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Leckprüfung von Hochreinheitsventilen

Hochreines Ventil-Lecktestgerät

 

Über Leckagen

 

 

Leckagen sind ein häufiges Problem in Fluidsystemen und deren Komponenten. Technisch gesehen ist es unmöglich, Systeme oder Produkte vollständig leckfrei zu gestalten. In Hochreinheitsanwendungen jedoch kann selbst eine geringfügige Leckage den reibungslosen Betrieb eines Systems erheblich beeinträchtigen. Deshalb gelten hier besonders strenge Anforderungen an die Leckrate.

 

Arten von Leckagen

 

 

Leckagen werden nach ihrer Art in interne und externe Leckage unterteilt.

 

Interne Leckage, auch als Sitzleckage bekannt, bezeichnet eine Leckage, die innerhalb einer Rohrleitungskomponente auftritt. Sie entsteht, wenn sich im internen Strömungsweg der Komponente eine Barriere befindet und deren Schließfunktion den Durchfluss des Mediums vollständig verhindern soll – beispielsweise ein Medium, das durch den Sitz eines geschlossenen Ventils austritt.

 

Externe Leckage ist eine Leckage zwischen einem Rohrleitungssystem oder einer Rohrleitungskomponente und der äußeren Umgebung. Sie kann in Inboard-Leckage und Outboard-Leckage unterteilt werden. Inboard-Leckage bezeichnet eine Leckage von der äußeren Umgebung nach innen, wenn der innere Druck des Rohrleitungssystems oder der Komponente niedriger ist als der der äußeren Umgebung. Outboard-Leckage hingegen bezeichnet eine Leckage von innen nach außen, wenn der innere Druck des Rohrleitungssystems oder der Komponente höher ist als der der äußeren Umgebung. 

 

FITOK-Hochreinedruckregler

 

Beispielsweise weisen die RTGC-Serie der allgemeinen Membranregler mit gebundener Membran eine maximale interne Leckrate von 2×10-9 std cm3/s, eine maximale externe (Inboard-)Leckrate von 2×10-10 std cm3/s und eine maximale externe (Outboard-)Leckrate von 2×10-9 std cm3/s auf. Die FITOK Membranventile der Serien ALD, DQ, DP, DI und weiterer Serien verfügen über maximale interne und externe Leckraten von 1×10-9 std cm3/s.

 

Hochreine Membranventile und -regler

 

Leckprüfung

 

 

Um festzustellen, ob ein Ventil interne Leckage aufweist, wird beobachtet, ob im geschlossenen Zustand Helium am Auslass des Ventils austritt. Zur Prüfung auf externe Leckage wird ein Spürgas entweder in das Ventilinnere oder von außen eingebracht und auf der jeweils gegenüberliegenden Seite detektiert, um festzustellen, ob ein Austritt vorliegt. Wichtig ist, dass der Test zur internen Leckage nur 15 Sekunden dauern darf, da Helium eine sehr hohe Permeabilität gegenüber nichtmetallischen Materialien besitzt – insbesondere gegenüber häufig verwendeten Sitzmaterialien wie PTFE und PCTFE. Wird die Prüfdauer überschritten, kann Helium durch den nichtmetallischen Ventilsitz hindurch diffundieren, was die Beurteilung der tatsächlichen Dichtleistung des Ventils unmöglich macht.

 

FITOK kann interne Leckage-, Inboard-Leckage- und Outboard-Leckage-Prüfungen in einem Reinraum der Klasse ISO 4 durchführen. Nachfolgend finden Sie eine Vergleichstabelle der drei an den Ventilen durchgeführten Prüfungen:

 

 
Prüfung Leckagerichtung Prüfdruck Ventilzustand Lokalisierung der Leckstelle
Interne Leckage Über den Ventilsitz① Zuordenbar Geschlossen Ventilsitz
Externe Leckage Inboard-Leckage Außen nach innen 1 atm Offen Ja
Outboard-Leckage Innen nach außen Zuordenbar Offen Nein

① Über den Ventilsitz oder andere gleichwertige Dichtstellen.

 

Prüfmedium

 

 

Helium ist das am häufigsten verwendete Prüfmedium. Dies hat mehrere Gründe: Erstens ist Helium ein inertes Gas und gilt als relativ sichere Option. Zweitens besitzt Helium einen kleinen Atomdurchmesser, wodurch sich Heliumatome frei bewegen können. Drittens ist der Heliumanteil in der Luft auf nur etwa 5 ppm begrenzt, was Helium-Lecktests eine hohe Genauigkeit verleiht. In Kombination mit Massenspektrometer-Leckdetektoren wird Helium häufig eingesetzt, um Leckagen mit einer Rate von weniger als 1×10-6 std cm3/s zuverlässig zu erkennen. Aufgrund des kleinen Atomdurchmessers von Helium liegt die minimal nachweisbare Leckrate jedoch nur bei 1×10-12 std cm3/s. Derzeit verwenden einige Unternehmen Wasserstoffgemische als Prüfmedium, da diese kostengünstiger sind als Helium-Lecktests.

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