DE102011086486B4

DE102011086486B4 - Vorrichtung und Verfahren zur schnellen Lecksuche an formsteifen/schlaffen Verpackungen ohne Zusatz von Prüfgas

Info

Publication number: DE102011086486B4
Application number: DE102011086486.5A
Authority: DE
Inventors: Silvio Decker; Daniel Wetzig; Hjalmar Bruhns; Stefan Mebus
Original assignee: Inficon GmbH Deutschland
Current assignee: Inficon GmbH Deutschland
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2023-01-19
Anticipated expiration: 2031-11-17
Also published as: MX2014005791A; BR112014011837A2; CN104040317B; CN104040317A; US20140311222A1; IN2014MN00885A; RU2620871C2; WO2013072173A3; WO2013072173A2; DE102011086486A1; MX345986B; EP2780683A2; JP6457813B2; BR112014011837B1; JP2014533825A; RU2014123988A

Abstract

Vorrichtung zur Lecksuche an einem Prüfling (12), mit einer evakuierbaren Prüfkammer (14) für den Prüfling (12), wobeidie Prüfkammer (14) eine Folienkammer mit mindestens einem Wandbereich aus einem flexiblen, insbesondere elastischen, Material aufweist,wobei die Vorrichtung eine Messeinrichtung (32) zum Bestimmen des Verlaufs des Totaldruckanstiegs in der Prüfkammer (14) aufweist,dadurch gekennzeichnet,dass in der Prüfkammer (14) oder in einem mit der Prüfkammer (14) verbundenen Volumen ein gasbindendes Absorbermaterial (34) vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Lecksuche an einem Prüfling.
Herkömmlicherweise werden Leckagen an einem Prüfling, wie zum Beispiel einer Lebensmittelverpackung, gemessen, indem der Prüfling in eine starre Prüfkammer eingebracht wird. Die Prüfkammer wird anschließend evakuiert und der Druckverlauf in der Kammer nach Trennen der Kammer von der Pumpe gemessen. Wenn der Prüfling ein Leck aufweist, entweicht Gas aus dem Prüfling in die Kammer, wodurch der Druck in der Prüfkammer ansteigt. Der Druckanstieg wird gemessen und dient als Hinweis auf ein Leck des Prüflings.
Bei dem bekannten Lecksuchverfahren besteht eine Schwierigkeit darin, dass der Druck innerhalb der Prüfkammer nicht ausschließlich durch eine Leckage in dem Prüfling beeinflusst wird, sondern auch durch Temperaturänderungen in der Prüfkammer oder durch Desorption von Gasen an innenseitigen Oberflächen der Prüfkammer, wodurch Messfehler bei der Lecksuche resultieren. Diese störenden Einflüsse sind um so größer, je größer das Volumen der Prüfkammer und je größer der Druck während der Messung innerhalb der Prüfkammer ist. Aus praktischen Gründen kann das Volumen der Prüfkammer nicht beliebig reduziert werden, weil Form, Größe und Anzahl der Prüflinge ein bestimmtes Kammervolumen erfordern. Der Druck während der Messung innerhalb der Prüfkammer kann zudem nicht beliebig reduziert werden, weil die Gefahr einer Verformung, Beschädigung oder gar eines Platzens des Prüflings besteht, insbesondere bei weichen, formschwachen Prüflingen wie zum Beispiel Verpackungen.
Weiterhin bekannt sind Prüfkammern, bei denen zumindest ein Wandbereich und vorzugsweise die gesamte Prüfkammer aus einem flexiblen, vorzugsweise elastisch verformbaren Material, wie zum Beispiel aus einer Folie, besteht. Der flexible Wandbereich ist in dem Bereich der Kammer ausgebildet, in der sich der Prüfling während der Leckagemessung befindet. Beim Reduzieren des Drucks innerhalb der Prüfkammer schmiegt sich die flexible Kammerwand an den Prüfling an, wodurch das Kammervolumen reduziert wird. Dadurch sind die Messung störende Einflüsse, insbesondere Druckänderungen durch Temperaturschwankungen, reduziert. Zudem stützt der sich an den Prüfling anschmiegende flexible Wandbereich den Prüfling und verhindert ein Verformen oder gar Platzen des Prüflings. Dies ist insbesondere bei formschwachen Prüflingen aus einem weichen Material, wie beispielsweise Verpackungen, von Vorteil.
Derartige Folien-Prüfkammern sind beispielsweise beschrieben in JP S62-112 027 A EP 0 152 981 A1 und EP 0 741 288 B1 . In JP S62-112 027 A wird beschrieben, das austretende Gas mit einem Gasdetektor zu erfassen. In EP 0 152 981 A1 wird eine Evakuierung der Folienkammer beschrieben, wobei die Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Folienkammer und einem Referenzdruck innerhalb eines Referenzvolumens betrachtet wird. Wenn diese Druckdifferenz von Null abweicht gilt ein Leck als detektiert. In EP 0 741 288 B1 wird eine Folienkammer mit Druck beaufschlagt und zur Leckprüfung der Druck zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessen. Bei Überschreiten eines Schwellenwerts gilt ein Leck als detektiert.
US 5 513 516 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Leckprüfung eines Behälters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lecksuche an einem Prüfling zu schaffen, die eine schnelle Leckagedetektion ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird definiert durch die Merkmale von Patentanspruch 1. Das erfindungsgemäße Verfahren wird definiert durch die Merkmale von Patentanspruch 8.
Demnach wird die Leckagedetektion durchgeführt, indem der Totaldruckanstieg des Drucks innerhalb der Prüfkammer gemessen wird. Die Prüfung auf eventuelle Leckagen erfolgt dabei ohne Zuhilfenahme von Prüfgas. Ein direkter Gasaustausch zwischen Prüfkammer und Totaldrucksensor ist hierbei nicht nötig, sodass kein Gas aus der Leckage zu dem Drucksensor strömen muss.
Als Totaldruck wird hierbei der absolute Druck innerhalb der Folien-Prüfkammer bezeichnet. Die Bezeichnung Totaldruck dient hierbei zur Abgrenzung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Leckagedetektionen durch Auswertung eines Differenzdrucks. Erfindungsgemäß wird der Verlauf des Totaldruckanstiegs während des gesamten Messintervalls, d. h. während der Dauer der Messung, ausgewertet. Die Form des Druckanstiegsverlaufs dient hierbei zu einer schnellen Einschätzung, ob ein Leck vorliegt. Der Verlauf des Druckanstiegs ist genauer als eine bloße Überwachung von Schwellenwerten oder eine Messung von Differenzdrücken. Die schnelle Auswertung des Verlaufs des Totaldruckanstiegs ermöglicht einen vollautomatisierten und besonders schnellen Messzyklus zur Anwendung in vollautomatisierten Leckageprüfungen.
Vorzugsweise besteht die Prüfkammer aus einer oder mehreren flexiblen Folien, in die bzw. zwischen die der Prüfling eingebracht wird. Die Folie oder die Folien können durch Klemmelemente wie zum Beispiel Klammern, miteinander verbunden und verschlossen werden.
Ein gasdurchlässiges Material oder eine gasdurchlässige Struktur an einem inneren Wandbereich der Prüfkammer im Bereich des Prüflings erlaubt einen Gasfluss um den Prüfling herum, auch nach dem Anschmiegen der flexiblen Prüfkammerwand an den Prüfling, wodurch ein weiteres Evakuieren des gesamten Kammervolumens auf einen niedrigen Totaldruck ermöglicht wird.
Vorzugsweise wird der Druckverlauf, d.h. der Verlauf des Totaldrucks und gegebenenfalls auch der Verlauf des Partialdrucks einzelner Gaskomponenten, bereits während der Abpumpphase des Messablaufes ausgewertet, um eine Grobleckerkennung zu ermöglichen.
Von Vorteil ist, wenn die Prüfkammer von einer äußeren Überdruckkammer umschlossen ist. Zur Vorentfernung von Gas aus der Prüfkammer kann der Druck innerhalb der Außenkammer gegenüber dem Druck innerhalb der Prüfkammer erhöht werden, sodass eine äußere Kraftwirkung auf die flexible Prüfkammer ausgeübt wird und der flexible Bereich der Prüfkammer an das Produkt angeschmiegt wird. Dadurch wird ein Großteil des Gases aus der Prüfkammer unabhängig von dem Saugvermögen einer eingesetzten Pumpe gepresst. Der Messzyklus ist dadurch erheblich schneller.
Erfindungsgemäß wird ein selektiv gasbindendes Material als Absorber in die Prüfkammer oder in ein mit dem Prüfkammervolumen verbundenes Volumen eingebracht. Das Absorbermaterial bindet reaktives Gas, welches den Druckanstieg in der Kammer durch Desorption beeinflusst und die Leckratenmessung verfälschen könnte. Desorption von Gasen an den Oberflächen der Prüfkammerinnenseiten bewirkt typischerweise einen zusätzlichen Druckanstieg und führt zu Messfehlern bei der Leckratenmessung. Insbesondere bewirkt Wasser in einem Druckbereich von weniger als 10 mbar einen wesentlichen Beitrag zum Totaldruckanstieg durch Desorption. Der von der Wasserdesorption verursachte Druckanstieg in der Prüfkammer kann von dem Druckanstieg durch ein Leck des Prüflings bei einer Totaldruckmessung nicht unterschieden werden. Das Absorbermaterial kann diesen Messfehler reduzieren.
Vorzugsweise wird das Absorbermaterial in einem Verbindungskanal zwischen der Prüfkammer und einem Drucksensor, zum Beispiel dem Totaldrucksensor, untergebracht. Hierbei sollte das Volumen innerhalb des Verbindungskanals, in welchem sich das Absorbermaterial befindet, von dem Prüfkammervolumen durch ein Absperrventil getrennt werden können. Während des Belüftens und während der Abpumpphase, z. B. zur Grobleckdetektion, wird das Absorbermaterial bei gesperrtem Ventil nicht dem atmosphärischen Gas ausgesetzt und die Kapazität des Absorbermaterials zur selektiven Gasbindung wird geschont.
Im Folgenden werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung der Prüfkammer des ersten Ausführungsbeispiels im geöffneten Zustand,
3 die Ansicht nach 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels,
4 die Ansicht nach 2 eines dritten Ausführungsbeispiels,
5 die Ansicht nach 2 eines vierten Ausführungsbeispiels,
6 einen beispielhaften Verlauf des gemessenen Druckes und
7 ein Beispiel für eine Auswertung des Druckanstiegs zu festgelegten Zeitpunkten.

Der Prüfling 12 wird in die Kammer 14 eingebracht. Danach wird die Kammer 14 verschlossen und über ein Ventil 26 evakuiert. Durch den Druckabfall in der Kammer 14 und der damit einhergehenden äußeren Kraft, die durch den Luftdruck ausgeübt wird, schmiegt sich die flexible Kammerwand 16 komplett um den Prüfling 12 und passt sich dessen äußerer Form an.
Zwischen der Kammerfolie 16 und dem Prüfling 12 befindet sich ein gasdurchlässiges Material aus einem Vlies 20. Alternativ kann die Oberfläche der Folien 16 strukturiert sein. Dies erlaubt den Gasfluss um den Prüfling 12 auch nach dem Anschmiegen der Folienkammer 14 an den Prüfling 12 und erlaubt so ein weiteres Evakuieren des gesamten Kammervolumens auf niedrigen Totaldruck.
Zwischen Folie 16 und Prüfling 12 entsteht ein Vakuum, typischerweise im Bereich von 1 bis 50 mbar Absolutdruck, welches dem Kammerdruck einer starren Prüfkammer entspricht. Trotz des Vakuums um die Verpackung 12 wirkt effektiv keine Kraft auf diese, da der Innendruck des Prüflings 12 und der Außendruck auf das flexible Kammermaterial identisch sind. Die Folie 16 stützt also die Verpackung gleichmäßig von allen Seiten und verhindert ein Aufblähen oder eine Zerstörung derselben.
Der mit Vlies 20 gefüllte Zwischenraum bildet das freie Volumen, welches typischerweise nur wenige cm³ beträgt. Aufgrund der Formanpassung der Folienkammer 14 an den Prüfling 12 wird selbst bei wechselnden Prüflingen das minimale Kammervolumen erreicht.
Eine Leckage am Prüfling 12 führt dann zu einem stetenTotaldruckanstieg in der Folienkammer 14, nachdem diese durch das Ventil 26 von der Pumpe 24 getrennt wurde. Dieser Druckanstieg wird durch Totaldruckmessung mit einem empfindlichen Totaldruckmessgerät (Vakuummeter) bestimmt.
Der Druckverlauf während der Akkumulationsphase wird ausgewertet und mit Sollwerten verglichen. Tritt eine entsprechende Abweichung von Sollwerten auf ist eine Leckage des Prüflings 12 festgestellt. $\frac{Δ p_{k a m m e r}}{Δ t} = \frac{q_{p}}{V_{K a m m e r}}$
$q_{p} \propto {(\frac{P_{P r \ddot{u} f l i n g}}{P_{K a m m e r}})}^{2}$
$\frac{Δ p_{K a m m e r}}{Δ t} :$
Druckänderung Δp_Kammer in Prüfkammer pro Zeitspanne Δt

V_Kammer: Kammervolumen [I]
q_p: Leckrate [mbar I/(s)]
p_Kammer, p_Prüfling : Druck in Kammer bzw. Prüfling [mbar]

Sowohlder Totaldruck- als auch der Partialdruckanstieg in der Messkammer sind von zwei Größen abhängig: Dem bestehenden Kammerdruck und dem Messvolumen.
Gegenüber einem Prüfgasnachweis von der Verpackung zugegebenem Prüfgas hat die Totaldruckmessung zwei nachfolgend erklärte Vorteile:

- Erstens besteht keine Gasartabhängigkeit, d. h. dem Produkt muss zur Leckagesuche kein spezielles Prüfgas zugefügt werden.
- Zweitens ist eine Totaldruckänderung sofort überall im Prüfvolumen nachweisbar. Eine auf bestimmtes Prüfgas spezialisierte Sensorik hat eine prinzipbedingt diffusionsabhängige Ansprechzeit, da das nachzuweisende Prüfgas von der Leckage zum Sensor gelangen muss, um nachgewiesen zu werden. Je nach Distanz und Totaldruck kann die Diffusionszeit inakzeptabel für die angestrebten Taktzeiten sein.

Wegen dieser Zusammenhänge ist es günstig den Druckanstieg bei einem sehr kleinen freien Kammervolumen, niedrigem Kammerdruck und ohne Prüfgas zu messen.
Durch Temperaturänderungen entstehender Messfehler:
Je geringer der Totaldruck in der Prüfkammer, umso größer ist die Leckrate aus dem Prüfling und damit der zu erwartende Druckanstieg. Weiterhin ist der Totaldruck in der Prüfkammer von der mittleren Temperatur T_Kammer des Gases abhängig. Es gilt in erster Näherung: $p_{K a m m e r} = \frac{R \cdot T_{K a m m e r}}{V_{K a m m e r}}$
Daraus ergibt sich über eine Fehlerabschätzung: $| Δ p_{K a m m e r} | = | p_{K a m m e r} \cdot \frac{Δ T_{K a m m e r}}{T_{K a m m e r}} | + | p_{K a m m e r} \cdot \frac{Δ V_{K a m m e r}}{V_{K a m m e r}} |$
|Δp_Kammer| ist die Änderung des Druckes aufgrund von Änderungen der Temperatur und des Kammervolumens. Diese Druckänderung ist nicht von einer zu unterscheiden, die von Leckagen des Prüflings herrührt. Die durch eine Temperaturänderung hervorgerufene Druckänderung |Δp_Kammer| ist proportional zum Kammerdruck p_Kammer. Je kleiner der Kammerdruck ist, desto kleiner ist dieser störende Einfluss.
Beispiel: Bei einem Kammerdruck von 700 mbar führt eine Temperaturänderung um 0,1 K bei einer Kammertemperatur von 25°C (298,15 K) zu einer Druckänderung von $| Δ p_{K a m m e r} | = 700 [mbar] \cdot \frac{0,1}{298,15} [\frac{K}{K}] = 0,234 mbar$
Zum Vergleich: Eine Leckage von q = 1×10^-3 mbar l/s führtbei einer Messzeit von 10 s und einem freien Kammervolumen von 0,1 I zu einem Druckanstieg von: $| Δ p_{K a m m e r} | = \frac{q_{p} \cdot Δ t}{V_{K a m m e r}} = \frac{1 \times 10^{- 3} [\frac{m b a r \cdot l}{s}] \cdot 10 [s]}{0,1 [l]} = 0,1 mbar$
In diesem Fall wäre also der Druckanstieg durch Temperaturänderung doppelt so groß wie der durch die Leckage verursachte. Würde man stattdessen bei 7 mbar arbeiten, so wäre die Druckänderung aufgrund der Temperaturänderung lediglich 0,01 mbar, was einem Anteil von lediglich ~5 % des noch immer gleichen Messsignals entspricht. Das heißt dasselbe Leck, das bei 700 mbar Totaldruck von der Temperaturänderung überdeckt wird, ist bei 7 mbar messbar. Die durch eine Temperaturdrift verursachte thermische Ausdehnung und damit einhergehende Änderung des Kammervolumens, kann gegenüber dem direkten Einfluss einer Temperaturänderung auf den Kammerdruck vernachlässigt werden.
Temperaturänderungen sind während einer Leckagenmessung zu erwarten, da einerseits die Druckänderung und damit einhergehende Kompression/Expansion des Gases zu Temperaturänderungen führt und andererseits die Prüflinge oft eine verglichen zur Messkammer abweichende Temperatur besitzen.
Der Volumeneinfluss auf die Messung:

Die Druckänderung, die durch Leckagen des Prüflings verursacht wird, ist umso größer je kleiner das freie Kammervolumen - und damit das Messvolumen - ist. Das freie Kammervolumen ist dabei jenes Volumen, welches im evakuierten Zustand der Kammer nicht vom Prüfling eingenommen wird.

Beispiel: Ein Leck der Größe q = 1×10^-3 mbar l/s verursacht innerhalb von 10 s bei einer typischen Kammer mit einem freien Volumen von einem Liter einen Druckanstieg ca. 0,01 mbar. Bei einem freien Kammervolumen von 10 cm³ beträgt dieser etwa 1 mbar.
Desorption:
Auch die Desorption von beispielsweise Wasser beeinflusst den Totaldruck innerhalb der Prüfkammer. Unter Berücksichtigung der Desorption ergibt sich folgender Zusammenhang für den Totaldruckanstieg innerhalb der Prüfkammer: $\frac{d p}{d t} = \frac{d p_{L}}{d t} + \frac{d p_{T}}{d t} + \frac{d p_{D}}{d t}$
$\frac{d p_{L}}{d t} = \frac{q_{L}}{V_{R}}$
$\frac{d p_{D}}{d t} = \frac{A_{R}}{V_{R}} \cdot q_{A}$

$\frac{d p}{d t} :$
Totaldruckanstieg [mbar/s]
$\frac{d p_{L}}{d t} :$
Totaldruckanstieg durch Leck [mbar/s]
$\frac{d p_{T}}{d t} :$
Totaldruckänderung durch Temperaturdrift [mbar/s]
$\frac{d p_{D}}{d t} :$
Totaldruckanstieg durch Desorption
V_R : Volumen Rezipient [I]
A_R : Oberfläche Rezipient + Prüfling [cm²]
q_L : Leckrate Prüfling [mbar l/s]
q_A : Desorptionsrate Kammer/Prüfling [(mbar l)/(s cm²)]

Zur empfindlichen Leckratenmessung über den zeitlichen Verlauf des Totaldrucks in einer Akkumulationskammer ist ein möglichst geringes Kammervolumen anzustreben. Je geringer das Kammervolumen desto schneller steigt der Totaldruck bei gegebener, fester Leckrate.
Um einen möglichst geringen Totaldruckanstieg verursacht durch Desorption in einer Kammer zu erreichen, ist ein großes Verhältnis aus Volumen zu Oberfläche anzustreben. Je größer das Volumen bei gegebener Oberfläche um so geringer ist der Totaldruckanstieg pro Zeiteinheit.
Hierdurch ist ein Widerspruch gegeben. Gelöst werden kann dieser Widerspruch durch Beseitigung des Einflusses vom Wasserpartialdruck, indem ein Absorbermaterial vorzugsweise in einem Verbindungskanal zwischen der Prüfkammer und dem Totaldruckmessgerät eingebracht wird.
Das Besondere an der Erfindung ist, dass eine Kammer aus einem formbaren und flexiblen, z. B. elastischem Material verwendet wird, wobei der Totaldruckanstieg in solch einer abgeschlossenen Kammer zur Messung der Leckage verwendet wird. Die Messung des Totaldrucks erfolgt durch die Messung der einwirkenden Kraft pro Fläche, z. B. mit einem kapazitiven Totaldrucksensor. Die Prüfung auf eventuelle Leckagen erfolgt dabei ohne zu Hilfenahme von Prüfgas. Ebenfalls ist ein direkter Gasaustausch zwischen Folienkammer und Totaldrucksensor nicht nötig. Damit muss das Gas aus der Leckage nicht zum Totaldrucksensor strömen.
Die Prüfkammer selber kann dabei aus einer einzigen oder mehreren Folien bestehen. Das Besondere an dieser Messmethode ist, dass der Widerspruch zwischen kleinstem Volumen und geringstem Arbeitsdruck bei gleichzeitigem Schutz des Prüflings erreicht wird. Außerdem ist aufgrund des Nachweises durch Totaldruckmessung eine Förderung von Gas von Leckage zu Sensor nicht notwendig
Damit werden zusammenfassend folgende Probleme gelöst:

• Der Widerspruch zwischen geringem Arbeitsdruck und gleichzeitigem Schutz des Prüflings wird aufgelöst.
• Der damit erreichbare geringe Arbeitsdruck vermindert den Temperaturdrift erheblich und erhöht die messbare Leckrate.
• Der Druckanstieg in der Kammer durch eine Leckage wird durch das kleine Volumen maximal und damit auch das Messsignal.
• Die Kammer wird aufgrund des selbstminimierenden Volumens erheblich schneller evakuiert.
• Es muss kein Gasstrom von der Leckage zum Totaldrucksensor vorhanden sein.

Wie in 1 dargestellt wird ein Prüfling 12 in Form einer weichen Lebensmittelverpackung in eine Prüfkammer 14 gebracht, die aus einer Folie 16 besteht. Die Folie 16 besteht, wie in 2 dargestellt, aus zwei separaten Folienabschnitten, zwischen die der Prüfling 12 gelegt wird, sodass der Prüfling 12 vollständig von beiden Folienteilen umschlossen ist.
1 zeigt, dass die aufeinanderliegenden Randbereiche der beiden Folienabschnitte mit Klemmen 18 aufeinander gepresst sind, sodass zwischen den Folienabschnitten kein Gas aus der Prüfkammer 14 entweichen kann.
An der Innenseite der Folie 16 befindet sich eine den Prüfling 12 umschließende Lage aus einem Vlies, die einen Gasfluss zwischen Prüfling 12 und Folie 16 ermöglicht, um ein vollständiges Evakuieren der Prüfkammer 14 auch bei eng an dem Prüfling 12 anliegender Folie 16 erreichen zu können.
Die Prüfkammer 14 ist über einen Verbindungskanal 22 mit einer Vakuumpumpe 24 verbunden. In dem Verbindungskanal 22 befindet sich zwischen der Vakuumpumpe 24 und der Prüfkammer 14 ein Absperrventil 26 zum Trennen des Prüfkammervolumens von der Vakuumpumpe 24. Zwischen dem Absperrventil 26 und der Vakuumpumpe 24 ist ein Belüftungsventil 28 zum Belüften der Prüfkammer 14 vorgesehen.
Zwischen der Prüfkammer 14 und dem Absperrventil 26 zweigt von dem Verbindungskanal 22 ein weiterer Verbindungskanal 30 ab, der das Prüfkammervolumen mit dem Drucksensor eines Totaldruckmessgeräts 32 verbindet. In dem Verbindungskanal 30 ist ein Absorber 34 und zwischen dem Absorber 34 und der Prüfkammer 14 ein Absperrventil 36 vorgesehen. Bei geöffnetem Absperrventil 36 ist das Absorbermaterial des Absorbers 34 mit dem Prüfkammervolumen verbunden. Das Absorbermaterial besteht vorzugsweise aus wasserabsorbierendem Zeolith, um den Effekt der Wasserdesorption an den Innenwandbereichen der Prüfkammer 14 zu reduzieren. Beim Evakuieren der Prüfkammer 14 und/oder beim Belüften der Prüfkammer 14 wird das Absperrventil 36 geschlossen, um das Absorptionsvermögen des Absorbers 34 zu schonen.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Prüfkammer 14 aus einer gefalteten Folie gebildet wird. Die Prüfkammer 14 wird durch falten der Folie 16 um den Prüfling 12 herum geschlossen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist die Folie 16 ein Schlauch, der an einander gegenüberliegenden Enden geschlossen wird, um die Prüfkammer 14 zu bilden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 5 wird die Prüfkammer 14 aus einer Folie 16 in Form eines sackartigen Ballons gebildet, in welchem der Prüfling 12 enthalten ist. Das offene Ende des Ballons kann zum Schließen der Prüfkammer 14 beispielsweise mit Klemmen 18, wie in 1, verschlossen werden.
In 6 werden zwei Verläufe eines Druckverlaufs in der Folienkammer während eines Messintervalls von 10 s dargestellt. Hierbei ist der gestrichelte Verlauf derjenige eines dichten Prüflings und der durchgezogene Verlauf ist derjenige eines undichten Prüflings. Wie in 6 gezeigt, kann die Druckzunahme über das gesamte Messintervall für dichte Prüflinge größer sein als für undichte Prüflinge. Auch kann der Druckanstieg zu einem bestimmten Zeitpunkt, d. h. also die erste Ableitung des Druckverlaufs nach der Zeit, für dichte Prüflinge größer sein als für undichte. Die Ursache hierfür ist eine unterschiedlich starke Desorption von Gasen aus dem Folienmaterial bzw. aus dem Flies. Unter diesen Voraussetzungen ist möglich, dass ein einzelner Wert, wie z. B. der Druckanstieg oder die Totaldruckdifferenz zwischen Beginn und Ende des Messintervalls, keine eindeutige Zuordnung für dichte und undichte Prüflinge liefert. Dieses Problem kann durch eine Mustererkennung gelöst werden, die auf verschiedene Kurveneigenschaften, wie z. B. den Anstieg oder die Krümmung zu bestimmten Zeitpunkten, zurückgreift.
In 7 sind Werte für den Druckanstieg nach 10 s (Ende des Messintervalls) und für den Druckanstieg nach 5 s (halbes Messintervall) aufgetragen. Auf der x-Achse sind die Druckanstiegswerte nach dem halben Messintervall (5 s dargestellt) und auf der y-Achse sind die Druckanstiegswerte zum Ende des Messintervalls (10 s) aufgetragen. Eine Mustererkennung soll Gruppierungen der Messwerte erkennen. Hierbei wird eine erste Gruppe für die als Kreuze dargestellten Messwerte für den undichten Prüfling und eine zweite Gruppe für die gepunktet dargestellten Messwerte des dichten Prüflings erkannt. Die gestrichelte Linie in 7 repräsentiert die Werte eines als dicht klassifizierten Prüflings. Die durchgezogene Linie repräsentiert die Gruppe eines als undicht klassifizierten Prüflings. Für die Zuordnung oder Klassifizierung dichter und undichter Prüflinge kann auf mathematische Methoden der Mustererkennung, wie beispielsweise die LDA (Linear Discriminant Analysis), zurückgegriffen werden.

Claims

Vorrichtung zur Lecksuche an einem Prüfling (12), mit einer evakuierbaren Prüfkammer (14) für den Prüfling (12), wobei die Prüfkammer (14) eine Folienkammer mit mindestens einem Wandbereich aus einem flexiblen, insbesondere elastischen, Material aufweist, wobei die Vorrichtung eine Messeinrichtung (32) zum Bestimmen des Verlaufs des Totaldruckanstiegs in der Prüfkammer (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prüfkammer (14) oder in einem mit der Prüfkammer (14) verbundenen Volumen ein gasbindendes Absorbermaterial (34) vorhanden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (32) zur Bestimmung des Totaldruckanstiegs einen kapazitiven Totaldrucksensor aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (32) zur Bestimmung des Druckverlaufs während der Abpumpphase der Prüfkammer (14) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfkammer (14) in einer mit Überdruck beaufschlagbaren Außenkammer enthalten ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gasbindende Absorbermaterial (34) Zeolith ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorbermaterial (34) in einem Verbindungskanal (30) zwischen der Prüfkammer (14) und einem Drucksensor enthalten ist.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verbindungskanal (30) zwischen dem Absorber (34) und dem Prüfkammervolumen ein Absperrventil (36) zum selektiven Trennen des Absorbermaterials (34) von dem Prüfkammervolumen vorgesehen ist.
Verfahren zur Lecksuche an einem Prüfling unter Verwendung einer evakuierbaren Folienkammer als Prüfkammer mit mindestens einem Wandbereich aus einem flexiblen, insbesondere elastischen, Material, wobei der Verlauf des Totaldruckanstiegs innerhalb der Prüfkammer gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prüfkammer (14) oder in einem mit der Prüfkammer (14) verbundenen Volumen ein gasbindendes Absorbermaterial (34) vorhanden ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einschätzung darüber, ob ein Leck vorhanden ist, anhand des Verlaufs des Totaldruckanstiegs während des gesamten Messintervalls erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung eines Lecks eine Mustererkennung des Druckverlaufanstiegs während des Messintervalls durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Druckanstiegs zu bestimmten, vorgegebenen Zeitpunkten erfasst wird.