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"Verfahren und Vorrichtung zum überprüfen von Packungen auf Dichtheit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum überprüfen von Packungen,
bei denen vor dem Verschließen die Luft abgesaugt und eventuell teilweise durch
ein Schutzgas ersetzt wurde, auf Dichtheit.
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Durch das deutsche Gebrauchsmuster 1 879 574 ist es bekannt, evakuierte
Packungen an Tastern vorbeizuführen und aufgrund des Härtegrades der Packung eine
Aussage über deren Dichtheit zu machen. Ein solcher Taster zeigt jedoch bei der
meist eng beschränkten Lagerzeit zwischen Herstellung und Prüfung von Vakuumpackungen
nur verhältnismässig grobe Undichtheiten an, die einen raschen Druckausgleich bewirken.
Aufgrund von ganz feinen Undichtheiten nur sehr langsam erfolgende Druckanstiege
im Innern von Packungen sind mit derartigen Tastern erst nach längeren, in der Praxis
meist nicht einhaltbaren Zeitspannen möglich.
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Gemäß Schweizer Patent 95 584 wurde auch schon vorgeschlagen, die
zu prüfenden Packungen in eine die Packung dicht umgebende, verschließbare Kammer
zu bringen und diese dann mit einer weiteren Kammer, die zuvor auf einen vorbestimmten
Druck evakuiert wurde, zu verbinden und die Höhe des dabei entstehenden Ausgleichs
druckes
zu messen. Das Meßergebnis dient dann zur Beurteilung der Dichtheit der Packung.
Nachteilig bei der genannten Vorrichtung ist, daß bei sehr feinen Undichtheiten
der Druckausgleich zwischen dem Innern der Packungen und den Kammern ebenfalls nur
sehr langsam vor sich geht und somit nur geringe Arbeitsgeschwindigkeiten der Vorrichtung
erreichbar sind.
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Um die genannten Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die zu prüfenden Packungen in eine luftdicht verschließbare Kammer zu bringen, diese
schnell zu evakuieren auf einen absoluten Druck, der niedriger oder nahezu gleich
ist demwenigen, unter dem die Packungen hermetisch verschlossen wurden und dann
mittels eines vor dem Evakuieren an eine der Packungswandungen angestellten Tasters
gegebenenfalls eine sich bildende Ausbauchung der Wandung festzustellen.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist für den Taster eine
selbsttätig arbeitende Nullpunkteinstellung vorgesehen, derart, daß der Taster zur
Anlage an die Packungswandung geführt und dann, von dieser Nullstellung ausgehend,
um einen wählbaren Betrag von dieser zurückgezogen wird.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt diese Nullpunkteinstellung
mittels hydraulischer oder pneumatischer Stellglieder an sich bekannter Art, die
durch Magnetventile gesteuert werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung bestiza; drin, daß für die
Prüfung
von doppelwandigen, beispielsweise aus einem gasdichten Innenbeutel und einem diesen
umgebenden Karton bestehenden Packungen Mittel vorgesehen sein können, die derart
an den Pakkungen angreifen, daß an der abzutastenden Packungswandung Innern und
Außenhülle dicht aneinander anliegen und somit auch geringe Ausbauchungen mit Sicherheit
feststellbar sind.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Meßkammer mit Einlagen
versehen, die als Widerlager für die nicht abzutastenden Packungswände dienen, um
so deren mögliche Ausbauchung einzuschränken.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll nun
anhand einer Zeichnung näher beschrieben werden.
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Die erfindungsgemäße P-üfvorrichtung weist eine Kammer 1 zur Aufnahme
von zu prüfenden Packungen P, einen Taster 2 und eine selbsttätig arbeitende Nullpunkteinstellung
3 für den Taster 2 auf .
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Die Kammer 1 besteht aus einer Bodenplatte 4, einer Aufnahmerinne
5 ftir zu prüfende Packungen P, einer heb- und senkbaren Haube 6, deren unterer
Rand 7 mit einer Dichtung 8 und deren Innenseite oben mit einem Andrückpolster 9
aus elastischem Werkstoff versehen ist. Die Haube 6 ist mittels zweier Stangen 10
auf die Bodenplatte 4 zu und von dieser weg bewegbar.
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Der Taster 2 seinerseits besteht aus einem Kontaktstift 11 und einer
an der Bodenplatte 4 mit einem Ende befestigten Blattfeder
12,
die auf ihrer nach dem Kontaktstift 11 hin gerichteten Seite einen Kontaktbelag
13 auSweist.
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Die Nullpunkteinstellung 3 für den Taster 2 setzt sich im wesentlichen
aus einem Kontaktstifthalter 14, einer Membran 15, einer Rückstellfeder 16, einem
Gehäuse 17, einem Gehäusedeckel 18, einer Stopfbuchse 36, einer einstellbaren Drossel
19, einem Luftbehälter 20, einem Sicherheitsventil 21 und mehreren Magnetventilen
22, 23, 24 zusammen.
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Eine zu prüfende Packung P, die in bekannter Weise gefüllt, unter
Vakuum oder teilweiser Begasung hermetisch verschlossen wurde und danach einige
Zeit dem atmosphärischen Luftdruck ausgesetzt war, wird in an sich bekannter Weise
in die Aufnahmerinne 5 geschoben. Danach senkt sich die Haube 6 ab und schließt
mittels der Dichtung 8 an der Bodenplatte 4 ab. Das im Innern der Haube 6 angebrachte
Andrückpolster 9 drückt dabei auf die nach oben liegende Seite 25 der aus einem
Innenbeutel 26 und einem diesen umgebenden Karton 27 bestehenden Packung P, derart,
daß diese mit ihren eine nach unten liegende Wandung 28 des Kartons 27 eingrenzenden
Kanten fest auf dem mit einer Ausnehmung 29 versehenen unteren Teil der Aufnahmerinne
5 aufliegt. Die an der Bodenplatte 4 befestigte Blattfeder 12 ist so bemessen, daß
sie durch die Ausnehmung 29 hindurch leicht gegen die Wandung 28 des Kartons 27
drückt und dabei diese am Innenbeutel 26 zur Anlage bringt.
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Nach dem Schließen der Haube 6 bzw. Einspannen der Packung in die
Aufnahmerinne 5 öffnet das Magnetventil 22. Dadurch strömt
Luft
aus einer mit der einstellbaren Drossel 19 versehenen Zuleitung 30 und beaufschlagt
nach dem Durchströmen einer Leitung 31 die Membran 15. Unter der Wirkung des allmählich
zwischen dem Gehäusedeckel 18 und der Membran 15 ansteigenden Luftdruckes bewegt
sich letztere gegen den Druck der Rückstellfeder 16 und schiebt den Kontaktstifthalter
14 mit dem Kontaktstift 11 in Richtung des auf der Unterseite der Blattfeder 12
befindlichen Kontaktbelags 13. Bei Berührung des Kontaktstiftes 11 mit dem Kontaktbelag
13 unterbricht das über ein Relais od. dgl. gesteuerte Magnetventil 22 den Zustrom
von Druckluft aus der Leitung 30.
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Nach dem Schließen des Magnetventils 22 öffnet das Magnetventil 23
und es findet ein Druckausgleich der zwischen Membran 15 und Gehäusedeckel 18 und
der in der Zuleitung 31 befindlichen LuStmenge mit einem Luftvolumen statt, das
sich unter Atmosphärendruck in dem Luftbehälter 20 befindet. Dadurch sinkt der Luftdruck
an der Membran 15 zunächst ab und diese wird unter Wirkung der Rückstellkraft der
Feder 16 so lange in Richtung des Gehäusedeckels 18 durchgewölbt, bis Kräftegleichgewicht
herrscht. Durch geeignete Wahl des Volumens des Luftbehälters 20 wird der Kontaktstift
11 somit um ein vorbestimmtes Maß von dem Kontaktbelag 13 zurückgezogen, Der Kontaktstift
11 nimmt also bei jeder Packung P eine neue in Bezug zur Packung genau bestimmte
Nullage ein, Das Volumen des Luftbehälters 20 kann, zwecks leichter Anpassung des
Rückhubes des Kontaktstiftes 11 an die vorliegenden Erfordernisse, auch einstellbar
gemacht sein,
Wenn der Kontaktstift 11 seine neue Lage eingenommen
hat, öffnet ein Magnetventil 32 und eine Vakuumpumpe-33 senkt über eine von dieser
über das Ventil 32 führenden Leitung 34 den absoluten Luftdruck in der Kammer 1
bis auf eine wählbare Höhe ab.
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Wurde in die Kammer 1 eine Packung P eingebracht, die vollständig
dicht ist, also keinerlei feine Undichtheiten wie Poren od, dgl. aufweist, so wird
diese Packung P, beim Absenken des Luftdruckes in der Kammer 1 auf einen Wert, der
gleich oder nahezu gleich demjenigen ist, bei dem die Packung P verschlossen wurde,
keine AuSbauchungen zeigen. Zweckmäßigerweise wird, um Meßungenauigkeiten zu vermeiden,
das Evakuieren der Kammer taktgleich und mit der selben Vakuumpumpe vorgenommen
wie das Evakuieren der Packungen selbst.
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Weist die in die Kammer 1 eingebrachte Packung P jedoch feine Undichtheiten
auf, durch die während einer wählbaren Lagerzeit Umgebungsluft eingesickert ist,
so ist beim schnellen Absenken des Kammerdruckes auf das Prüfvakuum der Innendruck
der Packung P höher als letzteres. Ein Druckausgleich zwischen dem Innern der Packung
P und dem Prüfvakuum ist bei genügender Feinheit der Undichtheit praktisch nur durch
eine Gestaltsänderung der Packung möglich. Diese Gestaltsänderung macht sich bei
der vorliegenden Einspannung der Packung P in der Aufnahmerinne 5 hauptsächlich
in Form einer Aufbauchung der Packungswandung 28 bemerkbar, welche mittels des Tasters
2 gemessen wird. Im vorliegenden Beispiel wird also die Blattfeder 12 durchgebogen
und der Kontaktbelag 13 berührt den Kontaktstift 11. Diese Kontaktgabe wird in
an
sich bekannter Weise zur Steuerung einer nicht gezeichneten Signal- oder Auswerfvorrichtung
verwendet.
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Ausser sogenannten Vakuumpackungen ist auch die Prüfung von nach dem
Evakuieren und vor dem Verschließen teilweise mit einem Schutzgas gefluteten Packungen
möglich. Aufgrund des in den letzteren herrschenden höheren Absolutdruckes ist es
natürlich zweckmässig, die Lagerzeit der Packungen in der Umgebungsluft länger zu
wählen um das Eindringen einer genügenden> zur Erkennung von undichten Packungen
ausreichenden Luftmenge sicherzustellen. Die Höhe des Prüfvakuums ist bei begasten
Packungen natürlich wieder in Abhängigkeit derjenigen Druckhöhe zu wählen, bei dem
diese verschlossen wurden.
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Um eine Beschädtung des Kontaktstiftes 11 und der Membran 15 infolge
eventuell zu hohen, zwischen Membran 15 und Gehäusedeckel 18 stattfindenden Druckanstiegs
zu vermeiden, der durch zu grosses Aufbauchen einer in Prüfung befindlichen Packung
P oder durch verspätetes Schließen des Magnetventils 22 bedingt sein kann, ist das
Sicherheitsventil 21 vorgesehen.
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Durch Schließen des Magnetventils 32 und offenen eines weiteren, an
die Leitung 34 angeschlossenen Magnetventils 35 wird nach dem Prilfvorgang die Kammer
1 belüftet und dann die Haube 6 mittels der in bekannter Weise angetriebenen Stangen
10 angehoben, sp daß die geprüfte Packung gegen die nächstfolgende ausgetauscht
werden kann.
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Je nach der geforderten Leistung ist es natürlich möglich, eine
Mehrzahl
von Aufnahmerinnen 5 und Tastern 2 unter einer entsprechend grösseren Haube 6 vorzusehen.
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Statt des aus der Blattfeder 12 mit dem Kontaktbelag 13 und dem Kontaktstift
11 bestehenden offenliegenden Tasters 2 ist es natürlich auch möglich, staubgeschützte
Kontaktanordnungen zu wählen oder kontakt lose induktive oder kapazitive Meßfühler
zu verwenden und die Nullpunkteinstellung des Tasters dann entsprechend anzupassen
oder den Nullabgleich der Meßfühler in bekannter Weise elektrisch durchzuführen.
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Durch das gesteuerte Heranführen des Tasters 2 - bzw, Aufsuchen einer
Nullstellung - an die zu prüfende Packung P, die, insbesondere wegen des Evakuierens
und des damit nach dem hermetischen Verschließen auftretenden Verdichtens ihres
Inhalts nicht immer die selbe Form und Größe aufweist, ist es möglich geworden,
selbst geringe in die Packung P gelangte Luftmengen mit hinreichender Sicherheit
festzustellen.
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Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß bei Packungen, deren Aufbau
und Form von derjenigen in der Zeichnung dargestellten abweicht, natürlich, um das
Ausdehnen des in der Packung befindlichen Gases während des Prüfvorgangs möglichst
nur zur Ausbauchung einer den Taster betätigenden Packungswandung wirksam werden
zu lassen, die Aufnahmemittel und die Kammer durch entsprechende Einlagen od. dgl.
so angepasst werden, daß sie die Packung mit Ausnahme der genannten Wandung möglichst
dir.- ischließen.