He(Helium) Leak detect (진공법 이론)

 

He(Helium) Leak detect (진공법 이론)

 

 헬륨 누설시험기를 사용한 누설시험

 

시험 방법		정량성이 좋다	위치의 결정	시험체의 조건				적 용	특 징
				용적 크다	형상 복잡	강도 약함	수량 많다
진 공 법	뿌리는 (Spray) 방법	◎	◎	○	○	○ △	△ ×	진공용기,진공부품 용접bellows 진공단자, 배관류	▪누설 위치를 알수 있다 ▪누설량을 정량할 수 있다 ▪작은 누설을 검출할 수 있다
	포장 ( Hood) 법	◎	△	◎ ○	○	○ △	△	진공용기,진공부품 용접bellows 기밀단자, 배관류	▪누설량의 정량성이 좋다 ▪ 작은 누설을 검출할 수 있다 ▪전량을 시험할 수 있다
	진공 적분법	◎	△	○	○	○ △	△	진공용기,진공부용접bellows 기밀단자, 배관류	▪작은 누설을 검출할 수 있다 ▪전량을 시험할 수 있다
가 압 법	흡입 (Sniffer) 법	○	◎	○	◎	○ △	△	배관류, Tank류 밸브Coupling류	▪내압용기의 시험에 적당 ▪누설 위치를 알수 있다
	가압 적분법	◎	△	◎ ○	◎ ○	○ △	×	배관류, Tank류 자동차 부품 에어컨 부품	▪누설량을 정량할 수 있다 ▪전량을 시험할 수 있다 ▪내압용기의 시험에 적당▪
	흡반(吸盤)법	○	◎	◎	×	○ △	△	Tank 류	▪ 흡입법 보다 최소 가검  누설량이 작다
	진공 용기법	○	△	△	○	○	◎	Tank 류, 연료봉 LN2 용기	▪헬륨을 도입하여 용기전체의 누설량을 알수 있음
	헬륨  주입 (Bombing) 법	○	△	×	○ △	○ △	◎	수정 진동자 IC 시계	▪내부에 헬륨을 밀봉하지 못하는 물품에 적용된다 ▪소용적의 양산품을 단시간에  시험한다

        ◎: 최적, ○: 적당, △: 어려움, ×: 불 적합

 

 

 

 

(a) 뿌리는 방법          (b) 진공 포장법         (c) 가압 흡입법          (d) 헬륨 주입법

 

 <헬륨 누설시험기를 이용한 누설시험법>

 

 

 

누설시험에 있어서 헬륨을 뿌린 후, 나오는 헬륨분압과 시간이 문제가 된다. 여기서는 진공법의 헬륨 누설시험의

동(動) 특성을  알아 본다. 시험계통을 그림4와 같이 모양화 한다. 지금 주목한 누설의 공기 누설량을 q_A, 헬륨으로

바꿀 때, q_p, 방출가스를 포함한  기타의 누설량을 Q_A,, 고진공측의 부피와 배기속도를 각각 V, S 그리고 배압측의

그들을 V’,S’로 표시한다.

 

 

1. 고진공실의 헬륨 분압

 

고 진공용기에서 주목하는 누설의 누설량을 q_A, 기타 누설의 누설량와  내벽, 구성재료의 가스 방출량 등

진공용기 내에서 발생하는 가스량을 Q_A, 펌프의 유효 배기속도를 S_, 그리고 첨자 A 와 p을 공기와 헬륨(시험

가스,Prove gas)의 값으로 한다.

 

                                        

 

초기 조건은, t=0 때,  p_p (0) = 0, p_A (0) = (Q_A + q_A )/S_A 이다...

위식의 답은 다음과 같으다.        

                     

 

여기서 τ_A = V/S_A,, τ_p = V/S_p,, 이며 각각 공기와 헬륨에 대한 시간 상수이다. 시간상수는 포화분압의 1- e^-1 =0.63배가 되는 시간이다.

헬륨을 T시간 작용한 후 땔 때의 각 분압은, t< T에서는 (8), (9)을, t >T에서는 (6), (7) 식의 첨자 p와 A를

교환하며, 초기조건을 (8), (9)식에서 t = T로 한 식을 쓰면 된다. 그 각 분압의 답은 아래 그림과 같이 변한다.

 

 

 

 

아래 그림은 헬륨을 3초간 뿌린 때의 시간상수에 따르는 헬륨 분압이다.

 

 

그림으로 진공펌프의 배기속도가 클 수록(시간상수가 작을 수록) 정상 상태에 이르는 시간은 짧으며 시험시간을

단축할 수 있다. 그러나 이때의 시험기의 출력은 작으며 시험감도가 낮다. 시간상수가 큰 때는 감도는 좋은데 예를 들어 100초의 경우 나온 피크는 제대로 사라지지 아니한다. 시간상수가 작으면서도 감도가 높은 시험법을 후에 고찰한다. 보통 헬륨 누설시험 때의  시간상수는 3∼10초가 적당하며 그러기 위하여 진공펌프 그리고 헬륨 누설시험기 입구의 밸브로 조종한다. 또 헬륨을 뿌리는 시간은 시간상수 정도로 한다.

 

 

2  배압실의 헬륨분압

 

헬륨을 작용할때 배압측의 부피V’’에 나타나는 헬륨의 분압은 다음 식에 따른다.

여기서 우변의 제2항은 고진공측으로 들어오는 헬륨의 유량이다. 초기조건 p_’’_p (0) = 0으로 풀면 다음과 같이

된다. 

          

 

여기서 τ’_p =V’/S’_p 이다. t/τ’_p에 대한 p’_p / p’_p(∞)를 표시하면 그림7과 같이 된다. 그림으로 구할 수 있는

바와 같이 종합적인 시간상수는 다음 식이 된다.

 

 

즉 배압측 시험기의 시간상수는 고진공측과 저진공측의 시간상수를 합한 것이다.

그림으로 τ_p< τ’_p (즉 S는 크게 S’는 작게) 조절하면 감도가 높아 진다. 이 방식은 대형진공장치의 누설시험에

이용한다.

 

 

그림. 배압 진공측의 분압 변화

 

 

 

이상이 Vacuum system  을 이용하는 사람들을 당혹스럽게 만드는  Leak(누설)!!!! 를 검출하는 여러 방법 중한 가지 방법인  누설법에 대한 이론이다.

 

거의 언제나 이 방법만 사용하고 있고, 이 방법에 이런 머리아픈 이론이 있다는것도 이제서야 알았다.

 

이 자료의 출처는 <한국진공연구조합> 이고,  Leak 검출에 대한 많은 방법중, 난 이방법밖에 모르고

이 방법만 죽도록 사용하고 있기 때문에, 이 내용만 발췌했다. 문제 발생시 조치 하겠다.