PROCESS AND APPARATUS TO CHECK FOR LEAKS IN ELECTRIC DEVICES

Abstract: 1. A process for leak testing electric components (13) which have an inner hollow space (15) in a sealed housing (14), wherein the component (13) to be tested is inserted into a recipient (16) connected to a cylinder (18), and a change of pressure is brought about in the recipient (16) by displacing a piston (19) in the cylinder (18), wherein after a predetermined time interval the pressure in the recipient (16) is measured by comparison with a predetermined theoretical value, and a deviation of the measured pressure from the theoretical value or the observation of the theoretical value, as the case may be, is indicated, characterised in that during the insertion of the component (13) into the recipient (16) the piston (19) is retained in a defined rest position (A) within the cylinder (18), that when the recipient (16) has been closed the piston (19) is displaced into an operating position (B, C) and that after the predetermined time interval the pressure in the recipient (16) is measured by a pneumatic-electric transducer (21).

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung elektrischer Bauelemente Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dicht heitsprüfung elektrischer, einen Innenhohlraum in einem geschlossenen Gehäuse enthaltender Bauelemente sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Gehäuse elektromechanischer Bauelemente, wie Relais, werden vielfach durch Verschweissen, Vergiessen oder auf andere Weise abgedichtet, um die innenliegenden Kontakte vor schädlichen Umwelteinflüssen zu schützen. Nach dem Verschliessen des Gehäuses müssen diese Bauelemente auf Dichtigkeit geprüft werden. Hierbei war es bisher üblich, derartige Bauelemente, also beispielsweise Relais, in einem Wasserbad zu prüfen, wobei aufsteigende Luftblasen ein Leck anzeigten. Die Uberwachung solcher Luftbläschen ist jedoch kaum automatisierbar. Uberdies hat das Wasser bad den Nachteil, dass das Wasser in undichte Gehäuse eindringt und das Bauelement unbrauchbar macht, obwohl es funktionell völlig in Ordnung gewesen wäre und durch eine einfache Nacharbeit auch die geforderte Dichtigkeit erhalten könnte. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Prüfmethode zur Verfügung zu stellen, mit der Undichtigkeiten auch ohne Beeinträchtigung des Bauelementes sicher erkannt werden können und die völlig automatisierbar ist. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass das Bauelement in einen Rezipienten mit definiertem Volumen gebracht wird, dass danach in einem den Rezipienten einbe- ziehenden Raum mit definiertem Messvolumen eine Druckänderung, und zwar durch Volumenänderung einer vorgegebenen Gasmenge, erzeugt wird, dass nach einer vorgegebenen Zeitspanne der Druck in dem Rezipienten gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, welcher aufgrund des Messvolumens unter Berücksichtigung der Bauelementgrösse und der vorgegebenen Gasmenge eingestellt ist, und dass schliesslich bei Abweichung des gemessenen Drucks von dem Sollwert ein Leck angezeigt wird. Die erfindungsgemässe Prüfmethode hat zunächst den Vorteil, dass anstelle von Wasser ein Gas, im allgemeinen Luft, verwendet wird, welches auch beim Eindringen in ein undichtes Gehäuse keinen Schaden verursacht. Die Prüfung geschieht durch Druckmessung und Vergleich des gemessenen Drucks mit einem Sollwert, was ohne weiteres automatisch durchgeführt werden kann. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird Je doch das Bauelement nicht unmittelbar mit einem vorgegebenen Prüfdruck beaufschlagt. Dies könnte nämlich bei einem Bauelement mit grossem Leck zur Folge haben, dass sich der Prüfdruck sofort auch im Bauelement einstellt, so dass danach keine Druckänderung mehr messbar wäre. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird deshalb der Prüfdruck durch vorgegebene Volumenänderung erzeugt, wobei aufgrund der Volumenverhältnisse des Rezipienten und des Bauelementes sowie des Anfangsdruckes genau der Sollwert ermitteln lässt, der sich bei einem dichten Bauelement einstellen müsste. Die zur Messung im Rezipienten erzeugte Druckänderung kann wahlweise nach der einen oder anderen Richtung erfolgen. Erzeugt man durch die Volumenänderung einen Uberdruck, so wird die Messung in der Weise vorgenommen, dass ein Leck bei Unterschreiten des eingestellten Sollwertes angezeigt wird. Wird dagegen in dem Rezipienten durch die Volumenänderung ein Unterdruck erzeugt, so wird ein Leck beim Überschreiten des eingestellten Sollwertes angezeigt. Der Anfangsdruck im Rezipienten wird im allgemeinen dem Atmosphärendruck entsprechen, der sich beim Einbringen des zu prüfenden Bauelementes von selbst einstellt. Zweck mässigerweise wird die Grösse des Rezipienten so gewählt, dass das Messvolumen in der gleichen Grössenordnung liegt oder kleiner ist als das Volumen des Hohlraums im Inneren des Bauelementes. Damit ist gewährleistet, dass ein Leck auch eine gut messbare Abweichung des Messdrucks vom Sollwert erbringt. Zweckmässig ist es weiterhin, dass der Rezipient erst nach der vorgegebenen Zeitspanne mit der Druckmesseinrichtung verbunden wird, um die Hysterese des Messwandlers zu umgehen. In einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass die vorgegebene Gasmenge in einer Vorkammer mit definiertem Volumen durch Anlegen eines definierten Vordrucks erzeugt wird und dass dann die Vorkammer vom Vordruck abgetrennt und mit dem Rezipienten verbunden wird. In diesem Fall wird also in der Vorkammer eine Gasmenge mit definiertem Volumen und definiertem Druck, nämlich dem Vordruck, erzeugt. Durch die -Verbindung der Vorkammer mit dem ebenfalls definierten Volumen des Rezipienten erhält man dann einen Messdruck in Abhängigkeit von der Dichtigkeit des im Rezipienten befindlichen Bauelementes. Die Vorkammer kann nach dem Überströmen des Gases wieder vom Rezipienten getrennt werden. In einer Abwandlung des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Druckänderung im Rezipienten durch definiertes Verschieben eines Rolbens in einem mit dem Rezipienten in Verbindung stehenden Zylinder erzeugt wird. In diesem Fall wird also keine getrennte Vorkammer verwendet, sondern das Volumen des Rezipienten selbst wird durch definiertes Verschieben eines Kolbens verändert. Auch hier stellt sich in Abhängigkeit von der Dichtigkeit des Bau elementes ein Messdruck ein. Um hierbei die Hysterese des Messwandlers auszuschalten, kann weiterhin vorgesehen werden, dass der Kolben zunächst nur um einen bestimmten Be- trag verschoben wird, so dass der Sollwert in keinem Fall noch erreichbar ist, und dass nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne eine weitere Verschiebung des Kolbens vorgenommen wird. In diesem Fall bewirkt diese zusätzliche Verschiebung erst ein Ansprechen der Leckanzeige, wenn das Bauelement undicht war. Nachfolgend werden anhand der Zeichnung zwei Vorrichtungen zur DurchfEhrung des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben. Es zeigt Fig. i eine vorrichtung zur Dichtheitsprüfung mit einem Rezipienten und einer getrennten Vorkammer, Fig. 2 eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung mit einem Rezipienten und einem verstellbaren Kolben. Anhand der Fig. 1 wird eine Dichtheitsprüfung mit Über- druck beschrieben; eine Prüfung mit Unterdruck wäre analog ebenfalls durchfuhrbar. In einem geschlossenen Rezipienten 1 mit definiertem Innenraumvolumen 2 befindet sich ein auf Dichtigkeit zu prüfendes Bauelement 3, beispielsweise ein Relais, dessen geschlossenes Gehäuse 4 einen Hohlraum 5 einschliesst. Das Aussenvolumen des Bauelementes 3 hat eine definierte Grösse. Zweckmässigerweise ist der Rezipient so gewählt, dass das nach Einbringen des Bauelementes verbleibende Restvolumen etwa in der gleichen Grössenordnung liegt wie der Hohlraum 5 des Bauelementes oder nach Möglichkeit kleiner ist. Eine Vorkammer 6 mit definiertem Innenvolumen 7 ist über ein Ventil 8 an einen definierten Vordruck Pv anschliessbar. Ausserdem steht die Vorkammer 6 über ein Ventil 9 mit dem Innenraum 2 des Rezipienten in Verbindung. Dieser Innenraum 2 ist weiterhin über ein Ventil 10 an einen pneu- matisch-elektrischen Wandler 11 anschliessbar. Zu Beginn der Dichtheitsprüfung wird das Ventil 8 kurz- zeitig geöffnet, so dass die Luft mit dem Vordruck Pv die Vorkammer 5 füllt. Nach dem Schliessen des Ventil das Ventil 9 geöffnet. Dadurch strömt die Luft aus der Vorkammer 6 in den Rezipienten 1. Dadurch stellt'sich der Prüfdruck P im Rezipienten 1 entsprechend dem Volu p menverhältnis vom Rezipienteninnenraum 2 zum Vorkammer Innenraum 7 ein. Sobald der Druckausgleich erfolgt ist, wird das Ventil 9 geschlossen. Hat der Prüfling ein gro sses Leck, so strömt die Luft schon während der Öffnungszeit des Ventils 9 in den Rezipientenraum 2, und es stellt sich ein kleinerer PrUfdruckPp als bei einem leckfreien oder nur geringfügig undichten Bauelement ein. Der Prüfdruck Pp wirkt eine vorgegebene Zeit auf das Bauelement 3 ein. Danach wird das Ventil 10 geöffnet, und die Luft mit dem Messdruck Pm strömt nun aus dem Raum 2 zum pneumatisch-elektrischen Wandler 11. War das Bauelement 3 dicht, so ist der Messdruck Pm gegenüber dem Prüfdruck Pp nicht abgesunken, und der Wandler 11 gibt ein elektrisches Signal, beispielsweise an eine Anzeigelampe 12 oder an ein sonstiges Signalgerät. War das Bauelement 3 dagegen undicht, wird am Wandler 11 der zum Erzeugen eines Signals erforderliche Druck nicht erreicht. Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird die Auswirkung der Hysterese des Wandlers 11 umgangen. Wird jedoch die Mess- anordnung ohne das Ventil 10 betrieben, so schaltet der Wandler 11 nach Offnen des Ventils 9 in jedem Fall erst durch; er schaltet erst dann wieder zurück, wenn der Druck im Rezipienten auf einen der Hysterese entsprechenden Wert abgefallen ist. Die Prüfgenauigkeit ist hierbei abhängig von der Grösse der Hysterese. äre die Vorkammer 6 mit dem Ventil S nicht in den Mess- kreis eingebaut, so vürde sich bei einem Bauelement mit grossem Leck der Hohlraum 5 sofort füllen; bei der anschliessenden Messung würde fälschlicherweise das Bauelement als dicht angezeigt werden. Eine abgewandelte Anordnung zur Dichtheitsprüfung zeigt Fig. 2. Das dabei anzuwendende etwas abgewandelte Messverfahren wird im folgenden anhand einer Prüfung mit Unterdruck beschrieben; doch wäre auch in diesem Fall eine Verwendung von Überdruck analog anwendbar. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich ein Bauelement 13 mit einem dichten Gehäuse 14 und einem Innenhohlraum 15 in einem Rezipienten 16 mit einem definierten In Innenraum 17. An dem Rezipienten 16 ist ein Zylinder 18 als Führung für einen Kolben 19 angeformt. Der Zylinderinnenraum 20 kann durch die Bewegung des Kolbens 19 variiert werden. Ausserdem ist an dem Rezipienten 16 ein pneumatischelektrischer Wandler 21 angeschlossen. Dieser pneumatischelektrische Wandler besitzt wie auch im vorhergehenden Beispiel einen Faltenbalg 21a, welcher auf einem Schalter 21b wirkt. Unterschreitet der Messdruck Pm an der Anschlussseite des Wandlers 21 einen vorgegebenen Sollwert, so betätigt der Faltenbalg 21a den Schalter 21b und gibt ein elektrisches Signal ab, mit welchem eine Lampe 22 oder ein anderes Anzeigegerät in Betrieb gesetzt wird. Für die Stirnfläche 19a des mit einem Dichtungsring 19b abgedichteten Kolbens sind drei Stellungen A, B und C vorgesehen. Die Ausgangsstellung des Kolbens 19 zu Beginn der Dichtheitsprüfung ist die Stellung A. Ist der Rezipient 16 geschlossen, so wird der Kolben 19 zur Erzeugung eines Vorvakuums in die Stellung B gebracht. Dieses Vorvakuum wirkt eine vorgegebene Zeit auf das Bauelement 13. Hat das Bauelement ein Leck, so strömt die Luft aus dem Hohlraum 15 in den Rezipientenraum 17, und der Druck erhöht sich. Ist das Bauelement dagegen leckfrei, so bleibt der eingestellte Druck gleich. Anschliessend wird der Kolben 19 in die Stellung C gebracht. Bei einem leckfreien Bauelement 13 gibt nun der pneumatisch-elektrische Wandler 21 ein Signal ab. Bei einem Bauelement mit Leck wird das zum Schalten benötigte Vakuum nicht erreicht, und das Signal unterbleibt. Bei dieser Messanordnung wird die Auswirkung der Hysterese des Wandlers 21 umgangen. Wird dagegen der Kolben 19 sogleich von der Stellung A in die Stellung C gebracht, so schaltet der Wandler in jedem Fall zunächst durch. Er schaltet dann bei einem undichten Bauelement erst zurück bei einem Druckanstieg, der der Hysterese des Wandlers entspricht. Die Prüfgenauigkeit ist hierbei abhängig von der Grösse der Hysterese. 11 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung elektrischer, einen Innenhohlraum in einem geschlossenen Gehäuse besitzenden Bauelemente, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das zu prüfende Bauelement (3) in einen Rezipienten (1) mit definiertem Volumen (2) gebracht wird, dass danach in einem den Rezipienten (2) einbeziehenden Raum mit definiertem Messvolumen eine Druckänderung, und zwar durch Volumenänderung einer vorgegebenen Gasmenge (7), erzeugt wird, dass nach einer vorgegebenen Zeitsoan- ne der Druck (Pm) \ in dem Rezipienten (1) gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, welcher aufgrund des Messvolumens unter Berücksichtigung der Bauelementgrösse und der vorgegebenen Gasmenge eingestellt ist, und dass schliesslich bei Abweichung des gemessenen Drucks (Pm) von dem Sollwert ein Leck angezeigt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Rezipienten (1) durch die Volumenänderung ein Uberdruck erzeugt wird,und dass bei Unterschreiten des Sollwertes ein Leck angezeigt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 d a d u r c h g e - k e n n z e i c h ne t , dass in dem Rezipienten (16) durch die Volumenänderung ein Unterdruck erzeugt wird, und dass bei Überschreiten des Sollwertes ein Leck angezeigt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rezipient (1) erst nach der vorgegebenen Zeitspanne mit einer Druckmesseinrichtung (11) verbunden wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die vorgegebene Gasmenge in einer Vorkammer (6) mit definiertem Volumen (7) durch Anlegen eines definierten Vordruckes (Pv) erzeugt wird, dass dann die Vorkammer (6) vom Vordruck (Pv) abgetrennt und mit dem Rezipienten (1) verbunden wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Druckänderung im Rezipienten (16) durch definiertes Verschieben eines Kolbens (19) in einem mit dem Rezipienten (16) in Verbindung stehenden Zylinder (18) erzeugt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,. dass der Kolben (19) zunächst nur soweit verschoben wird, dass die Druckänderung unterhalb des Sollwertes bleibt, und dass nach Ablauf der vorgegebenen Zeitspanne eine weitere Verschiebung des Kol- bens (19) vorgenommen wird. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Rezipient (1) einerseits mit einem pneumatisch-elektrischen Wandler (11) und andererseits über ein Ventil (9) mit einer Vorkammer (6) verbunden ist, wobei die Vorkammer (6) ihrerseits über ein weiteres Ventil (8) an einem konstanten Vordruck (Pv) anschliessbar ist. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Rezipienten (1) und dem pneumatisch-elektrischen Wandler (11) ebenfalls ein Ventil (10) eingeschaltet ist. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an einem das zu prüfende Bauelement aufnehmenden Rezipienten ein einen Kolben (19) führender Zylinder (18) angeformt ist,und dass der Rezipient ausserdem mit einem pneumatisch-elektrischen Wandler (21) in Verbindung steht. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben (19) in dem Zylinder (18) drei definierte Stellungen besitzt.

Inventors: HEINZL, ALFRED, ING. GRAD., STADLER, HEINZ
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: G01M3
IPC codes: G01M3