Vizsgálhatjuk egy gépkocsi hűtőkörét vagy egy munkagép hidraulikus elemeit, egy korrozív környezetben működő érzékelő védőtokját, az időjárás viszontagságainak kitett kommunikációs állomás burkolatát vagy akár egy konzervdobozt, a feladat lényegében ugyanaz: az adott alkatrész belső térfogatának megbízható elszigetelése a környezettől.

Mivel ez a feladat nem új keletű, hanem visszavezethető az iparosodás kezdetéig, sőt az azt megelőző időkig, megoldásai is szerteágazó történetre tekinthetnek vissza. Vegyük csak a legegyszerűbb példát: bárki, aki megpróbálta már saját kerékpárjának defektes tömlőjét megjavítani, tudja, hogy azt felfújva és vízbe mártva, a sérülésen kiáramló buborékoszlop megfigyelésével lehet behatárolni a javításra szoruló területet.

Objektív módon kell dönteni

Egy korszerű gyártási környezetben azonban nincs helye a szubjektív megfigyelésen alapuló ellenőrzéseknek: a folyamat akkor elfogadható, ha pontosan meghatározott mérési eredmények alapján, dokumentálható és reprodukálható módon meghozható döntéshez vezet. Ezért alakult ki az a tendencia, hogy jelenleg az ilyen jellegű mérések döntő többsége a nyomásváltozás megfigyelését alkalmazza.

Az alapelv ebben az esetben is egyszerű: létre kell hozni az ellenőrizendő térfogatban egy, a környezetétől eltérő értékű nyomást. Ha az alkatrész belső tere nincs megfelelően elkülönítve a környezettől, a nyomások kiegyenlítődnek, így a belső nyomás változásának megfigyelésével megállapítható, hogy megfelelő-e a szigetelés.

Az sem jelent különösebb gondot, ha a rendeltetésszerű használat során az alkatrész belsejében vagy a környezetében nem levegő, hanem bármilyen egyéb gáz vagy folyadék lesz, mivel a fizikai jellemzők ismeretében a levegővel végzett mérések eredménye könnyen átszámítható az adott közegre. Kritikus esetekben, ha a mérés különleges pontosságot igényel, kisebb molekulaméretű gáz, például hélium is használható, de az esetek túlnyomó többségében megfelel a levegő.

Ahhoz, hogy az ilyen jellegű ellenőrzés valóban a korszerű minőségbiztosítási követelményeknek megfelelően történjen, elengedhetetlen egy korszerű vezérlőberendezés, amely levezényli a mérőciklus lépéseit, megjeleníti és rögzíti a mérések eredményeit, valamint – a megadott paraméterek alapján – meghozza a döntést, hogy az adott alkatrész megfelel-e a számára megállapított szigetelési követelményeknek. Egy ilyen vezérlőegység általában rendelkezik azokkal a kommunikációs lehetőségekkel, amelyek alkalmassá teszik egy komplex, a termék számos tulajdonságát ellenőrző mérőberendezésbe vagy egy gyártósorba való beépítésre.

Levegőcsatlakozásos alkatrészek vizsgálata

Azon alkatrészek esetén, amelyek szerkezetileg rendelkeznek egy, a mérőberendezés pneumatikus csatlakoztatását lehetővé tevő furattal, két alapvető módszer áll rendelkezésünkre: az abszolút nyomás változásának mérése, valamint a nyomáskülönbség változásának mérése.

Elvileg az abszolút nyomás mérése a legegyszerűbb módszer: létrehozzuk az alkatrészben a méréshez szükséges nyomást, majd lezárjuk az alkatrészt, és a stabilizációs idő elteltével, amely alatt lezajlanak a nyomásváltozás által keltett tranziens folyamatok, meghatározott ideig figyelemmel kísérjük a belső térben lévő nyomást. Ha ez idő alatt a nyomás a megadott határértéknél többet változik, az alkatrész nem megfelelő.

Egyszerűsége ellenére ez a módszer a gyakorlatban csak korlátozottan alkalmazható. Mivel ugyanaz a berendezés egyidejűleg méri az alkatrészben létrejött abszolút nyomást és annak finom változásait, a méréshez széles sávban működő nyomásérzékelő szükséges, és az ilyen eszközök pontossága általában korlátozott. Ezért a módszer általában kisebb térfogatú és kevésbé igényes alkatrészek ellenőrzéséhez használható.

Az előbbinél lényegesen pontosabb és ezért sokkal elterjedtebb a nyomáskülönbség változásának megfigyelésén alapuló módszer, amelynél egyszerre két, kezdetben egymással kapcsolatban álló térfogatban alakítunk ki azonos nyomást. Az egyik az ellenőrizendő alkatrész belső tere, a másik pedig egy ismert méretű, szivárgásmentes referenciatartály. Ha elértük a kívánt nyomást, mindkét térfogatot lezárjuk úgy, hogy azok csak a nyomáskülönbség-érzékelő membránja által kettéosztott járathoz kapcsolódnak. A stabilizálódási idő után ezt a különbséget kísérjük figyelemmel, amelynek kezdeti értéke ideális esetben nulla. Mivel az érzékelő méréshatárának itt csak a nyomáskülönbségnek kell megfelelnie, az eredmény nagy pontossággal tudja jelezni a nyomás változását.

Lezárt, merev falú alkatrészek ellenőrzése

Bonyolítja az ellenőrzést, ha az ellenőrizendő alkatrész nem rendelkezik a pneumatikus csatlakozásra alkalmas furattal. Számtalan ilyen példát találhatunk, képzeljük el egy savas környezethez tervezett érzékelő védőburkolatát, illetve akár egy gyógyszeres ampullát vagy egy konzervdobozt. Ezek lezárt állapotban már nem teszik lehetővé a belső nyomás mérését, így más megoldást kell keresnünk. Ilyen esetben a mérés általában vákuumban történik. Az alkatrészt ekkor egy olyan mérőkamrába helyezzük, amely térfogata mintegy 25-50 százalékkal meghaladja az alkatrész térfogatát.

A rendszer elzárható járaton keresztül egy ismert, ideális esetben nagyobb térfogatú segédkamrához csatlakozik. Kezdetben a két kamra közötti járatot lezárjuk és kiszivattyúzzuk a levegőt a segédkamrából, kialakítva abban egy adott nyomású kezdeti vákuumot. Megnyitva a két kamrát összekötő járatot, a nyomás a két térfogat összege által meghatározott értéken stabilizálódik.

Mivel korábban az alkatrész környezeti nyomáson került lezárásra, a belsejében a kamrákban lévő csökkentett nyomáshoz képest magasabb nyomás uralkodik. Ha bármilyen sérülés van az alkatrészen, a belső túlnyomás elkezdi kiszorítani a levegőt a mérőtartályba, növelve az abban lévő nyomást. Így a kamra nyomásának megfigyelésével eldönthető, hogy megfelelően szigetel-e az alkatrész.

Felmerülhet a kérdés, hogy miért van szükség a segédkamrára, nem lehetne-e azonnal a mérőkamrából kiszivattyúzni a levegőt. Ha a lezárt alkatrész csak kismértékben szivárog, ez az elrendezés is működőképes lenne. Nagyobb sérülés és esetleg egy kisebb kapacitású vákuumszivattyú esetén azonban előfordulhat, hogy a szivattyúzás során azonos mértékben kerül eltávolításra a levegő a mérőkamrából és az alkatrészből, így a nyomás a mérési fázisban már nem változna és az ellenőrzés sérülésmentes alkatrészt jelezne.

Lezárt, rugalmas burkolatok vizsgálata

Más módszert kell alkalmaznunk, ha a térfogatot lezáró fal nem merev, hanem rugalmas, tehát eltérő külső és belső nyomás esetén a térfogat változásával kerül kiegyenlítésre a nyomás. Jó példa lehet erre az egyes élelmiszereknél alkalmazott védőgázas csomagolás. Ebben az esetben az egyik lehetséges megoldás, hogy éppen a rugalmasságot használjuk fel a méréshez. Az ellenőrizendő csomagot egy, annak rendes körülmények között felvett méretét csak alig meghaladó rekeszbe helyezzük, amelyet egy zárt kamrába teszünk, amelyből kiszivattyúzzuk a levegőt. A burkolat belsejében lévő túlnyomás kitágítja annak falait, amelyek a rekesz falaihoz feszülnek.

Erőmérő cellákat helyezve a rekesz falaiba figyelemmel kísérhetjük az így által létrehozott erőhatást. Ha a burkolaton valamilyen sérülés van, a belső gáz kiszökik a vákuumkamrába, így az kevésbé feszül neki a rekesz falainak, csökkentve a mért erőhatást. Ebből a csökkenésből ki lehet számítani a sérülés mértékét, illetve el lehet dönteni, hogy megfelelően védi-e a burkolat a tartalmát.

Ez a módszer valamennyire „kilóg” a sorból, mivel nem a nyomás, hanem a nyomás által létrehozott erőhatás mérésén alapul, de jól kiegészíti az ellenőrizhető alkatrészek skáláját. A fentiek során néhány gyakran alkalmazott módszert ismertettünk a teljesség igénye nélkül. A gyakorlatban minden esetben az adott alkalmazás igényeinek és a rendelkezésre álló erőforrásoknak az ismeretében kell eldönteni, hogy melyik megoldás a célravezető.