BR112019013683B1

BR112019013683B1 - FILM CHAMBER PRESENTING DOUBLE FILM AND METHOD FOR DETECTING LEAK IN A TEST SAMPLE USING THE SAME

Info

Publication number: BR112019013683B1
Application number: BR112019013683-5A
Authority: BR
Inventors: Wetzig Daniel
Original assignee: Inficon Gmbh
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2023-08-15

Abstract

"CÂMARA DE PELÍCULA APRESENTANDO PELÍCULA DUPLA E MÉTODO PARA DETECÇÃO DE VAZAMENTO EM UMA AMOSTRA DE TESTE EMPREGANDO A MESMA" refere-se a uma câmara de película (10) apresentando uma parede de câmara de película para testes da firmeza de vedação de uma amostra de teste preenchida com gás (38), aonde a parede de câmara de película define um volume em câmara (32) para retenção da amostra de teste (38) apresentando uma primeira conexão a vácuo (28) para a evacuação do volume em câmara (32) por meio de uma primeira bomba a vácuo (30) conectada na primeira conexão a vácuo (28), sendo que pelo menos uma porção da parede de câmara de película apresenta uma película flexível (12, 14), caracterizada pelo fato da película (12,14) apresentar duas camadas (20,22) dispostas adjacentes uma a outra circundando um espaço intermediário de película (26) que pode ser evacuado."FILM CHAMBER PRESENTING DOUBLE FILM AND METHOD FOR DETECTING LEAK IN A TEST SPECIMEN EMPLOYING THE SAME" refers to a film chamber (10) having a film chamber wall for testing the sealing tightness of a sample of test filled with gas (38), where the film chamber wall defines a chamber volume (32) for retaining the test sample (38) presenting a first vacuum connection (28) for evacuating the chamber volume (32 ) by means of a first vacuum pump (30) connected to the first vacuum connection (28), with at least a portion of the film chamber wall having a flexible film (12, 14), characterized by the fact that the film ( 12,14) present two layers (20,22) arranged adjacent to each other surrounding an intermediate film space (26) that can be evacuated.

Description

Field of invention

[001] A presente invenção refere-se a uma câmara de película voltada a detecção de vazamento de uma amostra de teste preenchida com gás, tal como, por exemplo, uma embalagem de alimentos.[001] The present invention relates to a film chamber aimed at detecting leaks from a test sample filled with gas, such as, for example, a food package.

[002] Tais câmaras de película compreendem um volume em câmara definido por uma parede de câmara de película, aonde neste volume em câmara, a amostra de teste é introduzida para detecção de vazamento. A câmara de película é provida com uma primeira conexão a vácuo aonde é conectada uma bomba a vácuo para evacuação do volume em câmara. Pelo menos, uma porção da parede de câmara de película é configurada como uma película flexível capacitada a agarrar-se ao formato externo de amostra de teste durante a evacuação.[002] Such film chambers comprise a chamber volume defined by a film chamber wall, where in this chamber volume, the test sample is introduced for leak detection. The film chamber is provided with a first vacuum connection to which a vacuum pump is connected to evacuate the volume in the chamber. At least a portion of the film chamber wall is configured as a flexible film capable of gripping the outer shape of the test sample during evacuation.

[003] Tal câmara de película é utilizada no detector de vazamento INFICON Contura® S400, por exemplo, nesta aparelhagem, o método de aumento de pressão é aplicado para medição de uma taxa de vazamento de uma amostra de teste, tal como, por exemplo, uma bolsa de empacotamento. A câmara de película é evacuada via a primeira conexão a vácuo, de modo que o gás contido na amostra de teste escoe para o volume em câmara caso exista um vazamento. Portanto, a pressão no volume em câmara na área externa à amostra de teste aumenta ao longo do tempo. Este aumento de pressão, se medido, serve como uma indicação de um possível vazamento. A precisão e/ou o limite de detecção do método de aumento de pressão depende do volume líquido em câmara, ou seja, do volume em câmara na área externa da amostra de teste (volume em câmara menos o volume de amostra de teste). Quanto menor este volume em câmara, maior o aumento da pressão ao longo do tempo para uma dada taxa de vazamento.[003] Such a film chamber is used in the INFICON Contura® S400 leak detector, for example, in this apparatus, the pressure increase method is applied to measure a leak rate of a test sample, such as, for example, example, a packaging bag. The film chamber is evacuated via the first vacuum connection, so that the gas contained in the test sample flows into the chamber volume if there is a leak. Therefore, the pressure in the chamber volume in the area outside the test sample increases over time. This pressure increase, if measured, serves as an indication of a possible leak. The accuracy and/or detection limit of the pressure increase method depends on the liquid chamber volume, i.e. the chamber volume in the external area of the test sample (chamber volume minus the test sample volume). The smaller this chamber volume, the greater the pressure increase over time for a given leak rate.

[004] A câmara de película do detector de vazamento INFICON® Contura® S400 agarra-se à amostra de teste durante a evacuação de modo que o volume líquido em câmara é particularmente pequeno. Uma outra função da película é que a pressão atmosférica atua junto à amostra de teste a partir da parte externa da câmara de película, de modo que o volume em câmara (que consiste do espaço entre as películas e a amostra de teste) possa ser evacuado sem a destruição da amostra de teste. Quando a diferença entre a pressão interna da amostra de teste e a pressão interna da câmara de película e da parte externa do amostra de teste aumenta, a taxa de vazamento de gás aumenta quando os vazamentos existem de modo que ocorre uma melhora na detecção de vazamento.[004] The film chamber of the INFICON® Contura® S400 leak detector clings to the test sample during evacuation so that the liquid volume in the chamber is particularly small. Another function of the film is that atmospheric pressure acts on the test sample from the outside of the film chamber, so that the chamber volume (consisting of the space between the films and the test sample) can be evacuated. without destroying the test sample. When the difference between the internal pressure of the test sample and the internal pressure of the film chamber and the outside of the test sample increases, the gas leak rate increases when leaks exist so that leak detection improves. .

[005] Em uma câmara de película, tal como, por exemplo, a referida Contura® S400, a taxa de vazamento mais baixa detectável fica tipicamente limitada pelo efeito de um aumento de pressão na parte interna da câmara de película, a qual é medida em uma amostra de teste coesa e em uma câmara de película vazia. Este aumento de pressão é provocado por gases que foram expelidos da película da câmara de película ou difundidos através da película. Esses gases que vieram a ser dissolvidos na película e, em um vácuo, são removidos da película ou são permeáveis através da película.[005] In a film chamber, such as, for example, the aforementioned Contura® S400, the lowest detectable leak rate is typically limited by the effect of an increase in pressure in the internal part of the film chamber, which is measured in a cohesive test sample and in an empty film chamber. This increase in pressure is caused by gases that have been expelled from the film chamber or diffused through the film. These gases have become dissolved in the film and, in a vacuum, are removed from the film or are permeable through the film.

[006] A seleção dos materiais de película utilizáveis para uma câmara de película fica limitada por este efeito. Além disso, uma espessura adequada da película deve ser selecionada para a criação de uma barreira a difusão adequada. Devido a sua espessura, a película deve impedir, adequadamente, a difusão dos gases através da película provocando assim um aumento da pressão interna na câmara de película evacuada. Além disso, o material de película empregado deve possibilitar somente uma baixa solubilidade dos componentes de gases do ar de modo a limitar-se a gaseificação externa. Portanto, a película de uma câmara de película não pode ser tornada tão flexível quanto o desejado para o encerramento da amostra de teste tão firmemente e cuidosamente quanto o possível. A qualidade da película é reduzida com o aumento da espessura. Materiais altamente flexíveis, tais como películas de silicone, por exemplo, as quais são capazes de agarrarem-se particularmente bem e firmemente a uma amostra de teste, apresentam uma elevada permeabilidade e dão condições a uma elevada solubilidade dos gases, reduzindo assim consideravelmente o limite de detecção de um vazamento. Portanto, tais películas não são utilizadas por câmaras de película convencionais.[006] The selection of usable film materials for a film camera is limited by this effect. Furthermore, an appropriate film thickness must be selected to create an adequate diffusion barrier. Due to its thickness, the film must adequately prevent the diffusion of gases through the film, thus causing an increase in internal pressure in the evacuated film chamber. Furthermore, the film material used must only allow low solubility of the gas components of the air in order to limit external gasification. Therefore, the film of a film chamber cannot be made as flexible as desired to enclose the test sample as tightly and carefully as possible. Film quality decreases with increasing thickness. Highly flexible materials, such as silicone films, for example, which are able to cling particularly well and firmly to a test sample, have a high permeability and provide conditions for high gas solubility, thus considerably reducing the limit detecting a leak. Therefore, such films are not used by conventional film cameras.

[007] Consiste de um objetivo da invenção a provisão de uma câmara de película melhorada incorporando um limite de detecção melhorado, em particular, quando da aplicação do método de aumento de pressão.[007] An object of the invention is the provision of an improved film chamber incorporating an improved detection limit, in particular, when applying the pressure increase method.

[008] A câmara de película, de acordo com a invenção, é definida pelas características da reivindicação 1.[008] The film chamber, according to the invention, is defined by the characteristics of claim 1.

[009] De acordo com a invenção, uma película da parede de câmara de película compreende pelo menos duas camadas dispostas adjacentes entre si, as quais definem um espaço intermediário de película evacuável entre as mesmas. Quando o espaço intermediário de película é evacuado, as frações de gases dissolvidas da película pela expulsão, ou passando através da película pela difusão, são sugadas pelo espaço intermediário de película e não entram no volume em câmara. Portanto, essas frações de gases não influenciam o aumento de pressão no volume em câmara. As duas camadas de película posicionadas uma sobre a outra são vedadas em sentido a borda e providas com uma conexão a vácuo para evacuação do espaço intermediário de película. O espaço intermediário de película delgada definido entre as camadas de película é permanentemente evacuado durante a operação da câmara de película para a finalidade de detecção de vazamento em uma amostra de teste. Para esta finalidade, uma bomba a vácuo é conectada ao espaço intermediário de película. A taxa de permeabilidade das frações de gases entrando no volume em câmara, mesmo no caso de uma amostra de teste coesa ou quando nenhuma amostra de teste encontra-se presente na câmara de película, vem a ser reduzida de mais de duas ordens de magnitude a um valor negligenciável.[009] According to the invention, a film chamber wall film comprises at least two layers arranged adjacent to each other, which define an evacuable film intermediate space between them. When the film interspace is evacuated, the gas fractions dissolved from the film by expulsion, or passing through the film by diffusion, are sucked into the film interspace and do not enter the chamber volume. Therefore, these gas fractions do not influence the pressure increase in the chamber volume. The two layers of film positioned one above the other are sealed towards the edge and provided with a vacuum connection for evacuating the intermediate film space. The thin film interspace defined between the film layers is permanently evacuated during operation of the film chamber for the purpose of leak detection in a test sample. For this purpose, a vacuum pump is connected to the film interspace. The permeability rate of the gas fractions entering the chamber volume, even in the case of a cohesive test sample or when no test sample is present in the film chamber, is reduced by more than two orders of magnitude to a negligible value.

[010] Preferencialmente, entre as duas camadas de película, um material permeável ao gás, por exemplo, um tecido não-tramado, é disposto para a separação das camadas, uma da outra. O material permeável ao gás possibilita uma evacuação melhorada do espaço intermediário de película mesmo quando as camadas de película apresentam-se posicionadas em proximidade uma da outra.[010] Preferably, between the two film layers, a gas permeable material, for example, a non-woven fabric, is arranged to separate the layers from each other. The gas permeable material enables improved evacuation of the film interspace even when the film layers are positioned in close proximity to each other.

[011] Preferencialmente, as películas das paredes de câmara de película compreendem cada uma das quais de duas camadas entre as quais é definido o espaço intermediário de película evacuável. Na área de borda das películas, as duas camadas de película são mantidas por uma armação e conectadas à mesma em uma maneira hermética ao gás. As armações ou armação podem compreender ou constituírem a primeira e/ou a segunda conexões a vácuo.[011] Preferably, the film chamber wall films each comprise two layers between which the evacuable film intermediate space is defined. In the edge area of the films, the two film layers are held by a frame and connected thereto in a gas-tight manner. The frames or frame may comprise or constitute the first and/or second vacuum connections.

[012] De acordo com a invenção, reivindica-se ainda um método correspondente para a detecção de vazamento de uma amostra de teste acomodada em uma câmara de película do tipo descrito acima. O volume em câmara na área externa da amostra de teste é evacuado via a primeira conexão a vácuo. Além disso, o espaço intermediário de película é evacuado, preferencialmente, via a segunda conexão a vácuo. A detecção de vazamento é realizada por meio do método de aumento de pressão, sendo que a pressão interna da câmara de película é medida ao longo do tempo na área externa da amostra de teste. Um aumento da pressão serve como uma indicação de um vazamento.[012] According to the invention, a corresponding method for detecting leakage of a test sample accommodated in a film chamber of the type described above is further claimed. The chamber volume in the external area of the test sample is evacuated via the first vacuum connection. Furthermore, the film intermediate space is preferably evacuated via the second vacuum connection. Leak detection is carried out using the pressure increase method, with the internal pressure of the film chamber being measured over time in the external area of the test sample. An increase in pressure serves as an indication of a leak.

[013] Primeiramente, o volume em câmara é ajustado a uma pressão a vácuo e a evacuação da câmara de película não tem prosseguimento quando houver sido alcançada esta pressão a vácuo. Quando a pressão a vácuo pré-determinada houver sido atingida, o aumento da pressão é medido ao longo do tempo. Durante a medição do aumento da pressão, o espaço intermediário de película de cada película formada a partir de duas camadas, preferencialmente, é permanentemente e continuamente evacuado.[013] Firstly, the volume in the chamber is adjusted to a vacuum pressure and the evacuation of the film chamber does not proceed when this vacuum pressure has been reached. When the predetermined vacuum pressure has been reached, the increase in pressure is measured over time. During the measurement of pressure increase, the film intermediate space of each film formed from two layers is preferably permanently and continuously evacuated.

[014] Adiante tem-se a explicação de uma modalidade de exemplo em detalhes com referência aos desenhos de acompanhamento, aonde: - a Fig. 1 mostra uma vista da seção da câmara de película em uma condição vazia, e - a Fig. 2 mostra a vista da seção da Fig. 1 com a amostra de teste acomodada na câmara de película.[014] Below is an explanation of an example embodiment in detail with reference to the accompanying drawings, where: - Fig. 1 shows a sectional view of the film chamber in an empty condition, and - Fig. 2 shows the section view of Fig. 1 with the test sample accommodated in the film chamber.

[015] A câmara de película 10 é formada de duas películas flexíveis 12, 14 cujas áreas de borda são respectivamente instaladas em uma maneira hermética ao gás em uma armação 16,18. As duas películas 12,14 são circulares, e cada armação 16, 18 vem a ser configurada como um anel circular. São aceitáveis outros formatos.[015] The film chamber 10 is formed of two flexible films 12, 14 whose edge areas are respectively installed in a gas-tight manner in a frame 16,18. The two films 12, 14 are circular, and each frame 16, 18 is configured as a circular ring. Other formats are acceptable.

[016] Cada uma das duas películas 12,14 é formada de duas camadas 20,22 entre as quais é disposta uma camada de um material hermético ao gás 24 na forma de um tecido não tramado. A camada superior 20, o material hermético ao gás 24 e a camada inferior 22 de cada película 12,14 são dispostas em paralelo entre si e próximas uma da outra. Entre a camada de película superior 20 e a camada de película inferior 22 de cada película 12,14 é definido o espaço intermediário de película evacuável 26 aonde tem-se a disposição do material não-tramado permeável ao gás 24.[016] Each of the two films 12,14 is formed from two layers 20,22 between which a layer of a gas-tight material 24 is arranged in the form of a non-woven fabric. The upper layer 20, the gas-tight material 24 and the lower layer 22 of each film 12,14 are arranged parallel to each other and close to each other. Between the upper film layer 20 and the lower film layer 22 of each film 12,14 the intermediate evacuable film space 26 is defined where the gas permeable non-woven material 24 is arranged.

[017] As duas camadas 20,22 de cada película 12,14 são instaladas de forma fixa, respectivamente, na mesma armação 16 e 18.[017] The two layers 20,22 of each film 12,14 are fixedly installed, respectively, on the same frame 16 and 18.

[018] Entre as duas armações 16,18, tem-se a provisão de uma primeira conexão a vácuo 28 para a conexão de uma primeira bomba a vácuo 30 para evacuação do volume em câmara 32 definido entre as películas adjacentes 12,14.[018] Between the two frames 16,18, there is the provision of a first vacuum connection 28 for connecting a first vacuum pump 30 for evacuating the volume in chamber 32 defined between the adjacent films 12,14.

[019] Em acréscimo, cada armação 16,18 compreende uma segunda conexão a vácuo 34 para conexão de uma segunda bomba a vácuo 36 efetuando a evacuação no espaço intermediário de película 26 da respectiva película 12,14.[019] In addition, each frame 16,18 comprises a second vacuum connection 34 for connecting a second vacuum pump 36 effecting evacuation in the film intermediate space 26 of the respective film 12,14.

[020] Na Fig. 2, uma amostra de teste 38 na forma de uma embalagem de alimentos preenchida com gás é posicionada no volume em câmara 32. A câmara de película 10 é fechada de uma maneira hermética ao gás. Entre as duas armações 16,18, um anel de vedação 40 impede a entrada de gás na câmara de película evacuada 10. Com o auxílio da primeira bomba a gás 30, a câmara de película 10 é evacuada na área externa da amostra de teste via a primeira conexão a vácuo 28 até a uma pressão a vácuo pré-determinada. As duas películas 12,14 agarram-se de forma flexível ao espaço externo da amostra de teste, reduzindo assim o volume em câmara 32. Uma válvula 44 disposta em uma linha de gás 42 conecta a primeira bomba a vácuo 30 e a primeira conexão a vácuo 28 é fechada. O volume em câmara 32 é hermeticamente vedado em sentido à atmosfera 46 circundando a câmara de película a partir do exterior.[020] In Fig. 2, a test sample 38 in the form of a gas-filled food packaging is positioned in the chamber volume 32. The film chamber 10 is closed in a gas-tight manner. Between the two frames 16,18, a sealing ring 40 prevents gas from entering the evacuated film chamber 10. With the aid of the first gas pump 30, the film chamber 10 is evacuated in the area outside the test sample via the first vacuum connection 28 to a predetermined vacuum pressure. The two films 12,14 flexibly cling to the outer space of the test sample, thereby reducing the volume in chamber 32. A valve 44 disposed in a gas line 42 connects the first vacuum pump 30 and the first connection to vacuum 28 is closed. The chamber volume 32 is hermetically sealed against the atmosphere 46 surrounding the film chamber from the outside.

[021] Por intermédio de um sensor de pressão, sem ilustração nas Figuras, a pressão interna da câmara de volume 32 é medida e registrada ao longo do tempo. Um aumento desta pressão pode servir como uma indicação de um vazamento na amostra de teste 38 quando um apropriado valor limite para o aumento de pressão houver sido excedido. Este valor limite pode ser menor do que aquele referente das câmaras de película convencionais no sentido de que durante a medição de pressão, a pressão nos dois espaços intermediários de película 26 é mantida abaixo de um valor limite apropriado da pressão a vácuo. Isto é feito pela evacuação de forma permanente dos dois espaços intermediários de película 26 via as duas segundas conexão a vácuo 34 com o auxílio da segunda bomba a vácuo 36. O gás escapando das camadas delgadas 20, 22 e em particular, a partir das duas camadas de película internas 22 - tanto na forma de gás expelido das camadas delgadas ou como gás difundido através das camadas de película - é sugado nos espaços intermediários de película 26 em função da pressão a vácuo no espaço intermediário de película 26 e evacuado por meio da segunda bomba a vácuo 36. Preferencialmente, pelo menos durante a medição de pressão, a pressão a vácuo nos dois espaços intermediários de película 26 é mais baixa do que a pressão interna do volume em câmara 32, de modo que as frações de gás expelido ou difundido não vêm a ser alimentadas para o volume em câmara 32, mas aos espaços intermediários da película 26.[021] Using a pressure sensor, not illustrated in the Figures, the internal pressure of the volume chamber 32 is measured and recorded over time. An increase in this pressure may serve as an indication of a leak in test sample 38 when an appropriate threshold value for pressure increase has been exceeded. This limit value may be lower than that of conventional film chambers in the sense that during pressure measurement, the pressure in the two intermediate film spaces 26 is maintained below an appropriate limit value of the vacuum pressure. This is done by permanently evacuating the two intermediate film spaces 26 via the two second vacuum connections 34 with the aid of the second vacuum pump 36. The gas escaping from the thin layers 20, 22 and in particular from the two inner film layers 22 - either in the form of gas expelled from the thin layers or as gas diffused through the film layers - is sucked into the film interspaces 26 as a function of the vacuum pressure in the film interspace 26 and evacuated via the second vacuum pump 36. Preferably, at least during pressure measurement, the vacuum pressure in the two intermediate film spaces 26 is lower than the internal pressure of the chamber volume 32, so that the expelled gas fractions or diffused are not fed to the chamber volume 32, but to the intermediate spaces of the film 26.

Claims

1. FILM CHAMBER (10) comprising a film chamber wall provided for a firmness test on a gas-filled test sample (38), said film chamber wall defining a chamber volume (32) for the accommodation of said test sample (38) and being provided with a first vacuum connection (28) for evacuating said volume in chamber (32) by means of a first vacuum pump (30) connected to said first vacuum connection (28), and wherein at least a portion of the film chamber wall comprises a flexible film (12,14), characterized in that said film (12,14) comprises two layers (20,22) arranged adjacently between itself and surrounding an intermediate space of evacuable film (26).

2. FILM CHAMBER (10), according to claim 1, characterized in that a second vacuum connection (34) is provided to which a second vacuum pump (36) is adapted to be connected for evacuating the intermediate space of film (26).

3. FILM CHAMBER (10), according to any of the previous claims, characterized by the fact that in the intermediate film space (26), a gas permeable material is arranged separating the two layers (20, 22) one from the other. other.

4. FILM CHAMBER (10), according to claim 3, characterized in that the gas permeable material (24) consists of a non-woven fabric.

5. FILM CHAMBER (10), according to any one of the preceding claims, characterized in that the film chamber (10) comprises two adjacent films (12,14), between which the chamber volume (32) is defined, and which are formed, respectively, of two adjacent layers (20,22) presenting, respectively, intermediate film spaces (26) arranged between said two layers (20, 22).

6. FILM CHAMBER (10), according to claim 5, characterized in that the outer edge area of each film (12,14) is provided with a frame (16,18) retaining said film (12, 14) and being connected in a sealed manner with said film (12,14), with said two frames (16, 18) constituting or comprising the first and/or second vacuum connections (28,34).

7. METHOD FOR DETECTING LEAK IN A TEST SAMPLE (38) EMPLOYING A FILM CHAMBER (10), according to any one of claims 1 to 6, characterized by the fact that it comprises the following steps: - introduction of said test sample (38) in the chamber volume (32), - closing said chamber volume (32), - evacuating said chamber volume (32) to a predetermined vacuum pressure below atmospheric pressure, - measurement over time of the internal pressure in said film chamber (10) in the external area of said test sample (38), - detection of an increase in the measured pressure, and - evacuation of at least and preferably each intermediate space of film (26).

8. METHOD according to claim 7, characterized in that the film intermediate space (26) is permanently maintained below a vacuum pressure limit during pressure measurement.