BR112017010967B1 - Método de execução de um teste de estanqueidade - Google Patents
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Abstract
TESTE DE ESTANQUEIDADE COM GÁS DE TRANSPORTE EM UMA CÂMARA DE PELÍCULA. Por tratar a invenção de um método para a execução de um teste de estanqueidade de um objeto de teste (16) em uma câmara de película (10) que apresenta pelo menos uma região de paredes flexíveis (12), (14), o método compreendendo as seguintes etapas: utilização de um gás ou componentes de gases contidos no objeto de teste (16) como o gás de teste para o teste de estanqueidade; introdução do objeto de teste (16) na câmara de película (10); evacuação da câmara de película (10) para uma pressão inferior à pressão do gás de teste no interior do objeto de teste (16) com pressão atmosférica, e; medição da concentração do gás de teste na mistura de gases que se forma na câmara de película (10) na região externa ao objeto de teste (16).
Description
[001] A presente invenção se refere a um método para executar um teste de estanqueidade de um objeto de teste em uma câmara de película.
[002] É conhecido o processo de enchimento de objetos de teste, por exemplo de embalagens de alimentos, com um gás de teste e de colocá-los em uma câmara de película que é então evacuada para a subsequente detecção do gás de teste escapando do objeto de teste ao interior da câmara de película. Em muitos casos, o gás já presente nos objetos de teste (sacos de embalagens) pode ser utilizado como o gás de teste. Este gás pode ser um gás protetor ou componentes de gases presentes no ar, como por exemplo nitrogênio, oxigênio ou dióxido de carbono. As substâncias aromáticas dos alimentos embalados, por exemplo café, contidas nas embalagens também podem ser utilizadas como o gás de teste. Alternativamente, outros gases podem ser utilizados como o gás de teste, que são produzidos nas embalagens pelos próprios alimentos embalados, tal como o dióxido de carbono que é produzido em uma embalagem de café algumas horas após o processo de embalagem.
[003] Em função do fato de a pressão na câmara de película ser mais baixa na região do objeto de teste do que no interior do objeto de teste, o gás de teste irá escapar através de um possível vazamento no objeto de teste. Nos métodos conhecidos, o desenvolvimento do aumento da pressão na câmara de película é monitorado para permitir uma conclusão sobre um possível vazamento. Se o aumento da pressão exceder um valor definido, este fato pode ser considerado como sendo uma indicação da existência de um vazamento no objeto de teste.
[004] Além disso é conhecido, por exemplo do documento WO 2005/054806 A1, a passagem de um fluxo de gás de transporte através de uma câmara de teste contendo um objeto de teste. Neste caso, a câmara de teste é lavada com o gás de transporte. O gás de teste escapando do objeto de teste é transportado para fora da câmara de teste em conjunto com o fluxo do gás de transporte, sendo fornecido a um sensor de teste de gases. No entanto, um teste de estanqueidade com a utilização de um gás de transporte não foi realizado até a presente data com a utilização de câmaras de película evacuadas. Pelo contrário, até a presente data o fluxo de gás de transporte foi fornecido a uma câmara de teste rígida com uma câmara de teste de volume constante. Neste caso, o fluxo do gás de transporte deve ser suficientemente grande para lavar o gás de teste para fora do volume predeterminado da câmara de teste, e transportá-lo para o sensor. Este processo apresenta a desvantagem de que a concentração do gás de teste, que é obtida com a medição do fluxo do gás a uma razão predeterminada de vazamento do objeto de teste, é menor, quanto maior for o fluxo do gás de transporte escolhido. Assim sendo, o limite de detecção do gás de teste depende da magnitude do fluxo do gás de transporte. Consequentemente, a sensibilidade da detecção do gás de vazamento não pode ser aumentada aleatoriamente por meio da redução do fluxo do gás de transporte.
[005] Um dos objetivos da presente invenção é o de revelar um método mais sensível para realizar um teste de estanqueidade.
[006] De acordo com a presente invenção, este objetivo é alcançado com as características da reivindicação 1, com a colocação do objeto de teste em uma câmara de película, funcionando como câmara de teste, na qual o gás de teste é introduzido. A câmara de película é caracterizada por compreender pelo menos uma região de paredes flexíveis, a qual, após a evacuação, é puxada até o objeto de teste, reduzindo o volume da câmara de película. A este respeito, as câmaras de película cujas paredes são inteiramente produzidas de uma película flexível são particularmente vantajosas. Na medida em que a câmara de teste é evacuada, a película encosta contra o objeto de teste. O volume da câmara de película na região externa ao objeto de teste se torna reduzido. Consequentemente, um menor fluxo de gás de transporte pode ser fornecido à câmara de película do que no caso convencional de uma câmara de teste rígida tendo um volume invariável. Em função do menor fluxo de gás de transporte, o limite de detecção é aumentado em comparação com um teste de estanqueidade que utiliza uma câmara de teste com paredes rígidas.
[007] O fluxo do volume de gás de transporte fornecido é preferencialmente uma vez o conteúdo de gás da câmara por segundo. A pressão no interior da câmara de película na região externa ao objeto de teste deve ser de no máximo 700 mbar durante a medição da concentração do gás de teste. O gás de teste é fornecido ao objeto de teste antes e/ou durante a medição da proporção do gás de teste na mistura do gás de transporte e do gás de teste formado. A pressão do gás de teste no objeto de teste deve ser sempre superior à pressão da câmara de película durante a medição. Preferencialmente, a pressão do gás de teste no objeto de teste deve ser de pelo menos 1.000 mbar.
[008] Antes de ser colocado na câmara de teste, o objeto de teste pode ser enchido ativamente com um gás de teste em separado. Alternativamente, podem ser utilizados como gases de teste componentes de gases ou gases já contidos no objeto de teste. Estes gases podem ser componentes do ar, como por exemplo nitrogênio, oxigênio ou dióxido de carbono. Também é possível utilizar como gás de teste os gases que contêm substâncias aromáticas de um produto contido no objeto de teste ou produzidos pelo mesmo. O produto contido no objeto de teste pode ser um produto alimentício, por exemplo, café. A este respeito, é possível utilizar substâncias aromáticas do café como sendo o gás de teste. Outra possibilidade é a de utilizar gases ou componentes de gases como gás de teste, que são produzidos no interior do objeto de teste por um produto (por exemplo um produto alimentício) contido no objeto de teste. Por exemplo, depois de algumas horas embalado, o café produz o gás CO2 em uma embalagem de café, que pode ser utilizado como gás de teste.
[009] Os gases de teste adequados são SF6, gás de formação ou He. O CO2 é um gás de teste particularmente vantajoso. Como gás de transporte pode ser utilizado o ar. O nitrogênio é particularmente vantajoso como um gás de transporte.
[010] O fluxo do gás de transporte pode ser fornecido continuamente à câmara de película durante a medição, através de um meio transportador do gás de transporte (bomba transportadora). Alternativamente, também pode ser utilizado como gás de transporte o efeito da permeação natural de componentes de gases liberados para fora das superfícies dos lados internos das paredes da câmara de película em função da presença do vácuo. Estes componentes de gases são liberados constantemente, dependendo da pressão da câmara de película. A quantidade de componentes liberados define, desta maneira, o fluxo do volume de gás de transporte fornecido para a câmara de película. Durante a medição da concentração do gás de teste, a quantidade do gás de teste é determinada e ajustada proporcionalmente à quantidade do gás de transporte, isto é, dos componentes liberados, no fluxo do gás medido.
[011] Se a concentração do gás de teste exceder um valor predeterminado de, por exemplo, 5 ppm, este fato serve como indicação de um vazamento no objeto de teste.
[012] Alternativamente, é concebível que um volume predeterminado de gás de transporte seja fornecido para a câmara de película apenas uma vez, antes da medição da concentração do gás de teste. O volume do gás de transporte pode ser fornecido para a câmara de película antes ou após o tempo decorrido de acumulação. Considera-se que o tempo decorrido de acumulação é o tempo decorrido após a evacuação da câmara de película e antes da medição da concentração do gás de teste, de tal maneira que uma quantidade mensurável do gás de teste possa escapar do objeto de teste através de um possível vazamento.
[013] A alternativa oferece a vantagem de que a sensibilidade da medição pode ser aumentada com o aumento do tempo decorrido de acumulação, sem a redução da quantidade do gás de transporte.
[014] O método da presente invenção apresenta a vantagem básica de que o limite de detecção para o teste de estanqueidade pode ser abaixado por meio da redução do volume da câmara de teste (volume da câmara de película na região externa ao objeto de teste). Para ser lavado com o gás de transporte, o volume menor da câmara de película também requer uma quantidade menor de gás e um tempo menor, em comparação com uma câmara de teste rígida com um volume predeterminado. Se os componentes dos gases liberados para fora da película por permeação natural forem utilizados como gás de transporte, existe uma vantagem adicional de que nenhum gás de transporte em separado necessita ser ativamente fornecido para a câmara de película.
[015] As modalidades de execução da presente invenção serão explicadas com mais detalhes a seguir, com referência às Figuras. Nas Figuras: - a Figura 1 ilustra uma modalidade de execução da presente invenção com um fornecimento contínuo de gás de transporte através de um meio transportador; - a Figura 2 ilustra uma modalidade de execução da presente invenção na qual os componentes liberados para fora da película são utilizados como um fluxo contínuo de gás de transporte, e; - a Figura 3 ilustra uma modalidade de execução da presente invenção para o fornecimento único de uma quantidade predeterminada de gás de transporte.
[016] Em cada uma das modalidades de execução da presente invenção, a câmara de película (10) é formada por duas camadas de películas (12), (14). As películas (12), (14) podem consistir de películas flexíveis colocadas umas sobres as outras de forma estanque nas suas regiões das bordas externas. O objeto de teste (16) encontra-se contido na câmara de película (10). O volume (18) da câmara de película na região externa ao objeto de teste (16) encontra-se conectado em um modo de transporte de gás a uma bomba de vácuo (20) para a evacuação da câmara de película. A quantidade de gás evacuado pela bomba de vácuo (20) é fornecida a um sensor de gás (22) para determinar a concentração do gás de teste na mistura do gás evacuado. O sensor de gás (22) pode consistir, por exemplo, de um espectrômetro de massa.
[017] Na primeira modalidade de execução da presente invenção ilustrada na Figura 1, o volume (18) da câmera de película encontra-se adicionalmente conectado em um modo de transporte de gás a uma bomba transportadora (24) e a uma fonte (26) de gás de transporte. A bomba transportadora (24) e as fontes (26) de gás de transporte formam um meio transportador (25) para o gás de transporte, para o fornecimento de um fluxo contínuo de gás de transporte para a câmara de película. A bomba transportadora (24) transporta o gás de transporte contido na fonte (26) de gás de transporte para o interior da câmara de película (10). Alternativamente, pode ser utilizado um regulador de pressão ao invés de uma bomba transportadora (24).
[018] A modalidade de execução ilustrada na Figura 2 difere da primeira modalidade de execução pelo fato de que nenhum meio de transporte para o gás de transporte é providenciado. Após a evacuação da câmara de película (10), os componentes de gases liberados das superfícies internas das paredes (12), (14) da câmara de película em função da permeação natural, são utilizados como gás de transporte. A permeação destes componentes de gases ocorre de forma constante.
[019] A terceira modalidade de execução ilustrada na Figura 3 difere da primeira modalidade de execução pelo fato de o volume (18) da câmara de película não estar conectado a um meio transportador de gás, mas sim, conectado a uma fonte (28) de gás de transporte que apresenta um volume constante de gás de transporte (por exemplo, sob pressão atmosférica). Após a evacuação da câmara de película (10) com a utilização da bomba de vácuo (20), a válvula (30) presente na conexão de transporte de gás entre a fonte (28) de gás de transporte e a câmara de película (10) é aberta, fazendo com que o volume de gás de transporte flua abruptamente para o interior da câmara de película (10).
[020] Para as três modalidades de execução, o método da presente invenção é executado da maneira descrita a seguir.
[021] Na primeira modalidade de execução, o volume (18) da câmara de película é reduzido por meio da evacuação da câmara de película (10) com a utilização da bomba de vácuo (20). Subsequentemente, um fluxo reduzido de gás de transporte é fornecido continuamente para a câmara de película (10) utilizando o meio transportador (25) para o gás de transporte, enquanto o fluxo de gás retirado da câmara de película (10) por meio da bomba de vácuo (20) é analisado pelo sensor (22). O sensor (22) determina a concentração do gás de teste no fluxo de gás medido. No caso de um vazamento, o fluxo do gás medido contém uma mistura do gás de transporte e do gás de teste. A concentração c do gás de teste no fluxo do gás de transporte é de:
[022] Aqui, o primeiro termo representa a concentração do gás de teste através do vazamento, e o segundo termo representa a substituição da concentração inicialmente existente do gás de teste pelo gás de teste do vazamento. Pode-se escrever também:
onde: c concentração total do gás de teste; - co concentração inicial do gás de teste no fluxo do gás de transporte; - QLeck razão de vazamento do gás de teste do vazamento; - QFI fluxo do gás de transporte.
[023] Na segunda modalidade de execução, o volume (18) da câmara de película é reduzido pela evacuação da câmara de película (10) com a utilização da bomba de vácuo (20). Em cada uma das modalidades de execução, o objeto de teste (16) foi enchido previamente com um gás de teste. Com a utilização da bomba de vácuo (20), um fluxo aproximadamente contínuo de gás é fornecido ao sensor (22). Neste caso, o gás escapando para o interior através da permeação das películas (12), (14) é utilizado como o gás de transporte. A proporção do gás de transporte neste fluxo de gás é determinada com a utilização do sensor (22).
[024] Na terceira modalidade de execução da presente invenção, a válvula (30) é aberta após a evacuação da câmara de película (10). O volume do gás de transporte contido na fonte (28) de gás de transporte flui então para o interior da câmara de película (10). Depois de decorrido um tempo predeterminado de acumulação, no qual o gás de teste pode escapar para o volume (18) da câmara de película através de um possível vazamento no objeto de teste (16), o sensor (22) determina a concentração do gás de teste. O volume do gás de transporte proveniente da fonte (28) de gás de transporte pode ser fornecido ao volume (18) da câmara de película antes, durante ou após o tempo decorrido de acumulação.
Claims (14)
1. MÉTODO DE EXECUÇÃO DE UM TESTE DE ESTANQUEIDADE de um objeto de teste (16) em uma câmara de película (10) que apresenta pelo menos uma região de paredes flexíveis (12), (14), o método caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: - introdução do objeto de teste (16) na câmara de película (10); - utilização de um gás ou componentes de gases que já está contido no objeto de teste (16) ao introduzir o objeto de teste na câmara de película (10), como o gás de teste para o teste de estanqueidade; - evacuação da câmara de película (10) para uma pressão inferior à pressão do gás de teste no interior do objeto de teste (16) e inferior à pressão atmosférica; - introdução de um gás de transporte na câmara de película (10) na região externa ao objeto de teste (16), e; - medição da concentração do gás de teste na mistura de gases que se forma na câmara de película (10) na região externa ao objeto de teste (16).
2. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um fluxo contínuo de gás de transporte é fornecido para a câmara de película (10) durante a medição da concentração do gás de teste.
3. MÉTODO de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás de transporte é fornecido ativamente com a utilização de um meio de transporte (25).
4. MÉTODO de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás de transporte é formado por componentes de gases que são liberados das paredes (12), (14) da câmara de película (10) em função do vácuo presente na câmara de película (10).
5. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma quantidade predeterminada de um gás de transporte é fornecida uma vez para a câmara de película (10), antes da medição da concentração do gás de teste.
6. MÉTODO de acordo com a reivindicação precedente 5, caracterizado pelo fato de que a concentração do gás de teste é determinada depois de decorrido um tempo predeterminado de acumulação, após o fornecimento do gás de transporte.
7. MÉTODO de acordo com uma das duas reivindicações precedentes 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a quantidade predeterminada do gás de transporte é fornecida ao interior da câmara de película (10) depois de decorrido um tempo predeterminado de acumulação do gás de teste, e antes da medição da proporção do gás de teste.
8. MÉTODO de acordo com uma das reivindicações precedentes 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o gás de transporte é fornecido ao interior da câmara de película (10) com um fluxo volumétrico de no máximo uma vez a quantidade de gás do volume da câmara de película (10) por segundo.
9. MÉTODO de acordo com uma das reivindicações precedentes 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a quantidade do gás de transporte introduzida na câmara de película (10) aumenta a pressão na câmara de película (10) em no máximo 100 mbar.
10. MÉTODO de acordo com uma das reivindicações precedentes 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a câmara de película (10) é evacuada até a uma pressão de no máximo 700 mbar, antes da medição da concentração do gás de teste.
11. MÉTODO de acordo com uma das reivindicações precedentes 1 a 10, caracterizado pelo fato de que os componentes do ar, tais como nitrogênio, oxigênio ou dióxido de carbono, são utilizados como o gás de teste.
12. MÉTODO de acordo com uma das reivindicações precedentes 1 a 10, caracterizado pelo fato de que substâncias aromáticas de um produto embalado no objeto de teste (16) são utilizadas como o gás de teste.
13. MÉTODO de acordo com uma das reivindicações precedentes 1 a 10, caracterizado pelo fato de que um gás é utilizado como o gás de teste, o mencionado gás sendo produzido por um produto embalado no objeto de teste (16).
14. MÉTODO de acordo com uma das reivindicações precedentes 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o objeto de teste (16) é enchido com um gás de teste antes de ser colocado na câmara de teste.
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