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Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung von Hohlkörpern mit einem gasförmigen
Prüfmedium Die Erfindung betrlfrt ein Verfahren zur Prüfung von Hohl-Körpern (Prüflingen)
mit einem gasförmigen Prüfmedium, z.X. Luft, unter Auswertung einer Druckdifferenz
zwischen dem Innenraum und der Umgebung des Prüflings, die durch zeitweiliges Zusarmnenwirken
eines Prüfwerkzeugs mit dem Prüfling während einer Relativbewiegung zwischen Prüfwerkzeug
una Prüfling ermöglicht und durch Fehler des Prüflings beeinflußt wird.
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bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 3 496 761) laufen
die Prüflinge während der Dichtheitsprüfung mit konatanter Geschwindigkeit und konstantem
Abstand voneinander Ui einer Reihe durch einen Meßabschnitt, Das Prüf-werkzeug wird
an einem Wagen synchron mitgeführt. Nach Aufsetzen des Prüfwerkzeugs auf die Mündung
eines Prüflings wird ein Normvolumen Luft in den Prüfling eingedrückt. Darauf wird
der sich nach einiger Zeit in dem Prüfling eins teilende Innendruck über einen elektrischen
Differentialdruckschalter mit einem konstanten Bezugsdruck verglichen. Dieser Vergleich
wird über elektromechanische Mittel ausgewertet und
zur Erkennung
eventueller Undichtheiten an dem Prüfling herangezogen.
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Nachteilig sind hier der hohe mechanische Aufwand für die Zwangs
zuführung der Prüflinge und die damit verbundene Störanfälligkeit der Vorrichtung.
Durch das Prüfen bei weiterer laufendem Prüfling wird die Prufempfindlichkeit, z.B0
durch die auftretenden Schwingungen, negativ beeinflußt. Der Prüfvorgang erfordert
viel Zeit, da zunächst das Normvolumen voll eingedrückt und anschließend der Vergleich
mit Auswertung der Druckdifferenz durchgeführt werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Prüf-- empfindlichkeit
bei der Dichtheitsprüfung zu steigern, die Prüfzeit je Prüfling und den mechanischen
Aufwand herabzusetzen und auch die Prüfung auf Formhaltigkeit des Mündung bereichs
des Prüflings zu ermöglichen. In allen Fallen sollen Weithals- und Enghalsprüflinge
aller Größen*prufbar sein sind Formen Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch
gelöst, daß die Auswertung der Druckdifferenz im wesentlichen gleichzeitig mit dem
Anfang des Zusammenwirkens zwischen dem Prüfwerkzeug und dem Prüfling begonnen und
so lange fortgesetzt wird, bis die Druckdifferenz sich in zur Erkennung eventueller
Fehler des Prüflings genügender Weise geändert hat. Dadurch ist in zweifacher IIinsicht
eine Prüfzeitverkürzung je PrUfling erreicht: Zum einen liegt der Beginn der Auswertung
der Druckdifferenz so früh wie möglich und zum anderen wird diese Auswertung nur
so lange wie nötig fortgesetzt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung läßt man die Druckdifferenz
sich in Gestalt einer Strömung über eine Leitung abbauen, in der wenigstens ein
strömungsempfindliches Meßelement angeordnet ist, dessen Neßwertänderung bei Strömungsänderung
zur Fehlererkennung ausgewertet wird. Jedes Meßelement kann einen temperaturabhängigen
elektrischen Widerstand aufweisen, dem ständig Joule'sche Wärme zugeführt wird und
der durch die ';Strömung gekühLt wird, wobei die an dem Widers tand bei trcbmungsänderung
auf tre t ende parniungänderung
zur Fehlererkennung ausgewertet
wird. Solche Widerstände sTre^hen beliebig schnell und empfindlich auf Strömungsänderungen
an, so daß man eine beliebig nohe Fehlernachweisempfindlichkeit erzielen kann.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
bei der das -Prüfwerkzeug ein mit der Mündung des Hohlkörpers zeitweilig in Berührung
bringbares, die Mündung normalerweise bei einem guten Prüfling abdichtendes Prüfelement
aufweist, das mit einem mit dem Innenraum des Prüflings in Verbindung stehenden
Durchbruch versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch den Anfang
der das oder die Meßelemente, z.B. temperaturempfindlichen Widerstände, beherbergenden
Leitung bildet. Dadurch ist ein unmittelbarer Anschluß der Meßelemente an das Prüfelement
gewährleistet. Ein das oder die Meßelemente aufnehmender Teil der Leitung kann raumfest
angeordnet und über einen flexiblen Leitungsteil mit dem Durchbruch des Prüfelements
verbunden sein. Dies ist vor allem dann ratsam, wenn die Meßelemente empfindlich
gegen Erschütterungen und StöBe sind. Die Fehlernachweisempfindlichkeit wird durch
die Flexibilität des Leitungsteils nicht herabgesetzt.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leitung hinter dem
oder den Meßelementen, s.B. temperaturempfindlichen Widerständen, mit Atmosphäre
verbunden. Mit der Leitung kann auch ein Ventilator verbunden sein, mit dem Prüfmedium
von dem Durchbruch aus in die Leitung förderbar ist.
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Diese Maßnahme kann zur Steigerung der Fehlererkennungssicherheit
z.B. bei Prüflingen mit verhältnismäßig enger Mündung ratsam sein.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Prüfelement einen
radial allseitig über die Mündung des Hohlkörpers hinausragenden Teller mit Durchbruch
auf. Dieser weller gestattet die Feststellung nicht ausgepreßt er Mündungen, bei
denen es sich um einen sehr wichtigen 1\'iündungsfehler handelt, der Sattelbildung
an der Mündung, wobei die
Mündung in Seitenansicht das Bild einer
liegenden Acht bildet, ferner von Lecks im Körper des Prüflings und von Beschädigungen
und sonstigen Diskontinuitäten in der obersten Dichtungsfläche des Prüflings0 ach
einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist das Prüfelement eine sich zum
Prüfling kegelig erweiternde Glocke mit durchbruch auf, die radial allseitig über
die Mündung des Hohlkörpers hinausragt. Mit dieser Glocke können außer den zuvor
beschriebenen Fehlern auch Prüflinge festgestellt werden, bei denen neben der obersten
Dichtungsfläche Splitter z.B0 muschelförmig abgeplatzt sind. Ferner können Prüflinge
mit ovalen, geneigten und nicht ebenen obersten Dichtungsflächen sowie mit fehlender
Koaxialität zwischen Mündung und Körper festgestellt werden. Es handelt sich also
nicht nur um eine Dichtheitsprüfung im engeren Sinne sondern darüber hinaus um die
Möglichkeit, die Formhaltigkeit des Prüflings zu untersuchen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Prüfelement
einen sich zum Prüfling hin kegelig veråüngenden Stempel mit Durchbruch auf. Dieser
Stempel gestattet die eststellung ähnlicher Fehler wie bei der Glocke, wobei hier
allerdings Defekte der Mündung innerhalb der obersten Dichtfläche festgestellt werden.
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Nach einer anderen Aus fünrungs form der Erfindung weist das Prüfelement
einen während eines Prüfzyklus zumindest teilweise in die Mündung des Hohlkörpers
eintauchenden Stopfen mit Durchbruch auf. Diesem Stopfen sind die Dichtheits- und
iormhaltigkeitsverhältnisse im lnneren der Mündung und im Halsansatz des Prüflings
prUfbarO Zumindest der mit dem Prüfling in Berührung tretende Teil des Prüfelements
kann aus Polyvinylchlorid oder polymerem Tetrafluoräthylen, Jeweils z.bO einer mittelharten
Qualitat, hergestellt sein. Je härter der mit dem Prüfling in Berührung tretende
eil des Prüfelements ist, umso größer ist die 2$ehlernachweisempfindlichkeit, da
sich der Werkstoff
des Prüfelements immer weniger Unregelmäßigkeiten
an dem I>rüfling anpassen und diese von sich aus abdichten Kann.
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Mittelharte Brütelemente weisen ein Optimum an i!;mpfindlichkeit und
Standzeit auf. Der verschleiß ist erstaunlich gering.
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Der Stopfen kann z.i3. aus Silikonkautschuk oder Gummi hergestellt
sein. Die Werkstoffwahl richtet sich grundsätzlich nach den Anforderungen, die an
die Prüfung gestellt werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung wirken das oder die Meßelemente,
z.B. temperaturempfindlichen elektrischen Widerstände, mit einer Verengung in der
Leitung zusammen.
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Dies dient der Erhöhung der Fehlernachweisempfindlichkeit, da' sich
Strömungsänderungen in einer Verengung stärker auf die Widerstände auswirken. Je
nach der gewünschten Fehlernachweisempfindlichkeit kann ein Meßelement, z.B. Widerstand,
in Strömungsrichtung gesehen vor oder hinter der Verengung oder auch ganz oder teilweise
innerhalb der Verengung angeordnet sein. Ferner kann Je ein Meßelement, z.B. Widerstand,
in Strömungsrichtung gesehen ganz oder teilweise vor und ganz oder teilweise hinter
der Verengung angeordnet sein. Diese Ausbildung läßt einen Vergleich der Meßwerte
der beiden Meßelemente zu.
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Vorteilhafterweise ist zwischen dem Prüfelement und dem oder den
Meßelementen, z.B. Widerständen, ein Gasfilter angeordnet. Dies gewährleistet, daß
die Meßelemente nur von gereinigtem Prüfmedium umströmt werden.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind der oder die temperaturempfindlichen
Widerstände Teile einer selbstabgleichenden Brücke, deren Ausgang über einen Verstärker
mit einem Eingang eines Integrators verbunden sind, dessen Ausgang mit dem Eingang
einer ersten SchmttTriggerschaltung verbunden ist, deren Ausgang mit einer einen
Auswerfer für fehlerhafte Prüflinge steuernden Schaltung verbunden ist, wobei der
Ausgang einer bei Auswertungsbeginn tastbaren Auswertungßlichtschranke mit dem Eingang
einer zweiten '5chmltt-'£riggerschaltung verbunden ist , deren Ausgang einerseits
iiber eine Schaitsiife mit einem Eingang der selbstabgleichenden Brücke
und
andererseits über eine weitere Schaltstufe mit einem weiteren Eingang des Integrators
verbunden ist. Diese Schaltungsanordnung gewährleistet eine sehr schnelle Messung
und Auswertung des Meßergebnisses.
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Vorteilhafterweise weist der Integrator als integrierendes Element
einen Kondensator auf. Der Ladezustand des Kondensators nach einer gewählten Meßzeit
bildet die Grundlage für die Entscheidung, ob der Prüfling gut oder schlecht ist.
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Nach einer Ausführungsfom der Erfindung weist die den Auswerfer steuernde
Schaltung eine bistabile Kippschaltung auf, mit deren einem ersten vorbereitenden
Eingang der Ausgang der ersten Schmitt-Triggerschaltung und deren Ausgang über ein
zur selbsttätigen Rückstellung des Auswerfers dienendes Zeitglied und einen Verstärker
mit einem den Auswerfer steuernden Magnetventil verbunden ist, wobei ein zweiter
Eingang der bistabilen Kippschaltung durch eine übergeordnete Steuerschaltung der
Vorrichtung dann ansteuerbar ist, wenn sich der fehlerhafte Prüfling in seiner Auswerfposition
befindet.
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ine Ausführungsform der Erfindung, bei der fehlerhafte Prüflinge
aus einer Reihe von Prüflingen auszusondern sind9 ist dadurch gekennzeichnet, daß
Jeder Prüfling in einer Prüfstation anhaltbar, das Prüfwerkzeug kurzzeitig in Richtung
des Prüflings und wieder zurückbewegbar und der Prüfling anschließend zum Weitertransport
und eventuellen Auswerfen wieder freigebbar ist.
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sinne Ausführungsform der erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
ein den Prüfling anhaltendes Organ zur Klemmung des Prüflings durch ein von dem
Prüfling abgeieitetes Startsignal steuerbar ist, daß das Prtfwerkzeug, las den Prüfling
antlultencle Organ zur Freigabe des Prü'tJlings und der Auswerfer durch die iibergeordnete
Steuerschaltung in voreinstellbarer zeitlicher Aufeinanderfole e3teuefbar b id,
und daß diese Aufe Lnan(lerfo Lge durch das Startsignal auslösbar ist
Eine
andere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen
durch einen Impulsgenerator fort chaltbaren Impulsvorwahlzähler mit einer Anzahl
Vorwahleinheiten zuw Steuerung von das Prüfwerkzeug, das den Prüfling aShaltesde
Organ zur Freigabe des Prüflings und den Auswerfer steuernden Magnetventilen aufweist,
daß zwischen die Ausgänge der VOrwahleinheiten und die Eingänge der Magnetventile
jeweils eine bistabile Kippschaltung eingeschaltet ist, und daß zwischen dem Impulsgenerator
und dem Impulevorwahlzähler ein elektronischer Schalter eingeschaltet ist, der durch
das Startsignal geöffnet und durch das Ausgangssignal der das Auswerfermagnetventil
steuernden Vorwahleinheit geschlossen wird.
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Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die mit je einem
Ausgang das Magnetventil für die Klemmung und die Freigabe des Prüflings in der
Prüfstation steuernde bistabile Kippschaltung durch das erste Ausgangssignal aes
elektronischen Schalters einstellbar und durch das Ausgangssignal der auf die den
Prüfvorgang beendenden Vorwahleinheit folgenden Vorwahleinheit rückstellbar.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der erfindung
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste
Aus führungs form, Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine abgewandelte
Ausführungsform des Prüfwerkzeugs, Fig. 3 bis 6 jeweils einen Längsschnitt durch
unterschiedliche Ausfünrungsformen des Prüfelements, Fig. 7 bis 10 jeweils einen
schematischen Längsschnitt durch unterschiedliche Anordnungen temperaturabhängiger
elektrischer Widerstande bezüglich einer Verengung in einer Leitung, Fig. il einen
schematischen Längsschnitt durch den oberen Teil von Fig. 1 mit aufgesetztem Ventilator,
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltung, Fig. 13 mehrere schematische
Spannungs-Zeit-Diagramme für die Punkte A bis E in der Schaltung gemäß Fig. 12,
Fig. 14 ein gegenüber Fig. 13 abgewandeltes schematisches Spannungs-Zeit-Diagramm
für den Punkt C in Fig. 12 und Fig. 15 ein schematisches Spannungs-Zeit-Diagramm
für den Punkt a in Fig. 12 bei einem anderen betriebsfall.
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In ig. 1 läuft ein Xransportband 30 kontinuierlich über Rollen 31.
Das Transportband 30 fördert Hohlkörper oder Prüflinge 33 in einer Reihe in beliebigem
Abstand voneinander senKrecht zur Zeichenebene. Dabei tastet Jeder Prüfling 33 mit
seiner Mündung 35 eine eine Lichtquelle 37 und ein Photoelement 38 aufweisende Startlichtschranke
39 dunkel.
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Die Startlichtschranke 39 ist gemäß dem Doppelpfeil 40 in sentrechter
Richtung und außerdem senkrecht zur Zeichenebene einstellbar an der zugehörigen
Erütmaschine befestigt. Die Einstellbarkeit dient dazu, die Startlichtschranke 39
so einzustellen, daß sie für Jeden Prüfling 33 zum richtigen Zeit punkt ein Startsignal
in den übrigen Teil der Schaltung gemäß Fig. 12 liefert.
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Sobald der Prüfling 33 in den bereich der in 2'ig. 1 gezeigten Prüfstation
eingelaufen ist und die Startlichtschrante 39 in der beschriebenen Weise dunkel
getastet hat, wird über die in 2'ig. 12 gezeigte Schaltung ein Klemmzylinder 41
über eine Leitung 43 beaufschlagt, wodurch ein Klemmer 45 sich nach rechts bewegt
und den Prüfling 33 in ein gegenüberliegendes prismatisches Wiederlager 47 drückt,
das den erüfling 33 in der Prüfstationsachse zentriert und dort trotz der Weiterbewegung
des Transportbandes 30 hält, bis der Klemmer 45 durch beaufschlagung einer Leitung
49 des Klemmzylinders 41 wieder nach links bewegt wird und den Prüfling 33 freigibt.
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In der Achse der Prüfstation ist ein Prüfwerkzeug 50 durch einen
Hubzylinder 51 in Richtung des Doppelpfeiles 53 bewegbar angeordnet. Der Hubzylinder
51 ist durch Leitungen 55 und 56 durch die in Fig. 12 gezeigte Schaltung zur Abwirts-
oder Aufwärtsbewegung des Prütwerkzeugs 50 steuerbar.
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Die Kolbenstange 57 des Hubzylinders 51 greift an einem Ausleger 58
eines oberen Teils 59 eines Prüfwerkzeuggehäuses 60 an, das in nicht dargestellter
Weise in Kicbtung des I)oppelpfeiles 53 bewegbar gelagert und geführt ist.
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Der obere Gehäuseteil 59 ist über einen Flansch 65 und eine umlaufende
Dichtung 65 mit einem Flansch 66 eines unteren Teils 67 des Prüfwerkzeuggehäuses
60 gasdicht verschraubt.
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Der untere Prüfwerkzeuggehäueteil 67 trägt an seinem unteren Ende
ein Prüfelement 70, das eine aus mittelhartem Polyvinylchlorid bestehende Glocke
71 aufweist, die gegenüber dem unteren Gehäuseteil 67 durch einen Dichtring 73 gasdicht
und aufgrund von allseitigem Spiel in Grenzen beweglich gelagert ist, um geringfügigen
Unebenheiten der Mündung 35 folgen zu können0 Die Glocke 71 weist einen zentralen
Durchbruch 75 auf, der den Anfang einer sich durch den Innenraum des Prüfwerkzeuggehäuses
60 erstreckenden Leitung 77 bildet.
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In den unteren Prüfwerkzeuggehäuseteil 67 ist mittels einer Löcher
79 aufweisenden Platte 80 ein Gasfilter 81 eingesetzt, das die gesamte gegebenenfalls
durch den Durchbruch 75 nach oben strömende Luft filtert. Diese Luft strömt im übrigen
in Richtung der eingetragenen Pfeile von der Glocke 71 durch die Leitung 77 bis
zu einem radialen Auslaß 85, der nach oben durch einen Schutzdeckel 87 begrenzt
wird.
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Diese Luftströmung kommt zustande durch Abwärtsbewegung des Prüfwerkzeugs
50 und wird durch das Zusammenwirken und schließliche Aufsetzen der Glocke 71 auf
der Mündung. 35 moduliert. Bei ihrer Abwärtsbewegung schiebt die Glocke 71 ein gewisses
Luftvolumen vor sich her, das kurz vor und nach dem Aufsetzen der Glocke 71 auf
der Mündung 35 zu einer Druc3;-steigerung in dem Prüfling 33 führt. Wenn nun die
Mündung 35 des Prüflings 33 fehlerfrei ist und sich daher nach dem Aufsetzen der
Glocke 71 eine vollständige Dichtung zwischen Glocke 71 und Mündung 35 ergeben hat,
kann sich der erwähnte Überdruck in dem Prüfling 33 nur durch die Glocke 71 und
die Leitung 77 abbauen. Wenn dagegen die Mündung 5 schadhaft ist, d.h, nach dem
Aufsetzen der Glocke 71 auf den i'rtifling 33 keine volLstcin(lige Dichtung zwischen
der Glocke 71 und dsr Niindung 35 zustande kommt, baut sich der Überdruck în den
Prüfling
5 außer durch die Glocke i und die Leitung 77 rutil noch durch das oder die Lecks
zwischen Glocke 71 und Mündung 35 ab. In diesem letzteren Fall ist naturgemäß die
Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die Leitung 77 geringer.
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Diese unterschiedllchen-Strömungsgeschwindigkeiten durch die Leitung
77 werden in der folgenden Weise dazu ausgewertet, eine Information darüber zu erhalten,
ob der Prüfling 33 gut oder Ausschuß ist0 In dem oberen Prüfwerkzeuggehäuseteil
59 ist eine Eragplatte 85 befestigt und durch einen Dichtungsring 86 gegenüber dem
oberen gehäuseteil 59 abgedichtet. Die Tragplatte 85 weist eine mittige Bohrung
87 auf, die eine Verengung in der Leitung 77 mit entsprechend höherer Strömungsgeschwindigkeit
bildet. In der Verengung 87 ist ein temperaturempfindlicher elektrischer Widerstand
90 angeordnet, dessen elektrische Verbindungsleitungen mit zwei an der Tragplatte
85 befestigten Klemmen 91 und 93 verbunden sind. Der Widerstand 90 ist räumlich
sehr klein und nimmt z,B, nur ein Volumen vom 0,03 mm3 ein. Wegen seiner geringen
Wärmekapazität reagiert der Widerstand 90 sehr schnell und praktisch trägheitslos
mit sehr steiler Widerstandsänderung auf Strömungsänderungen in der Verengung 87.
Die Verengung 87 kann z.B. einen Durchmesser von nur 0,5 mm haben. Dem Widerstand
90 wird ständig Joule'sche Wärme zugeführt, so daß jede Strömung durch die Verengung
87 zu einer Kühlung und entsprechenden Widerstandsänderung des Widerstands 90 führt.
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Beim Niedergehen des Prüfwerkzeugs 50 tastet die Glocke 71 eine eine
Lichtquelle 97 und ein Photo element 98 aufweisende Meßlichtschranke 100 dunkel,
die in Richtung des Doppelpfeiles 101 und gegebenenfalls zusätzlich senkrecht zur
Zeichenebene zur Anpassung an unterschiedliche Prüflingsarten und Prüfelemente 70
einstellbar ist. Der Lichtstrahl 103 der i4eßlichtschranke 100 führt in dem Abstand
105 über die oberste Dichtungsfläche 10( der Mündung 35 hinweg, Das
hat
zur Folge, daß die Glocke 71 den Lichtstrahl 103 unterbricht, noch bevor sie auf
der Mündung 35 aufsetzt. Der Grund hierfür besteht darin, daß auch schon vor dem
Aufsetzen der Glocke 71 auf der Mündung 35 eine Steigerung des Innendruckes des
Prüflings 33 stattfindet, die zur Fehlererkennung aufwertbar ist. Diese Auswertung
wird im einzelnen später im Zusammennang mit den Fig. 12 bis'15 beschrieben.
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In ig. 2 ist in Abweichung von Fig. 1 die Glocke 71 unmittelbar an
der Kolbenstange 57 des Hubzylinders 51 angeordnet. Ein seitlicher Anschlußstutzen
109 steht mit dem Durchbruch 75 in Verbindung und ist über einen flexiblen Leitungsteil
110 mit dem Strömungseingang des in diesem Fall raumfest angeordneten Prüfwerkzeuggehäuses
60 verbunden. Bei dieser Anordnung ist der temperaturempfindlicne Widerstand 90
vor Erschütterungen geschützt, die durch die Arbeitsbewegung des Prüfwerkzeugs 50
in Fig. 1. entstehen.
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Fig. 3 zeigt ein abgewandeltes Prüfelement in Gestalt eines sich
im wesentlichen waagerecht erstreckenden Tellers 113 mit mittigem Durchbruch 75.
Der Teller 113 ist insbesondere zur Prüfung der obersten Dichtungsfläche 107 der
Mündung 35 geeignet. In ig. 3 ist die Mündung 35 nicht voll ausgepreßt, wie an den
beiden Vertiefungen 115 und 116 erkennbar ist. Im bereich dieser Vertiefungen findet
eine Abdichtung zwischen dem Deckel 113 und der Mündung 35 auch dann nicht statt,
wenn der Deckel 113 auf der Mündung 35 aufgesetzt hat.
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In Fig. 4 ist dargestellt, wie mit der Glocke 71 auch Beschädigungen
an der Mündung 35 festgestellt werden können, die außerhalb der obersten Dichtungsfläche
107 der Mündung 35 liegen. Diesen Fall verdeutlicht die außen abgeplatzte Klone
117. Die Mündung 35 gemäß Fig. 4 ließe sich zwar, dä die oberste Dichtungsfläche
107 unbeschadigt ist, z.B bei einer Flasche mit einem Kronenkorken dicht verschließen,
würde aber dennoch zu beanstanden sein, da sie eine Gefahr für denjenigen bilden
würde, der aus dieser Flasche trinken würde. Dies ist ein Beispiel dafür, daß mit
der Prüfvor richtung auger der Dichtheit des rülings 33 auch seine
Formhaltigkeit
geprüft werden ann.
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Das Prüfelement 70 in Fig. 5 ist als ein sich zum Prüfling 33 hin
kegelig verJüngender Stempel 119 mit zentralem Durchbruch '15 ausgebildet0 Analog
dem beispiel gemäß Fig. 4 ist der Stempel 119 in der Lage, auch muschelig abgeplatzte
Stellen 120 und 121 festzustellen, die innerhalb der obersten Dichtungsfläche 107
vorhanden sind. Diese Stellen 120 und 121 können ebenfalls für Flaschentrinker und
auch deshalb gefährlich sein, weil die Wahrscheinlichkeit besteht, daß die an den
Stellen 120 und 121 abgeplatzten Scherben in das Innere des Prüflings 33 gefallen
sind und die Prüflinge vor dem Füllen nicht immer ausgespült werden.
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In Fig. 6 ist das Prüfelement 70 als hohler Stopfen 123 mit zentralem
Durchbruch 75 ausgebildet. Solche Stopfen 123 werden z.B. bei Sektflasohen eingesetzt,
bei denen die eigentliche Dichtung zwischen Sektkorken und Flasche an der Innenseite
des Flaschenhalses geschieht. Wenn nun ein solcher Flaschenhals innen örtliche Längsvertiefungen
125 und 126 gemäß Fig. 6 aufweist, kann eine ausreichende Dichtung zwischen Sektkorken
und Mündung 35 nicht erreicht werden. Solche Längsvertiefungen 125 und 126 sind
mit dem Stopfen 123 feststellbar.
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In Fig, 7 ist ein temperaturempfindlicher Widerstand 130 in Strömungsrichtung
gesehen vor der Verengung 87 angeordnet.
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Diese Anordnung ist für viele Anwendungsfälle empfindlich genug. Fig.
8 wiederholt die Montage des Widerstands 90 gemäß Fig. 1 in größerer Darstellung.
Hier übt die Strömung die schärfste Kühlwirkung auf den Widerstand aus.
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Gemäß Fig. 9 ist ein temperaturempfindlicher Widerstand 131 in Strömungsrichtung
gesehen hinter der Verengung 87 angeordnet, Die Kühlwirkung der Strömung ist hier
etwas geringer als in Fig. 8.
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Big. 10 schließlich zeigt zwei temperaturempfindliche Widerstände
133 und 134, von denen der eine in Strömungsrichtung gesehen vor und der andere
hinter der Verengung 87 angeordnet ist0 Diess-Anordnung ermöglicht einen Vergleich
der Spannungen an den beiden Widerständen0 Der Vergleich kann zOB. zur Erkennung
der Strömungsrichtung durch die Verengung 87 herangezogen werden.
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Fig. 11 zeigt eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform
des oberen Prüfwerkzeuggehäuseteils 59 dergestalt, daß die Leitung 77 über ein Zwischenstück
137 mit einem Ventilator 158 verbunden ist, dessen Aufgabe es ist, auch in der Ruhestellung
des Prüfwerkzeugs 50 einen Luftstrom von konstanter Geschwindigkeit durch die Leitung
77 und an dem Widerstand 90 vorbei zu saugen.
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In Fig. 12 ist der temperaturempfindliche Widerstand 90 und, im Falle
der Anordnung zweier derartiger Widerstände gemäß Fig. 10, der temperaturempfindliche
Widerstand 155 innerhalb einer selbstabgleichenden Brücke 140 angeordnet. Der Ausgang
der Brücke 140 ist über einen Verstärker 141 mit einem Integrator 143 verbunden,
dessen Ausgang in eine erste Schmitt-riggerschaltung führt.
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Die Meßlichtschranke 100 ist mit einer zweiten Schmitt-Triggerschaltung
144 verbunden und bildet mit dieser einen Integrationszeitgeber 145. Der Ausgang
des Integrationszeitgebers 145 ist sowohl über eine Schaltstufe 147 mit einem Eingang
der selbstabgleichenden Brücke 140 als auch über eine weitere Schaltstuie 148 mit
einem weiteren Eingang des Integrators 143 verbunden.
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Der Ausgang der ersten Schmitt-Triggerschaltung 142 ist über einen
Impuisformer 150 mit einem Speicher 151 verbunden, dessen Ausgang mit einem ersten
vorbereitenden eingang einer bistabilen Kippschaltung 153 verbunden- ist, deren
Ausgang über ein Zeitglied 155 und einen Verstärker 157 den Elektrsmagneten 159
eines 3 Wege/2 Stellungsventils 160 steuert.
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Das Ventil 160 wiederum steuert einen an geeigneter SteLle
raumfest
an der Maschine außerhalb der Prüfstation angeordneten Auswerfzylinder 163, dessen
Auswerfer 165 durch eine Feder 167 in seine Ruhelage zurückgestellt wird.
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Der Ausgang der Startlichtschranke 39 (val, Fig. 1) ist über einen
Impulsformer 170 mit einem elektronischen Schalter 171 verbunden, -dessen weiterer
Eingang von einem Impulsgenerator 173 mit einer Bezugsfrequenz, z.B. der doppelten
Netzfrequenz, gespeist wird. Der Ausgang des elektronischen Schalters 171 ist sowohl
mit einem vier Vorwahleinheiten I bis IV aufweisenden Impulsvorwahlzähler 175 als
auch mit einem Eingang einer bistabilen Kippschaltung 177 verbunden. Je ein Ausgang
der bistabilen Kippschaltung 177 ist über einen Verstärker 179 und 180 mit Elektromagneten
183 und 184 eines 4 Wege/3 Stellungsventils 187 verbunden, das über die Leitungen
43 und 49 den Klemmer 45 gemäß Fig. 1 steuert. Ein weiterer Eingang dieser bistabilen
Kippschaltung 177 ist mit dem Ausgang der Vorwahleinheit III des Impulsvorwahlzählers
175 verbunden.
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Der Ausgang der Vorwahleinheit I ist sowohl mit einem Eingang einer
weiteren bistabilen Kippschaltung 190 als auch mit einem weiteren Eingang der bistabilen
Kippstufe 153 für die Betätigung des Auswerfers 165 verbunden, Der Ausgang der Vorwahleinheit
II ist mit einem zweiten Eingang der bistabilen Kippschaltung 190 verbunden, deren
beide Ausgänge åeweils über einen Verstärker 193 und 194 mit einem Elektromagneten
196 und 197 eines 4 Wege/3 Stellungsventils 198 verbunden, das über die Leitungen
55 und 56 den Hubzylinder 51 gemäß Fig. 1 steuert.
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Der Ausgang der Vorwahleinheit IV schließlich ist sowohl mit einem
weiteren, dritten Eingang der bistabilen Kippschaltung 153 für die Betatigung des
Auswerfers 165 als auch über eine Rückstelleitung 200 mit je einem Rückstelleingang
des Impulsvorwahlzählers 175, des elektronischen Schalters 171 und des speichers
151 verbunden.
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Funktion einer Ausführungsform Wird die Startlichtschranke 39 von
einem Prüfling 33 unterbrochen, gibt das Photo element 38 ein Spannungssignal in
den Impulsformer 170, dessen Ausgangsimpuls den elektronischen Schalter 171 einschaltet.
Dadurch gelangen Taktimpuls von dem Impulsgenerator 173 in den Impulsvorwahlzähler
175. Der erste den elektronischen Schalter 171 verlassende Impuls wird außerdem
zu dem einen der beiden Eingänge der bistabilen Kippschaltung 17'1 geleitet, die
daraufhin in ihren anderen stabilen Zustand kippt und über den Verstarker 179 den
Elektromagneten 183 betätigt und das Ventil 187 nach rechts durchschaltet. Dadurch
wird die Leitung 43 mit Druckmedium beaufschlagt, und der Klemmer 45 (Fig. 1) klemmt
den in aie Prüfstation eingelaufenen Prüfling 33 gegen das Widerlager 47.
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Die vier Vorwahleinheiten 1 bis 1V des lmpulsvorwahlzählers 175 sind
gleich und voneinander unabhängig. Jede Vorwahleinheit ist über handbetätigbare
wänlschalter auf eine beliebige Zahl innerhalb ihres Wählbereichs voreinstellbar.
Der Impulsvorwahlzähler 175 zahlt die ihm von dem Impulsgenerator 173 zugeführten
Impulse. Erreicht der Zänlerstand die in einer Vorwahleinneit vorgewählte bahl,
erscheint am Ausgang dieser Vorwahleinheit ein Spannungsimpuls. Wegen der konstanten
Impulsfolgefrequenz aus dem Impulsgenerator 173 erscheinen die vier Ausgangssignale
an den Ausgängen der Vorwahleinheiten I bis IV in von der vorwahlabhängigen definierten
zeitlichen Abständen voneinander und vom Einschaltzeitpunkt des elektronischen Schalters
171. Der Impulsvorwahlzähler 175 und der Impulsgenerator 173 bilden auf diese Weise
einen elektronischen Zeiter zur Steuerung von Funktionsfolgen.
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Der Ausgangsimpuls der Vorwahl einheit I setzt die bistabile Kippschaltung
153 fur die Betätigung des Auswerfers 165 in ihren Ausgangszustand und versetzt
die weitere bistabile Kippstufe 190 in den Zustand, in dem sie über den Verstärker
193 den Elektromagneten 196 des Ventils 198 ansteuert und dieses Ventil nach rechts
durchschaltet. Dadurch wird die Leitung 55
mit Druckmittel beaufschlagt,
und die Kolbenstange 57 (Fig.1) des Hubzylinders 51 mitsamt dem Prüfwerkzeug 50
nach unten bewegt, bis die Glocke 71 auf dem Prüfling 33 aufgesetzt hat.
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Die Zeitdauer, während der die Glocke 71 in dieser Weise auf der
Mündung 35 verharrt, richtet sich nach der Voreinstellung der Vorwahl einheit II,
deren Ausgangsimpuls die bistabile Kippschaltung 190 wieder in ihren Ausgangszustand
zurückschaltet. Dadurch wird über den zweiten Ausgang der bistabilen Kippschaltung
190 und den Verstärker 194 der Elektromagnet 197 des Ventils 198 angesteuert und
das Ventil nach links durchgeschaltet. Dies beaufschlagt die Leitung 56 mit Druckmittel
und veranlaßt eine Aufwärtsbewegung des Prüfwerkzeugs 50 (Fig. 1).
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Die erste Schmitt-Triggerschaltung 142 liefert, wie später noch beschrieben
wird, stets dann ein Signal an ihrem Ausgang, wenn der untersuchte Prüfling einwandfrei
ist. Ein solches Aüsgangssignal durchläuft den Impulsformer 150 und gelangt in den
Speicher 151, der so beschaffen ist, daß er ein Ausgangssignal nur dann liefert,
wenn zuvor kein einen einwandrreien Prüfling charakterisierendes Signal am Ausgang
der ersten Schmitt-Triggerschaltung 142 aufgetreten ist. Der Speicher 151 liefert
also ein Ausgangssignal, wenn ein schlechter Prüfling untersucht wurde. Dieses Ausgangssignal
gelangt an den vorbereitenden Eingang der bistabilen Kippschaltung 153.
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Der Ausgangsimpuls der Vorwahleinheit III setzt die bistabile Kippschaltung
177 in ihren Ausgangszustand zurück.
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Dadurch wird über den Verstärker 180 der Elektromagnet 184 des Ventils
187 angesteuert und dieses Ventil aus seiner in Fig. 12 gezeigten durch die beiden
seitlichen Federn zentrierten Mittelstellung heraus nach links durchgeschaltet.
Dadurch wird die Leitung 49 mit Druckmittel beaufschlagt, sras ein Zurückziehen
des Klemmers 45 (Fig. 1) und damit eine Freigabe und Mitnahme des Prüflings 33 durch
das ~Cransportbantl JO zur Folge hat.
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Der Ausgangsimpuls der Vorwahleinheit IV öffnet den elektronischen
Schalter 171 über die Kückstelleitung 200, so daß keine weiteren Impulse in den
Impulsvorwahlzähler 175 gelangen. Der Ausgangsimpuls der Vorwahleinheit IV löscht
außerdem den Speicher 151 und stellt den Impulsvorwahlzähler 175 auf Null zurück.
Schließlich wird dieser Ausgangsimpuls der Vorwahleinheit IV auf einen eingang der
bistabilen Kippschaltung 153 gegeben. Der Impuls ist dort Jedoch nur dann wirksam,
wenn gleichzeitig an dem vorbereitenden Eingang der bistabilen Kippschaltung 153
ein einen Ausschußprüfling kennzeichnendes Ausgangssignal des Speichers 151 ansteht.
Die 'Betätigung des Auswerfers 165 durch einen Ausgangsimpuls der bistabilen Kippschaltung
153 ist zuvor schon beschrieben worden.
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Da die bistabile Kippschaltung 153 erst bei Beginn eines neuen Prüfzyklus
in ihren Ausgangszustand zurückgesetzt wird, bewirkt das Zeitglied 155, daß das
Ventil 160 unabhängig vom Beginnzeitpunkt eines neuen Prüfzyklus nach einer bestimmten
Erregungszeit wieder abgeschaltet und damit der Auswerfer 165 aufgrund der Feder
167 in seine Ausgangsstellung (Fig. 12) zurückgeführt wird.
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In Fig. 13 sind schematisch die Spannungs-Zeit-Kurven für die Punkte
A bis E der Schaltung gemäß Fig. 12 aufgetragen.
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Bei dem in Fig. 13 gezeigten Beispiel ist der Ventilator 138 (Fig.
11) eingesetzt. Der Ventilator 138 erzeugt eine konstante Strömung an dem Widerstand
90 vorbei, so lange sich das Prüfwerkzeug 50 in seiner oberen oder Runestellung
befindet.
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In diesem Zustand stellt sich die in dem Diagramm A der Fig.
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13 eingezeichnete Arbeitsspannung UA am Ausgang des temperaturabhängigen
Widerstands 90 ein. Während bei dem Beispiel der Widerstand 90 ein N?C-widerstand
ist, könnte auch ein PTO-Widerstand Verwendung finden.
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Sobald sich das Prüfwerkzeug 50 (Fig. 1) aus seiner Ruhestellung
nach unten hin in bewegung setzt, steigt die durch den Ventilator 138 in der Leitung
77 erzeugte konstante Strömung um einen bestimmten Betrag, der aber in der Darstellung
gemäß Fig. 13 vernachlässigt worden ist.
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Wenn sich die Glocke 71 (Fig0 1) abwärts bewegt, kommt irgendwann
ein Zeitpunkt t1, zu dem der Innendruck in dem Prüfling 33 aufgrund dieser Abwärtsbewegung
ansteigt. Dieser Zeitpunkt t1 liegt vor dem Zeitpunkt, an dem die Glocke 71 auf
der Mündung 55 aufsetzt und ist durch die Strecke 105 in Fig. 1 gekennzeichnet.
Da zu diesem zeitpunkt t1 die Auswertung der Druckdifferenz zwischen dem Innenraum
und der Umgebung des Prüflings 33 beginnen soll, wird die Meßlichtschranke 100 um
die Strecke 105 über der Mündung 35 eingestellt. Die absolute Größe dieser Strecke
105 und damit die zeitliche Lage des Zeitpunkts t1 richtet sich nach der Art des
jeweiligen Prüflings 33 und wird empirisch für jede Prüflingsart festgestellt.
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Der Zeitpunkt tl ist in Fig. 13 durchgehend für alle Diagramme A
bis E gestrichelt eingetragen. Von t1 an zumindest bis zum Aufsetzen der Glocke
71 auf der Mündung 35, wegen der kinetischen shergie der vor der Glocke 71 bewegten
Luftsäule möglicherweise auch noch etwas länger wächst die Druckdii'lerenz zwischen
dem Innenraum und der Umgebung des Prüflings 33. Dieses Anwachsen der Druckdifferenz
hat eine verstärkte Strömung in der Leitung 77 und damit ein Ansteigen der Spannung
an dem Widerstand 90 zur Folge (Fig. 13, Diagramm h). In den Diagrammen A bis D
sind jeweils von t1 an eine voll ausgezogene und eine gestricnelte Kurve eingezeichnet.
Die voll ausgezogene Kurve kennzeichnet einen guten und die gestrichelte Kurve einen
schlechten oder kusschußprufling. Bei einem Ausschußprüfling baut sich die erwähnte
Druckdifferenz nicht nur über die Leitung 77 in Gestalt einer Stömungsernöhung in
der Leitung 77 ab sondern außerdem (ut eh plehlel rm dem Prüfling 35. Die erhöhung
der Strömungsgeschwindigkeit
in der Leitung 77 ist daher bei einem
Ausschußprüfling nicht so groß wie bei einem guten Prüfling. Dies äußert sich in
unterschiedlichen SpannungsverlauSen im Punkt A der Fig. 12. Zur Vereinfachung ist
in Fig. 13 der Sonderfall gezeichnet, bei dem sowohl die Gutkurve als auch die Ausschußkurve
zum Zeitpunkt t3 das Niveau der Arbeitsspannung UA schneiden. Dies muß, wie Fig0
14 zeigt, nicht so sein. Dort nämlich schneidet die Gutkurve die Abszisse im Zeitpunkt
t6 früher als die Ausschußkurve im Zeitpunkt t70 In der selbstabgleichenden Brücke
140 (Fig. 12) findet bis t1 ein 8elbstabgleich dergestalt statt, daß die Brücke
140 die Ausgangsspannung Null liefert, wie dies in Fig. 13, Diagramm B, eingezeichnet
ist. Die Ausgangsspannung der Brücke 140 von t1 an entspricht in dem beschriebenen
Beispiel der invertierten Spannung gemäß Diagramm A. Diese Ausgangsspannung im Punkt
B wird durch den Verstärker 141 auf das Bild gemäß Diagramm a gebracht und anschließend
in den Integrator 143 eingegeben0 In dem beschriebenen Beispiel integriert der Integrator
143 nur die positiven, oberhalb der Abszisse in Diagramm C gelegenen Spannungs-Zeit-Blächen
F1 und F2.
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Die Integrationsfläche Pl gemäß Diagramm C führt zu einer Ladekurve
215 eines Kondensators des Integrators 143 gemäß 'Fig. 13, Diagramm D. In gleicher
Weise hat die Integrationsfläche 2 eine Ladekurve 217 des Kondensators zur Folge.
Beide Ladekurven 215 und 217 gehen aus von einer Betriebsspannung UB, auf die der
Kondensator nach seiner Entladung gemäß Diagramm D auch wieder zurückkehrt.
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Da an dem Ausgang der ersten Schmitt-Triggerschaltung 142 im Punkt
E nur bei einem guten Prüfling ein Ausgangs signal 219 gemäß Fig. 13, Diagramm E,
erscheinen soll, wird die Schaltschwelle USoh der ersten Schmitt-Triggerschaltung
142 gemäß Diagramm D auf ein geeignetes Niveau eingestellt. Diagramm D zeigt, daß
die Schaltschwelle Wusch zwar im Zeitpunkt t4 von der Ladekurve 215 des guten Prüflings,
Jedoch nicht von der Ladekurve 217 geschnitten wird. Im Zeitpunktt4 tritt also im
Punkt E der Fig. 12 das Ausgangssignal 219 bei der
Ladekurve 215
des guten Prüflings auf und wird über den Impulsformer 150 in den Speicher 151 gegeben.
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Der Zeitpunkt t2, an dem die Integration zur Schaffung der Integrationsflächen
F1 bzw. F2 abgebrochen wird, ist wiederum empirisch festzulegen. Das Bestreben ist
selbstverständlich, t2 sobald wie möglich nach t1 folgen zu lassen.
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t2 wird in jedem Fall so gelegt, daß eine sichere Unterscheidung zwischen
gutem und Ausschußprüfling gewährleistet ist.
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Fig. 14 stellt, wie schon angedeutet, eine Variation des Diagramms
C in Fig. 13 dar. Auch hier, wie in Fig. 15, ist von t1 an die Kurve für den guten
Prüfling voll ausgezogen und die Kurve für den Ausschußprüfling gestrichelt eingetragen.
Wegen der auseinanderliegenden Zeitpunkte t6 und t7 unterscheiden sich die wiederum
schraffierten Integrationsflächen F3 und F4 noch schneller und deutlicher voneinander
als in Fig. 13, Diagramm C.
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Fig. 15 zeigt einen Prüffall, bei dem ohne den Ventilator 138 (Fig.
11) gemessen wird. Auch die Fig. 15 zeigt den Spannungs-Zeit-Verlauf für den Punkt
O in Figo 12, also am Ausgang des Verstärkers 141. Allerdings werden die Kurven
gemäß Fig. 15 vor Ihrer Auswertung in dem Integrator 143 noch invertiert, da, wie
schon erwähnt, der in dem geschilderten Beispiel verwendete Kondensator des Integrators
143 nur positive Spannungen integriert.
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Grundsätzlich aber verlaufen in Fig. 15 die Kurven für den guten
und den Ausschußprüfling von t1 an nach unten und nähern sich anschließend wieder
asymptotisch der Abszisse.
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Dies spiegelt die Tatsache wieder, daß ohne Verwendung des Ventilators
138 sich die Druckdifferenz zwischen dem Innenraum und der Umgebung des Prüflings
33 nach dem Aufsetzen der Glocke 71 abbaut, bis im Grenzfall keinerlei Strömung
mehr in der Leitung 77 vorliegt. Dieser Zustand braucht jedoch für die Zwecke der
Fehlererkennung nicht abgewartet zu werden. Vielmehr liegt auch hier das Ende t2
der Integration
zur Schaffung der Integrationsflächen F5 und F6
sehr viel früher. Einzige Bedingung ist, daß die Differenz zwischen den Flächen
F5 und F6 groß genug ist um eine sichere Fehler erkennung bei den Prüflingen zu
ermöglichen.