Tyhjiötekniikka vuodonetsintä



Samankaltaiset tiedostot
YTM-Industrial INDUTRADE GROUP VUODONETSINTÄ.

Hydrostaattinen tehonsiirto. Toimivat syrjäytysperiaatteella, eli energia muunnetaan syrjäytyselimien staattisten voimavaikutusten avulla.

VUODONETSINTÄ. YTM-Industrial INDUTRADE GROUP

KAASUJEN YLEISET TILANYHTÄLÖT ELI IDEAALIKAASUJEN TILANYHTÄLÖT (Kaasulait) [pätevät ns. ideaalikaasuille]

FX-korkeapainekäsipumpun käyttöohje. Copyright c Eräliike Riistamaa Oy

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Lahti Precision Fluidisointijärjestelmä

APUWATTI KÄYTTÖOHJEKIRJA KAUKORA OY

WALLMEK ERIKOIS TYÖKALUT

Via Circonvallazione, Valduggia (VC), Italia Puh: Faksi: Kuva 9525.

950x. PN25 (maks. 25 bar enintään 80 C, maks. 20 bar ja 100 C)

Omavoimaiset säätimet on suunniteltu integroitaviksi suoraan lämmönsiirtimeen. Niiden avulla lämmönsiirrin säätää käyttöveden lämmitystä.

Application and processing note (P)

Kone- ja rakentamistekniikan laboratoriotyöt KON-C3004. Koesuunnitelma: Paineen mittaus venymäliuskojen avulla. Ryhmä C

Käyttöohjeet Pahlen V350 Hiekkasuodatin

Via Circonvallazione, Valduggia (VC), Italy Puh.: Faksi: EN12164 CW602N

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

ÖLJYNJAKELULAITTEET PAINEPISTE OY

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

"THE FLOW" TIIVISTENESTELAITTEEN ASENNUS-, KÄYTTÖ-, JA HUOLTO-OHJE APP / APT PUMPULLE, SOVITE (T 02)

Syöttöveden kaasunpoisto ja lauhteenpuhdistus

UPONOR PRO. Uponor Pro 1 -jakotukki ja tarvikkeet

Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

Takaje vakuumilaitteen käyttö- ja huolto-ohje

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto TERVETULOA!

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

Paineakku. Reijo Mäkinen. No 11

Uponor Push 23A Pumppu- ja sekoitusryhmä

Aurinkolämmitin XP2. Käyttöopas FI

AGA-säätimet. Keskussäädin MR-21.. s. 2. Keskussäädin MR-60.. s. 3. Unicontrol 500 s. 4. Fixicontrol HT. s. 5. R-21 < 10 bar s. 6. DIN Control.. s.

KÄYTTÖOHJE WME CH-200 Puoliautomaattinen kaasukeskus lääkkeellisille kaasuille

Dynatel 2210E kaapelinhakulaite

ARSKA TARKASTUS JA HUOLTO-OHJE 9.05,1

Rei itys kuumasinkittäviin kappaleisiin

Otanta ja idätysnäytteiden valmistus

3.0 Käyttö- ja huolto-ohje. 3.1 Ohituskäyttö

KULJETTAJAN KÄSIKIRJA

KÄYTTÖOHJEET SÄHKÖKÄYTTÖISEILLE AUTOMAATTIPALAUTTEISILLE HYDRAULIIKAPUMPUILLE HTWP21 SARJAN MOMENTTIAVAIMIA VARTEN.

LADDOMAT MR 50. Asennusohje. Toimitussisältö. Laddomat venttiilipaketti: Elektroninen varausäädin

"THE FLOW" TIIVISTENESTELAITTEEN ASENNUS-, KÄYTTÖ-, JA HUOLTO-OHJE KAKSITOIMISELLE MEKAANISELLE TIIVISTEELLE (T 03)

DEE Kryogeniikka

Sähköinen vuodontarkkailu. Suomen ympäristökeskus , Perttu Juntunen

12VF Vedenlämmitin. Asennus & Käyttöohje

3.5 KG 9.4KG 17,0 KG

GREDDY PROFEC B SPEC II säätäminen

KAAPELITESTERI / PAIKANNIN TRIFITEK TR-383 PIKAKÄYTTÖOHJE V1.0

Koesuunnitelma. Tuntemattoman kappaleen materiaalin määritys. Kon c3004 Kone ja rakennustekniikan laboratoriotyöt. Janne Mattila.

ROMUMETALLIA OSTAMASSA (OSA 1)

TSI DP-CALC 5815 KÄYTTÖOHJE

33. Valimohiekkojen kuljetuslaitteet

TARKASTUS- JA HUOLTO-OHJE PAINEELLISELLE JAUHESAMMUTTIMELLE TULIPEIKKO FX2

Potilasopas. Tämän oppaan omistaa:

Lypsykoneen testausohje

Käyttösäätimet. ActivSound 75. (1) Virtakytkin Kytkee virran päälle tai pois päältä. (2) Virtailmaisin Palaa vihreänä, kun virta on päällä.

Eksimeerin muodostuminen

Transistori. Vesi sisään. Jäähdytyslevy. Vesi ulos

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

vapaa vapaa nasta 3 nasta 2 nasta 1 (maadoitus)

Johdanto Tavoitteet Työturvallisuus Polttokennoauton rakentaminen AURINKOPANEELITUTKIMUS - energiaa aurinkopaneelilla...

Mitä on huomioitava kaasupäästöjen virtausmittauksissa

kysulkuventtiili vaikeisiin sovelluksiin

ITE tyhjiöpumput. Käyttöohje. Onninen Oy - Kylmämyynti

padvisor - pikaohje - työkalu SATRON Smart/Hart dp- ja painelähettimiä varten

-Motorracing Electronics. MAP KÄYTTÖOHJE Tuotenumero 1004, 1005 ja MAP Käyttöohje v1.0 11/2011 1/7

Lego Mindstorms NXT. OPH oppimisympäristöjen kehittämishanke (C) 2012 Oppimiskeskus Innokas! All Rights Reserved 1

2. Tarkasta sammuttimen kokonaispaino.

OHJE 2(5) Dnro LIVI/4495/05.00/ KITKAN MITTAAMISEN MENETELMÄ... 3

Versio 5 FIN ROHS. Sähkönumero teknisen tukkukaupan asiantuntija

Online DGA mittausteknologiat. Vaisala

ASENTAJAN KÄSIKIRJA. Jäspi Basic jäähdytyspaketti. Kaukora Oy. MCU 40 ohjausautomatiikalla varustettuihin järjestelmiin.

9555P Vaihtuva-aukkoinen valurautainen kaksoissäätöventtiili

Tämän sybolin esiintyessä, käyttäjän tulee lukea käyttöohje, josta lisätietoa. Tämä symboli normaalikäytössä indikoi vaarallisesta mittausjännitteestä

testo Vuodonilmaisin kylmäaineille Käyttöohje

KAASULÄMPÖMITTARI. 1. Työn tavoitteet. 2. Työn taustaa

LANGATON RENGASPAINEEN JA LÄMPÖTILAN VALVONTAJÄRJESTELMÄ

Kapasitiivinen ja induktiivinen kytkeytyminen

Sangean PR-D4 Käyttöohjeet

Patteriverkoston paine ja sen vaikutus

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Luvun 12 laskuesimerkit

Lehden nro 83 mukana sait

RAUTAFOSFATOINNIN VESIEN SIIRROT. Copyright Isto Jokinen

RAIDETESTERIN KÄYTTÖOHJE

YKSIVAIHEISET OSIENPESUKONEET C-800SS...C-2600SS. Tehokkaaseen puhdistukseen

BRV2 paineenalennusventtiili Asennus- ja huolto-ohje

Mikkelin ammattikorkeakoulu Tarkk` ampujankuja 1 PL 181, MIKKELI KÄYTTÖOHJEET: FLUKE Networks IntelliTone 200 Toner ja Probe

Aerosana, Tescon ja Orcon tuotteiden ilmatiiveyden testaaminen

Toimintakokeet toteutus ja dokumentointi Janne Nevala LVI-Sasto Oy

Käyttöohje. Tiiveystesteri

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE Risto Mikkonen

Harjoitustyön 2 aiheiden kuvaukset

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä

Jos käytät jatkojohtoa, jatkojohdon pistorasian on oltava suodattimen verkkokytkennän yläpuolella.

2. Määritelmät Puristussuhde: Iskutilavuuden suhde puristustilavuuteen, suhdeluku.

Näytesivut. Kaukolämmityksen automaatio. 5.1 Kaukolämmityskiinteistön lämmönjako

Neljä yleistä PAINEKALIBROINNIN ONGELMAA

VALMISTEYHTEENVETO. Lääkkeellinen hengitysilma on tarkoitettu lapsille, aikuisille ja vanhuksille.

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

AIR-MIX-RUISKUN PERUSKÄYTTÖ

Transkriptio:

Tyhjiötekniikka vuodonetsintä Veli Hulkkonen No 17 FLUID Finland 3-2007

Tyhjiötekniikan vuodonetsintä Koska tyhjiötilassa paine on pieni, pienikin vuoto voi aiheuttaa haitallisen paineen nousun, jolloin tyhjiön ylläpitämisestä seuraa turhia ylimääräisiä kustannuksia. Myös muita yksikköjä käytetään vielä yleisesti. Kuvassa 2 olevasta eri vuotoyksikköjen muuntotaulukosta ilmenevät yleisimmin käytetyt yksiköt. Vuodon aiheuttajat Vuodon syntymisen edellytyksenä on, että vuotokohdan yli vallitsee paine-ero. Tyhjiötilan vuodon voi aiheuttaa pieni reikä, epätiivis liitos, vuotava tiiviste, rikkoutunut tartuntaelin tai epätasainen tartuntapinta sekä niin sanottu valevuoto. Reikä voi muodostua valmistusmateriaalissa olevasta huokosesta. Epätiiviin liitoksen voi aikaansaada esimerkiksi liitospintojen välissä oleva roska tai naarmu. Tiivisteitä tyhjiötekniikassa esiintyy muun muassa venttiileissä, pumpuissa, tyhjiötilan läpivienneissä ja tyhjiöpakkauskoneissa. Tartuntaelimenä erilaisten levyjen ja pakkausten käsittelyssä käytetään yleisesti imukuppeja. Mikäli imukupin reuna tai imukuppi muuten on rikki tai tartuntapinta on liian epätasainen, aiheuttaa tämä vuodon. Valevuoto esiintyy tyhjiötilassa, jossa on esimerkiksi seinämässä huokonen, joka on yhteydessä pienen reiän kautta tyhjiötilaan, mutta ei ulkoilmaan, kuva 1. Kun tyhjiötilaan imetään tyhjiö, jää paine huokosessa korkeammaksi kuin tyhjiötilassa. Tällöin huokosesta purkautuu kaasua tyhjiötilaan, joka nostaa painetta tyhjiötilassa. Tällainen vuoto on erittäin vaikea paikallistaa. Kuva 2. Eri vuotoyksikköjen muuntotaulukko Tyhjiömittari vuodonetsinnässä Tyhjiömittarilla on nykyisin vuodonetsinnässä niin kuin koko tyhjiötekniikassa merkittävä asema. Tyhjiötilassa olevaa kaasua mitataan, koska tarvitaan tietoa kaasun paineesta tai sen koostumuksesta. Useimmiten mitataan vain kokonaispainetta. Tällöinkin mittarin rakenne vaatii useasti, että on tiedettävä myös kaasun koostumus. Koostumusta voidaan mitata osapainemittareilla eli massaspektrometreillä. Tyhjiösysteemissä olevan vuodon etsintään ryhdytään käytännössä yleensä vasta sitten, kun tyhjiötilan painemittari osoittaa epätavallista paineen nousua. Tyhjiön painetta mitattaessa on kiinnitettävä erityistä huomiota mittarin painealueeseen. Reuna-alueilla saattaa tarkkuus oleellisesti heiketä. Lisäksi useimmat tyhjiömittarit reagoivat eri kaasuille eri tavoin. Jos kaasun koostumus muuttuu, yleensä myös mittarin lukema muuttuu. Kuva 1. Valevuoto Vuodon laskentakaava ja yksiköt Vuodon suuruus on tilavuus kertaa aikayksikköä kohti tapahtuva paineen muutos. Tämän mukaan vuodon laskentakaavaksi saadaan: Q = V * dp/dt Kaavassa Q = vuoto, V = tilavuus, dp = paineen muutos ja dt = ajan muutos Vuodon yksiköksi tulee: Q = Pa m 3 /s Kuva 3. Erään piranimittarin lukema eri kaasuille todellisen paineen funktiona 2 FLUID klinikka no 17 FLUID Finland3-2007

Esimerkkinä paineen muuttumisesta on kuvassa 3 esitetty erään piranimittarin lukema eri kaasuille todellisen paineen funktiona. Mittarin painealueista on kuvassa 4 esimerkkinä kahden piranimittarin mittaritaulut. Kuva 5. Painekäyriä. a) vuodon aiheuttama paineennousu, b) kaasujen irtoamisen aiheuttama paineennousu, c) vuodon ja kaasujen irtoamisen aiheuttama paineennousu (Leybold) Kuva 4. Piranimittareiden mittaritauluja Vuodonetsintämenetelmät Yleisimmät vuodonetsintämenetelmät ovat: - paineennousutesti - kuplatesti (ylipainetestaus) - testaus halogeenikaasuilla - testaus heliumvuodonetsijällä - korkeataajuusetsijän käyttö - ultraäänenetsijän käyttö - vetykaasunilmaisimen käyttö Paineennousutesti Yleensä tyhjiösysteemi sisältää ne laitteet, mitä paineennousutestin yhteydessä tarvitaan: tyhjiötilan, pumpun, venttiilin ja tyhjiömittarin. Testi tehdään seuraavasti: Tyhjiötilaan imetään haluttu tyhjiö, jonka jälkeen venttiili suljetaan. Tyhjiömittarilla mitataan tietyssä ajassa (dt) tapahtuva paineennousu (dp). Kun tyhjiötilan tilavuus (V) tunnetaan, vuoto (Q) voidaan laskea vuodon laskentakaavalla (Q = V * dp/dt). Paineennousutesti on melko karkea vuodonetsintämenetelmä. Se ilmaisee ainoastaan kohtalaisen suuret vuodot. Lisäksi on otettava huomioon, että tällä menetelmällä mitattuun vuotoon sisältyy myös tyhjiötilassa olevien nesteiden kaasuuntumisesta aiheutuva kaasukuorma. Kuvassa 5 olevista käyristä ilmenevät vuodosta ja kaasujen irtoamisesta sekä näiden yhteisvaikutuksesta johtuva paineennousu. Jotta vuodosta saataisiin mahdollisimman oikea kuva, on paineennousutesti tehtävä eri paineissa ja useita kertoja. Mahdollinen paineennousu kyllä kertoo sen, että vuotoa on, mutta se ei kerro, missä vuoto on. Vuotoja esiintyy useimmiten liitoksissa. Vuotava liitos voidaan yrittää paikallistaa sivelemällä liitoksiin liitos kerrallaan vaseliinia tai muuta rasvaa ja seuraamalla koko ajan tyhjiömittaria. Vuoto on luonnollisesti siinä liitoksessa, jota siveltäessä paineen nousu loppuu. Kuplatesti Kuplatesti on vanha, paljon käytetty vuodonetsintämenetelmä. Se vastaa paineilmaverkoston ja -laitteiden yhteydessä tapahtuvaa vuodonetsintää. Testattava systeemi tai kappale koeponnistetaan kaasulla tai nesteellä, useimmiten paineilmalla. Mahdolliset vuotokohdat käsitellään ilmaisinaineella, esimerkiksi ilmaisintahnalla, sprayllä tai pesuaineliuoksella, jolloin vuoto näkyy kuplana ilmaisinaineessa. Jos vuoto on pieni, kuplan muodostumisaika voi olla jopa useita tunteja. Kuplatesti voidaan tehdä myös samalla tavalla kuin etsittäessä vuotokohtaa esimerkiksi polkupyörän renkaasta eli upottamalla testattava kappale ilmaisinnesteeseen, yleensä veteen, jolloin vuodon seurauksena vesi alkaa kuplia. Kuplatesti on siinä mielessä hyvä vuodonetsintämenetelmä, että se ilmaisee suoraan vuotokohdan. Lisäksi se on helppo tehdä ja halpa. Haittapuolena on se, että testattava laite on testauksen jälkeen ainakin osittain märkä. Myös kuplatesti on melko karkea vuodonetsintämenetelmä ja soveltuu näin ollen kohtalaisen suurien vuotojen etsintään. Pienin havaittava vuoto on noin 10-5 Pa m 3 /s. Haluttaessa vuodon suuruus voidaan laskea samalla kaavalla kuin paineennousutestin yhteydessä eli (Q = V * dp/dt). Tällöin kuplatesti myös tehdään periaatteessa samalla tavalla kuin paineennousutesti, mutta kuplatestiä tehtäessä mitataan, miten paljon paine laskee aikayksikköä kohti. Kysymyksessä on tavallaan paineenlaskutesti. Kuplatestiä tehtäessä on varottava käyttämästä rakenteisiin nähden liian suurta painetta. Etenkin kun testataan tyhjiötilaa, jossa on suuria tasaisia pintoja, vähänkin liian suuri paine saattaa aiheuttaa pullistumia. FLUID Finland 3-2007 FLUID klinikka no 17 3

Testaus halogeenikaasuilla Halogeenikaasuja voidaan käyttää vuodonetsintään kahdella toisilleen vastakkaisella tavalla: joko sijoittamalla halogeenivuodonetsimen anturi tyhjiötilan imuputkeen ja suihkuttamalla mahdollisia vuotokohtia halogeenipitoisella kaasulla tai paineistamalla tyhjiötila halogeenikaasulla ja haistelemalla halogeenietsimen anturilla mahdollisia vuotokohtia. Molemmissa tapauksissa vuoto voidaan lukea etsimen mittarista. Kuva 7. Heliumvuodonetsijän massaspektrometrin toimintaperiaate Kuva 6. Halogeenivuodonetsin. 1 lämmitysvastus, 2 platinasylinteri, 3 sylinteri, 4 kaasunvirtaus (White ja Hickey) Kuva 6 esittää halogeenivuodonetsimen periaatetta. Ulkokuoren ja lämmitettävän sisäosan välillä on 100 500 voltin jännite-ero. Tällöin ionivirta voidaan lukea ampeerimittarista. Halogeenietsimen paras herkkyys on noin 10-7 Pa m 3 /s. Halogeenietsin on hinnaltaan melko edullinen. Haittapuolia ovat anturin reagointi kaikille halogeenikaasuille (esimerkiksi tupakansavulle) ja pitkä muisti-ilmiö (halogeenit absorboituvat anturiin). Muisti-ilmiötä voidaan pienentää suihkuttamalla tyhjiötilaan inerttiä kaasua. Testaus heliumvuodonetsijällä Kuten nimikin kertoo, heliumvuodonetsijän kanssa käytetään ilmaisukaasuna heliumia. Heliumetsijä koostuu massaspektrometristä ja pumppuyksiköstä. Massaspektrometri Massaspektrometri muodostaa heliumvuodonpaljastajan sydämen. Sen toimintaa esittää kuva 7. Analysoitava kaasu johdetaan massaspektrometrin ionilähteeseen. Ionilähteessä on kuuma hehkulanka, josta irtoavat elektronit ionisoivat kaasun. Jännite-eron avulla ionit kiihdytetään ja johdetaan voimakkaaseen magneettikenttään. Kentän vaikutuksesta ionien liikeradasta tulee kaareva. Kaarevuussäde on massaluvusta riippuen eri ioneilla erilainen. Vedyllä se on pienin ja heliumilla toiseksi pienin. Heliumin massaluku on neljä. Tämä tekee sen helposti erotettavaksi muista ioneista. Heliumionisuihku johdetaan pienen aukon kautta analysointiyksikköön. Aukolla estetään muiden kuin heliumionien pääsy analysointiyksikköön. Analysointiyksikössä heliumionit aikaansaavat virran, joka vahvistetaan. Vahvistettu virta on verrannollinen vuodon suuruuteen. Spektrometrissä vallitsevaa painetta voidaan tarkkailla metallikilpeen johdetulla raskaiden ionien aikaansaamalla virralla, sillä virta on verrannollinen spektrometrissä vallitsevaan paineeseen. Pumppuyksikkö Jotta ionit voivat liikkua spektrometrissä törmäämättä muihin atomeihin, saa paine olla korkeintaan 10-2 Pa. Tästä syystä tarvitaan pumppu-asema, joka pystyy kehittämään riittävän alhaisen paineen. Nykyään heliumvuodonetsijät toimitetaankin aina pumppuasemalla varustettuina. Useimmiten se koostuu mekaanisesta esipumpusta, diffuusiopumpusta ja mahdollisesti myös kylmäloukusta. Kuvassa 8 on kaavio pumppuasemalla varustetusta heliumvuodonetsijästä. 4 FLUID klinikka no 17 FLUID Finland3-2007

Heliumvuodonetsijän käyttötavat tyhjiötestaus haistelu pommitusmenetelmä Kuva 8. Kaavio pumppuasemalla varustetusta heliumvuodonetsijästä. E imuaukko, 1 esipumpun venttiili, 2 ilmausventtiili, 3 tyhjiömittari, 4 esipumppu, 5 kuristusventtiili, 6 kylmäloukku, 7 diffuusiopumppu, 8 massaspektrometri, 9 diffuusiopumpun esipumppu Tyhjiötestaus Ennen tyhjiötestaukseen ryhtymistä vuodonetsijä on kalibroitava. Nykyisissä heliumetsijöissä on joko sisäänrakennettu tai erillinen säiliö, jonka avulla aikaansaadaan vakiovuoto etsijän kalibrointia varten. Testattavan kohdan on oltava puhdas ja kuiva, sillä esimerkiksi vesi ja rasva voivat tukkia pienen vuodon. Testattava tyhjiötila liitetään tiiviisti imuaukkoon (E). Tyhjiötä imettäessä ilmausventtiili (2) on kiinni ja esipumpun venttiili (1) on auki. Kun paine on riittävän alhainen, avataan kuristusventtiiliä (5). Kuristusventtiilillä säädetään paine massaspektrometrissä (8) pienemmäksi kuin 10-2 Pa. Imuaukossa (E) paine voi olla paljonkin korkeampi. Massaspektrometrin vaatima tyhjiö imetään diffuusiopumpulla (7) ja sen esipumpulla (9). Kylmäloukun (6) tehtävänä on toimia vesihöyryjen pumppuna. Lisäksi se estää imuaukosta tulevien epäpuhtauksien ja diffuusiopumpusta nousevien öljyhöyryjen pääsyn massaspektrometriin. Mikäli paine imuaukossa on riittävän pieni, ainakin pienempi kuin 10-2 Pa, voidaan venttiili (1) sulkea ja kuristusventtiili (5) avata kokonaan. Tällöin vuodonetsijän herkkyys on paras mahdollinen. On kuitenkin huomattava, että paineen massaspektrometrissä on oltava pienempi kuin imuaukossa. Tämä on otettava huomioon myös silloin, kun vuodonetsijässä on vain yksi esipumppu, kuva 9. Tällöin esipumppua käytetään vuorotellen diffuusiopumpun ja tyhjiötilan esipumppuna, joten kuvassa 9, kun V1 on kiinni, V2 on auki ja päinvastoin. Kuva 10. Tyhjiötestaus. 1 testattava tila, 2 testeri, 3 testikaasupullo, 4 tyhjiöpumppu, 5 testikammio, 6 testikaasun suihkutus (Leybold) Tyhjiötestauksessa, kuva 10, testattavaan tyhjiötilaan pumpataan esityhjiö useimmiten kiertosiipipumpulla. Kun riittävä esityhjiö on saavutettu, kytketään vuodonetsijä tyhjiötilaan, joka joko suihkutetaan hienolla heliumsuihkulla tai suljetaan testikammioon. Mahdollinen vuoto havaitaan vuodonpaljastajasta, josta myös vuodon suuruus voidaan lukea. Vuodon suuruutta tarkasteltaessa on otettava huomioon reagointiaika θ. Reagointiajalla, kuva 11, tarkoitetaan heliumvuodonetsijässä aikaa, jonka kuluessa vuotosignaalin voimakkuus saavuttaa 63 prosenttia täydestä arvostaan. Kuva 11. Reagointiaika Kuva 9. Yhdellä esipumpulla varustettu heliumvuodonetsijä Reagointiaikaan vaikuttavat monet seikat: etenkin testattava tilavuus ja sen muoto sekä pumppausnopeus. Jos tyhjiötila ei sisällä putkia, kulmia tai muita konduktanssia voimakkaasti rajoittavia osia, reagointiaika on noin θ = V/S. θ = reagointiaika V = testattava tilavuus S = pumppausnopeus FLUID Finland 3-2007 FLUID klinikka no 17 5

Edellä mainittujen tekijöiden on oltava oikeassa suhteessa toisiinsa nähden, sillä jo minuutin odotusaika tekee testistä melko hankalan. Kuvassa 12 olevasta taulukosta ilmenee tarvittava pumppausnopeus eri tilavuuksille. Taulukosta ilmenee myös pumpputyyppi. si rakenteellisista syistä voida imeä riittävää tyhjiötä, mutta ylipaineen käyttö on mahdollista. Tällöin kappale paineistetaan heliumilla tai helium ilmaseoksella ja tutkitaan heliumin purkautumista haistelemalla mah- Kuva 12. Tarvittava pumppausnopeus eri tilavuuksille Kuva 14. Haistelumenetelmä. 1 testattava tila, 2 testeri, 3 testikaasupullo, 5 testikammio, 7 haistelupää(leybold) Kuten kuvassa 12 olevasta taulukosta havaitaan, suurien tilavuuksien testauksessa voidaan joutua käyttämään useampaa pumppua paineen alentamiseksi tyhjiötilassa. 0,1 Pa m 3 /s ja tätä suuremmat vuodot luokitellaan suuriksi. Mikäli vuoto on riittävän suuri, ei suurillakaan pumpuilla saada tyhjiötilan painetta laskemaan niin alas, että vuodonetsijän kuristusventtiiliä voidaan avata. Tämä estää testin tekemisen. Tällöin kuristusventtiili (V kuvassa 13) voidaan varustaa ohitustiellä, esimerkiksi pienellä neulaventtiilillä (M kuvassa 13). Kuva 13. Suurien vuotojen testaus Mahdolliset vuotokohdat ruiskutetaan tavalliseen tapaan heliumilla. Neulaventtiilin kautta otetaan testattavasta tilasta pieni näyte spektrometriin. Testattavan tilan paine voi olla lähellä ilmakehän painetta. Paineen spektrometrissä on oltava alle 10-2 Pa. Tällä menetelmällä testiherkkyys heikkenee oleellisesti. Haistelumenetelmä Haistelumenetelmää, kuva 14, käytetään etenkin sellaisten kappaleiden testauksessa, joihin ei esimerkik- dollisia vuotokohtia tai testikammioon purkautunutta kaasua. Haistelu suoritetaan vuodonetsijään liitetyllä haistelupäällä. Haistelupäätä on liikutettava hitaasti, jotta mahdollisimman suuri osa vuotavasta ilmaisukaasusta saadaan ilmaisimeen. Letku on liitetty kuristusventtiilillä tai kalvolla vuodonetsijän tyhjiösysteemiin siten, että paine spektrometrissä on alle 10-2 Pa. Testattavan tilan paine voi vaihdella pienestä ylipaineesta useiden ilmakehien paineeseen. Se riippuu vaadittavasta tiiviydestä ja testiherkkyydestä. Lisäksi on otettava huomioon kappaleen mekaaninen lujuus. Testiherkkyyteen vaikuttaa oleellisesti myös se, testataanko pelkällä heliumilla vai helium ilmaseoksella ja miten paljon mahdollisessa seoksessa on ilmaa. Mitä enemmän on ilmaa, sitä huonompi on testiherkkyys. Koska seoksen käyttö vähentää heliumin kulutusta, taloudelliset seikat puoltavat sen käyttöä. Haistelumenetelmässä haisteluun voidaan käyttää myös imupäätä tai koko testattava kappale voidaan peittää pussilla ja mitata heliumin osapaineen nousu pussissa. Pommitusmenetelmä Pommitusmenetelmää käytetään, kun testattavaa kappaletta ei voida ylipaineistaa eikä siihen voida imeä myöskään tyhjiötä. Tällaisia kappaleita ovat esimerkiksi puolijohdeteollisuuden komponentit, releet, tahdistimet jne. Pommitusmenetelmässä testattava kappale pommitetaan ylipainekammiossa heliumilla, kuva 15. Pommitusaika voi olla useita tunteja ja paine kammiossa useita ilmakehiä. 6 FLUID klinikka no 17 FLUID Finland3-2007

Ultraäänenetsijät Ultraäänenetsijään kuuluvat laitteet ilmenevät kuvasta 17. Kuva 15. Pommitusvaihe. a heliumpullo, b ylipainekammio, c testattava kappale Mikäli testattavassa kappaleessa on esimerkiksi huokosia, halkeamia tai reikiä ne täyttyvät pommitusvaiheessa heliumkaasulla. Pommitusvaiheen jälkeen ylipainekammio ilmataan ja testattava kappale siirretään testauskammioon, johon imetään tyhjiö, kuva 16. Kuva 16. Testausvaihe. d) testattava kappale, e) heliumvuodonetsijä Testausvaiheessa mahdollisiin huokosiin, reikiin tai halkeamiin tunkeutunut helium vapautuu, jolloin se voidaan rekisteröidä vuodonetsijässä. Pommitusvaiheessa kappaleen pintaan kiinnittyvä helium häiritsee testausvaiheessa mittausta niin, että aivan pieniä vuotoja ei voida havaita. Pommitusmenetelmän kanssa on käytettävä aina myös jotain toista menetelmää. Tämä johtuu siitä, että ilmaus ja pumppausvaiheissa helium ehtii poistua isoista rei istä, huokosista ja koloista, joten näitä vuotoja ei havaita pommitusmenetelmällä. Tällaiset vuodot havaitaan esimerkiksi haistelumenetelmällä tai kuplatestillä. Korkeataajuusetsijät Korkeataajuusetsijöitä käytetään yleensä, kun tyhjötila on lasia. Etsijän toiminta perustuu 430...450 khz ja 50...60 kv purkaukseen. Korkeataajuusvuodonetsijöitä voidaan käyttää painealueella 25 kpa...0,1 Pa. Eri painealueilla vuoto näkyy erivärisenä valopurkauksena. Painealueella 25 kpa...10 Pa purkaus näkyy punaisena tai violettina (etenkin silloin, kun jäännöskaasussa on typpeä tai vetyä). Painealueella 10...1 Pa purkaus näkyy seinämillä vihertävänsinisenä ja muuten vaaleanpunaisena tai violettina valona. Painealueella 1...0,1 Pa valopurkaus häviää tai näkyy heikkona vihertävänä valona seinämillä. Kuva 17. Ultraäänenetsijä: 1 koetinkärjet, 2 ultraäänikoetin, 3 pidennysputki, 4 ultraäänimikrofoni, 5 LED rivistö, 6 äänenvoimakkuuden säätö, 7 päälle/pois -kytkin ja herkkyyden säätö, 8 ultraäänilähetin, 9 paristokotelon kansi, 10 paristo, 11 kuulokeliitin (SPM Instrument) Ultraäänenetsijällä voidaan paikallistaa ulkoisia ja sisäisiä sekä paineettoman tilan vuotoja. Ulkoisten vuotojen paikallistaminen edellyttää tutkittavan tilan paineistamista. Tällöin on varottava käyttämästä rakenteisiin nähden liian suurta painetta. Paineistuksen jälkeen nuuskitaan mahdollisia vuotokohtia joko suoraan ultraäänimikrofonilla tai mikrofoniin kiinnitetyllä pidennysputkella, kuva 18. Pidennysputki eliminoi muut ultraäänilähteet, jolloin vuoto havaitaan paremmin. Kuva 18. Ulkoisten vuotojen etsiminen (SPM Instrument). Kuva 19. Sisäisten vuotojen etsintä (SPM Instrument) FLUID Finland 3-2007 FLUID klinikka no 17 7

Sisäisiä vuotoja haettaessa, kuva 19, koetinkärki painetaan mahdollisimman lähelle mahdollista vuotokohtaa. Paineettoman tilan vuotoja etsitään sijoittamalla ultraäänilähetin tutkittavaan tilaan ja kuljettamalla ultraäänimikrofonia mahdollisten vuotokohtien lähellä, kuva 20. Kuva 20. Vuodonetsintä paineettomasta tilasta (SPM Instrument) Kuva 22. Vuodonetsintä käsiluotaimella (Sensistor) Olkoonpa kysymyksessä ulkoisten, sisäisten tai paineettoman tilan vuotojen etsintä, mahdollinen vuoto havaitaan sekä LED rivistöstä että kuulokkeista. Vuoto saa aikaan ultraäänen voimistumisen, jolloin LED rivistössä palavien ledien määrä lisääntyy ja kuulokkeissa äänen taajuus kasvaa. Vetykaasun vuodonilmaisin Vetykaasun ilmaisimessa (H 2 metodi), kuva 21, käytetään nimensä mukaisesti vuodon ilmaisinkaasuna vetyä. Yksi perusseos sisältää 12 % vetyä ja 88 % typpeä (formierkaasu, AGAMIX NH12). Kuva 23. Vuodonetsintä betonin sisällä olevasta putkesta (Sensistor) Kuva 21. Vetykaasun vuodonilmaisin (Sensistor) Tutkittavaan tilaan ruiskutetaan ilmaisinkaasua ja mahdollisia vuotokohtia haistellaan esimerkiksi käsiluotaimella, kuva 22. Vuotokohdassa ilmaisin antaa äänimerkin. Vetykaasunilmaisimella voidaan tutkia myös ilmajohdoissa ja maan jopa betonin sisällä olevissa putkissa esiintyviä vuotoja, kuva 23. Tällöin käytetään tunnistimena ilmakaapeli tai pintaluotainta, kuva 24. Kuva 24. Vuodonetsintä ilmakaapeli ja pintaluotaimella (Sensistor) 8 FLUID klinikka no 17 FLUID Finland3-2007