DE2507347B2

DE2507347B2 - Einrichtung zum Erfassen von Leckstellen eines mit wasserhaltigem Gut gefüllten und luftdichtverschlossenen Behälters

Info

Publication number: DE2507347B2
Application number: DE2507347A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Yao Osaka Kinouchi; Takamasa Kashihara Nara Yokote
Original assignee: Toyo Aluminum KK
Current assignee: Toyo Aluminum KK
Priority date: 1974-02-22
Filing date: 1975-02-20
Publication date: 1979-04-19
Also published as: US3973249A; FR2262291A1; GB1484396A; CH586900A5; FR2262291B1; DE2507347A1; DE2507347C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Für Nahrungsmittel u. dgl. werden luftdicht verschlossene Behälter oder Gefäße häufig aus Hygiene- und Haltbarkeitsgründen verwendet. Üblicherweise entsteht ein solcher luftdicht verschlossener Behälter wie folgt: Nahrungsmittel werden in ein Gefäß gefüllt, das einen Umfangsflansch aufweist; dann wird das Gefäß von oben mit Aluminiumfolie mit einer Dicke von 0,06 — 0,07 mm abgedeckt, und dann werden der

Umfangsflansch, an dem das Gefäß und die Abdeckung aus Aluminiumfolie einander berühren, und die Aluminiumfolie durch Heißsiegeln vollständig luftdicht verschlossen.

Bisher werden verschiedene Prüfverfahren angewandt, um festzustellen, ob der Verschluß tatsächlich luftdicht ist Bei einem derartigen Verfahren wird ein luftdicht verschlossener Behälter unter vermindertem Druck in Wasser getaucht Wenn der Behälter ein feines Loch hat, entweicht die in ihm befindliche Luft ins Wasser und wird in Form von Luftblasen sichtbar. Dieses Verfahren ist jedoch nicht für jedes Füllgut anwendbar, da manche Arten von Füllgut nicht in Wasser getaucht werden können. Außerdem ergibt sich durch die Anwendung eines Unterdrucks von 20 Torr cider weniger das Problem, die genannten Luftblasen von denen durch das kochende Wasser gebildeten Blasen zu unterscheiden, so daß eine genaue Prüfung nicht durchführbar ist

Bei einem anderen Prüfverfahren wird ein Prüfling in einen luftdichten Raum eingebracht, und der Druck in diesem Raum wird erhöht oder vermindert, so daß im luftdichten Raum eine Druckänderung eintritt, wobei diese Luftdruckänderung mit der mit einem Bezugsprüfling erhaltenen in Beziehung gesetzt wird. Dieses Prüfverfahren ist jedoch im Fall von biegsamen Behältern, deren Volumen sich bei der Prüfung ändert, rieht anwendbar.

Bei einer bekannten Einrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art (»Die Verpakkung« 12/70, Zürich) wird der zu prüfende Behälter in der Meßkammer aufgenommen, und es wird dann getrocknete Luft in die Meßkammer gepumpt, um dort eine gut definierte Atmosphäre zu erzeugen. Dann wird der Anstieg der Feuchte in der Meßkammer in Abhängigkeit von der Zeit beobachtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Erfassung von I eckstellen in möglichst kurzer Zeit durchzuführen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Da bei der Einrichtung nach der Erfindung der umschlossene Raum in Zellen unterteilt ist, deren jede von einem anderen Teil der Außenfläche des Behälters begrenzt wird, steigt die Feuchte in einer ein Leck des Behälters enthaltenden Zelle schneller an, als wenn der umschlossene Raum nicht unterteilt ist, so daß bereits aus diesem Grund eine schnellere Durchführung der Messung ermöglicht wird. Ferner können Meßfehler, die auf an der Außenseite des Behälters vorhandenem Wasser sowie auf in der Atmosphäre der Meßkammer oder an der Meßkammerinnenwand vorhandener Feuchte beruhen, dadurch eliminiert werden, daß die Meßergebnisse der verschiedenen Zellen in Beziehung zueinander gesetzt werden. Es wird dadurch auch die Zuverlässigkeit der Messung erhöht.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

F i g. 2 einen Querschnitt durch einen gemäß der Erfindung zu prüfenden Behälter;

Fig.3 einen Querschnitt A-A durch eine Meßkammer nach F i g. 1;

F i g. 4A einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Meßkammer;

F i g. 4B eine Draufsicht von oben auf einen unteren Teil der Meßkammer:

F i g. 5 eine Ausführungsform der für einen flexiblen Behälter ausgebildeten Meßkammer;

F i g. 6 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Meßkammer für einen flexiblen Behälter; F i 3.7 das detaillierte Blockschaltbild eines Teils der Schaltung nach Fig. 1;

F i g. 8 Signalverläufe zur Veranschaulichung des Betriebs der Schaltung nach F i g. 7;

F i g. 9 das Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels einer Schaltstufe zum Erfassen eines defekten Behälterteils;

Fig. 10 ein Arbeits-Schaubild für das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen einer Leckstelle; und

F i g. 11 die Beziehung zwischen der Wassermenge und der Zeit in der Meßkammer nach Fig. 10.

Das Blockschaltbild nach F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Ein mit wasserhaltigem Gut gefüllter und luftdicht verschlossener Behälter 20 ist so in einer Meßkammer 10 angeordnet, daß zwischen Behälter und Kammerwand ein umschlossener Raum gebildet ist. Ein Ausführungsbeispiel des Behälters 20 ist in F i g. 2 im Schnitt gezeigt. Der Behälter 20 weist ein becherförmiges Gefäß und einen Flansch 21 auf. Der Behälter 20 besteht aus einem Verbundwerkstoff. nämlich einer Aluminiumfolie 22 mit einer Dicke von 80-100 μιη -md einer Kunstharzfolie 23 mit einer Dicke von 23 — 50 μηι. Die Kunstharzfolie 23 ist z.B. Polypropylen, Polyvinylchlorid od. dgl. Ein Deckel 24, der ebenfalls aus dem Verbundwerkstoff aus Alumini-JO umfolie 22 und Kunstharzfolie 23 besteht, ist durch Wärmebehandlung mit dem Behälter 20 verschweißt. Der verschweißte Teil schließt den Flansch 21 des Behälters 20 ein, und die Breite /des verschweißten Teils beträgt vorzugsweise 2,5 mm oder mehr. Der so J5 gebildete Behälter ist hochfest, hat nur geringe Gas- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und ist in bezug auf die Geschmackserhaltung des luftdicht verschlossenen Guts (z. B. Nahrungsmittel) sehr vorteilhaft.

Die Gesamtfeuchte Cin dem umschlossenen Raum in der Meßkammer 10 setzt sich wie folgt zusammen:

C= Cl + C2 + C3 + C4

mn
Cl

C2
C3
C4

Feuchte durch Auslaufen aus einem feinen Loch im Behälter 20,

Feuchte durch an der Außenseite des Behälters vorhandenes Wasser,

Feuchte der Atmosphäre in der Meßkammer 10, und

Feuchte durch Wasser an der Innenwand der Meßkammer 10.

Angenommen, der umschlossene Raum der Meßkammer 10 ist z. B. in η gleiche Teile unterteilt und in einer der η voneinander getrennten Meßzellen ist ein feines Loch vorhanden, so ist die Gesamtfeuchte C_n der entsprechenden Meßzelle

Die Gesamtfeuchte C_n' einer einzelnen Meßzelle, die b5 kein solches feines Loch aufweist, ist

Cl CS C4

Daraus folgt also, daß die naturgemäß bestehenden Fehlerfaktoren C2, C3 und C 4 vernachlässigbar sind, wenn der umschlossene Raum der Meßkammer 10 in mehrere Meßzellen unterteilt ist. Die Erfindung wendet dieses Prinzip an. Bei dem Ausführungsbeispiel ist daher der von der Meßkammer 10 umschlossene Raum in vier gleiche gesonderte Meßzellen unterteilt, wie noch erläutert wird. Beim Einbringen des Behälters 20 in die Meßkammer 10 wird jede Meßzelle 11 — 14 von den anderen Meßzellen unabhängig. Die gesonderten Meßzellen untersuchen unabhängig voneinander den Verschlußzustand ihrer entsprechenden Behälterteile. Jede der Meßzellen 11-14 ist über Leitungen P1 - P 4 mit einer Vakuumpumpe 60 verbunden, und die Meßzellen sind gemeinsam an einen Vakuumtank 50 angeschlossen. Stroniungsregelventi'e 41—44 sind zürn Regeln der Strömung in den Leitungen P\ -P4 angeordnet. Jede Meßzelle 11 — 14 des umschlossenen Meßkammerraums wird durch die Leitungen PX-PA evakuiert, d. h. der Luftdruck in der Meßkammer 10 wird niedriger als der im Behälter 20 gemacht. Wenn infolgedessen ein Fehler, z. B. ein feines Loch od. dgl., vorhanden ist, tritt aufgrund der Druckdifferenz das im Behälter 20 befindliche Gas oder die Flüssigkeit in die Meßkammer 10 aus.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind Feuchtefühler 31 —34 vorgesehen, die auf die Feuchte in den Leitungen Pi- P 4 ansprechen, d.h. die Feuchtefühler 31 —34 erfassen die Feuchte in den Meßzellen des umschlossenen Raums in der Meßkammer 10. Wenn im Behälter ein feines Loch vorhanden ist, entweicht Wasser enthaltende Luft oder Flüssigkeit aus dem Behälter, und die Feuchte in der Meßzelle, in deren Behältertei! das feine Loch vorhanden ist, nimmt zu. Der zugehörige Feuchtefühler erfaßt also die Änderung des Feuchtegehalts. Der Feuchtefühler kann die hygroskopischen Eigenschaften einer zwischen zwei Elektroden gebildeten Schicht ausnutzen, die z. B. aus Lithiumchlorid (LiCl) und Polyvinylalkohol (PVA) besteht. Die Ansprechgeschwindigkeit des die aus LiCl und PVA gebildete Schicht aufweisenden Feuchtefühlers beträgt bei niedriger Temperatur ί —2 min. Zum Erzielen einer schnelleren Ansprechgeschwindigkeit ist ein kapazitives Hygrometer verwendbar, das eine durch die Feuchteadsorption in einer porösen dielektrischen Aluminiumoxidschicht hervorgerufene Kapazitätsänderung ausnutzt. Die Ansprechgeschwindigkeit dieser Meßvorrichtung beträgt bei niedriger Temperatur 1 s oder weniger.

Der Feuchtefühler ist auch in bezug auf das an ihm haftende Wasser empfindlich. Daher haben diese Vorrichtungen im allgemeinen eine langsame Ansprechgeschwindigkeit, die als das Zeitintervall definiert ist, in dem das am Fühler haftende Wasser in bezug auf den Feuchtegehalt der Atmosphäre im Gleichgewicht ist. Wenn aus dem feinen Loch kein. Wasser austritt, erfolgt nur ein durch die Evakuierung der Meßkammer bedingter Wasserentzug, so daß die am Fühler haftende Wassermenge und die Kapazität des Fühlers vermindert wird. Wenn die Meßkammer wieder Atmosphärendruck hat haftet das in der Luft enthaltene Wasser am Fühler an, so daß die daran haftende Wassermenge wiederhergestellt ist Die Adsorptions- und die Entwässerungsgeschwindigkeit sind in Abhängigkeit vom Feuchtefühler selbst unterschiedlich, aber die Entwässerungsgeschwindigkeit ist durch die Evakuierungsgeschwindigkeit steuerbar. Bei der Einrichtung nach F i g. 1 sind die Meßkammer 10, die Feuchtefühler 31 —34, der Vakuumtank 50 und die Vakuumpumpe 60 direkt miteinander verbunden, so daß das Wasser in der Meßkammer 10 an den Feuchtefühlern 31—34 haftet. Bei dieser Ausführungsform findet jedoch immer eine Entwässerung statt. Die Entwässerungsgeschwindigkeit wird durch die Strömungsregelventile 41—44 gesteuert. Alternativ kann zwischen dem Vakuumtank 50 und der Vakuumpumpe 60 ein elektromagnetisches Ventil angeordnet sein, damit die Entwässerung zu einem gewünschten Zeitpunkt beendet werden kann. Nach dem Evakuieren

ίο des Vakuumtanks 50 wird dieser auf einem gleichmäßigen Druck gehalten, und danach wird das Magnetventil durch einen Taktgeber (nicht geneigt) eingeschaltet, so daß die Vakuumpumpe und der Vakuumtank voneinander getrennt werden, während die Meßzellen und der Vakuumtank direkt miteinander verbunden sind, Somit kann das aus dem feinen Loch austretende Leckwasser wirksam zum Anhaften am Feuchtefühler gebracht werden. Als weitere Alternative kann zum Erzeugen des Vakuums anstelle der Vakuumpumpe ein Kolben verwendet werden. Dabei wird der Druck in der Meßkammer dadurch vermindert, daß ein mit ihr gekoppelter Kolben ausgefahren wird. Wenn der Kolben wieder in seine Ausgangslage eingefahren ist, tritt das aus dem Behälter sickernde Wasser nicht nach außen. Dieser Nachteil bedeutet daß die starke Druckminderung nicht durchführbar ist Andererseits ist der Kolben kostengünstiger als die Verwendung einer teuren Vakuumpumpe.

Die beiden Feuchtefühler 31 und 32, die bevorzugt

so den beiden Meßzellen 11 und 12 zugeordnet sind, die zueinander symmetrisch bzw. entgegengesetzt liegen, sind mit einem nachgeschalteten Impedanzänderungs-Detektor 70 verbunden. In gleicher Weise sind die Feuchtefühlcr 33 und 34, die den beiden symmetrisch

Ji bzw. einander entgegengesetzt liegenden Meßzellen 13 und 14 zugeordnet sind, mit einem weiteren nachgeschalteten lmpedanzänderungs-Detektor 70 verbunden. Jeder Feuchtefühler bewirkt eine einer Feuchteänderung entsprechende Impedanzänderung. Ein von jedem Detektor 70 erfaßtes Ausgangssignal wird von einem Vorverstärker 80 verstärkt. Dann wird es mit einem Ausgangssignai einer Bezugsspannungsquelle 100 durch einen einen Schwellenwert erfassenden Vergleicher 90 verglichen, und ein Ausgangssignal des Verstärkers wird von einer Anzeige 200 angezeigt. Die Schaltungsanordnung wird im einzelnen noch unter Bezugnahme auf F i g. 7 erläutert.

Fig. 3 —6 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Meßkammer 10. Fig. 3 ist ein Querschnitt A-A durch die Meßkammer 10 nach Fig. 1. Gemäß Fig. 3 sind die Meßzellen 11 und 12 in bezug aufeinander luftdicht abgeschlossen und bilden voneinander unabhängige Räume. Die Meßkammer 10 nach F i g. 3 hat vier Trennelemente, deren Oberseiten eine solche Geometrie haben, daß die Trennelemente mit der Außenseite des in der Kammer befindlichen Behälters 20 in dichter Berührung stehen, wodurch die voneinander unabhängigen Räume gebildet werden. Die Meßzellen 11 bzw. 12 sind mit Leitungen Pi bzw. P2 und gemeinsam mit dem Vakuumtank 50 verbunden. Auf der Strecke zum Vakuumtank 50 sind voneinander unabhängig die Feuchtefühler 31 und 32 und die Strömungsregelventile 41 und 42 vorgesehen. Die Meßkammer 10 weist eine obere Hälfte 18 und eine untere Hälfte 19 auf. Nachdem der Behälter 20 in der unteren Hälfte 19 angeordnet wurde, wird diese Hälfte 19 mit einem Hebezeug zur oberen Hälfte 18 gehoben, so daß beide Hälften 18 und 19 zur Bildung der

geschlossenen Meßkammer 10 miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist zwischen beiden Hälften 18 und 19 ein O-Ring angeordnet, wodurch die Dichtheit der Meßkammer erhöht wird.

Fig.4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Meßkammer; dabei ist F i g. 4(A) eine Schnittansicht und Fig.4(B) eine Oberansicht der unteren Hälfte 19 der Meßkammer. Die gesamte Unterseite des Behälters 20 steht in engem Kontakt mit der unteren Hälfte 19 der Meßkammer, und der Deckel 24 steht in engem Kontakt mit der oberen Hälfte 18, während um den Flanschteil des Behälters 20 ein Meßraum gebildet ist. Da der Druck in der Meßkammer insbesondere zum Zeitpunkt der Messung vermindert ist, sind der Behälter und der Deckel, die bis zu einem gewissen Grad biegsam sind, etwas angeschwollen, wodurch sich eine noch engere Berührung mit der oberen und der unteren Hälfte der Meßkammer ergibt. Somit wird der Meßraum zwischen dem Behälter und der Meßkammer nur um den Umfang des Behälters 20 einschließlich des Flanschteils 21 herum gebildet. Infolgedessen ist der so gebildete Meßraum in vier gleich große Zellen unterteilt. Dadurch wird hauptsächlich ein am Verschlußteil (d. h. dem durch Beaufschlagen mit Wärme luftdicht gemachten Teil) des Flansches vorhandenes feine:? Loch untersucht. Insbesondere ist die obere Hälfte 118 so geformt, daß sie mit dem Deckel 24 an einem anderen als dem luftdicht verschlossenen Teil in engem Kontakt liegt, und vier elastische oder starre Trennglieder 181 — 184 (die Trennglieder 183 und 184 sind in der Figur nicht gezeigt) sind an vier in bezug aufeinander äquidistanten Stellen des luftdicht verschlossenen Teils des Deckels 24 und des Flanschteils 21 ausgebildet. Es ist vorteilhaft, ein elastisches Trennglied, z. B. aus Gummi, zu verwenden. Vier Meßzellen oder -räume sind somit durch die vier elastischen oder starren Glieder 181 — 184 gebildet. Die untere Hälfte 19 ist ferner becherartig ausgebildet, so daß sie mit der Unterseite des Behälters 20 in engem Kontakt steht, während ein elastisches oder starres Glied 191 bzw. 192 am Außenumfang des Flanschteils 21 der unteren Hälfte 19 vorgesehen ist. Jedes der elastischen oder starren Trennglieder 181 — 184 wird mit dem Glied 191 bzw. 192 in Berührung gedrückt, wenn die beiden Hälften 18 und 1!) miteinander verbunden werden, und dadurch wird die Dichtheit zwischen beiden Hälften erhöht, wodurch sich wiederum eine noch höhere Dichtheit zwischen benachbarten Meßzellen ergibt.

F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Meßkammer für den Fall, daß der Behälter biegsam, z. B. ein Beutel, ist; dabei zeigt F i g. 5(A) eine Schnittansicht der Meßkammer, F i g. 5(B) eine Bodenansicht der oberen Hälfte 18, gesehen vom Inneren der Meßkammer, und F i g. 5(C) eine Oberansicht der unteren Hälfte 19, gesehen vom Meßkammerinneren. Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 sind die beiden Hälften 18 und 19 so ausgebildet, daß sie mit der Hauptfläche des Behälters 20 in engem Kontakt liegen, und die vier elastischen oder starren Trennglieder 181 — 184 sind an vier voneinander beabstandeten Stellen ausgebildet, an denen der Flanschteil 21 (d. h. der luftdichte Verschlußteil) des Behälters 20 in der oberen Hälfte 18 in vier Teile unterteilt ist, so daß die vier Trennglieder 181 — 184 vier Ausnehmungen al, a 2, a 3 und a 4 bilden. Mit diesen Ausnehmungen a 1 — a 4 sind die zugeordneten Leitungen .PI — PA verbunden. Die Ausnehmungen bilden gesonderte Meßzellen zum Feststellen eines feinen Lochs im luftdichten Verschlußteil des Behälters 20.

F i g. 6 ist ein Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel der Meßkammer, die derjenigen nach Fig. 3 ähnlich, jedoch zur Verwendung mit einem biegsamen Behälter bestimmt ist. Die Meßzellen 11 und 12 sind über den Vakuumtank 50 mit der Vakuumpumpe 60 verbunden. Die wesentlichen Merkmale des Ausführungsbeispiels nach F i g. 6 sind, daß die obere Hälfte 18 eine mit der Atmosphäre verbundene Luftkammer 15

ίο aufweist, die von einer Membran 16 begrenzt ist; die Unterseite der Membran trennt zusammen mit den Trenngliedern die Meßzellen 11 und 12 voneinander, wie bereits erläutert wurde. Der Behälter 20 wird durch die Membran 16 mit Druck beaufschlagt, der durch den Druck in der Luftkammer 15 erzeugt wird. Druckunterschiede zwischen dem Behälterinncrcn und seinem Äußeren können durch Zufuhr von Druckluft zur Luftkammer 15 verstärkt werden. Alternativ kann der Luftkammer 15 eine Flüssigkeit, z. B. Wasser zugeführt werden. Bei Verwendung eines Gases, z. B. Luft, ist der Behälter dadurch mit Druck beaufschlagbar, daß anstelle der Zufuhr von Druckluft das Gas erwärmt wird. Als weitere Alternativlösung ist der Behälter 20 durch einen mechanischen Hebel mit Druck beaufschlagbar anstatt durch die die Luftkammer 15 begrenzende Membran 16.

F i g. 7 ist ein Blockschaltbild, das im Detail die elektrischen Verbindungen der Einrichtung nach F i g. 1 zeigt. Fig.8 zeigt Signalverläufe zur Erläuterung der Schaltvorgänge nach F i g. 7. Ein Impedanzänderungs-Detektor 70 ist durch eine Brückenschaltung gebildet. Zwei Feuchtefühler 31 und 32 sind als zwei Brückenglieder der Brückenschaltung verbunden. Widerstände 71 und 72, die je einen vorgegebenen Widerstandswert haben, sind als die beiden anderen Brückenglieder der Brückenschaltung verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Feuchtefühler 31 und 32, die den symmetrisch angeordneten Meßzellen 11 und 12 zugeordnet sind, als Brückenglieder verbunden, um gemeinsam die Impedanzänderungen zu erfassen. Um jedoch die Impedanzänderungen eines mit einer einzigen Meßzelle verbundenen Feuchtefühlers zu erfassen, kann jeder Feuchtefühler einzeln in einer Brückenschaltung angeordnet sein, indem nur je ein Feuchtefühler als ein Brückenglied jeder von vier Brückenschaltungen geschaltet ist, so daß ein fehlerhafter Teil des Behälters richtig erfaßt wird. Eine Wechselstromversorgung E ist an einen Eingangsanschluß der Brückenschaltung angeschlossen. Die Brükkenschaltung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für den Impedanzänderungs-Detektor 70, da nur ein der Differenz CX zwischen den Gleichungen (1) und (2) entsprechendes Ausgangssignal als Fühlerausgangssignal erhalten wird, wenn die Feuchtefühler 31 und 32 die Feuchte gemäß den Gleichungen (1) und (2) erfassen.

Das Ausgangssignal des Impedanzänderungs-Detektors wird vom nachgeschalteten Vorverstärker 80 verstärkt und einem Vergleicher 90 zugeführt Der Vorverstärker 80 ist ein Wechselstromverstärker mit hoher Eingangsimpedanz, der ein Kompensationsglied zur Kompensation der Fehler zwischen den Feuchtefühlern aufweist Das dem Vergleicher 90 vom Vorverstärker 80 zugeführte Wechselspannungssignal ist in Fig.8(1) gezeigt Eine Bezugsspannung V (vgl.

Fig.8(1)) wird dem Vergleicher 90 ebenfalls von einem Bezugsspannungsgenerator 100 zugeführt Das dem Vergleicher 90 zugeführte Wechselspannungs-Eingangssignal ist niedriger als die Bezugsspannung V(vgl.

8OaJl wenn der Behälter 20 keinen Fehler hat. Es ist jedoch höher als die Bezugsspannung V(vgl. SOb), wenn der Behälter 20 einen Fehler hat. Eine Anzeigestufe 200 verarbeitet das Detektorausgangssignal und bewirkt dessen Anzeige; die Anzeigestufe 200 wird später noch erläutert. Das Ausgangssignal des Vergleichers 90 wird von einem Impulsformer 210 so umgeformt, daß ein Ausgangssignal 8(2) erhalten wird. Dieses Signal wird von einem Differenzierglied 220 zu einem Signal 8(3) differenziert. Das Signal 8(3) steuert einen monostabilen Multivibrator 240 an zum Erzeugen eines Ausgangssignals 8(4). Dieses Ausgangssignal wird von einem Integrierglied 250 zu einem Signal 8(5) integriert. Das integrierte Ausgangssignal wird einem Anzeigeglied 260 zugeführt, und dadurch wird die Erfassung des Fehlers richtig angezeigt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Ausgangssignal des Impulsformers 210 nicht direkt dem Anzeigeglied 260 zugeführt, sondern dazwischen sind das Differenzierglied 220, der monostabile Multivibrator 240 und das Integrierglied 250 vorgesehen, um eine ausreichende Anzeigezeit sicherzustellen. Das heißt, nachdem das Detektorausgangssignal umgeformt ist, wird es zum Erzeugen eines Triggerimpulses, der den monostabilen Multivibrator ansteuert, einmal differenziert, und das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators wird integriert, so daß die ausreichende Ai.zeigezeit erhalten wird. So wird für das zur Anzeige benötigte vorgegebene Zeitintervall ein Ausgangssignal mit hohem Pegel erzeugt.

Wenn mehrere Impedanzänderungs-Detektoren 70 verwendet werden, braucht zwischen den Differenziergliedern 220 und dem monostabilen Multivibrator 240 nur ein ODER-Glied vorgesehen zu werden.

F i g. 9 ist das Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels einer Schaltung zum Erfassen eines Fehlers im Behälter. Der Schaltung werden von jedem der Feuchtefühler Wechselspannungs-Eingangssignale zugeführt, die einzeln verstärkt und anschließend gleichgerichtet werden. Jedes gleichgerichtete Ausgangssignal wird mit einem als Bezugswert dienenden Gleichspannungspegel verglichen. Zum Beispiel wird ein vom Feuchtefühler 31 zugeführtes Wechselspannungs-Eingangssignal von einem Vorverstärker AMP\ ausreichend verstärkt und dann von einem Gleichrichter REQ gleichgerichtet. Das Ausgangssignal des Gleichrichters REQ wird durch ein Tiefpaßfilter Fi einem Gleichspannungsverstärker CAi mit einem Kompensationsglied zugeführt. Das im Gleichspannungsverstärker CA] vorgesehene Kompensationsglied kompensiert die Fehler des Feuchtefühlers 31. Das kompensierte und verstärkte Ausgangssignal wird einem Vergleicher COM zugeführt. Ebenso wird das vom Feuchtefühler 32, einem Vorverstärker AMP₂, einem Gleichrichter REd, einem Tiefpaßfilter F2 und einem Gleichspannungsverstärker CA& der ein Kompensationsglied aufweist, erhaltene Ausgangssignal dem Vergleicher COM zugeführt Für die nicht gezeigten Feuchtefühler 33 und 34 gilt das gleiche. Der Vergleicher COM vergleicht ein ihm zugeführtes Eingangssignal mit einem Sollwert zum Erzeugen eines Vergleicher-Ausgangssignals. Dieses wird einem Anzeigeglied 260 zugeführt und entsprechend F i g. 7 zur Anzeige gebracht Wenn eine größere Anzahl Meßzellen in der Meßkammer vorgesehen ist wird zum Verarbeiten der Ausgangssignale vorteilhafterweise eine Multiplexeinheit verwendet

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf die Einrichtung zum Erfassen von Leckstellen eines luftdichten Behälters. Es wird jetzt das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen solcher Leckstellen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert. Fi g. 10 ist ein Arbeits-Schaubild für die Leckstel-Ien-Erfassung. F i g. 11 zeigt die Beziehung zwischen der Wassermenge in der Meßkammer und der Zeit in Verbindung mit der Erläuterung von Fig. 10. Als Ausgangsbedingung für das Verfahren nach Fig. 10 sei angenommen, daß die verwendete Einrichtung die in die obere und die untere Hälfte unterteilte Meßkammer aufweist, wobei der Behälter zwischen beide Hälften einsetzbar ist. Gemäß Fig. 10 wird der zu prüfende Behälter in die vorbereitete Meßkammer eingesetzt.

Nach Aufnahme des Behälters in dieser werden die beiden Kammerhälften miteinander verbunden, so daß die Meßkammer luftdicht verschlossen ist. Dies wird z. B. dadurch bewirkt, daß die untere Hälfte mit einem Hebezug nach oben zur oberen Hälfte angehoben wird.

Nach Herstellen der Dichtheit zwischen der Meßkammer und der Atmosphäre wird die Meßkammer durch Einschalten der Vakuumpumpe evakuiert. Nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls Ti vom Beginn der Evakuierung wird die Vakuumpumpe abgeschaltet. Bei Beginn der Evakuierung wird das in einer Angangsphase an der Meßkammer und dem Behälter haftende Wasser entfernt. Wenn der Behälter ein feines Loch hat, nimmt der Wasseraustritt aus diesem abrupt zu. Dieser Zustand ist durch die Kurven C und D (Fig. 11) dargestellt. Dadurch wird eine Kurve Verhalten, die die Gesamtwassermenge der Meßkammer darstellt und eine Kombination der Kurven C und D ist. Wie aus F i g. 11 ersichtlich ist, ist die Evakuierungszeit von fi Sekunden so gewählt, daß sie dem Zeitintervall entspricht, in dem das an der Meßkammer und am Behälter haftende Wasser (Kurve C) unter einen Sollpegel Λ oder B sinkt. Der Grund hierfür ist, daß vor Ablauf dieses Zeitintervalls ein einen Fehler anzeigendes Detektor-Ausgangssignal erhalten werden könnte, und zwar unabhängig vom Vorhandensein eines feinen Lochs, wenn ursprünglich an der Meßkammer und dem Behälter haftendes Wasser oberhalb eines Sollpegels ist; dadurch würde die Prüfung bedeutungslos werden.

Dann wird der Meßvorgang nach Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls (h-t\) nach Beendigung der Evakuierung ausgelöst Zum Erhalt eines stabilen Zustands der Wassermenge in der Meßkammer läßt man nach Beendigung der Evakuierung ein vorgegebenes Zeitintervall verstreichen. Der Pegel des der Wassermenge in der Meßkammer entsprechenden Ausgangssignals wird erfaßt. Wenn er unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, wird in einer Anzeigeeinheit das Wort »GUT« angezeigt, und wenn der Pegel über dem Schwellenwert liegt, wird das Wort »FEHLERHAFT« angezeigt Nach erfolgter Anzeige wird der luftdichte Zustand eines Vakuums oder Niederdrucks in der Meßkammer aufgehoben, sie wird geöffnet und der geprüfte Behälter wird entnommen. Dieser wird dann der weiteren Verarbeitung, z. B. dem Füllen od. dgl, zugeführt wenn das Prüfergebnis »GUT« war. Aufgrund einer »FEH LERHAFT«-Anzeige wird ferner eine Ausstoßmechanik betätigt und der fehlerhafte Behälter von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen. Nach Ausstoßen des Behälters aus der Meßkammer werden die vorstehend erläuterten Verfahrensschritte mit einem frischen Behälter wiederholt
Um den Einfluß des am Behälter 20 haftenden Wassers zu verringern, kann der Behälter 20 vorteilhaf-

ti

terweise vorher getrocknet werden, um solches Wasser zu entfernen, oder er kann durch entsprechende Kontrolle mit einer fest vorgegebenen Wassermenge in die Meßkammer eingebracht werden. Zum Zweck des Vortrocknens wird die Wassermenge des Prüflings in einem Ofen gesteuert, in dem Heißluft mit vorgegebener Temperatur zirkuliert. Alternativ kann der Behälter

in trockener Atmosphäre oder in einem Vakuum belassen oder auf natürliche Weise getrocknet werden.

In der vorstehenden Beschreibung wurde die Meßkammer 10 zur Vereinfachung der Erläuterung in Zellen mit gleichem Rauminhalt unterteilt; dies ist zwar nicht immer der Fall, jedoch ist ein solches gleichmäßiges Unterteilen vorzuziehen.

Hierzu 7 BhHt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Erfassen von Leckstellen eines mit wasserhaltigem Gut gefüllten und luftdicht verschlossenen Behälters, mit einer Meßkammer zur Aufnahme des Behälters derart, daß ein durch Wandungen der Kammer und des Behälters gebildeter umschlossener Raum entsteht, mit Mitteln zum Herstellen einer Druckdifferenz zwischen dem umschlossenen Raum und dem Inneren des Behälters, mit einem Feuchtefühler zum Erzeugen eines die Feuchte in dem umschlossenen Raum darstellenden elektrischen Signals, und mit einer auf das elektrische Signal ansprechenden Verarbeitungseinheit zum Erzeugen eines das Entweichen von Wassermolekülen aus dem Inneren des Behälters darstellenden Anzeigesignals, dadurch gekennzeichnet,

daß der umschlossene Raum (10) in mehrere geschlossene Zellen (11-14) unterteilt ist, deren jede von einem anderen Teil der Außenwand des Behälters (20) begrenzt wird, und
daß in jeder der Zellen (11-14) ein mit der Verarbeitungseinheit (70) verbundener Feuchtefühler (31 -34) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Behälter zwei Folienkörper aufweist, deren Umfangsabschnitte unter Bildung eines Flanschteils miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

daß der umschlossene Raum (10) längs dem Flanschteil (21) ausgebildet ist, und
daß der übrige Teil des Behälters (20) mit die Meßkammer bildenden Gliedern (18, 19) in engem Kontakt steht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Trennglieder (181-184) in engen Kontakt mit dem Flanschteil (21) bringbar sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Behälter umschließenden Glieder zwei Kammerhälften (18, 19) sind, und daß eine Antriebsvorrichtung mindestens eine (19) der Kammerhälften (18, 19) zum wahlweisen öffnen oder Schließen der Kammer (10) antreibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine (19) der Kammerhälften (18, 19) eine mit einer Außenfläche des Behälters und dessen Flanschteil (21) in engen Kontakt bringbare Wandkonstruktion hat, und daß die andere (18) der Kammerhälften (18,19) eine mit einer Hauptaußenfläche des Deckels (24) in engen Kontakt bringbare Wandkonstruktion zur Bildung des geschlossenen Raums (10) nahe dem luftdichten Verschlußabschnitt hat, und daß der luftdichte Verschlußteil durch die Trenneinheit auf die eine Kammerhälfte drückbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (20) biegsam ist, und daß die einen Differenzdruck erzeugende Einheit ein Glied (16) zum Beaufschlagen des biegsamen Behälters (20) mit Druck aufweist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Differenzdruck erzeugende Einheit eine Vorrichtung zur Druckminderung im umschlossenen Raum (10) hat.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied eine Membran (16) ist, die mit dem biegsamen Behälter (20) in Kontakt liegt und einen umschlossenen Raum (10) begrenzt, und daß eine Einheit zum Steuern des Drucks in dem von der Membran (16) begrenzten umschlossenen Raum für die Steuerung der Druckbeaufschlagung des Behälters (20) vorgesehen ist

9. Einrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Druckminderung einen mit den umschlossenen Zellen (11 —14) verbundenen Vakuumtank (50) und eine mit diesem verbundene Vakuumpumpe (60) zur Druckminderung im Vakuumtank (50) aufweist

10. Einrichtung nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kammerhälften (18,19) und der Druckmindereinheit (50,60) Ventile (41—44) zum Regeln einer Gasströmung zwischen den Kammerhälften (18, 19) und der Druckmindereinheit (50,60) vorgesehen sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Feuchtefühler (31—34) aufweist: zwei Elektroden und ein zwischen diesen angeordnetes Grundmaterial, dessen elektrische Impedanz sich durch daran haftende Wassermoleküle ändert.

12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Feuchtefühler (31—34) aufweist: zwei Elektroden und ein zwischen diesen angeordnetes Grundmaterial, dessen elektrische Kapazität sich durch darin adsorbierte Wassermoleküle ändert.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial des Feuchtefühlers (31—34) eine poröse Aluminiumoxidschicht ist.

14. Einrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zum Erzeugen eines die Feuchte bedeutenden elektrischen Signals eine Brückenschaltung ist, wobei der Feuchtefühler (31, 32,33,34) ein Brückenschaltungsglied ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zum Erzeugen eines Lecksignals ein Glied (90) zum Erfassen eines Schwellenwerts des den Feuchtegehalt bedeutenden Signals aufweist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zum Erzeugen des Lecksignals ein Glied (100) zurr Stellen des vorgegebenen Schwellenwerts aufweist.

17. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein auf das Lecksignal ansprechendes Glied (200) zur Signalanzeige.

18. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennglieder (181 —184) aus einem elastischen Werkstoff bestehen.