CN109813388A - 一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，包括氮气瓶、减压阀、质量流量控制器、截止阀、绝压传感器、丝杠组件、波纹管密封组件、顶杆、差压传感器、精密活塞、测试腔和马口铁包装容器，通过采集绝压传感器、差压传感器数据，以公式相应计算出马口铁包装容器的体积、密封性和真空度，操作过程方便、测量计算快捷，在充气过程中通过辨识测试腔的绝对压力曲线，可获得马口铁包装容器的耐压强度，所述的测试腔采用波纹管密封结构，避免了真空度测试刺破过程中的外界气体泄漏进测试腔，确保了所述装置的密封与测试结果的准确性。

Description

一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体为一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置。

背景技术

在包装容器领域，以马口铁为材料的包装容器广泛应用于食品真空包装行业。包装容器体积受滚筋等不规则边形控制测量难度较大；耐压强度决定储存和运输过程中包装容器码垛的方式、高度进而影响储运成本；真空度是衡量真空封装设备性能的一个重要指标；密封性则决定了内容物的保质期限。目前，检测上述容器参数的设备主要有空罐侧漏仪、罐身轴向承压力测试仪和真空侧漏仪等，受种种条件限制，这些装置功能单一，存在应用范围局限，无法实现马口铁包装容器体积、密封性、真空度以及耐压强度等性能的统一测量。

发明内容

发明一种适用于测量马口铁包装容器综合性能的新装置、新方法，实现马口铁包装容器体积、密封性、真空度以及耐压强度的快速、精确测量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，包括氮气瓶、减压阀、质量流量控制器、截止阀、绝压传感器、丝杠组件、波纹管密封组件、顶杆、差压传感器、精密活塞、测试腔和马口铁包装容器，所述氮气瓶的出气口通过导气管与质量流量控制器的进气口连接，导气管上安装有减压阀，所述质量流量控制器的出气口通过导气管与测试腔的进气口连接，所述测试腔内部设置有马口铁包装容器，所述测试腔顶部安装有绝压传感器和差压传感器，所述测试腔顶部位于绝压传感器和差压传感器之间的位置安装有丝杠组件，所述丝杠组件底部固定安装有顶杆，所述顶杆外侧设置有波纹管密封组件，所述顶杆底端伸入测试腔内部，所述测试腔的顶端一侧设置有导气管，导气管内设置有精密活塞。

进一步的：测量方法步骤如下：

S1：保持减压阀和截止阀处于关闭状态；待绝压传感器和差压传感器数值稳定后，记录绝压传感器的初始值为p，差压传感器的初始值为Δp1；调节精密活塞，对测试腔进行微变容，容积变化量为ΔV，此时差压传感器的读数最终稳定为Δp2；以公式(1)计算得到放置了马口铁包装容器的测试腔夹层容积；将马口铁包装容器从测试腔中取出，重复前述步骤，计算得到未放置包装容器的测试腔夹层容积；两次测出的容积之差即为马口铁包装容器的体积；

S2：保持减压阀和截止阀处于关闭状态；待差压传感器数值稳定后，记录差压传感器的初始值为Δp1；静置一段时间并记录时间间隔t后，记录差压传感器的终值为Δp2；以公式(2)计算得到马口铁包装容器的整体漏率；

S3：保持减压阀和截止阀处于关闭状态；待绝压传感器数值稳定后，记录绝压传感器的初始值为p1；操作丝杠组件，使波纹管密封组件携带顶杆做进给运动，直至刺破马口铁包装容器；操作丝杠组件使其回到原始位置，并记录绝压传感器的数值p2；以公式(3)计算得到马口铁包装容器破裂前的真空度；

S4：保持减压阀和截止阀处于开启状态；调节质量流量控制器，使氮气瓶中的氮气缓慢充入测试腔；观察绝压传感器的压力变化曲线，当压力曲线在升高的过程中突然出现下降拐点时，记录压力曲线中的最大值；该最大值与马口铁包装容器真空度的差值即为马口铁包装容器发生结构失稳时的耐压强度。

进一步的：精密活塞体积、绝压传感器和差压传感器需要经过精确标定，以确保每次微小变容量和传感器数据的准确性、重复性。

进一步的：整个测量装置必须可靠密封。其中，波纹管密封组件和精密活塞为动密封环节，因而需要对整个测量装置进行氦质谱检漏，以确保测量装置的压力变化不会受其本身泄漏影响。

进一步的：在测量马口铁包装容器的密封性时，压差值必须选取相同温度时的数据。

进一步的：所述公式(1)为

式中：V-夹层容积，L；

p-夹层初始绝对压力，Pa；

Δp1-变容前的压差传感器示值，Pa；

Δp2-变容后的压差传感器示值，Pa；

ΔV-精密活塞移动形成的变容积示值，L。

进一步的：所述公式(2)为

式中：Q-包装容器整体漏率，Pa·m3/s；

V-夹层容积，L；

Δp1-压差传感器初始值，Pa；

Δp2-压差传感器终值，Pa；

t-检测时间，s。

进一步的：所述公式(3)为

式中：p0-包装容器真空度，kPa；

p1-包装容器破裂前夹层压力，kPa；

p2-包装容器破裂后夹层压力，kPa；

V1-夹层容积，L；

V-包装容器体积，L。

与现有技术相比，本发明的特点在于：

通过采集绝压传感器、差压传感器数据，以公式(1)、(2)、(3)计算出马口铁包装容器的体积、密封性和真空度，操作过程方便、测量计算快捷。在充气过程中通过辨识测试腔的绝对压力曲线，可获得马口铁包装容器的耐压强度，所述的测试腔采用波纹管密封结构，避免了真空度测试刺破过程中的外界气体泄漏进测试腔，确保了所述装置的密封与测试结果的准确，所述方法和装置统一了马口铁包装容器的体积、密封性、真空度以及耐压强度的检测功能。

附图说明

图1为一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置的装置原理图。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步阐述本发明，下面各实施例仅用于举例说明本发明，而本发明的保护范围不受这些实施例的限制。

根据图1，一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，包括氮气瓶1、减压阀2、质量流量控制器3、截止阀4、绝压传感器5、丝杠组件6、波纹管密封组件7、顶杆8、差压传感器9、精密活塞10、测试腔11和马口铁包装容器12，该装置主要由以下零部件组成：氮气瓶1用于测试过程的充气；减压阀2用于氮气瓶出口减压；质量流量控制器3用于控制稳定的充气速率；截止阀4用于气路的通断；绝压传感器5用于测量测试腔的绝对压力；丝杠组件6用于密封件的进给运动；波纹管密封组件7用于进给密封；顶杆8用于刺破包装容器；差压传感器9用于测量测试腔与环境之间的压差；精密活塞10用于测试腔的精确变容；测试腔11用于为马口铁包装容器12提供一个密闭的环境，所述氮气瓶1的出气口通过导气管与质量流量控制器3的进气口连接，导气管上安装有减压阀2，所述质量流量控制器3的出气口通过导气管与测试腔11的进气口连接，所述测试腔11内部设置有马口铁包装容器12，所述测试腔11顶部安装有绝压传感器5和差压传感器9，所述测试腔11顶部位于绝压传感器5和差压传感器9之间的位置安装有丝杠组件6，所述丝杠组件6底部固定安装有顶杆8，所述顶杆8外侧设置有波纹管密封组件7，所述顶杆8底端伸入测试腔11内部，所述测试腔3的顶端一侧设置有导气管，导气管内设置有精密活塞10；

马口铁包装容器12的体积检测原理为：通过移动精密活塞使测试腔容积发生微小的变化，使用差压传感器测量变容前后的夹层压力变化，根据公式(1)解算出夹层的容积。放置包装容器前后的测试腔夹层容积差值即为包装容器的体积。

式中：V-夹层容积，L；

p-夹层初始绝对压力，Pa；

Δp1-变容前的压差传感器示值，Pa；

Δp2-变容后的压差传感器示值，Pa；

ΔV-精密活塞移动形成的变容积示值，L。

马口铁包装容器12密封性的测试原理是：将包装容器置于测试腔中，假设包装容器上存在漏孔，则夹层中的气体会向包装容器内部泄漏，从而促使夹层中气体压力降低。测量一定时间内的夹层压力变化，根据公式(2)计算包装容器的整体漏率。

式中：Q-包装容器整体漏率，Pa·m3/s；

V-夹层容积，L；

Δp1-压差传感器初始值，Pa；

Δp2-压差传感器终值，Pa；

t-检测时间，s。

马口铁包装容器12真空度的测试原理是：使用丝杠使顶杆运动至刺破包装容器，使用绝压传感器测量此过程中的夹层压力变化。当包装容器破裂后，夹层压力将显著降低。根据公式(3)即可计算出包装容器破裂前的真空度。

式中：p0-包装容器真空度，kPa；

p1-包装容器破裂前夹层压力，kPa；

p2-包装容器破裂后夹层压力，kPa；

V1-夹层容积，L；

V-包装容器体积，L。

包装容器耐压强度的测试原理为：放置马口铁包装容器12在测试腔11中，使用质量流量控制器3向测试腔夹层缓慢充气，同时测量充气过程中的夹层压力变化。当容器发生失稳时，其体积的瞬间显著减小势必会使夹层压力曲线出现下降拐点，则此时夹层压力和马口铁包装容器12真空度的差值即为耐压强度。通过采集绝压传感器5、差压传感器数据9，以公式(1)、(2)、(3)计算出马口铁包装容器12的体积、密封性和真空度，操作过程方便、测量计算快捷，在充气过程中通过辨识测试腔11的绝对压力曲线，可获得马口铁包装容器12的耐压强度，所述的测试腔11采用波纹管密封结构，避免了真空度测试刺破过程中的外界气体泄漏进测试腔，确保了所述装置的密封与测试结果的准确。所述方法和装置统一了马口铁包装容器12的体积、密封性、真空度以及耐压强度的检测功能。

在本发明的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，包括氮气瓶(1)、减压阀(2)、质量流量控制器(3)、截止阀(4)、绝压传感器(5)、丝杠组件(6)、波纹管密封组件(7)、顶杆(8)、差压传感器(9)、精密活塞(10)、测试腔(11)和马口铁包装容器(12)，其特征在于：所述氮气瓶(1)的出气口通过导气管与质量流量控制器(3)的进气口连接，导气管上安装有减压阀(2)，所述质量流量控制器(3)的出气口通过导气管与测试腔(11)的进气口连接，所述测试腔(11)内部设置有马口铁包装容器(12)，所述测试腔(11)顶部安装有绝压传感器(5)和差压传感器(9)，所述测试腔(11)顶部位于绝压传感器(5)和差压传感器(9)之间的位置安装有丝杠组件(6)，所述丝杠组件(6)底部固定安装有顶杆(8)，所述顶杆(8)外侧设置有波纹管密封组件(7)，所述顶杆(8)底端伸入测试腔(11)内部，所述测试腔(3)的顶端一侧设置有导气管，导气管内设置有精密活塞(10)。

2.根据权利要求1所述的一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，其特征在于：测量方法步骤如下：

S1：保持减压阀(2)和截止阀(4)处于关闭状态；待绝压传感器(5)和差压传感器(6)数值稳定后，记录绝压传感器(5)的初始值为p，差压传感器(9)的初始值为Δp1；调节精密活塞(10)，对测试腔(11)进行微变容，容积变化量为ΔV，此时差压传感器(9)的读数最终稳定为Δp2；以公式(1)计算得到放置了马口铁包装容器(12)的测试腔(11)夹层容积；将马口铁包装容器(12)从测试腔(11)中取出，重复前述步骤，计算得到未放置包装容器(12)的测试腔(11)夹层容积；两次测出的容积之差即为马口铁包装容器(12)的体积；

S2：保持减压阀(2)和截止阀(4)处于关闭状态；待差压传感器(9)数值稳定后，记录差压传感器(9)的初始值为Δp1；静置一段时间并记录时间间隔t后，记录差压传感器(9)的终值为Δp2；以公式(2)计算得到马口铁包装容器(12)的整体漏率；

S3：保持减压阀(2)和截止阀(4)处于关闭状态；待绝压传感器(5)数值稳定后，记录绝压传感器(5)的初始值为p1；操作丝杠组件(6)，使波纹管密封组件(7)携带顶杆(8)做进给运动，直至刺破马口铁包装容器(12)；操作丝杠组件(6)使其回到原始位置，并记录绝压传感器(5)的数值p2；以公式((3))计算得到马口铁包装容器(12)破裂前的真空度；

S4：保持减压阀(2)和截止阀(4)处于开启状态；调节质量流量控制器(3)，使氮气瓶(1)中的氮气缓慢充入测试腔(11)；观察绝压传感器(5)的压力变化曲线，当压力曲线在升高的过程中突然出现下降拐点时，记录压力曲线中的最大值；该最大值与马口铁包装容器(12)真空度的差值即为马口铁包装容器(12)发生结构失稳时的耐压强度。

3.根据权利要求1所述的一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，其特征在于：精密活塞(10)体积、绝压传感器(5)和差压传感器(9)需要经过精确标定，以确保每次微小变容量和传感器数据的准确性、重复性。

4.根据权利要求1所述的一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，其特征在于：整个测量装置必须可靠密封；其中，波纹管密封组件(7)和精密活塞(10)为动密封环节，因而需要对整个测量装置进行氦质谱检漏，以确保测量装置的压力变化不会受其本身泄漏影响。

5.根据权利要求1所述的一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，其特征在于：在测量马口铁包装容器(12)的密封性时，压差值必须选取相同温度时的数据。

6.根据权利要求1所述的一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，其特征在于：所述公式(1)为

式中：V-夹层容积，L；

p-夹层初始绝对压力，Pa；

Δp1-变容前的压差传感器示值，Pa；

Δp2-变容后的压差传感器示值，Pa；

ΔV-精密活塞移动形成的变容积示值，L。

7.根据权利要求1所述的一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，其特征在于：所述公式(2)为

式中：Q-包装容器整体漏率，Pa·m3/s；

V-夹层容积，L；

Δp1-压差传感器初始值，Pa；

Δp2-压差传感器终值，Pa；

t-检测时间，s。

8.根据权利要求1所述的一种测量马口铁包装容器综合性能的方法及装置，其特征在于：所述公式(3)为

式中：p0-包装容器真空度，kPa；

p1-包装容器破裂前夹层压力，kPa；

p2-包装容器破裂后夹层压力，kPa；

V1-夹层容积，L；

V-包装容器体积，L。