CN105531574B - 薄膜室被抽空时的气密性测试 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在由柔性材料制成的薄膜室(12)内测试含有气体的样品(18)的密封性的方法。所述薄膜室(12)被真空泵(28)抽空。本发明的特征在于从所述薄膜室(12)流出的由所述真空泵(28)产生的气流在抽空的过程中被测量以及对应于所述样品(18)的可能的泄漏处被检查。

Description

薄膜室被抽空时的气密性测试
技术领域
本发明涉及用于在柔性材料构成的薄膜室中测试含有气体的样品的气密性的方法。
背景技术
薄膜室是测试样品例如食品包装袋或其他柔性包装袋的气密性的测试室。目前，薄膜室至少部分地由柔软的弹性材料制成，当所述薄膜室被抽空时，该材料会紧贴薄膜室内的样品。在所述样品的环境内，在所述薄膜室内部形成真空状态。该真空状态把包含在样品内的填充气体通过可能的泄漏处排出到薄膜室内部的样品的外部环境中。薄膜室外部的大气压力会防止样品的内部压力导致样品在真空中爆裂。
通常地，已知有两种备选的方法用于在薄膜室内测试样品的气密性。在一种方法中，测试气体被加入到样品内的填充气体中，并且测试气体的部分压力在所述薄膜室的真空系统的气流中被测量。目前，所述测试气体的部分压力用作泄漏速率的测量标准。
另一个测试方法不依靠填充气体。在第一个步骤中，薄膜室被抽空，然后到达真空泵系统的阀门被关闭。之后，在第二个步骤中，随着时间变化的压力增量在薄膜室内部和样品外部被测量。该压力增量用作样品的泄漏速率的测量标准。由于“抽空”和“压力测量”这两个步骤必须被依次地执行，该方法对于工业上的气密性测试是不利的，因为这些步骤在气密性测试中需要很短的周期率。另一个不利之处是，在样品具有很大的泄漏处的情况下，填充气体将会在抽空阶段期间就已经从样品内被泵出。这样，在抽空阶段之后，样品已经被抽空，并且在压力测量阶段中将会被错误地认为是气密的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的用于在薄膜室内测试样品的气密性的方法。
本发明的用于在由柔性材料制成的薄膜室内测试含有气体的样品的密封性的方法，其中所述薄膜室被真空泵抽空；从所述薄膜室流出的由所述真空泵产生的气流在抽空阶段中被测量并且关于所述样品的可能的泄漏处被检查；一定期间内的被测得的气体流量被与所述一定期间内的参考气体流量进行比较，所述参考气体流量即气密的样品的气体流量。根据该技术方案，由真空泵产生的来自薄膜室的气体流量在抽空阶段期间就已经被测量，并且在抽空阶段期间就已经被检测以确定样品中可能存在的泄漏处。此处，在从样品中可能存在的泄漏处流出的气体积聚的期间，可以省去通常在抽空之后执行的压力测量。优选地，在抽空阶段期间被测得的气体流量被与样品被密封的情况下的气体流量情况进行比较。所述样品被密封的情况下的气体流量被用作参考气体流量。该参考气体流量可以在实际的压力测量之前被测量及存储。之后样品的泄漏速率可以被通过从测得的气体流量中减去该参考气体流量来确定。
所述测量可以利用置于真空泵的排气气流中的流量传感器来执行，或者作为备选方案，也可以利用设置在节流点的差分压力传感器来执行，所述差分压力传感器被设置在连接薄膜室和真空室，以便利用真空泵抽空薄膜室的管路系统中。
在测量之前，处于样品之外的薄膜室中的气体的量相对于处于样品之内的气体的量的比例应该被降低，例如通过使薄膜室的体积适应于样品的体积来降低该比例。
附图说明
下面是结合附图对本发明的实施方式进行的详细说明。在附图中：
图1示出了第一实施方式；
图2示出了第二实施方式；
图3示出了第三实施方式；
图4示出了第四实施方式；
图5示出了第五实施方式；以及
图6示出了第六实施方式。
具体实施方式
在所有的实施方式中，薄膜室12由两个围绕样品18，并且在它们的环绕样品18的边缘20的区域设有O形密封圈22的柔性薄膜14、16形成。所述O形密封圈22被以和所述薄膜14、16都邻接的方式置于所述薄膜14、16之间，防止气体通过所述两个薄膜14、16的边缘部分20流入所述薄膜室12中。下方的薄膜16具有用于连接气体输送管路26的连接器24，所述气体输送管路26被连接到真空泵28以便抽空所述薄膜室12。
所述样品18通常为柔性食品包装袋，为了简单起见在图中显示为椭圆形。所述样品18被填充气体充满，所述薄膜室12的体积适应于所述样品18的体积。这意味着所述薄膜室12中存在于所述样品18外部的空间很小。
在图1中，流量传感器30被设置在所述真空泵28的下游以便测量所述真空泵28的排气气流中的气体流量。在图2中，位于连接所述薄膜室12和所述真空泵28的所述管路系统26中的所述流量传感器30被设置成与所述真空泵28平行。在图3中，位于连接所述薄膜室12和所述真空泵28的所述管路系统26中的所述流量传感器30被设置成与所述真空泵28串接。在这种情况下，所述流量传感器30被精确地设置在所述薄膜室12和所述真空泵28之间。在图4中，位于连接所述薄膜室12和所述真空泵28的所述管路系统26中的压力传感器32被设置成与所述真空泵28平行。图4的实施方式对应于图2的实施方式，除了流量传感器30。
在图5的实施方式中，所述压力传感器被设置在所述真空泵28的下游；在图6的实施方式中，它被包含在连接所述薄膜室12和所述真空泵28的所述管路系统中。在图5及6的实施方式中，所述压力传感器30被分别设置成与节流点34平行，以便测量所述节流点34前后的压降。
对于所有实施方式而言，气体流量的测量，即通过所述流量传感器30或所述压力传感器32所做的测量，在通过所述真空泵28抽空所述薄膜室12的期间就被已经被执行，是共有的方案。这样，依照所述增压方法与传统的测试方法的差异在于所述测量并非在抽空之后的一个单独的步骤中被执行。这样用于测试所述样本18的气密性所花费的时间就被显著地减少。在所有实施方式中，在测试过程中被泵出薄膜室12的总气体流量Q总量由来自样品18之外的薄膜室12的气体量Q室和来自样品18的气体量Q泄漏组成：
(1)Q总量＝Q室(t)+Q泄漏(p,t)
这两部分流量随时间变化的过程是薄膜室12内部的压力的函数。在使用真空泵28泵出气体的开始阶段，最初只有来自样品18外部的薄膜室12的气体会流动到真空泵28：
(2)Q室＝S xΔp室
S：薄膜室内的吸气容量
在这个时刻，也就是在泵出气体的开始阶段，仍然没有气体从样品18流出，这是因为在样本18内部的压力和薄膜室12内部的样本18的周边环境中的压力之间没有足够的驱动力以差分压力Δp样品的形式存在：
Δp样品＝0
其中
(3)Q泄漏＝LxΔp样品
L：样品上的泄漏通道的气传导率
作为样品18外部的薄膜室12中的压力p1，作用于样品18中的泄漏处的所述驱动力会增加，使得泄漏速率随之增加。基于样品18中的较大的泄漏和样品18内部的较小的气体量，压力p2也会在样品内部减小，这是因为来自样品的气体也被真空泵28泵出。样品被泵空后泄漏气流终止。在这种状态下，根据传统的压力增量测量方法，样品会被错误地确定为是气密的。
通常应用下面的公式：
Δp室＝p1–p0
Δp样品＝p2–p1
p0＝在室的连接边缘(泵的吸嘴)处的压力；
p1＝样品18外部的薄膜室12中的压力；以及
p2＝样品18内部的压力。
为了使泄漏速率的流量信号相比于来自薄膜室12的流量变得更大，样品18外部的薄膜室12中的气体的量和样品18内部的气体的量的比值在上述过程的开始阶段必须尽可能的小。这个目的可以通过使薄膜室12的测试体积适应于样品18而达到。在这种情况下，薄膜室12的体积被保持为尽可能的小。样品18的尺寸限定了薄膜室的必要直径。这样样品18外部的薄膜室12中的压力将会下降得相当快，并且来自样品18的气流可以在开始阶段被测量。
其中，在所述的根据压力增量方法的泄漏测量中，所述压力增量在样品18外部的薄膜室12中被测量(阶段1：抽空；阶段2：气体积聚和压力测量)，根据本发明的方法的泄漏测量在且仅在上述第一阶段(抽空阶段)被直接执行。这样每个测试周期的时间就被减少了。

Claims (8)

1.一种用于在由柔性材料制成的薄膜室内测试含有气体的样品的密封性的方法，其中所述薄膜室被真空泵抽空；
其特征在于：
从所述薄膜室流出的由所述真空泵产生的气流在抽空阶段中被测量并且关于所述样品的可能的泄漏处被检查；一定期间内的被测得的气体流量被与所述一定期间内的参考气体流量进行比较，所述参考气体流量即气密的样品的气体流量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述一定期间内的参考气体流量被优先地测量和存储。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：泄漏速率被通过从所述被测得的气体流量中减去所述参考气体流量来确定。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述测量通过设置于所述真空泵的排气气流中的气流传感器做出。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述测量在气体输送系统，连接所述薄膜室与所述真空泵的管道系统的节流点被执行。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：从一个泵出管路流向另一个的流量在所述抽空阶段期间被测量，并且被用作所述样品的泄漏速率的测量标准。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述抽空阶段期间的两个泵出管路之间的压力差被用作所述样品的泄漏速率的测量标准。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述测量之前，所述样品外部的所述薄膜室中的气体的量相对于所述样品内部的气体的量的比例被减小。
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