NL8701397A - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van een mogelijk lek in een vacuumpak. - Google Patents

Description

i VO 9184 Uitvinder: M. Aarts

Werkwijze en inrichting voor het bepalen van een mogelijk lek in een vacuumpak.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een mogelijk lek in een vacuumpak, waarbij - het pak in een meetruimte wordt geplaatst, - de meetruimte wordt afgesloten, 5 - in de gesloten meetruimte een druk hoger dan die in het vacuumpak wordt toegepast, en - gedurende een vastgestelde meetperiode de druk in de meetruimte als functie van de tijd wordt gemeten.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Europese 10 octrooischrift 152.981, dat een methode beschrijft waarbij het te testen vacuumpak in een gasdicht velvormig lichaam wordt geplaatst.

Nadat dit lichaam hermetisch is afgesloten wordt gedurende enige tijd de druk in de ruimte tussen het velvormig lichaam en het pak gemeten als functie van de tijd. Dit drukverloop kan worden gebruikt als een 15 maatstaf voor het vaststellen of het pak al dan niet lek is.

Het bleek in sommige gevallen met deze methode niet mogelijk met voldoende betrouwbaarheid in korte tijd lekke pakken te identificeren. Voor een gedeelte kan deze onnauwkeurigheid worden toegeschreven aan de gewoonlijk uitermate geringe afmetingen van 20 een voorkomend lek. Als bijvoorbeeld een pak koffie met een vacuumdruk van ongeveer 40 mbar lek is kan het in een atmosferische omgeving tot soms vele dagen duren eer de druk in het pak tot een waarde van ongeveer 800 mbar is gestegen, bij welke druk het pak voelbaar zacht is geworden.

25 Op economische en praktische gronden is het gewenst de meet tijd kort te houden, bijvoorbeeld niet langer dan 10 seconden.

In deze korte tijd zal de drukstijging in het lekk pak van het genoemde voorbeeld bijvoorbeeld slechts ongeveer 0,09 mbar bedragen .

De corresponderende drukdaling in een meetruimte van ongeveer gelijke 30 grootte als de vrije ruimte in het pak en bij atmosferische begindruk zal dan ongeveer van dezelfde grootteorde zijn, bijvoorbeeld 0,1 mbar. Drukmeters die een dergelijke zeer geringe drukverandering kunnen registreren zijn in de handel verkrijgbaar. Bij een kortere meettijd dan 10 seconden zal de drukverandering uiteraard nog kleiner zijn.

8701397 -2- Λ

Tegenover dit geringe leksignaal in de meetruimte blijken zich andere oorzaken voor drukveranderingen in deze ruimte voor te doen, met name die als gevolg van temperatuurveranderingen tijdens het meten van een pak dat een andere temperatuur heeft dan de omgevingstemperatuur. 5 De invloed van deze storingen kan ten opzichte van het leksignaal betrekkelijk groot zijn. Hierdoor kunnen de drukveranderingen per tijdseenheid in de meetruimte als gevolg van zelfs geringe temperatuur-wijzgingen van het pak, bijvoorbeeld een temperatuurdaling van een tiende of enkele tienden graden Celsius tijdens de meetperiode reeds tot druk-10 verstoringen leiden die tot vele malen groter zijn dan een mogelijk leksignaal. De verstoringen kunnen zowel tot een drukdaling als een drukstijging in de meetruimte voeren, waarbij de uiteindelijke grootte de resultante is van een aantal afzonderlijke storingsinvloeden.

De grootte van de drukverstoringen is ook niet steeds constant tijdens 15 een langere periode waarin vele honderden pakken opeenvolgend op lek worden onderzocht.

Behalve temperatuursinvloeden kunnen ook andere storende factoren optreden. Als voorbeeld wordt genoemd een storingsfactor die kan optreden bij een meetmethode volgens het eerder genoemde Europese 20 octrooischrift 152.981, waarbij de meetruimte aan de buitenzijde wordt gevormd door een flexibele zak die met superatmosferische druk tegen het in de zak geplaatste vacuumpak wordt gedrukt. Het is gebleken dat het aanliggen van deze zak tegen het pak zich tijdens het meten als functie van de tijd nog iets kan wijzigen, waardoor ook de 25 grootte van de tussen het pak en de zak overblijvende meetruimte op storende wijze wordt veranderd.

De uitvinding heeft tot doel de betrouwbaarheid van genoemde methode voor het vaststellen van eventuele lekke vacuumpakken te verhogen door de invloed van storende factoren op de drukmeting in 30 belangrijke mate te beperken of uit te schakelen.

Daartoe is de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat minstens twee gelijke vacuumpakken elk in een afzonderlijke meetruimte van gelijke grootte worden geplaatst, in de gesloten meetruimten een onderling gelijke begindruk wordt 35 toegepast, gelijktijdig het drukverloop in de gesloten meetruimten wordt gemeten, en 3701397 -3- # het verschil in drukverloop tussen beide meetruimten wordt bepaald.

De uitvinding berust op het verschijnsel dat op een willekeurig moment de storende invloeden op de meetresultaten van een aantal gelijktijdig te meten pakken doorgaans onderling gelijk of nagenoeg 5 gelijk zijn. Dit geldt in het bijzonder indien, zoals gewoonlijk, de gelijktijdig te meten pakken worden verkregen uit een continu door een produktielijn aangevoerde reeks pakken die in gelijke conditie verkeren. Ofschoon de storende invloeden in absolute zin wel kunnen verschillen bijvoorbeeld bij het meten op de ene dag of de andere, zijn de 10 onderlinge verschillen tussen de pakken die op eenzelfde moment worden gemeten niet aanwezig of verwaarloosbaar klein.

Uiteraard dienen de gelijktijdig te meten pakken ten aanzien van voor deze meetmethode belangrijke aspecten zoals wat betreft grootte en temperatuur overeen te stemmen. De meettijd dient voldoende 15 lang te zijn om uit de verschillen in drukverloop tussen de meetruimten een lek pak te kunnen onderkennen. De meettijd kan ongeveer 10 seconden bedragen, maar belangrijk kortere tijden van bijvoorbeeld slechts 5-6 séconden kunnen mogelijk blijken. De begindruk in de meetruimte dient gelijk te zijn in alle meetruimten. De eenvoudigste manier om dit te 20 verzekeren is om de open meetruimten in verbinding te stellen met de atmosfeer en vervolgens deze ruimten na het ontvangen van de vacuum-pakken te sluiten. Desgewenst kunnen echter andere begindrukken, hoger of lager dan de atmosferische, worden toegepast zolang deze belangrijk hoger zijn dan de vacuumdruk in het pak.

25 De gehele meetmethode kan als verlengstuk van een produktie- proces voor de vervaardiging van de vacuumpakken worden uitgevoerd.

De methode wordt dan geautomatiseerd en de metingen van de druk en het bepalen van de verschillen in druk tussen de meetruimten geschieden door elektronische controle-eenheden.

30 Bij het gelijktijdig meten van slechts twee pakken bestaat er een theoretische mogelijkheid dat beide pakken in gelijke mate lek zijn en er geen verschil zou ontstaan in drukverloop tussen de meetruimten, evenzo als bij het geheel ontbreken van lekken. In de praktijk komt deze situatie onder normale omstandigheden weinig of in het geheel 35 niet voor. Dit mogelijke bezwaar kan echter worden ondervangen door drie 870 1 39 7 -4- of zelfs vier pakken tegelijk te meten, met een bepaling van de verschillen in drukverloop tussen elk paar meetruimten, dus resp. 3 en 6 bepalingen.

De uitvinding omvat verder een inrichting voor het bepalen van 5 een mogelijk lek in een vacuumpak volgens de bovengenoemde werkwijze, gekenmerkt door - minstens twee meetruimten van gelijke grootte, elk voor het ontvangen van een onderling gelijk vacuumpak, welke meetruimten aan-sluitbaar zijn op een gemeenschappelijke ruimte; 10 - organen voor het afsluiten van elke meetruimte van de gemeenschappe lijke ruimte; - middelen voor het gelijktijdig meten van de druk als functie van de tijd in elke meetruimte, en - middelen voor het bepalen van het verschil in drukverloop tussen 15 beide of elk paar meetruimten.

De uitvinding kan worden toegepast in meetruimten met vaste wanden waarin het pak wordt geplaatst. Hoe kleiner de meetruimte des te groter is de drukval daarin bij lekkage van een pak.De voorkeur wordt daarom gegeven aan het combineren van de uitvinding met een meetmethode 20 zoals beschreven in het genoemde Europese octrooischrift 152.981, waarbij de meetruimte wordt begrensd door een flexibel velvormig lichaam dat tegen het pak wordt gedrukt. Hierbij wordt een zeer kleine meetruimte tussen het pak en het omgevende vel gevormd, en dus ontstaat bij lekkage van het vacuumpak een relatief grote drukval tijdens het meten 25 in de meetruimte. Door dit relatief grote signaal en met toepassing van de verbetering volgens de huidige uitvinding blijkt dan dat een kortere meettijd dan 10 seconden voldoende is om een lek pak te identificeren, dan wel bij gelijke meettijd een kleiner lek te kunnen identificeren.

30 De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld worden toegelicht aan de hand van bijgaande schematische tekeningen. Hierin toont: fig. 1 een inrichting voor het bepalen van een mogelijk lek in vacuumpakken; fig. 2 een druk/tijd diagram van een stoorsignaal en van een 35 leksignaal in de meetruimte van de inrichting; fig. 3 een drietal druk/tijd diagrammen als toelichting op het gelijktijdig onderzoek volgens de uitvinding van twee vacuumpakken 870 1397 i -5- in twee meetkamers, fig. 4 een drietal druk/tijd diagrammen als toelichting op het gelijktijdig onderzoek volgens de uitvinding van vier vacuumpakken in vier meetkamers; 5 fig. 5 een andere inrichting voor het bepalen van een mogelijk lek in een vacuumpak, en fig. 6 en 7 inrichtingen op basis van de inrichting volgens fig. 5 voor het bepalen van lekken volgens de uitvinding in twee respectievelijk vier meetkamers. , 10 De in de tekeningen getoonde inrichtingen maken gebruik van meet kamers met vaste (i.e. niet-flexibele) wanden.

De in fig. 1 getoonde inrichting omvat een aantal identieke meetkamers 10 (slechts een meetkamer is afgebeeld) die kan worden afgesloten met een deksel 11 met behulp van een sluitmechanisme 12.

15 In de meetkamer 10 kan een vacuumpak 13 worden geplaatst» waarna tussen het pak en de gesloten meetkamer een meetruimte 14 wordt gevormd. De meetkamer bevat verder een ontluchtingsklep 15, een met de meetruimte 14 verbonden drukmeter 16, en een microschakelaar 17 voor het activeren van het sluitmechanisme 12.Een elektronische controle- en 20 meeteenheid 18 is elektrisch verbonden met de klep 15 voor het bedienen daarvan, met de drukmeter 16 voor het registreren, analyseren en verwerken van het door deze meter opgenomen druksignaal, en met de microschakelaar 17 Voor het bedienen daarvan. Op soortgelijke wijze is de eenheid 18 verbonden met de overige meetkamers 10. Voor het 25 onderzoek op lekkage worden de pakken 13 elk afzonderlijk in een der geopende meetkamers 10 geplaatst. Hierbij is de ontluchtingsklep 15 geopend, en het inwendige van de meetkamers is in verbinding met de atmosferische omgeving. Vervolgens worden de meetkamers met de deksels 11 afgesloten. Onmiddellijk daarna worden ook de kleppen 15 gesloten.

30 De kleppen 15 dienen in open stand om een eventuele drukstijging in de meetruimte bij het sluiten van de deksels te voorkomen en om het openen van de meetkamer na het meten te vergemakkelijken. Gedurende een vooraf vastgestelde meettijd wordt gelijktijdig in alle meetruimten door middel van de drukmeters 16 continu de druk gemeten en doorgegeven aan de meet-35 eenheid 18, De meeteenheid 18 registreert de binnenkomende signalen en vergelijkt het drukverloop van elke meetkamer met die van elk der andere 8701387 -6- meetkamers, waarbij telkens het verschil in drukverloop tussen elk paar meetkamers wordt bepaald. Na het verstrijken van de meettijd worden de meetkamers weer geopend door activering van de micro-schakelaar 17 nadat eerst de luchtklep 15 is geopend. Nadat elk pak 5 uit de meetkamers is genomen kan de meetcyclus worden herhaald.

Fig. 2 toont een analyse van de drukdaling in een meetruimte tijdens het lekonderzoek van een vacuumpak.Op de horizontale as van het diagram is de tijd T weergegeven, terwijl op de vertikale as in de richting van de pijl de drukdaling P in de meetruimte is weer-10 gegeven. Het drukverloop als gevolg van storende invloeden wordt voorgesteld door lijn S; deze lijn toont dus de werkelijke drukdaling in de meetruimte bij het testen van een vacuumpak dat niet lek is. Indien het pak lek is doch er geen drukdaling door storingen zou optreden zou de drukdaling theoretisch volgens lijn L kunnen verlopen.

15 In werkelijkheid wordt slechts de totale drukdaling gemeten en verloopt de druk in de meetruimte bij een lek pak volgens lijn M, die de resultante is van de druklijnen L en S. Het relatieve verschil tussen een druklijn M=L+S (pak is lek) en een druklijn M=S (pak is niet lek) is meestal slechts gering. Hierdoor is het vrij moeilijk te bepalen 20 of een gemeten pak al dan niet lek is. Bovendien kunnen bij het opeenvolgend afzonderlijk testen van pakken in een meetkamer wijzigingen optreden in de grootte van het storingssignaal S. Ook de grootte van het leksignaal L is doorgaans niet voor alle lekke pakken gelijk. Het gevolg is dat een betrekkelijk ruime marge voor de detectiegrens D 25 moet worden aangehouden teneinde met voldoende zekerheid (door het constateren van een grotere drukdaling dan de waarde D) een pak als lek te kunnen kwalificeren. Anderzijds is er het risico dat mogelijk lekke pakken ten onrechte als niet-lekkend worden aangemerkt.

De met de uitvinding verkregen verbetering bij gelijktijdig 30 gebruik van minstens twee meetruimten wordt nu toegelicht aan de hand van fig. 3 bij het vergelijkend onderzoek van twee pakken in twee meetruimten. Het bovenste diagram toont het drukverloop van een (niet-lek) pak in de ene meetruimte A. Hier wordt de drukdaling uitsluitend veroorzaakt door storende invloeden. Het middelste diagram 35 toont het gelijktijdig gemeten drukverloop van een (lek) pak in de andere meetruimte B. Het onderste diagram toont het verschil in 870 1 397 -7- drukverloop tussen beide meetruimten, waarbij de drukval door storende invloeden in de bovenste twee diagrammen is geëlimineerd en duidelijk wordt dat het pak in meetruimte B lek is. Als geen van beide pakken lek is zou in het onderste diagram tijdens het meten een druklijn 5 P=0 worden gevolgd.

Fig. 4 toont druk/tijd diagrammen bij het tegelijk meten volgens de uitvinding van vier pakken in vier afzonderlijke meetruimten A,B,C en D. Het bovenste diagram toont het identieke drukverloop van niet-lekke pakken in meetruimten A, C en D, waarbij het gemeten signaal 10 gelijk is aan het storingssignaal. Het middelste diagram toont het drukverloop in meetruimte B. In het onderste diagram is het verschil in drukverloop tussen de beide bovenste diagrammen weergegeven waaruit blijkt dat het pak in meetruimte B lek is.

Opgemerkt wordt dat de diagrammen in fig. 2-4 slechts dienen 15 om het principe van de uitvinding weer te geven. In de praktijk wordt de gehele verwerking van gegevens door een computer uitgevoerd. De computer kan tevens een signaal afgeven waardoor een lek pak uit een produktiestroom wordt verwijderd.

Fig. 5 geeft een inrichting volgens de uitvinding weer waarbij de meetkamer anders dan in fig. 1 als een meetklok 20 is uitgevoerd 20 die met het open einde naar beneden luchtdicht op een meettafel 21 kan worden geplaatst. De meetklok 20 is gekoppeld aan een plunjerstang 33 met plunjer 32 die in een hefcilinder 31 op en neer verplaatsbaar is.

Via een persluchtleiding 35 en afsluiters 34 kan perslucht onder of boven de plunjer 32 worden toegelaten om de meetklok 20 van de meettafel 25 op te lichten voor het verwijderen van een getest pak en het plaatsen van een volgend pak of voor het neerlaten van de meetklok op de tafel.

Voor hetzelfde doel als in fig. 1 is de inrichting verder voorzien van een ontluchtingsklep 25 en een drukemeter 26. Een meet- en controle-eenheid 28 dient voor het sturen van de organen van de 30 inrichting en voor het verwerken van de gegevens van de drukmeters.

In overeenstemming met de uitvinding dienen minstens twee meetklokken aanwezig te zijn.

Fig. 6 toont de uitvoering van fig. 5 aangepast voor gelijktijdig gebruik van twee meetklokken en 35 fig. 7 toont de uitvoering met vier meetklokken.

9701397 -8-

Voorbeeld I

Meetkamers met elk een inwendig volume van 740 cc werden gebruikt. Hierin werden vacuumpakken met 500 g gemalen koffie getest.

De begindruk in de meetruimte was atmosferisch. De inwenige druk in 5 de pakken was 40 mbar, en het uitwendig volume 520 cc. Het volume van de meetruimte bedroeg 220 cc. Bij een meettijd van 10 seconden bleken bij niet-lekke pakken drukdalingen als gevolg van warmte-effecten en dergelijke in de orde van grootte van 0,35 mbar op te treden, en werden bij een lek pak in 10 seconden, na correctie 10 voor de warmte-effecten, een drukdaling wegens lekkage geconstateerd van 0,1 mbar. In dit lekke pak bleek bij bewaring in een atmosferische omgeving de vacuumdruk pas na 48 uur te zijn gestegen tot 800 mbar, waarbij het pak door zachtworden voelbaar als lek kon worden gekwalificeerd.

15 Voorbeeld II

Dezelfde soort pakken werden nu onderzocht in meetkamers volgens fig.3 van het Europese octrooischrift 152.981, waarbij het pak in een dunne, elastische omhulling werd geplaatst die dicht tegen het pak werd aangedrukt. Hierbij werd een kleine meetruimte verkregen tussen de 20 omhulling en het pak. Ook hier werd in de meetruimte een atmosferische begindruk toegepast. Bij het meten van de pakken gedurende 10 seconden bleek zich in de meetruimte een stoorsignaal voor te doen als mogelijk gevolg van temperatuursinvloeden en van het "zich zetten" van de omhulling, maar dit signaal was kleiner dan in Voorbeeld I. Na correctie 25 voor deze storingen bleek bij een lek pak een drukdaling in de meetruimte op te treden van 1,0 mbar. Dit pak bleek later in de atmosfeer na 48 uur zacht te worden.

Door de aanzienlijk gunstiger verhouding leksignaal/stoorsignaal dan in Voorbeeld I was het bij toepassing van de meetmethode volgens 30 Voorbeeld II in combinatie met de onderhavige uitvinding mogelijk zonder aan betrouwbaarheid in te boeten de meettijd te verkorten tot 2 seconden, waarbij de gecorrigeerde drukdaling 0,2 mbar bedroeg.

S701397

Claims (8)

1. Werkwijze voor het bepalen van een mogelijk lek in een vacuumpak, waarbij - het pak in een meetruimte wordt geplaatst; - de meetruimte wordt afgesloten; 5. in de gesloten meetruimte een druk hoger dan die in het vacuumpak wordt toegepastj en - gedurende een vastgestelde meetperiode de druk in de meetruimte als functie van de tijd wordt gemeten, met het kenmerk, dat 10. minstens twee gelijke vacuumpakken elk in een afzonderlijke meet ruimte van gelijke grootte worden geplaatst, - in de gesloten meetruimten een onderling gelijke begindruk wordt toegepast, - gelijktijdig het drukverloop in de gesloten meetruimten wordt 15 gemeten, en - het verschil in drukverloop tussen beide meetruimten wordt bepaald.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat minstens drie gelijke vacuumpakken elk in een genoemde afzonderlijke meetruimte worden geplaatst, en het verschil in drukverloop tussen 20 elk paar van de pakken wordt bepaald.

3. Werkwijze volgens comclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat tegelijkertijd vier gelijke vacuumpakken op de genoemde wijze worden gemeten.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de gelijke begindruk in de meetruimten wordt verkregen door elke meet- 25 ruimte alvorens te sluiten in verbirdlng te stellen met een gemeenschappelijke ruimte.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de gemeenschappelijke ruimte de atmosferische omgeving is.

6. Inrichting voor het bepalen van een mogelijk lek in een vacuum-30 pak volgens de werkwijze van conclusie 1, gekenmerkt door minstens twee meetruimten van gelijke grootte, elk voor het ontvangen van een onderling gelijk vacuumpak, wélke meetruimten aansluitbaar zijn op een gemeenschappelijke ruimte, organen voor het afsluiten van elke meetruimte van de gemeen-35 schappelijke ruimte, 870 1337 -10- middelen voor het gelijktijdig meten van de druk als functie van de tijd in elke meetruimte, en middelen voor het bepalen van het verschil in drukverloop tussen beide of elk paar meetruimten.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de meetruimten worden begrensd door vaste wanden.

8. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de meetruimten worden begrensd door een velvormig, flexibel en gasdicht lichaam. 8701397