EP1466152A1 - Lecksuchverfahren und -einrichtung - Google Patents

Lecksuchverfahren und -einrichtung

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EP1466152A1
EP1466152A1 EP03702405A EP03702405A EP1466152A1 EP 1466152 A1 EP1466152 A1 EP 1466152A1 EP 03702405 A EP03702405 A EP 03702405A EP 03702405 A EP03702405 A EP 03702405A EP 1466152 A1 EP1466152 A1 EP 1466152A1
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EP
European Patent Office
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test
leak detection
chambers
chamber
leaks
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03702405A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Nothhelfer
Andreas Seiler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inficon GmbH Deutschland
Original Assignee
Inficon GmbH Deutschland
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
    • G01M3/229—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators removably mounted in a test cell
    • G—PHYSICS
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    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators
    • G01M3/227—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators for flexible or elastic containers
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    • G01M3/26—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • G01M3/32—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators
    • G01M3/3281—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors for containers, e.g. radiators removably mounted in a test cell

Definitions

  • the invention relates to methods and devices for examining test specimens for leaks.
  • Products or test specimens of this type are e.g. packaged products (food, pharmaceuticals, sterile, single-use items, etc.), be it that the packaging consists of a film or a vial b *: w. is an ampoule with a closure.
  • the tightness of the packaging is of interest.
  • Series-produced products in which the tightness plays an important role can also be encapsulated components (electronic components, switches or the like) or other objects with a more or less large cavity (encapsulated machine elements, gas cartridges, gas generators ...) ,
  • the present invention has for its object to provide methods and devices of the type mentioned, which enables a leak detection on test specimens with high clock frequencies, so that an "inline" leak test is possible even with products manufactured with clock frequencies in the range of seconds. According to the invention, this object is achieved by the measures according to the patent claims.
  • the wheel principle By using the wheel principle, it is possible to form test chambers one after the other with a relatively high clock frequency and for a sufficient time in which the leak detection is prepared and carried out.
  • the gyratory wheel principle is to be understood to mean that, in addition to the conveyor belt of the objects to be examined for leaks, there is an essentially circular, rotating device which is known per se in other applications and which is equipped with the test chambers. The objects are brought into this. The leak detection process takes place during one revolution of the system. If the number of test chambers formed per unit of time does not exceed the number of test specimens produced per unit of time, an "inline" leak detection can take place, provided that the test chambers could be kept closed for a sufficiently long time.
  • test specimens are manufactured and the time within which a leak detection can be carried out. If test specimens occur with high clock frequencies, for example one test specimen per second, and it takes ten seconds to carry out the leak detection, twelve test chambers are required if the test specimens can be inserted into and removed from a test chamber within one second. Further advantages and details of the invention will be explained on the basis of an exemplary embodiment shown schematically in the figure.
  • the figure shows a solution in which a plurality of test chambers are located on a circular support which can be rotated about a vertical axis.
  • the test objects 13 are fed to the leak detection device 15 with the aid of a conveyor belt 14.
  • This consists of a circular disk or circular disk-shaped carrier 16 which is rotatably mounted about the vertical axis 17 (arrow 18) in a manner not shown.
  • the leak detection chambers 19 of the stations 3 to 11 are shown in the closed state, the chambers of the stations 2 and 12 in the half-open state and the chamber of the station 1 in the open state.
  • Each of the leak detection chambers 19 is assigned a vacuum pump 20, which are each connected to the associated leak detection chamber via lines, not shown, with valves.
  • Two test devices 21 and 22 are used to remove test pieces 1 examined for leaks. Belt 21 is used to remove tight test pieces 1. Test pieces with a leak are placed on belt 22.
  • the leak detection chambers 19 are expediently designed as described in DE-A-196 42 099.
  • the test room is made up of two stretchable foils, each of which is clamped into a frame. The one for leaks The object to be tested is placed between the foils. The gap is then evacuated, so that a leak detection chamber immediately surrounding the object is created.
  • the foils are equipped with means (knobs, porous coating or similar) which form a coherent space between the foils and the area of the object to be tested. This space is connected to a test gas sensitive detector. It is not absolutely necessary that two foils form the test chamber; a film clamped in a frame and a solid base (or lid) can also be used to form a test chamber with a small residual volume.
  • the leak detection test is carried out in such a way that a converter 23 grasps the test specimens 13 supplied - e.g. with a vacuum cup - and into the open leak detection chamber 19 of station 1.
  • the chamber 19 stays at this station 1 for about a second.
  • the chambers 19 are transported to their next station every second.
  • the chamber closes at station 2. Evacuation begins immediately after the closure.
  • a sensitive leak detector 24 is coupled to chamber 19. It is equipped with a test gas detector designed as a mass spectrometer. Leaks up to 10 "9 mbar 1 / s can thus be determined. Via the station 12, in which the chamber is opened, the chamber reaches station 1.
  • the converter 23 removes the test specimen 1 from the chamber 19 and places it on one of the two transport devices 21, 22, depending on whether it is tight or not.
  • the control of the leak detection device is also shown as block 26 in FIG. Because of the large number of moving parts, communication between the controller 26 and the components to be controlled (transport devices, valves, carriers 16, converter 23, etc.), on the one hand, and the signal transmitters (gross leak detection, leak detector 24) and the controller 26, on the other hand, expediently takes place via an infrared data acquisition system.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von im wesentlichen gleichartigen Prüflingen 13 auf Lecks, bei welchem die Prüflinge über eine Fördereinrichtung 14 einem Lecksuchgerät 19 zugeführt, auf Lecks untersucht und über eine Fördereinrichtung 21, 22 abgeführt werden um eine "inline" -Leckuntersuchung der Prüflinge 13 zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass jeder Prüflinge 13 zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass jeder Prüfling 13 in eine von mehreren Testkammern 19 eingesetzt wird, die sich auf einen kreisförmigen Träger 16 befinden, dass während der Rotation des Trägers 16 die Lecksuche zunächst vorbereitet und dann durchgeführt wird und dass abschliebetaend die Prüflinge 13 ihrer jeweiligen Testkammer 19 entnommen und abgeführt werden.

Description

Lecksuchvβrfahren und -elnrichtungen
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Untersuchung von Prüflingen auf Lecks.
Bei einer Vielzahl serienmäßig hergestellter Produkte mit Verpackungen, Kapseln, Gehäusen o. dgl. besteht häufig das Bedürfnis, ihre Dichtheit sicherzustellen. Produkte bzw. Prüflinge dieser Art sind z.B. verpackte Produkte (Lebensmittel, Pharmazeutika, sterile, nur einmal verwendbare Gegenstände usw.), sei es, daß die Verpackung aus einer Folie besteht oder ein Fläschchen b*:w. eine Ampulle mit Verschluß ist. In diesem Fall interessiert die Dichtheit der Verpackung. Serienmäßig hergestellte Produkte, bei denen die Dichtheit eine wesentliche Rolle spielt, können auch gekapselte Bauteile (Elektronik-Bauteile, Schalter o. dgl.) oder andere Gegenstände mit einem mehr oder weniger großen Hohlraum (gekapselte Maschinenelemente, Gaspatronen, Gasgeneratoren... ) sein.
Aus der DE 196 42 099 AI ist es bekannt, die Verpackung eines verpackten Gegenstandes auf Dichtheit zu prüfen. Diese Prüfung erfolgt nach dem Prinzip der Vakuumlecksuche in einem Testraum, der von zwei dehnbaren Folien gebildet wird. Das Einbringen und Entnehmen des Prüflings in die bzw. aus der Einrichtung erfolgt von Hand. Werden Lecksucheinrichtungen dieser Art bei Herstellprozessen mit kurzen Taktzeiten eingesetzt, kann die Lecksuche nur stichprobenartig erfolgen, um Systemfehler möglichst frühzeitig erkennen zu können. Nachteilig ist daran, dass Maßnahmen zur Beseitigung solcher Fehler mit einem erheblichen Zeitverzug verbunden sind. Die Untersuchung möglichst vieler oder gar aller mit kurzen Taktzeiten hergestellten Prüflinge ist nicht möglich.
Aus der US 5 373 729 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der die Verpackung von jeweils mit einer Folie verschlossenen Behältern auf Dichtheit geprüft wird. Die Prüfung erfolgt "inline", d.h. jeder der Behälter wird auf ein eventuell vorhandenes Leck untersucht. Um diese Art der Prüfung zu ermöglichen, werden die Behälter der Lecksucheinrichtung über ein Band zugeführt. Die Lecksucheinrichtung selbst besteht aus einem Unterteil und einem auf- und abwärts bewegbaren Oberteil. Zwischen diesen beiden Bauteilen befindet sich das Band, das für die Zeit, innerhalb der die Lecksuche stattfindet, angehalten wird. Die Lecksuche mit Taktfrequenzen im Sekundenbereich ist nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtungen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine Lecksuche an Prüflingen mit hohen Taktfrequenzen ermöglicht, so dass auch bei mit etwa im Sekundenbereich liegenden Taktfrequenzen hergestellten Produkten eine "inline" -Leckuntersuchung möglich ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen gemäß den Patentansprüchen gelöst.
Durch die Anwendung des Rhönradprinzips ist es möglich, nacheinander mit relativ hoher Taktfrequenz und für eine ausreichende Zeit Testkammern zu bilden, in denen die Lecksuche vorbereitet und ausgeführt wird. Unter Rhönradprinzip soll verstanden werden, dass sich neben dem Transportband der auf Lecks zu untersuchenden Gegenstände eine im wesentlichen kreisförmige, rotierende, bei anderen Applikationen an sich bekannte Einrichtung befindet, die mit den Testkammern ausgerüstet ist. In diese werden die Gegenstände eingebracht. Während einer Umdrehung des Systems findet der Lecksuch- prozess statt. Überschreitet die Anzahl der pro Zeiteinheit gebildeten Testkammern nicht die Anzahl der pro Zeiteinheit hergestellten Prüflinge, kann eine "inline"-Lecksuche stattfinden, und zwar unter der Voraussetzung, dass die Testkammern ausreichend lange geschlossen gehalten werden könnten. Relevant für die Anzahl der benötigten Testkammern ist dabei der zeitliche Abstand, mit dem die Prüflinge hergestellt werden, und die Zeit, innerhalb der eine Lecksuche durchgeführt werden kann. Fallen Prüflinge mit hohen Taktfrequenzen an, beispielsweise pro Sekunde ein Prüfling, und dauert die Durchführung der Lecksuche beispielsweise zehn Sekunden, werden zwölf Testkammern benötigt, wenn die Prüflinge jeweils innerhalb einer Sekunde in eine Testkammer eingebracht und daraus entnommen werden können. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert werden. Die Figur zeigt eine Lösung, bei der sich eine Mehrzahl von Testkammern auf einem kreisförmigen, um eine vertikale Achse drehbaren Träger befindet.
Bei der Lösung nach Figur 1 werden die Prüflinge 13 mit Hilfe eines Transportbandes 14 der Lecksucheinrichtung 15 zugeführt. Diese besteht aus einem kreisscheiben- oder kreisringscheibenförmigen Träger 16, der in nicht näher dargestellter Weise um die vertikale Achse 17 drehbar (Pfeil 18) gelagert ist. Auf dem Träger 16 befinden sich zwölf kreisförmig angeordnete Lecksuchkammern 19. Mit 1 bis 12 sind Stationen bezeichnet, die jede der Lecksuchkammern 19 durchläuft. Die Lecksuchkammern 19 der Stationen 3 bis 11 sind in geschlossenem, die Kammern der Stationen 2 und 12 im halboffenen und die Kammer der Station 1 in offenem Zustand dargestellt. Jeder der Lecksuchkammern 19 ist eine Vakuumpumpe 20 zugeordnet, die über nicht dargestellte Leitungen mit Ventilen jeweils an die zugehörige Lecksuchkammer angeschlossen sind. Der Abführung der auf Lecks untersuchten Prüflinge 1 dienen zwei Transporteinrichtungen 21 und 22. Band 21 dient dem Abtransport dichter Prüflinge 1. Auf das Band 22 werden Prüflinge abgelegt, die ein Leck aufweisen.
Die Lecksuchkammern 19 sind zweckmäßig derart ausgebildet, wie es in der DE-A-196 42 099 beschrieben ist. Der Testraum wird von zwei dehnbaren Folien gebildet, die in jeweils einen Rahmen eingespannt sind. Der auf Lecks zu prüfende Gegenstand wird zwischen die Folien eingebracht. Danach wird der Zwischenraum evakuiert, so das eine den Gegenstand unmittelbar umschließende Lecksuchkammer entsteht. Die Folien sind mit Mitteln (Noppen, poröse Beschichtung oder ähnl.) ausgerüstet, die einen zusammenhängenden Zwischenraum zwischen den Folien und dem zu prüfenden Bereich des Gegenstandes bilden. Dieser Zwischenraum ist mit einem testgasempfindlichen Detektor verbunden. Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass zwei Folien die Testkammer bilden; eine in einem Rahmen eingespannte Folie und ein fester Boden (oder Deckel) können ebenfalls zur Bildung einer Testkammer mit kleinem Restvolumen eingesetzt werden.
Der Ablauf der Lecksuchprüfung erfolgt in der Weise, dass ein Umsetzer 23 die zugeführten Prüflinge 13 ergreift - z.B. mit einem Vakuumsauger - und in die offene Lecksuchkammer 19 der Station 1 einbringt. Die Kammer 19 verweilt bei dieser Station 1 etwa eine Sekunde. Im Sekundentakt erfolgt der Weitertransport der Kammern 19 zu ihrer jeweils nächsten Station. In Höhe der Station 2 schließt die Kammer. Unmittelbar nach der Schließung beginnt die Evakuierung.
Es ist zweckmäßig, relativ bald nach dem Beginn der Abpumpphase bereits mit einer Groblecksuche zu beginnen. Dadurch können massive Lecks, verursacht z. B. durch einen Lufteinbruch bei einem geplatzten Prüfling, festgestellt werden. Bei der Feinlecksuche (Station 11) könnten solche Lecks nicht mehr festgestellt werden, da zu diesem Zeitpunkt auch die im Prüfling enthaltenen Testgase abgepumpt sind. Die Groblecksuche erfolgt z. B. dadurch, dass in Höhe der Station 5 ein testgasemp- findlicher Sensor abgefragt wird, der an die Verbindungsleitungen zwischen den Kammern und ihren Vakuumpumpen angeschlossen ist.
Der Abpumpprozess wird bis zur Station 10 fortgesetzt und erreicht dort einen Druck von etwa 1 mbar. In Höhe der Station 11 erfolgt die Ankopplung eines empfindlichen Lecksuchgerätes 24 an die Kammer 19. Es ist mit einem als Massenspektrometer ausgebildeten Testgasdetektor ausgerüstet. Lecks bis zu 10"9 mbar 1/s können damit festgestellt werden. Über die Station 12, in der das Öffnen der Kammer stattfindet, erreicht die Kammer die Station 1. Der Umsetzer 23 entnimmt der Kammer 19 den Prüfling 1 und legt ihn auf eine der beiden Transporteinrichtungen 21, 22, je nach dem ob er dicht ist oder nicht.
Als Block 26 ist in Figur 1 noch die Steuerung der Lecksucheinrichtung dargestellt. Wegen der Vielzahl der bewegten Teile erfolgt die Kommunikation zwischen der Steuerung 26 und den zu steuernden Bauteilen (Transporteinrichtungen, Ventile, Träger 16, Umsetzer 23 usw. ) einerseits und den Signalgebern (Groblecksuche, Lecksucher 24) und der Steuerung 26 andererseits zweckmäßig über ein Infrarot-Datenerfassungssystem.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Anwendung des Rhönradprinzips bei der kontinuierlichen Untersuchung von Prüflingen (13) auf Lecks.
2. Verfahren zur Untersuchung von im wesentlichen gleichartigen Prüflingen (13) auf Lecks, bei welchem die Prüflinge über eine Fördereinrichtung (14) einem Lecksuchgerät (19) zugeführt, auf Lecks untersucht und über eine Fördereinrichtung (21, 22) abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Prüfling (13) in eine von mehreren Testkammern (19) eingesetzt wird, die sich auf einen kreisförmigen Träger (16) befinden, dass während der Rotation des Trägers (16) die Lecksuche zunächst vorbereitet und dann durchgeführt wird und dass abschließend die Prüflinge (13) ihrer jeweiligen Testkammer (19) entnommen und abgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass sich das Rhönrad bzw. der Träger (16) um eine im wesentlichen vertikale Achse (17) dreht (horizontales Rhönrad) .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Testgaslecksuche stattfindet, bei dem die Prüflinge (13) Testgas enthalten, und dass die Lecksuche dadurch erfolgt, dass das innerhalb einer Testkammer (19) befindliche Gas mit Hilfe eines Testgasdetektors auf das Vorhandensein von Testgas untersucht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammern (19) im Zeittakt mehrere Stationen (1 bis 12) durchlaufen und dass nach dem Einbringen des Gegenstandes (13) in eine der Kammern (19) zunächst eine Evakuierung der Kammer stattfindet.
6. Verfahren nach Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass während der Evakuierung der Kammern (19) eine Groblecksuche durchgeführt wird, indem ein test- gasempfindlicher Sensor abgefragt wird, der sich in der Verbindungsieitung zwischen der Kammer und einer Vakuumpumpe (20) befindet.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass in Höhe einer der letzten Stationen (11) ein testgasempfindlicher Detektor (24) an die
Kammer (19) angekoppelt wird.
8. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen kreisförmigen Träger (16) mit einer Mehrzahl von auf dem Umfange des Trägers (16) verteilten Testkammern (19) sowie Zuführungs- und Abführungsmittel (23) für die zu untersuchenden Gegenstände (13) umfasst.
9. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Lecksuchkammern (19) eine Vakuumpumpe (20) zugeordnet ist.
10. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Lecksuchkammern zwei relativ zueinander bewegbare Wandungsabschnitte aufweist, die im zusammengefügten Zustand die den zu prüfenden Gegenstand aufnehmende Kammer bilden, und dass mindestens einer der Wandungsabschnitte eine dehnbare Folie ist.
11. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Steuerung (26) ausgerüstet ist und dass für die Kommunikation der Steuerung (26) mit den zu steuernden Bauteilen ein Infrarot- Datenerfassungssystem vorgesehen ist.
EP03702405A 2002-01-18 2003-01-09 Lecksuchverfahren und -einrichtung Withdrawn EP1466152A1 (de)

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EP (1) EP1466152A1 (de)
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