CN106461498A - 使用薄膜腔室的压差测量 - Google Patents

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Abstract

泄漏检测装置，用于测量测试腔室(10)和参考腔室之间的压差，所述参考腔室可以被第一止回阀(24)以气密的方式与所述测试腔室(10)分隔；其中压差传感器(34)被连接到所述参考腔室以及所述测试腔室(10)，以便测量所述参考腔室的内部压力和所述测试腔室(10)的内部压力之间的压差；其特征在于，所述测试腔室(10)和所述参考腔室都具有至少一个由柔性薄膜形成的腔壁区域，其中所述测试腔室的体积(20)与所述测试腔室(10)的邻近于所述测试腔室的体积(20)的所述柔性腔壁区域的表面积的比值和所述参考腔室的体积与所述参考腔室的邻近于所述参考腔室的体积的所述柔性腔壁区域的表面积的比值基本相等。

Description

使用薄膜腔室的压差测量
技术领域
本发明涉及用于测量测试腔室和参考腔室之间的压差的泄漏检测装置、以及用于测量相应的压差的方法。
背景技术
测量样品中的内部压力和测试腔室中的内部压力之间的压力差异是已知的技术。所述样品可以是食品包装袋。在压差检测之前，所述样品和所述测试腔室被用相同的超压压力加压。在样品泄漏的情况下，由于所述超压压力通过泄漏处从所述样品中流失，然而所述超压压力在气密密封的参考腔室中保持原样，在压差检测期间，在样品和参考腔室之间会产生压力差异。被测得的压力差异用来测量样品的泄漏速率。压差测量的优点在于压力传感器并非必须被设计用于测量所述样品和参考腔室内占主导地位的压力。10巴的压力可能例如在所述样品和参考腔室内占主导地位，然而所述压力传感器可以被设计成仅用于达到100毫巴的压力范围。另一个优点在于，温度对于所述样品中的总压力的影响会对所述参考腔室中的压力产生类似的作用，因此不会影响压差。
EP0313678B1和EP0763722B1分别描述了约束样品的测试腔体的结构和适合于被通过止回阀与所述测试腔体分隔的参考压力系统，其中所述测试腔体中的压力和所述参考压力系统中的压力之间的压差被利用压差传感器来测量。所述测试腔体和所述参考压力系统都被用刚性壁制成，所述测试腔体被设计用来容纳样品，而所述参考压力系统被设计成为导管的一部分。此外，还描述了一种参考腔体，其用于以预先设定的参考压力给所述测试腔体加压。
此外，用于非刚性样品上的泄漏测试的薄膜腔室也是已知的。在DE19722262A1中，描述了形成薄膜测试腔室以便尽量减小测试空间，亦即样品和测试腔室之间剩余的空间。对于在没有使用测试气体的薄膜腔体中的非刚性样品，例如包装袋的气密性测试中，容纳所述样品的所述薄膜腔室被抽空，并且因此所述薄膜腔室内的总压力的上升在所述样品之外的区域中被测量。围绕所述样品的所述薄膜还防止了所述样品的爆裂。
为了足够精确地测量所述薄膜腔室中的压力增加，所述薄膜腔室中的总压力必须被预先抽空到足够低的数值。为了用总压力测量元件达到足够高的精度，低于100毫巴的压力(真空)是必需的。通常地，低于10毫巴、并且优选地低于1毫巴的压力可以达到。在压力降低时，通常存在于样本和薄膜壁之间的、因为从薄膜腔室的薄膜壁以及无纺织织物上被除气而产生的部分气体会导致压力增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种泄漏测试装置，用于更精确地测量测试腔室和参考腔室之间的压差。
本发明的所述装置被权利要求1的特征限定。
所述测试腔室和所述参考腔室都具有封闭一定体积的腔壁。所述测试腔室的腔壁的至少一部分和所述参考腔室的腔壁的至少一部分分别由柔性薄膜制成。在下文中，所述测试腔室的体积和邻近所述测试腔室的体积的所述柔性薄膜部分的表面积之间的比值被称为测试腔室比。在下文中，参考腔室比被定义为所述参考腔室的体积和所述参考腔室的邻近所述参考腔室的体积的柔性薄膜部分的表面积之间的比值。根据本发明，所述测试腔室比和所述参考腔室比是基本相等的，也就是说，二者要么相等，要么有最多20％的差异。
在这个方案中，所实现的是：由从所述薄膜腔壁区域因除气而产生的部分气体导致的所述测试腔室和所述参考腔室中的压力增加是相等的，并且所述参考腔室体积和所述测试腔室体积之间的压力差异不会被该压力增加影响。所述测试腔室和所述参考腔室应该可以具有相同的形状，例如，都应该是薄膜腔室，以便让作用在每个腔室中的压力上的影响尽可能地相同，并且不会影响压差。所述参考腔室的体积应该可以小于或者等于所述测试腔室中的体积。
在用于测量测试腔室和参考体积之间的压差的已知方法中，所述测试腔室和所述参考腔室是彼此不同的。作用在各自的压力上的外部影响在所述测试腔室的压力上具有相比于在所述参考体积中的压力上不同的效果。在具有柔性腔壁区域的测试腔室，例如薄膜腔室中，迄今为止压差测量并未被使用，因为因除气而产生的气体部分影响了压差并进一步影响到测量结果。通过使用薄膜腔室，该等薄膜腔室中的总压力的增加已经被测量，但直到现在都不会将所述总压力的增加与参考压力进行比较。
附图说明
下面是一个参考附图的实施方式的详细描述。附图示出了所述泄漏测试装置的示意性图示。
具体实施方式
测试腔室10是一个由两个薄膜层12、14制成的薄膜腔室。所述两个薄膜12、14包围样品16。在所述样品16之外的边缘区域，所述两个薄膜层12、14通过密封圈18以气密的方式被结合在一起。在朝向所述测试腔室的体积20的内侧上，每个薄膜12、14具有在图示中被用虚线显示的非纺织层15，所述非纺织层使环绕所述样品的气流情况更好，从而使得抽真空的质量更高。作为备选方案，每个薄膜层12、14的粗糙表面可以被用来代替所述非纺织层15，以便辅助进行抽真空。
所述测试腔室10的体积20被通过气体端口22及第一止回阀24与参考腔室26以气体可导通的方式连接。通过关闭所述第一止回阀24，所述参考腔室26内的体积28与所述测试腔室的体积20之间的导气通道被气密地关闭。所述第一止回阀24和所述参考腔室26被通过第二止回阀30与真空泵32以气体可导通的方式连接。在所述第二止回阀30的打开状态下，所述真空泵32抽空所述参考腔室26。在所述止回阀24、30都处于打开状态时，所述真空泵32抽空所述测试腔室10和所述参考腔室26。
差压传感器34与所述测试腔室的体积20和所述参考腔室的体积28两者都以气体可导通的方式连接。经由所述差压传感器34所述测试腔室10和所述参考腔室16之间的气体交换是不可能的。
所述参考腔室26也是被设计得类似于所述测试腔室10的薄膜腔室。所述参考腔室26因此也具有两个通过密封圈以气密的方式被结合在一起的薄膜层。在朝向所述参考腔室26的体积28的内侧上，所述参考腔室26的每个薄膜都具有被用虚线示出的非纺织层。作为备选方案，所述非纺织层可以被对应的薄膜层的粗糙的表面代替。
在未被抽空的状态下，所述测试腔室的体积20和邻近所述体积20的两个薄膜层12、14的表面积的总和之间的比值定义了一个比例(即测试腔室比)，其等于所述参考腔室的体积28和邻近所述体积28的所述参考腔室26的薄膜层的表面积的总和之间的相应比值(参考腔室体积比)。到达了相应的内部体积20、28中的从相应的薄膜层处因除气而产生的部分气体会在相同程度上影响所述测试腔室体积20中的压力和所述参考腔室28中的压力。由所述差压传感器34测量的压力差异不会被这些部分的气体影响。
为了抽空所述测试腔室10和所述参考腔室26，当所述止回阀24、30打开时，所述真空泵32被操作。这里，例如250毫巴的压力在所述测试腔室10内被获得。之后，所述第二止回阀30被关闭，并且等待直到所述测试腔室10内的压力等于所述参考腔室26内的压力。一旦所述腔室10、26之间的压力变得均衡，所述第一止回阀24就也被关闭，并且所述测试腔室的体积20内的压力和所述参考腔室的体积28内的压力之间的压力差异被用所述压差传感器34测量并且被监控。该压差的变化被认为是所述样品16中的泄漏的标志。所述样品16的泄漏速率可以从所述压差的变化来确定。

Claims (8)

1.一种泄漏检测装置，用于测量测试腔室(10)和参考腔室之间的压差，所述参考腔室可以被第一止回阀(24)以气密的方式与所述测试腔室(10)分隔；其中压差传感器(34)被连接到所述参考腔室以及所述测试腔室(10)，以便测量所述参考腔室的内部压力和所述测试腔室(10)的内部压力之间的压差；其特征在于，所述测试腔室(10)和所述参考腔室都具有至少一个由柔性薄膜形成的腔壁区域，其中所述测试腔室的体积(20)与所述测试腔室(10)的邻近于所述测试腔室的体积(20)的所述柔性腔壁区域的表面积的比值和所述参考腔室的体积与所述参考腔室的邻近于所述参考腔室的体积的所述柔性腔壁区域的表面积的比值基本相等。
2.如权利要求1所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述测试腔室(10)和所述参考腔室都被形成为薄膜腔室。
3.如权利要求1或2所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述参考腔室的体积小于或等于所述测试腔室的体积(20)。
4.如前述的权利要求中的一项所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述测试腔室(10)和所述参考腔室具有相似的设计。
5.如前述的权利要求中的一项所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述测试腔室(10)和所述参考腔室的邻近于对应的内部体积(20、28)的所述柔性腔壁区域的内侧都设有非纺织层。
6.如前述的权利要求中的一项所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述测试腔室(10)和所述参考腔室的腔室体积与它们的所述柔性腔壁区域的表面积的比值相差最多20％，优选地相差最多5％。
7.如前述的权利要求中的一项所述的泄漏检测装置，其特征在于，所述第一止回阀(24)和所述参考腔室被通过第二止回阀(30)连接到真空泵(32)，所述真空泵用于抽空所述测试腔室(10)和所述参考腔室。
8.一种使用如前述权利要求所述的泄漏检测装置测量测试腔室(10)和参考腔室之间的压差的方法，其特征在于：
两个止回阀(24、30)都被打开，从而利用真空泵(32)抽空所述测试腔室(10)和所述参考腔室；
当在所述第一腔室(10)内达到预设的压力时，所述第二止回阀(30)被关闭；以及
在所述压差测量开始之前，所述第一止回阀(24)被关闭。
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