DE3915797A1 - Verfahren und einrichtung zum feststellen eines loches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen eines Loches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 4.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen von Undichtigkeiten, wie Durchbrüchen, Poren oder dergleichen, wobei eine Hochspannung an Abdichtungsmaterial aus Kunststofffolie zur dichten Verpackung von Lebensmitteln oder dgl. oder an einen geschlossenen Behälter angelegt wird, der aus Glas oder dgl. besteht und als Ampulle für Medizin dient. Das Vorhandensein eines Loches in dem Abdichtmaterial oder dem geschlossenen Behälter kann durch Feststellen eines Entladungsstromes erfolgen, der durch das Loch im Abdichtmaterial oder im geschlossenen Behälter fließt.

Die Japanische Patentveröffentlichung (Japanese Patent Publication) Nr. 6 998/1975 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen eines Loches in einem Isolationsbehälter, in dem der Inhalt, etwa Lebensmittel, abgedichtet, d.h. versiegelt enthalten sind. Hierbei wird eine Hochspannung an den Behälter angelegt, und ein Entladungsstrom zeigt an, ob ein Loch in dem Behälter vorhanden ist. Insbesondere wird der Behälter zwischen ein Elektrodenpaar eingebracht, und Hochspannung wird an die beiden Elektroden angelegt. Tritt eine Funkenentladung zwischen dem Elektrodenpaar und dem Inhalt des Behälters auf, dann wird durch Feststellen eines Entladungsstromes, der zwischen dem Plattenpaar auf Grund dieser Löcher fließt, bestimmt, daß ein oder mehrere Löcher in dem Behälter vorhanden sind.

Vor kurzem wurde zur Feststellung eines Loches in der dichten Verpackung von Lebensmitteln ein Verfahren gemäß Fig. 2 eingeführt. Gemäß Fig. 2 wird ein Artikel 2, etwa Schinken, der durch eine Verpackung 1 aus Kunststoff, etwa Polyäthylen vakuumverpackt ist, auf ein die eine Elektrode darstellendes Förderband 3 gelegt. Eine die andere Elektrode darstellende Nadelelektrode 4 wird über dem Artikel 2 in geringem Abstand, d.h. mit Luftspalt, derart angeordnet, daß die Spitze der Nadelelektrode 4 dem Artikel 2 gegenübersteht. Zwischen dem Förderband 3 und der Nadelelektrode 4 wird mittels einer Steuerschaltung 5 eine Hochspannung angelegt.

Hat die Verpackung 1 ein oder mehrere Löcher, dann tritt eine Funkenentladung zwischen der Spitze der Nadelelektrode 4 und dem Artikel 2 auf, und es fließt ein Entladungsstrom zwischen der Nadelelektrode 4 und dem Förderband 3, der mittels der Steuerschaltung 5 abgefühlt wird. Hierdurch ist es möglich, das Vorhandensein eines oder mehrerer Löcher in der Verpackung festzustellen.

Ist bei diesem bekannten Stand der Technik die Verpackung 1 aus einem Material hergestellt, das nicht wärmeresistent ist, etwa aus einer dünnen Polyäthylenfolie, dann kann durch eine Koronaentladung, die auf Grund des Anlegens der Hochspannung auftritt, in der Verpackung 1 ein Loch gebildet werden.

Insbesondere haben Experimente bestätigt, daß bei einer Verpackung 1 aus Polyäthylenfolie mit einer Dicke von 40 µm und Anlegen einer Spannung von 14 kV über die Elektroden 3 und 4 nach ein oder zwei Sekunden nach Anlegen der Spannung in der Polyäthylenfolie ein Loch gebildet wird, da die nicht hitzeresistente Polyäthylenfolie auf Grund der durch die Koronaentladung erzeugte Hitze teilweise geschmolzen wird.

Bei Verwendung von nichthitzeresistentem Material als Verpackung 1 muß deshalb die angelegte Spannung unter 10 kV verringert werden, um ein Schmelzen der Verpackung zu vermeiden. Eine derart verringerte Spannung verringert jedoch auch die Feststellgenauigkeit.

Insbesondere wenn der Artikel 2, beispielsweise Salami, eine runzelige Oberfläche mit konkaven oder konvexen Abschnitten besitzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, schwankt der Abstand, d. h. der Luftspalt, zwischen der Spitze der Nadelelektrode 4 und der Verpackung 1, wenn der Artikel 2 vom Förderband 3 gefördert wird. Ist dann die Spannung niedrig, dann wird es unmöglich, mit Sicherheit ein oder mehrere Löcher zu entdecken.

Selbst wenn die Verpackung eine Ampulle aus Glas ist, haben Experimente ergeben, daß mittels der Hochspannung Löcher in der Ampulle gebildet werden können.

Es zeigt sich somit, daß bei einer Verpackung aus nichthitzebeständigem Material sich gegensätzliche Forderungen ergeben, nämlich daß bei hoher angelegter Spannung in der Verpackung ein unerwünschtes Loch gebildet wird, daß aber bei Reduzierung der Spannung die Feststellgenauigkeit verringert wird oder es gar unmöglich wird, derartige Löcher festzustellen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen eines Loches anzugeben, die auch bei einem nichthitzebeständigen Material genau arbeiten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren bzw. eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 4.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Elektrode in der Nähe oder in Kontakt mit einem zu prüfenden Isoliermaterial gebracht, und es wird eine hohe Spannung an die Elektrode angelegt. Das Vorhandensein eines Loches in dem Isoliermaterial kann durch Feststellen eines Entladungsstromes bestimmt werden, der durch die Elektrode fließt. Zumindest während der Zeitperiode, während der Spannung an die Elektrode angelegt wird, wird ein Abschnitt des zu prüfenden Isoliermaterials, der der Elektrode gegenüberliegt mittels eines Kühlmittels, etwa einem Luftstrom, gekühlt. Die durch eine Koronaentladung erzeugte Wärme kann somit nicht zur Wirkung kommen. Auch wenn somit das zu prüfende Isoliermaterial (Verpackung) nicht hitzeresistent ist, kann eine hohe Spannung an die Elektrode angelegt werden, so daß verglichen mit dem Stand der Technik die Feststellgenauigkeit erheblich verbessert wird.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem es unmöglich war, Löcher in der Verpackung zu entdecken, wenn die Oberfläche derselben uneben ist, wie es bei Lebensmitteln, etwa Salami des öfteren der Fall ist, da der Luftspalt zwischen der Elektrode und der Verpackung schwankt, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich, Löcher in einer derartigen unebenen Oberfläche in der Verpackung festzustellen, da bei der Erfindung eine höhere Spannung an die Elektrode angelegt werden kann, als bei der bekannten Einrichtung.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 u. 3 Ansichten bekannter Einrichtungen,

Fig. 4 ein Schaltbild einer Steuerschaltung, die beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verwendbar ist,

Fig. 5 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 6 eine Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 7 eine Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die Fig. 1 zeigt einen vakuumverpackten Artikel, beispielsweise einen Schinken 10, umgeben von einer Verpackung 12 aus Polyäthylenfolie einer Stärke von 40 µm auf einem Förderband 14 aus elektrisch leitendem Material. Das Förderband 14 stellt die eine Elektrode dar. Als zweite Elektrode wird eine Nadelelektrode 16 aus rostfreiem Stahl oberhalb des Schinkens 10 angeordnet, derart, daß die Spitze der Nadelelektrode 16 dem Schinken 10 mit geringem Abstand, d.h. mit Luftspalt, gegenüberliegt. Zwischen dem Förderband 14 und der Nadelelektrode 16 wird von einer Steuerschaltung 20 eine Hochspannung angelegt. Die Steuerschaltung 20 gleicht der Steuerschaltung 5 der Fig. 2. Ein Entladungsstrom wird von der Steuerschaltung 20 dann festgestellt, wenn sich in der Verpackung 12 ein oder mehrere Löcher gebildet haben.

Im einzelnen umfaßt die Steuerschaltung 20 eine Oszillatorschaltung 22 zum Erzeugen einer Wechselspannung, die mittels eines Verstärkers 24 verstärkt an einen Hochspannungstransformator 26 angelegt wird. Die Ausgangsspannung des Hochspannungstransformators 26, d.h. eine hohe Wechselspannung, wird zwischen der Nadelelektrode 16 und dem Förderband 14 über eine geeignete Impedanzvorrichtung 28 angelegt. Wie zuvor beschrieben, fließt ein Entladungsstrom durch die Elektroden 14 und 16, wenn in der Verpackung 12 des Artikels 10 ein oder mehrere Löcher vorhanden sind. Ein derartiger Entladungsstrom wird mittels eines Verstärkers 30 in eine Spannung umgewandelt, die an den positiven Eingang eines Vergleichers 32 angelegt wird. Eine von einem veränderbaren Widerstand 34 erzeugte Bezugsspannung wird an den negativen Eingang des Vergleichers 32 angelegt. Wenn die Spannung am Verstärkerausgang die Bezugsspannung übertrifft, gibt der Vergleicher 32 ein Feststellungssignal ab, das in einer Halteschaltung 36 gespeichert wird. Ein Ausgangssignal der Halteschaltung 36 ist mit einem Schieberegister 38 verbunden, das von einem Zeitgabesignalgenerator 40 ein Taktsignal empfängt. Das Taktsignal von dem Zeitgabesignalgenerator 40 wird auch an die Halteschaltung 36 angelegt. Wird dann vom Verstärker 30 und dem Vergleicher 32 auf Grund des Vorhandenseins ein oder mehrerer Löcher ein Entladungsstrom festgestellt, dann wird von einem UND-Tor 42 ein Feststellsignal abgegeben, wobei das UND- Tor 42 ein Ausgangssignal vom Schieberegister 38 und das Taktsignal vom Zeitgabesignalgenerator 40 empfängt. Das Feststellsignal wird mittels eines Zeitgebers 44 um eine geeignete Zeitperiode verzögert und dann an einen Transistor angelegt, der mit Elektromagneten 46 verbunden ist. Bei Abgabe des Feststellsignals wird nach einer geeigneten Zeitperiode der Transistor leitend geschaltet und erregt den Elektromagneten, so daß eine nichtgezeigte Auswahlvorrichtung betätigt wird und den Artikel 10 entfernt, in dessen Verpackung 12 ein oder mehrere Löcher festgestellt wurden.

Gemäß Fig. 1 ist die Nadelelektrode 16 stufenförmig abgebogen, und oberhalb der Spitze der Nadelelektrode 16 ist eine Röhre 18 angeordnet, die mit einer nicht gezeigten Druckluftquelle über eine Luftzuführleitung verbunden ist und Luft ausbläst. Die Röhre 18 ist derart angeordnet, daß die Ausblasrichtung für die Luft im wesentlichen unter einem rechten Winkel durch eine Ebene geschnitten wird, die durch die Verpackung 12 gebildet wird. Es wird somit ein Luftstrom gegen denjenigen Bereich der Oberfläche der Verpackung 12, wo eine Koronaentladung auftritt, aus einer Richtung geblasen, die im wesentlichen parallel zur Erstreckungsrichtung der Nadelelektrode 16 ist.

Somit wird derjenige Bereich der Oberfläche der Verpackung 12, in dem eine Koronaeinladung auftritt, mittels des Luftstroms gekühlt. Auch wenn eine Hochspannung zwischen die beiden Elektroden 14 und 16 angelegt wird, erfolgt fast keine Temperaturerhöhung in diesem Bereich der Oberfläche der Verpackung 12, so daß auch keine Löcher in der Verpackung 12 gebildet werden, auch wenn in diesem Bereich eine Koronaentladung stattfindet.

Versuchsergebnisse bei der Anwendung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 sind in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet. Wurde kein Luftstrom aus der Röhre 18, wie oben beschrieben ausgeblasen, dann wurden in der Verpackung 12 nach einer oder mehreren Sekunden nach Anlegen einer Spannung von 14 kV an die Nadelelektrode 16 und das Förderband 14 ein oder mehrere Löcher in der Verpackung 12 gebildet.

Tabelle

Da die zum Feststellen eines Loches erforderliche Zeit im allgemeinen ein oder zwei Sekunden ist, ergaben sich beim Ausblasen von Luft durch die Röhre 18 in Fig. 1 auf Grund der Koronaentladung keine Löcher in der Verpackung, selbst wenn die Spannung auf bis zu 20 kV erhöht wurde; überschritt die Spannung jedoch 22 kV, dann ergaben sich auf Grund der Koronaentladung Löcher bei allen Arten von Verpackungen 12 (A, B oder C) nach einer oder zwei Sekunden nach Anlegen der Spannung.

Wird dann noch der Kühlluftstrom aus der Röhre 18 durch Anwendung einer adiabatischen Kompression ausgeblasen, dann kann der Wert der Spannung, der an die Elektroden 14 und 16 angelegt wird, noch weiter erhöht werden.

Fig. 5 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Röhre 50 aus rostfreiem Stahl verwendet wird, die eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, deren Hochspannung der Röhre 50 zum Feststellen eines Loches angelegt wird. Die Röhre 50 wird somit nicht nur als Elektrode ähnlich der Nadelelektrode 16 verwendet, sondern auch zur Zuführung von Luftstrom. Es ist deshalb bei diesem Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, eine eigene Nadelelektrode 16 vorzusehen.

Fig. 6 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Nadelelektrode 16 von einer Röhre 52 aufgenommen ist, die aus Isoliermaterial besteht. Wird die Nadelelektrode 16 in der Röhre 52 untergebracht, ist es nicht erforderlich, die Nadelelektrode 16 stufenförmig auszubilden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Da ferner der Durchmesser des unteren Abschnitts der Rolle 52 allmählich geringer wird, kann der Luftstrom intensiv gegen den zu kühlenden Bereich der Verpackung geblasen werden.

Fig. 7 veranschaulicht ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das dort verwendet werden kann, wo die Verpackung 12 von einem Material mit extrem geringer Hitzebeständigkeit gebildet wird, oder wo die Verpackung 12 aus einer extrem dünnen Folie besteht.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird die Elektrode durch eine Metallbürste 54 gebildet, deren Borsten an der Unterseite einer Metallröhre 56 angebracht sind und deren freie Enden in Kontakt mit der Verpackung 12 eines Schinkens 10 sind. In einem Bereich der Röhre 56, die der Verpackung 12 des Schinkens 10 gegenüberliegt, sind eine Anzahl von Blasöffnungen 58 ausgebildet, und eine Luftzuführröhre 60 zur Zuführung von Luft zur Röhre 56 ist mit einem Ende der Röhre 56 verbunden. Wird somit Luft von der Luftzuführröhre 60 zugeführt, dann bläst diese Luft aus den Blasöffnungen 58 gegen die Verpackung 12 des Schinkens 10 derart, daß ein Bereich der Verpackung 12, der mit der Bürstenelektrode 54 in Kontakt ist, durch die Luft gekühlt wird.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde ein Luftstrom als Kühlmittel verwendet. An dessen Stelle kann auch ein Gaskühlmittel mit hohem Flammwiderstand, etwa Fluon oder eine Isolierflüssigkeit mit hohem Flammwiderstand verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung kann zur Feststellung eines Loches in irgendeinem Isolierelement, beispielsweise einem Verpackungsfilm aus Kunststoff verwendet werden, der Lebensmittel, etwa Schinken oder Salami versiegelt, ferner für Ampullen aus Glas, die Medizin enthalten, eine Kunststoffflasche usw.

Claims (13)

1. Verfahren zum Feststellen eines Loches in einem Isolierelement unter Anlegen einer Hochspannung an eine Elektrode, die in die Nähe oder in Kontakt zu dem zu prüfenden Isolierelement gebracht wird, und Feststellen des Vorhandenseins eines Loches in dem zu prüfenden Isolierelement durch Feststellen eines Entladungsstromes der durch die Elektrode fließt, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Elektrode gegenüberliegender Bereich des zu prüfenden Isolierelements während zumindest einer Zeit gekühlt wird, während der die Hochspannung an der Elektrode anliegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Elektrode gegenüberliegende Bereich des zu prüfenden Isolierelements partiell durch Zuführung von fluidem Kühlmittel gekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als fluides Kühlmittel Luft, Isolationsgas mit hohem Flammwiderstand und/oder Isolationsflüssigkeit mit hohem Flammwiderstand verwendet wird.

4. Einrichtung zum Feststellen eines Loches in einem Isolationselement, insbesondere einer Verpackung, mit einer nahe oder in Kontakt mit dem zu prüfenden Isolationselement angeordneten Elektrode, einer Vorrichtung zum Anlegen einer Hochspannung an die Elektrode, einer Vorrichtung zum Feststellen eines Entladungsstromes, der durch die Elektrode fließt und einer Vorrichtung zum Feststellen eines oder mehrerer Löcher in den zu prüfenden Isolationselement unter Feststellen des Entladungsstromes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlvorrichtung (18; 50; 52; 56, 58, 60) zumindest für denjenigen Bereich des Isolationselements (12) vorgesehen ist, der der Elektrode (16; 54) gegenüberliegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung, Vorrichtungen zum Zuführen eines fluiden Kühlmittels zu dem zu kühlenden Bereich aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Kühlmittel Luft, Gas mit hohem Flammwiderstand und/oder Isolationsflüssigkeit mit hohem Flammwiderstand ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Kühlmittel über eine Röhre (18; 50; 52; 56), die in der Nähe der Elektrode (16; 54) angeordnet ist, gegen den zu kühlenden Bereich des zu prüfenden Isolationselements (12) gerichtet wird.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (50) elektrisch leitend ist und daß die Röhre gleichzeitig Elektrode ist, an die Hochspannung angelegt wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das fluide Kühlmittel im wesentlichen senkrecht auf den zu kühlenden Bereich des Isolationselements gerichtet wird.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode als Bürstenelektrode (54) ausgebildet ist, die an einer Röhre (56) in einer Ebene parallel zu der von dem zu prüfenden Isolationselement (12) gebildeten Ebene angebracht ist und daß die Röhre (56) in dieser Ebene eine Anzahl von Blasöffnungen (58) zum Ausblasen des fluiden Kühlmittels aufweist.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationselement eine Vakuumverpackung (1; 12) von Lebensmitteln oder dergleichen ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationselement eine Ampulle für Medizin ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationselement eine Kunststoffflasche ist.