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Vorrichtung zur Feststellung von undichten Hohlkörpern
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aus thermoplastischem Material Stand der Technik Thermoplastische
Hohlkörper dienen häufig als Verpackung für Flüssigkeiten und müssen daher absolut
dicht sein, weil kleine und kleinste löcher bei der Oberflächenstruktur des thermoplastischen
Materials oft nicht festgestellt werden können und ausserdem solche kleinste leckstellen
oft an den sog. Quetschnähten entstehen, wo sie ebenfalls nicht sichtbar sind. sndererseits
genügen auch kleinste Leckstellen für ein langsames Auslaufen der Flüssigkeiten,
was nicht nur den Verlust der Slüssigkeit an sich bedeutet, soll-
dern
häufig die übrigen, beispielsweise in einem Verpackungskarton untergebrachten und
gelagerten Behälter in ihrem Aussehen im Mitleidenschaft zieht und gegebenenfalls
unverkäuflich macht.
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Um dies zu verhindern, müssen die Hohlkörper vor der Füllung auf
Dichtheit geprüft werden, und da in modernen Fertigungsanlagen die Füllung der Behälter
häufig unmittelbar an deren Herstellung, beispielsweise im Blasverfahren, im Rahmen
einer vollautomatischen Anlage anschliesst, soll diese DichtprüSung zwischen dem
Entformen der fertiggestellten Hohlkörper und dem Füllvorgang erfolgen, wobei die
Zeitdauer für die Dichtprüfung den Arbeitsgang der Herstellung eines Hohlkörpers
nicht übereigen soll.
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Es sind nun schon Einrichtungen bekannt geworden (DT-OS 24 29 432),
die eine schnelle und vollautomatische DichtprüSung ermöglichen und sich hierzu
der sogO Different.ialdruckmessung bedienen. Die bestehen im wesentlichen aus einem
Prüfkopf, der ein vom Prüfdruck abhängiges Organ besitzt zur Veränderung des Anpressdrukkes
auf die Behälteröffnung; aus einem unveränderlichen Vergleichsbehälter und Steuergliedern
zur gleichzeitigen Zufiihrung des Prüfgases zu dem zu prüfenden Behälter und dem
Vergleichsbehälter, welche Steuerglieder nach dem Erreichen des Prüfdrugkes eine
Abtren-
nung beider Behälter von der Gaszufuhr und voneinander für
die Prüfzeit bewirken; sowie einem Differenadruckmesser zur Ermittlung des Druckunterschiedes
zwischen dem zu prüfenden Behälter und dem Vergleichsbehälter am Ende der Prüfzeit.
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Diese Einrichtungen sind, wie sich achon aus der kurzen Zusammenfassung
ihrer wesentlichen Merkmale ergibt, ziemlich kompliziert und aufwendig.
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Wenn auch in der vorgenannten Druckschrift keine Angaben bezüglich
des Prüfir.u6kes gemacht sind, so ist doch von auf dem Markt befindlichen derartigen
Einrichtungen bekannt, dass sie mit einem verhältnismässig hohen Prüfdruck oft in
der Grössenordnung von mehreren Atmosphären arbeiten, um eine eindeutige Differenzdruckanzeige
während der kurzen Prüfzeit zu gewährleisten, und dies kann bei frisch aus der Fertigung
kommenden und unter Umständen noch nicht völlig verfestigten Hohlkörpern oder auch
bei besonders dünnwandigen Hohlkörpern, wie z.B. Milchbehältern, zu bleibenden Deformationen
oder sogar zum Aufplatzen des Hohlkörpers führen.
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Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein einfaches
und billig herzustellendes Gerät zu schaffen, das es ermöglicht, thermoplastische
Hohlkörper, insbesondere solche, die nach dem Blasverfahren hergestellt
sind,
entweder direkt nach Beendigung des Herstellungsvorganges oder zu einem beliebigen
späteren Zeitpunkt vor dem Füllen auf ihre Dichtheit zu prüfen, ohne dass hierzu
der Hohlkörper einem hohen Innendruck ausgesetzt werden muss, der eine unter Umständen
bleibende Verformung, insbesondere bei dünnwandigen Hohlkörpern, beispielsweise
Milchverpackungen, zur Bolge haben könnte.
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ZurLösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrichtung vor,
mit einr an sich bekannten Srüfglocke, die von Hand oder automatisch auf die an
der PrüSeinrichtung vorbeigeführten Hohlkörper aufgesetzt wird,und ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Prüfdruck nur etwa 5 - 25 mb beträgt, die Prüfgloeke mit einem mit gasförmigem
Medium gefüllten Druckraum und dieser wiederum mit einem mit einer Flüssigkeit gefüllten
Raum in Verbindung steht, der in einem Messrohr mündet, dessen anderes Ende zur
Atmosphäre offen ist, und in dem die Höhe des Flüssigkeitsspiegels ein Mass für
den im System herrschenden Druck darstellt, wobei an sich bekannte Vorrichtungen
vorgesehen sind, die bei Absinken der Flüssigkeitssäule im Messrohr innerhalb eines
vorgegebenen Zeitraumes automatisch Kontroll- und Steuerimpulse auslösen und ausserdem
in das Drucksystem in periodischen Abständen automatisch einen Druckimpuls einleiten.
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Vorteile Die erfindungsgemässe Einrichtung ist äusserst einfach und
bei Anwendung von Wasser als Messflüssigkeit ausserordentlichen empfindlich, so
dass der geringe Überdruck im Behälter von einigen mb ausreicht, um auch kleinste
Leckstellen in der Grössenordnung von weniger als 0,1 mm2 während einer dem Berstellungstakt
entsprechenden Prüfzeit zu erfassen.
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Erläuterung der Erfindung Die Erfindung ist im folgenden anhand einiger
Aus-Sührungsbeispiele näher beschrieben. Es stellen dar: Fig. 1 eine schematische
Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung mit Druckeinleitung in den flüssigkeitsgefüllten
Raum, Fig. 2 eine teilweise gesclulittene Seitenansicht einer anderen Ausführungsform
des Erfindungsgegenstandes 4+s mit Druckleitung in den gasgefüllten Raum.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein zu prüfender Hollkörper, beispielsweise eine
Flasche, bezeichnet, auf die eine Prüfglocke 2 aufgesetzt ist. Vliese steht über
eine Leitung 3 mit dem mit gasförmigem Medium gefüllten Raum 4
in
Verbindung, der über eine Leitung 5 mit einem Raum 6 in werbindung steht, der mit
einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gefüllt ist. Eine weitere Leitung 7 führt
zu einem Messrohr 8, in dem die Höhe h der Flüssigkeitssäule 9 ein Mass für den
im System herrschenden Druck darstellt An einer der Höhe H der Flüssigkeitssäule
und einem geringen Druck von ca. 5 bis 25 mb entsorechenden Stelle ist ein Kapazitivschalter
10 vorgesehen, dessen Auslösung durch die Flüssigkeitssäule einen Impuls erzeugt.
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In die im Raum 6 enthaltene Flüssigkeit ragt ein Tauchkolben 11,
bei dessen Verschiebung in Pfeilrichtung A aus dem Raum 6 Flüssigkeit verdrängt
wird, was zu einem Ansteigen de s des Flüssigkeitsspiegels sowohl im Raum 4 als
auch im Messrohr 8 führt. Im Raum 4 wird oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 12 ein
der Flüssigkeitssäul@ im Messrohr 8 entsprechender Überdruck erzeugt, der sich über
die Leitung 3 in den Hohlkörper 1 fortpflanzt und in diesem ebenfalls einen Überdruck
hervorruft.
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Ble Bewegung des Kolbens 11 in Pfeilrichtung A wird beendet, sobald
die Flüssigkeitssäule 9 im Messrohr 8 den Kapazitivschalter 10 erreicht, und die
dann vorhandene Kolbenstellung über einen bestimmten einstellbaren Zeitraum aufrechterhalten.
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Entweicht während dieses Zeitraumes aus dem Hohlkörper 1 das in dem
Drucksystem verwendete Gas (meist Luft), so sinkt der Druck im Raum 4, und der Blüssigkeitsspiegel
12 kann sich heben, was wiederum zur Folge hat, dass die Flüssigkeitssäule 9 absinkt.
Hierauf reagiert der Kapazitivschalter 10, was einen Impuls auslöst, der entweder
eine optische oder eine akkustische Anzeige zur Folge haben kann, die auf einen
defekten Hohlkörper hinweist, oder aber eine Vorrichtung zur Absonderung des defekten
Hohlkörpers in Tat$teit setzen kann.
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Nach Beendigung eines Messzyklus wird der Hohlkörper 1 von der Prüfglocke
2 getrennt und der Kolben 11 entgegen der Pfeilrichtung A in seine Ausgangsstellung
zurückgeführt.
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Die Oberseite des Kolbens 11 und das obere Ende des Messrohres 8
stehen über eine Leitung 13 mit der äusseren Atmosphäre in Verbindung, so dass der
im System wirksame Druck nur dem Gewicht der Blüssigkeitssäule im Messrohr 8 entspricht,
also sehr gering ist. Trotzdem ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in der Lage,
auch schon kleinste Leckstellen in der Grössenordnung von o,1 mm Durchmesser in
Messzeiten von wenigen Sekunden festzustellen. Dies reicht aber aus, um .fertiggestellte
Hohlkörper in der Taktfolge zu prüfen, in der sie von einer automatischen Hohlkörperblasanlage
hergestellt werden.
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Eine weitere Ausführungsform in mehr gegenständlicher Darstellung
ist in Xig. 2 gezeigt. Im Gegensatz @u der in Sigo 1 gezeigten Ausführungsform wird
hier der Druck nicht im Blüssigkeitsraum sondern in der.1 mit Gas gefüllten Teil
des Systems erzeugt. Hierzu dient ein luftdicht geschlossener Faltenbalg 14, der
einseitig eine Öffnung 15 aufweist, die in einen Kanal 16 mündet, an den einerseits
bei 17 die hier nicht dargestellte Leitung 7 zu der ebenfalls nicht dargestellten
Prüfglocke gemäss FigD 1 angeschlossen ist und andererseits ein Ende 18 eines U-förmig
ausgebildeten Meesraumes 19, dessen unterer Teil mit der Anzeigeflüssigkeit 20 gefüllt
ist. Das zweite Ende 21 des Messraumes 19 endet in einem Ausdehnungsgefäss 22, das
über Labyrinthbohrungen 23 mit der Aussenluft in Verbindung steht. Durch das Ausdehnungsgefäss
soll verhindert werden, dass bei plötzlichen DruckschwankungenimSystem, durch die
der Flüssigkeitsspiegel 24 die durch die Einstellung des Kapazitivschalters 25 vorgegebene
Maximalhöhe plötzlich überschreitet, Flüssigkeit aus dem System herausgespritzt
wird.
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Die Druckerzeugung im System erfolgt hier, nachdem ein Hohlkörper
mittels der in Fig. 2 nicht dargestellten Prüfglocke dichtverschlossen ist, dadurch,
dass der Faltenbalg 14 mittels eines in einem Zylinder 26 angeordneten Kolbens 27
zusammengedrückt wird0 Der Kolben
hub kann dabei, beispielsweise
mittels einer einstellbaren Gewindespindel 28, die mit einem Sechskantkopf oder
einer Mutter 29 zur Anlage an einem Rahmenteil 30 kommt, begrenzt werden. Hierdurch
wird sichergestellt, dass bei jeder essun die gleiche Volumenverminderung innerhalb
des Systems erfolgt und damit jedesmal der gleiche Druck aufgebaut wird, allerdings
unter der Voraussetzung, dass das Volumen der zu prüfenden Hohlkörper gleich bleibt.
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Soll eine Serie von Hohlkörpern mit anderem Volumen geprüft werden,
lässt sich dieser Druck durch Verstellen der Gewinde spindel 28 und der damit verbundenen
Veränderung des Kolbeiihubes auch bei verändertem Hohlkörpervolumen auf gleicher
Höhe halten.
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Der Kapazitivschalter 25 dient auch hier wieder dazu, ein Abfallen
des Drucks während einer einstellbaren Prüfzeit zu registrieren und entsprechende
Impulse aus zu lösen, die sowohl optische oder akkustische Warneinrichtungen als
auch mechanische Einrichtungen zur Entfernung defekter Hohlkörper steuern können.
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Selbstverständlich kann man,gegebenenfalls unter Verzicht auf die
Hubbegrenzung des Kolbens 27, auch die Auslösung des Kapazitivschalters 25 durch
den bei steigendem Druck ansteigenden Flüssigkeitsspiegel 24 dazu ausnützen, die
Beaufschlagung des Kolbens 27 zu unterbrechen, wodurch unabhängig vom Volumen der
zu prüfenden
Hohlkörper immer der gleiche, durch die Höhe des Flüssigkeitsspiegels
definierte Druck im Prüfsystem erreicht wird.
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Nach Ablauf der Prüfzeit wird der zu prüfende Hohlkörper, sofern
kein Druckabfall eingetreten ist, nach Rückführung des Kolbens 22 in seine Ausgangslage
abgenommen und nach Anschluss eines neuen Hohlkörpers der Prüfvorgang wiederholt.
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Selbstverständlich ist es möglicn, veæchiedene Teile der Einrichtung
im Rahmen der vorgeschilderten Funktionen abzuändern, und dem Fachmann stehen hierzu
auf Grund seiner Edhhrung die entsprechenden Möglichkeiten zur Verfügung. So ist
es beispielsweise nicht erforderlich, die Höhe des Flüssigkeitsspiegels mittels
eines Kapazitivschalters zu messen, vielmehr kann dies auch mit Hilfe eines einen
Schalter betätigenden,.in den Flüssigkeitsspiegel eintauchenden Schwimmers oder
mit Hilfe von fotoelektrischen Einrichtungen oder auf andere bekannte Weise erfolgen.
Auch kann die Erzeugung des Uberdruckes im gasgefüllten Teil des Systems beispielsweise
dadurch erfolgen, dass aus einem dauernd unter gleichmässigem Überdruck gehaltenen
Raum mittels eines Elektroventils taktweise nach Anschluss des zu prüfenden Hohlkörpers
dem System Druckluft zugeführt wird, wobei das Schliessen des Elektroventiles wieder
von dem Kapazitivschalter aus
gesteuert werden kann. Derartige
Variationsmöglichkeiten sollen im Rahmen der Patentansprüche mitgeschützt sein.
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BezugszeichenauSstellung 1 Hohlkörper 2 Prüfglocke 3 Leitung 4 mit
gasförmigem Medium gefüllter Raum 5 Leitung 6 mit Flüssigkeit gefüllter Raum (Flüssigkeitsraum)
7 Leitung 8 Messrohr 9 Flüssigkeitssäule 10 Kapazitivschalter 11 Tauchkolben 12
Flüssigkeitsspiegel 13 Leitung 14 Faltenbalg 15 Öffnung 16 Kanal 17 Anschluss für
Leitung 18 Ende von 19 19 Messraum 20 Anzeigeflüssigkeit
21 Ende
von 19 22 Ausdehnungssgefäss 23 Labyrinthbohrung 24 Flüssigkeitsspiegel 25 Kapazitivechalter
26 Zylinder 27 Kolben 28 Gewindespindel 29 Kopf von 28 30 Rahmenteil
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