984450A1991-01-15
US11009422B22021-05-18
Attorney, Agent or Firm:
DOMPATENT VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNERSCHAFT VON PATENTANWÄLTEN UND RECHTSANWÄLTEN MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Gasspezifischer Vakuum- Leckdetektor mit einer mehrstufigen Vakuumpumpe (12) und einem gasspezifischen Gassensor (34), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Gassensor (34) integraler Bestandteil der Vakuumpumpe (12) ist und dadurch zur Detektion eines spezifischen Gases innerhalb der Vakuumpumpe (12) ausgebildet ist. Vakuum- Leckdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Pumpstufen (26,28) der Vakuumpumpe (12) von einem gemeinsamen Gehäuse (22) umgeben sind, in dem auch der Gassensor (34) angeordnet ist. Vakuum- Leckdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (12) einen Anschluss (20) für eine Prüfkammer (16) oder einen Prüfling aufweist. Vakuum- Leckdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung der Vakuumpumpe (12) stromaufwärts mindestens einer der Pumpstufen ein mit dem Gassensor (34) verbundener Abzweig (32) vorgesehen ist. Vakuum- Leckdetektor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzweig (32) mit einem selektiv betätigbaren Sperrventil (36) versehen ist. Vakuum- Leckdetektor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil mit einer Ventilsteuerung versehen ist, die dazu ausgebildet ist, das Ventil in Abhängigkeit von der Drehzahl oder der Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe zu betätigen. Vakuum- Leckdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Membransensor, ein Halbleiter- oder Metalloxyd-Sensor, ein Massenspektrometer, ein CC -Sensor, ein Infrarot- Absorptionssensor oder ein emissionsspektroskopischer Sensor ist. Vakuum- Leckdetektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe eine mehrstufige Scrollpumpe, eine Drehschieberpumpe, eine Wälzkolbenpumpe, eine Schraubenstufen-Pumpe oder eine Turbomolekularpumpe ist. Verfahren zum Herstellen eines gasspezifischen Vakuum-Leckdetektors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein gasspezifischer Gassensor (34) derart in eine mehrstufige Vakuumpumpe (12) integriert wird, dass der Gassensor (34) integraler Bestandteil der Vakuumpumpe (12) ist und dadurch zur Detektion eines spezifischen Gases innerhalb der Vakuumpumpe (12) ausgebildet ist.
Description:
Vakuumleckdetektor mit mehrstufiger Vakuumpumpe und integriertem gasspezifischem Gassensor sowie Verfahren zum Herstellen eines Vakuumleckdetektors

Die Erfindung betrifft einen gasspezifischen Vakuumleckdetektor mit einer mehrstufigen Vakuumpumpe und einem gasspezifischen Sensor.

Bei herkömmlichen Vakuumleckdetektoren ist eine Prüfkammer mit einer Vakuumpumpe verbunden, um Gas aus der Prüfkammer abzusaugen. In der Prüfkammer befindet sich ein Prüfling oder die Kammer selbst ist der Prüfling. Wenn der Prüfling ein Leck aufweist, tritt Gas aus dem Prüfling in die Prüfkammer aus und wird einem mit der Prüfkammer verbundenen Gassensor zugeführt. Bei dem Gassensor handelt es sich herkömmlicherweise um ein von der Vakuumpumpe separates Gerät, beispielsweise in Form eines Totaldruckmessgeräts oder in Form eines gasartabhängigen, das heißt gasspezifischen Sensors wie z.B. eines Massenspektrometers, eines optischen Sensors, einerlR-Absorptionseinheit oder eines Metalloxyd-Sensors.

Bei Leckdetektionssystemen mit mehrstufigen Vakuumpumpen ist es bekannt, einen separaten Gasdetektor an einen Anschluss der Vakuumpumpe anzuschließen, beispielsweise an den Gaseinlass oder an einen Zwischengaseinlass zwischen zwei benachbarten Pumpstufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten, kostengünstigeren und technisch vereinfachten gasspezifischen Vakuumleckdetektor sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines gasspezifischen Vakuumleckdetektors bereitzustellen.

Erfindungsgemäß ist der gasspezifische, das heißt gasspezifischer Gassensor, der selektiv und ggf. einstellbar auf eine spezielle Gasart anspricht, integraler Bestandteil der Vakuumpumpe und dadurch zur Detektion eines spezifischen Gases innerhalb der Vakuumpumpe ausgebildet. Der Gassensor detektiert also nicht ein Gas innerhalb der Prüfkammer oder innerhalb eines mit der Vakuumpumpe oder einer Pumpstufe der Vakuumpumpe verbundenen Leitungsweges, sondern direkt innerhalb der Vakuumpumpe.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines gasspezifischen Vakuumleckdetektors wird ein gasspezifischer Gassensor derart in eine mehrstufige Vakuumpumpe integriert, dass der gasspezifische Gassensor integraler Bestandteil der Vakuumpumpe ist und dadurch zur Detektion eines spezifischen Gases innerhalb der Vakuumpumpe ausgebildet ist.

Vorteilhafter Weise sind die mehreren Pumpstufen der Vakuumpumpe von einem gemeinsamen Gehäuse umgeben, in dem auch der Gassensor angeordnet ist. Das Gehäuse der Vakuumpumpe ist von dem Gehäuse der Prüfkammer und/oder von dem Gehäuse eines möglichen separaten Gasdetektors verschieden.

Die Vakuumpumpe kann einen Anschluss für eine Prüfkammer oder für einen Prüfling aufweisen. Der Anschluss ist dabei vorzugsweise an dem Gehäuse vorgesehen.

Alternativ oder ergänzend kann das Gehäuse der Vakuumpumpe einen weiteren Anschluss für einen separaten Gasdetektor aufweisen.

In Förderrichtung der Vakuumpumpe kann stromaufwärts mindestens einer der Pumpstufen ein mit dem Gassensor verbundener Abzweig vorgesehen sein. Der Abzweig kann mit einem selektiv betätigbaren Sperrventil versehen sein. Das Ventil kann mit einer Ventilsteuerung versehen sein, die dazu ausgebildet ist, das Ventil in Abhängigkeit von der Drehzahl oder der Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe oder mindestens einer Pumpstufe der Vakuumpumpe zu betätigen.

Bei dem Sensor kann es sich um einen Membransensor, einen Halbleiter- oder Metalloxyd-Sensor, ein Massenspektrometer, einen CC -Sensor, einen Infrarot- Absorptionssensor oder um einen gasspezifischen emissionsspektroskopischen Sensor. Der jeweilige Sensor sollte vorzugsweise mindestens ein typischerweise zur Leckagesuche eingesetztes Prüfgas wie z.B. Wasserstoff, Helium, CO2 und/oder Kohlenwasserstoff mit ausreichender Empfindlichkeit nachweisen können.

Bei der Vakuumpumpe kann es sich um eine mehrstufige Scrollpumpe, eine Drehschieberpumpe, eine Wälzkolbenpumpe oder um Schraubenstufen-Pumpe handeln.

Im Folgenden wird anhand der Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Die Figur zeigt das Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung. Eine mehrstufige Vakuumpumpe 12 ist über eine Verbindungsleitung 14 mit einer Prüfkammer 16 verbunden, um die Prüfkammer 16 zu evakuieren. Dabei enthält die Prüfkammer 16 entweder ein auf Dichtheit zu prüfendes Objekt oder ist selbst das auf Dichtheit zu überprüfende Objekt. Die Verbindungsleitung 14 ist mit einem separat absperrbaren Abzweig 18 mit einem Anschluss 20 versehen, an den ein Gasdetektor anschließbar ist.

Die Vakuumpumpe 12 weist ein Gehäuse 22 auf, dass von dem Gehäuse 24 der Prüfkammer 16 und von dem Gehäuse eines möglichen, separaten Gasdetektors, der beispielsweise an den Anschluss 20 angeschlossen sein kann, verschieden ist. Die Vakuumpumpe 12 ist eine mehrstufige Vakuumpumpe mit zwei Pumpstufen 26, 28, die jeweils ebenfalls innerhalb des gemeinsamen Gehäuses 22 angeordnet sind. Die beiden Pumpstufen 26, 28 sind durch einen Kanal 30 verbunden, der einen Abzweig 32 aufweist, an den ein gasspezifischer Gassensor 34 angeschlossen ist. Der Abzweig 32 ist mit einem über eine in der Figur nicht dargestellte Ventilsteuerung separat sperrbaren Sperrventil 36 versehen. Das Ventil 36 ist zwischen den beiden Pumpstufen 26, 28 und dem Gassensor 34 angeordnet, um den Gassensor 34 gastechnisch von den beiden Pumpstufen 26, 28 zu trennen.

Bei dem Gassensor 34 handelt es sich um einen Membransensor (z.B. WISE Technology Sensor). Das Sperrventil 36 ist in einem Grundzustand gesperrt und öffnet bei Überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl oder Leistungsaufnahme der beiden Pumpstufen 26, 28 automatisch. Der Sensor 34, das Sperrventil 36, der Abzweig 32 und die beiden Pumpstufen 26, 28 sind jeweils integrale Bestandteile der Vakuumpumpe 12 und somit innerhalb des gemeinsamen, diese Komponenten umgebenden Gehäuses 22 angeordnet.