DE4337657A1 - Method and device for testing the tightness of hollow bodies - Google Patents

Method and device for testing the tightness of hollow bodies

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Abstract

The invention relates to a method and a device for testing the tightness of hollow bodies. In comparison with conventional methods, this type of tightness testing does not require a special vacuum chamber. Testing can be carried out easily and cost-effectively and is especially suitable for cans in the packaging industry sector.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern, bei dem Undichtheiten durch Verwendung eines Testgases ermittelbar sind sowie eine Vorrichtung zur Durch­ führung des Verfahrens.The invention relates to a method for leak testing of hollow bodies in which leaks occur by using a Test gases can be determined and a device for through conduct of the procedure.

Hohlkörper sind in diesem Zusammenhang solche Gegenstände wie Dosen und Behälter, die zum Teil scharfen Dichtheitsanforde­ rungen unterliegen. Bei derartigen Hohlkörpern versagen meist herkömmliche Dichtheitsprüfmethoden. Eine Druckdifferenzmes­ sung, bei der Undichtheiten über eine Druckveränderung nach voreingestellter Druckdifferenz festgestellt werden, hat den Nachteil, daß hierbei lange Taktzeiten erforderlich werden und die Nachweisempfindlichkeit entsprechend dem Prüfvolumen gering ist.In this context, hollow bodies are objects such as Cans and containers, some of which have sharp tightness requirements subject to changes. Such hollow bodies usually fail conventional leak testing methods. A differential pressure measurement solution for leaks via a change in pressure preset pressure difference can be determined Disadvantage that long cycle times are required and the detection sensitivity according to the test volume is low.

Andere Dichtheitsprüfverfahren lassen sich ebenfalls nur sehr begrenzt anwenden. So hat das Befüllen eines Prüfkörpers mit Testgas den Nachteil, daß der gesamte Prüfkörper in eine Va­ kuumkammer eingebracht werden muß, um im Falle einer Un­ dichtheit den Austritt des Testgases aus dem Prüfkörper nach­ weisen zu können. Darüber hinaus werden hierbei auch Testgase wie Helium oder Argon erforderlich, die zum Teil erhebliche Kosten verursachen.Other leak testing methods are also very difficult limited use. So has the filling of a test specimen with Test gas the disadvantage that the entire test specimen in a Va vacuum chamber must be introduced to in the event of an Un tightness after the test gas emerges from the test specimen to be able to point. In addition, test gases are also used such as helium or argon, which is sometimes considerable Cause costs.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Ver­ fahren und eine Vorrichtung zur Dichtheitsprüfung von Hohl­ körpern bereitzustellen, bei dem Undichtheiten durch Verwen­ dung eines Testgases ohne besonderen Aufwand ermittelbar sind.The object of the present invention is therefore a ver drive and a device for leak testing of hollow to provide bodies in which leaks by using test gas can be determined without any special effort.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß man einen Hohlkörper mit einer Testgasatmosphäre umgibt, den Innendruck des Hohlkörpers gegenüber dem Außendruck absenkt und anschließend die Gaszusammensetzung im Hohlkörper analy­ siert. According to the invention, the object is achieved in that one surrounds a hollow body with a test gas atmosphere, the The internal pressure of the hollow body is reduced compared to the external pressure and then analyze the gas composition in the hollow body siert.  

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Gaszusammensetzung im Hohlkörper mittels eines Massenspektro­ meters, eines Ionisationsmeßsystems, eines Infrarotmeßsystems bzw. gaschromatografischen Einrichtungen analysiert.According to a preferred embodiment of the invention Gas composition in the hollow body by means of a mass spectrometer meters, an ionization measuring system, an infrared measuring system or gas chromatographic facilities analyzed.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Trä­ gergas in den Hohlkörper geleitet, das eine andere Zusammen­ setzung als das Testgas aufweist. Unter Verwendung eines sol­ chen Trägergases läßt sich als Testgas auch Luft verwenden, wodurch der zu prüfende Hohlkörper keiner besonderen Umge­ bungsatmosphäre ausgesetzt werden muß.According to a further embodiment of the invention, a Trä gas passed into the hollow body, which is another together setting as the test gas. Using a sol Chen carrier gas, air can also be used as the test gas, whereby the hollow body to be tested does not have any particular reverse exercise atmosphere must be exposed.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung lassen sich als Trägergase ebenfalls kostengünstige Gase wie z. B. Stick­ stoff, Sauerstoff oder Kohlendioxid verwenden.According to another embodiment of the invention, as carrier gases also inexpensive gases such. B. stick Use material, oxygen or carbon dioxide.

Insbesondere hat sich bewährt, das Trägergas zunächst unter Atmosphärendruck in den Hohlkörper zu leiten und anschließend eine Absenkung des Innendrucks im Hohlkörper vorzunehmen. An­ dererseits ist es aber auch möglich, den Innendruck zuerst abzusenken und anschließend das Trägergas in den Hohlkörper einzuleiten.In particular, it has proven useful to initially remove the carrier gas Conduct atmospheric pressure into the hollow body and then to lower the internal pressure in the hollow body. On on the other hand, it is also possible to set the internal pressure first lower and then the carrier gas into the hollow body initiate.

Als Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens dient in bevorzugter Weise ein Dichtkopf zum Ver­ schließen des Hohlkörpers, der eine Durchführung aufweist, durch die das Gas aus dem Innenraum des Hohlkörpers über eine Leitung zu einer Meßvorrichtung gelangt. Dabei kann im Dicht­ kopf eine weitere Durchbrechung vorgesehen sein, durch die sich eine Leitung in den Innenraum des Hohlkörpers zur Ein­ leitung des Testgases erstreckt.As a device for performing the Ver driving is preferably a sealing head for Ver close the hollow body, which has a feedthrough, through which the gas from the interior of the hollow body via a Line reaches a measuring device. It can be in the seal another opening can be provided through the head a line in the interior of the hollow body for a line of the test gas extends.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat vor allem den Vorteil, daß die zu prüfenden Hohlkörper nur einem verhältnismäßig kleinen Differenzdruck ausgesetzt werden müssen, so daß das Verfahren insbesondere auch bei sehr dünnwandigen Hohlkörpern anwendbar ist. Darüber hinaus erfordert dieses Verfahren keine Vakuum­ kammer und nicht einmal eine Prüfkammer, die den Hohlkörper umgibt. Es wird auch der Einsatz kostspieliger Testgase ver­ mieden, so daß sich insgesamt ein sehr wirtschaftliches Ver­ fahren ergibt.The process according to the invention has the main advantage that the hollow body to be tested is only a relatively small one Differential pressure must be exposed so that the process especially applicable to very thin-walled hollow bodies  is. In addition, this procedure does not require a vacuum chamber and not even a test chamber containing the hollow body surrounds. The use of expensive test gases is also ver avoided, so that overall a very economical Ver driving results.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Dichtheitsprüfung von kleinen Hohlkörpern, insbesondere von Dosen, die nur einem verhältnismäßig kleinen Differenzdruck ausgesetzt werden müssen und zum Teil scharfen Prüfspezifika­ tionen unterliegen.The method according to the invention is particularly suitable for Leak testing of small hollow bodies, especially of Cans that have only a relatively small differential pressure have to be suspended and some have sharp test specifications cations are subject.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Anhand dieser Zeichnung wird das erfindungsge­ mäße Verfahren nachfolgend näher erläutert.In the drawing, a preferred embodiment is one Device for performing the method according to the invention shown. Based on this drawing is the fiction The appropriate procedure is explained in more detail below.

Zur Dichtheitsprüfung wird der Hohlkörper 1 mit einem Dicht­ kopf 2 versehen. Dieser Dichtkopf 2 kann eine oder mehrere Durchbrechungen 3, 7 aufweisen, durch die sich Leitungen 5, 8 in den Innenraum 4 des Hohlkörpers 1 erstrecken.For the leak test, the hollow body 1 is provided with a sealing head 2 . This sealing head 2 can have one or more openings 3 , 7 through which lines 5 , 8 extend into the interior 4 of the hollow body 1 .

Der Hohlkörper wird mit einem Trägergas gefüllt. Dies kann beispielsweise unter Atmosphärendruck erfolgen, indem die Luft aus dem Innenraum 4 des Hohlkörpers 1 gegen das Träger­ gas ausgetauscht wird. Nach Öffnen des Ventils 10 wird die Luft aus dem Hohlkörper 1 über die Leitung 5 mittels der Pumpe 11 abgezogen, so daß Trägergas über die Leitung 12 nach öffnen des Ventils 13 in den Hohlkörper 1 gelangen kann. Die­ ser Austausch kann zyklisch aber auch kontinuierlich erfol­ gen. Um einen möglichst raschen und vollständigen Austausch mit dem Trägergas zu erreichen, kann das Ende 14 der Leitung 8 bis in die Nähe des Bodens 16 des Hohlkörpers 1 reichen, während das Ende 15 der Leitung 5 nur in den oberen Bereich 17 des Hohlkörpers 1 ragt. Eine derartige Anordnung hat bei­ spielsweise Vorteile, wenn solche Trägergase verwendet wer­ den, die gegenüber der Luft eine höhere Dichte besitzen, wie z. B. Kohlendioxid. Im Falle anderer Trägergase oder bei ent­ sprechender Geometrie des Hohlkörpers können die Enden 14, 15 der Leitungen 8, 5 aber auch anders angeordnet sein.The hollow body is filled with a carrier gas. This can be done, for example, under atmospheric pressure by exchanging the air from the interior 4 of the hollow body 1 for the carrier gas. After opening the valve 10 , the air is drawn off from the hollow body 1 via the line 5 by means of the pump 11 , so that carrier gas can get into the hollow body 1 via the line 12 after the valve 13 has been opened. This exchange can be cyclical but also continuous. In order to achieve the fastest and most complete exchange possible with the carrier gas, the end 14 of the line 8 can extend into the vicinity of the bottom 16 of the hollow body 1 , while the end 15 of the line 5 protrudes only into the upper region 17 of the hollow body 1 . Such an arrangement has advantages for example if such carrier gases are used who have a higher density than the air, such as. B. carbon dioxide. In the case of other carrier gases or with a corresponding geometry of the hollow body, the ends 14 , 15 of the lines 8 , 5 can also be arranged differently.

Andererseits läßt sich der Hohlkörper 1 mit Trägergas befül­ len, indem der Hohlkörper 1 zuerst evakuiert und anschließend mit Trägergas befüllt wird.On the other hand, the hollow body 1 can be filled with carrier gas by first evacuating the hollow body 1 and then filling it with carrier gas.

Als Trägergas eignen sich im Grunde alle Gase, die eine ge­ genüber der Außenatmosphäre andere Zusammensetzung aufweisen. Insbesondere eignen sich Stickstoff, Sauerstoff oder Kohlen­ dioxid, weil diese Gase verhältnismäßig kostengünstig sind.Basically all gases are suitable as a carrier gas have a different composition from the outside atmosphere. Nitrogen, oxygen or carbon are particularly suitable dioxide because these gases are relatively inexpensive.

Zur eigentlichen Dichtheitsprüfung wird nach Befüllen des Hohlkörpers 1 mit Trägergas ein Differenzdruck gegenüber der Außenatmosphäre eingestellt. Im Falle einer Undichtheit des Hohlkörpers 1 dringt dann von der Außenatmosphäre Luft in den Innenraum 4, wodurch sich hier die Gaszusammensetzung ändert. Derartige Änderungen lassen sich mittels einer geeigneten Meßvorrichtung 6 erfassen, beispielsweise mittels eines Mas­ senspektrometers, eines Ionisations- oder Infrarotmeßsystems oder einer gaschromatografischen Einrichtung. Hierzu wird wiederum eine Gasprobe aus dem Innenraum 4 des Hohlkörpers l über die Leitung 5 nach öffnen des Ventils 18 zur Meßvorrich­ tung 6 geleitet und dort analysiert.For the actual leak test, after the hollow body 1 has been filled with carrier gas, a differential pressure with respect to the outside atmosphere is set. In the event of a leak in the hollow body 1 , air then penetrates into the interior 4 from the outside atmosphere, as a result of which the gas composition changes here. Such changes can be detected by means of a suitable measuring device 6 , for example by means of a mass spectrometer, an ionization or infrared measuring system or a gas chromatographic device. For this purpose, a gas sample is again passed from the interior 4 of the hollow body 1 via the line 5 after opening the valve 18 to the measuring device 6 and analyzed there.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, daß das eingesetzte Trägergas wieder zurückgewonnen werden kann und somit nicht, wie bei herkömmlichen Prüfverfahren, verlo­ rengeht.The inventive method also has the advantage that the carrier gas used can be recovered and therefore not lost, as with conventional test methods goes away.

Mit diesem Verfahren lassen sich selbst kleine speziell für Dosen spezifizierte Leckraten rasch und kostengünstig unter Produktionsbedingungen ermitteln, wodurch sich das Verfahren vor allem in der Verpackungsindustrie einsetzen läßt.With this procedure, even small ones can be made especially for Can specified leak rates quickly and inexpensively Determine production conditions, which changes the process can be used especially in the packaging industry.

BezugszeichenlisteReference list

1 Hohlkörper
2 Dichtkopf
3 Durchbrechung
4 Innenraum
5 Leitung
6 Meßvorrichtung
7 Durchbrechung
8 Leitung
9
10 Ventil
11 Pumpe
12 Leitung
13 Ventil
14 Ende
15 Ende
16 Boden
17 Bereich
18 Ventil 1 hollow body
2 sealing head
3 breakthrough
4 interior
5 line
6 measuring device
7 breakthrough
8 line
9
10 valve
11 pump
12 line
13 valve
14 end
15 end
16 bottom
17 area
18 valve

Claims (9)

1. Verfahren zur Dichtheitsprüfung von Hohlkörpern, bei dem Undichtheiten durch Verwendung eines Testgases ermittel­ bar sind, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Hohlkör­ per mit einer Testgasatmosphäre umgibt, den Innendruck des Hohlkörpers gegenüber dem Außendruck absenkt und an­ schließend die Gaszusammensetzung im Hohlkörper analy­ siert.1. A method for leak testing of hollow bodies, in which leaks can be determined by using a test gas, characterized in that a hollow body is surrounded by a test gas atmosphere, the internal pressure of the hollow body is lowered relative to the external pressure and then the gas composition in the hollow body is analyzed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gaszusammensetzung im Hohlkörper mittels eines Massenspektrometers, Ionisationsmeßverfahrens, Infrarot­ meßverfahrens oder einer gaschromatografischen Einrich­ tung analysiert.2. The method according to claim 1, characterized in that the gas composition in the hollow body by means of a Mass spectrometer, ionization measurement, infrared measuring method or a gas chromatographic device tion analyzed. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Trägergas in den Hohlkörper leitet, das eine andere Zusammensetzung als das Testgas aufweist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one carries a carrier gas into the hollow body, the one different composition than the test gas. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man als Testgas Luft verwendet.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that air is used as the test gas. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man als Trägergas beispielsweise Stick­ stoff, Sauerstoff oder Kohlendioxid verwendet.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that the carrier gas is, for example, stick substance, oxygen or carbon dioxide used. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man das Trägergas unter Atmosphären­ druck in den Hohlkörper leitet und anschließend eine Ab­ senkung des Innendrucks vornimmt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that the carrier gas is under atmospheres pressure into the hollow body and then an Ab reduces the internal pressure. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man im Hohlkörper zuerst eine Absenkung des Innendrucks vornimmt und anschließend das Trägergas einleitet. 7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized ge indicates that there is first a lowering in the hollow body of the internal pressure and then the carrier gas initiates.   8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Dicht­ kopf (2) zum Verschließen des Hohlkörpers (1), der eine Durchbrechung (3) aufweist, durch die das Gas aus dem In­ nenraum (4) des Hohlkörpers (1) über eine Leitung (5) zu einer Meßvorrichtung (6) geleitet wird.8. Device for performing the method according to one of claims 1 to 7, characterized by a sealing head ( 2 ) for closing the hollow body ( 1 ), which has an opening ( 3 ) through which the gas from the interior space ( 4 ) of the hollow body ( 1 ) via a line ( 5 ) to a measuring device ( 6 ). 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkopf (2) eine weitere Durchbrechung (7) aufweist, durch die sich eine Leitung (8) in den Innenraum (9) des Hohlkörpers (1) erstreckt.9. The device according to claim 8, characterized in that the sealing head ( 2 ) has a further opening ( 7 ) through which a line ( 8 ) extends into the interior ( 9 ) of the hollow body ( 1 ).
DE19934337657 1993-06-19 1993-11-04 Method and device for testing the tightness of hollow bodies Withdrawn DE4337657A1 (en)

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