CN104718442A - 用于非刚性试样泄漏检测的膜室与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测量非刚性试样的泄漏速率的方法，其中将试样(18)放入一膜室(12)，所述膜室(12)能被抽空，且具有至少一由柔性材料制成的壁区域，在所述试样(18)以外的区域，减少所述膜室(12)内的压力。在所述试样(18)以外的区域，测量所述膜室(12)内的压力梯度(32)。为了提高泄漏检测的精确度，在压力测量过程中，对所述柔性的壁区域施加一外部过压，所述外部过压大于在所述试样(18)以外区域的所述膜室(12)内的压力与所述试样(18)内的压力。

Description

用于非刚性试样泄漏检测的膜室与方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测非刚性试样(如食品包装)泄漏的膜室与方法，非刚性试样具有一随着压力变化而变化的柔性结构。当所述试样的内压力与外部压力间的压差过大时，所述试样会有破裂或至少损坏的风险。
背景技术
通常，非刚性试样用测试气体填充，所述测试气体在用于产生所需压力差的泵系统的排气流量中进行测量。作为一种替代方法，如果传感器适用于所述试样内的填充气体，则可不再使用特定测试气体。这种测量方法中，外部气体对测量结果会产生影响。
已知在泄漏检测中使用膜室作为测试室，其中至少一壁区域，优选整个测试室，是由柔性的，优选为可弹性变形的材料构成(如膜)。所述柔性的壁区域设于在测量泄漏的过程中所述试样位于所述膜室内的区域。当所述膜室内的压力降低时，所述柔性膜室的壁紧贴于所述试样，从而使所述膜室的体积减小。这样，就减少了干扰因素，如由温度变化引起的气压变化。此外，所述紧贴柔性的壁区域支撑着所述试样并防止所述试样的变形或甚至破裂。这对于具有不稳定形状的软性材料的试样尤其有利，如包装。这种类型的膜测试室可参见日本专利JP-A62-112027、欧洲专利EP 0152981A1和欧洲专利EP 0741288B1的描述。
在通过抽空膜室的泄漏检测中，所述膜室内压力的增加并不仅仅受所述试样的泄漏的影响。而是，在所述试样以外的区域，所述膜室内压力的增加还由于所述试样的材料或者所述膜室的材料所释放的气体的解吸。此外，加压事实上受所述膜室内的压力补偿的影响。
这些影响加压的附加因素会影响测量结果，并且须作为测量误差考虑在内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种非刚性试样的泄漏检测的精确方法，并提供一种相应的装置。
本发明的方法由权利要求1定义。本发明的装置由权利要求6定义。
根据本发明，在压力测量过程中，至少对所述膜室的柔性的壁区域施加一外部过压，所述外部过压大于所述膜室在所述试样以外区域内的压力以及在所述试样内的压力。为实现这一目的，提供一加压装置以产生作用于所述壁区域的外部压力。
所述外部压力会对软性的试样造成压缩，从而使所述试样内的压力发生改变。此时，泄漏速率与所述膜室和所述试样间的压差的平方成正比。然而，所述解吸不受外部压力的影响。
优选地，所述膜室周期性地受压，即，压力增加到一预定阈值，然后再减少，这样，压力的增加和随后的减少周期性地重复进行。因此，所述试样内的压力也周期性地变化，所述试样的泄漏速率也如此，使得所述膜室内的加压也以一周期性部分进行叠加。所述周期性部分不受所述解吸的影响，且可以用于所述试样的泄漏速率测量。
在这一点上，可以计算所产生的周期性压力增加的进程的振幅和/或相位。从外部施加于所述膜室的压力的周期信号与所述膜室内的加压的周期性部分之间的相移可以用作相位。所述周期性的加压主要影响所述试样的泄漏速率，而对气体的干扰性解吸的影响程度很小或者根本没有影响，因此所述试样的泄漏速率可以从虚漏中分离出来。
对所述柔性的壁区域施加的外部压力可通过流体压力室气动或液压完成。此时，所述膜室可以包含在所述流体压力室内。作为一种替代方案或补充，至少可对所述膜室的柔性的壁区域施加机械压力。所述机械压力可以通过一模具产生，如使用模具从相对的两侧作用于所述膜室。
附图说明
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明。其中：
图1为使用气动过压的一实施例；
图2为使用液体压力的一实施例；
图3为使用机械压力的一实施例；
图4绘示外部过压随时间推移的进程；及
图5绘示所述膜室内加压的产生进程。
具体实施方式
在图1至图3所示的实施例中，膜室12分别包括两片膜14、16，所述两片膜14、16在其边缘区域依次堆叠，且彼此固定地焊接或粘结。所述试样18包含在所述膜室12内，所述试样18可典型地为一柔性的非刚性的食品包装。为使图示简化，所述试样18用椭圆形表示。
在将所述试样18放入所述膜室12内之后，所述膜室12被抽空，且使用一压力计20检测所述膜室12内在所述试样18以外的区域的压力梯度。
在图1所示的实施例中，所述膜室12被包含在一周期性地充满气体的流体压力室22内，当达到一预定的阈值后，所述气体从所述压力室22漏出。所述压力室22在所述膜室12以外区域的压力的增加和随后的减少是周期性地重复进行的。图1中的箭头表示所产生的从各方面一致均匀地作用于所述膜室12上的气动压力。
图2所示的实施例与图1所示的实施例的不同在于所述加压装置26是一充满液体28的流体室22。在图2所示的实施例中，在测量所述膜室12内的压力时，所产生的液压也是周期性地增加和减少。
在图3所示的实施例中，所述加压装置26包括两个从相对两侧挤压所述膜室12的模具29。在这里，图3中所有的箭头表示所述模具29施加于所述膜室12上的机械压力的周期性的压力增加和各自随后的压力减少。
图4所示为由所述加压装置26施加的作用在所述膜室12和所述试样18上的过压的时间周期进程30。在每一周期，所述外部过压增加至一较高阈值34，随后减少至一较低阈值36。此时，所述膜室12在所述试样18以外的区域内产生一压力梯度32，所述压力梯度随着所述外部过压的周期性变化而变化。所述压力梯度32以一相移跟随所述外部过压的进程30。由所述较高阈值34与较低阈值36可得压力梯度32的振幅，所述压力梯度32的振幅与其相移都可用于判断所述试样18的泄漏速率。
图5所示为所述膜室12内的时间压力梯度34。由于所述试样18的泄漏，所述压力梯度34随时间推移而增加。因为所述膜室12受外部周期性地加压，所述压力梯度34展现为与图4所示的信号进程相对应的叠加的周期信号。

Claims (8)

1.一种测量非刚性试样的泄漏速率的方法，包括以下步骤：
将试样(18)放入一膜室(12)，所述膜室(12)能被抽空且具有至少一由柔性材料制成的壁区域；
减少所述膜室(12)在所述试样(18)以外的区域内的压力；以及
测量所述膜室(12)在所述试样(18)以外的区域内的压力梯度(32)；
其特征在于，
在压力测量过程中，至少对所述柔性的壁区域施加一外部过压，其中，所述外部过压大于所述膜室(12)在所述试样(18)以外的区域内的压力与所述试样(18)内的压力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加压是周期性地重复进行，直到达到一峰值，所述过压随后被释放。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述壁区域的过压为气动或液压产生。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述壁区域的过压通过机械方式产生。
5.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，对所产生的周期性压力增加的梯度的振幅和/或相位进行计算以测量泄漏速率。
6.一种用于检测非刚性试样(18)的泄漏的装置，包括
一可抽空的膜室(12)，其具有至少一由柔性材料制成的壁区域，及
用于测量所述膜室(12)在所述试样(18)以外的区域内的压力梯度的装置；
其特征在于，
包括一加压装置(26)用于产生至少作用于所述柔性的壁区域的外部压力。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加压装置(26)为一用于产生气动或液压过压的压力室，其中所述压力室至少在所述柔性的壁区域围绕所述膜室(12)，且用于装满流体。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加压装置(26)为一用于至少对所述柔性的壁区域产生机械压力的装置。
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