用于泄漏檢測(cè)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)在容納食品或醫(yī)藥品形式的產(chǎn)品的密封包裝中的泄漏的方法和設(shè)備。該泄漏檢測(cè)設(shè)備包括：測(cè)試站，由運(yùn)輸裝置將包裝定位在該測(cè)試站中；以及施力裝置，該施力裝置被布置為將預(yù)定量的壓力施加到定位于測(cè)試站中的包裝上。該設(shè)備進(jìn)一步包括：連續(xù)地操作的抽吸裝置，該抽吸裝置被布置為抽吸周圍空氣使之經(jīng)過(guò)包裝上的待測(cè)試的密封部；以及氣體傳感器，該氣體傳感器被定位于由抽吸裝置抽走的周圍空氣的氣流中并被布置為發(fā)送取決于周圍空氣中所檢測(cè)的測(cè)試氣體濃度的信號(hào)。
【專利說(shuō)明】用于泄漏檢測(cè)的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于高速測(cè)試充氣容器中泄漏的方法和設(shè)備(arrangement,布 置)。這種類型的應(yīng)用通常在包裝行業(yè)使用并且本發(fā)明旨在全速生產(chǎn)下檢測(cè)容納易腐產(chǎn)品 (為化妝產(chǎn)品、化學(xué)產(chǎn)品或醫(yī)藥產(chǎn)品、牙膏、食品或類似物的形式)的密封包裝中的泄漏。根 據(jù)本發(fā)明的該設(shè)備允許對(duì)在這種包裝上的密封部(seal)的完整性和密封性的高速、在線、 無(wú)損壞測(cè)試。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，通過(guò)將在填充產(chǎn)品后余留在包裝中的自由空間中的氣體調(diào)節(jié)，而延長(zhǎng) 和維護(hù)易腐產(chǎn)品的保質(zhì)期。在調(diào)節(jié)氣體包裝(MAP，調(diào)氣包裝)中所使用的最常見(jiàn)氣體是氮 氣、CO2和氧氣或它們的混合物。氧氣主要用于使鮮肉保持紅色或控制水果和蔬菜的成熟 率，而氮?dú)夂虲O2用于減少氧氣的老化效應(yīng)并減少在眾多產(chǎn)品中微生物的好氧生長(zhǎng)。
[0003]MAP中的包裝材料可以是任一實(shí)質(zhì)上的氣密材料，包括塑料膜或涂層、涂膜紙和薄 金屬箔。
[0004]由于生產(chǎn)故障或由于后來(lái)的損傷而導(dǎo)致的包裝中的泄漏將促使調(diào)節(jié)氣體的至少 部分損失并且預(yù)測(cè)的保質(zhì)期可能會(huì)縮短。
[0005]泄漏的常見(jiàn)原因是:在采用焊接或其他技術(shù)進(jìn)行封閉之前，產(chǎn)品殘留物或飛濺物 沉淀在密封表面上。因此對(duì)不同泄漏直徑的影響的研究假定了幾毫米級(jí)的泄漏路徑的長(zhǎng)度。
[0006]根據(jù)包裝的容納物和目的，食品工業(yè)的最大容許泄漏直徑的范圍為從5到 150 u m0
[0007]對(duì)于MAP來(lái)說(shuō)，旨在防止微生物生長(zhǎng)和無(wú)菌氧化和防腐劑含量最大值，該泄漏直 徑通常被觀察到在5-25 y m的范圍內(nèi)，而對(duì)于具有較短保質(zhì)期的即食食品的容許泄漏在 30-50 u m的范圍內(nèi)。
[0008]主要容易受到霉菌生長(zhǎng)和濕度變化的烘烤和干燥商品通常能容忍50到130 y m的
泄漏直徑。
[0009]已存在各種泄漏檢測(cè)設(shè)備，并且在某些情況下，這些泄漏檢測(cè)設(shè)備還用來(lái)防止泄 漏包裝到達(dá)商店貨架上。
[0010]許多已知方法中的常見(jiàn)限制是，它們不能對(duì)以超過(guò)每分鐘30個(gè)包裝的全生產(chǎn)線 速度的各個(gè)包裝上被引用的泄漏直徑執(zhí)行100%的測(cè)試。該問(wèn)題可通過(guò)離線點(diǎn)測(cè)試或者通 過(guò)對(duì)在同一測(cè)試周期中合適數(shù)量的包裝進(jìn)行分批測(cè)試而被規(guī)避。
[0011]一種提高測(cè)試能力的可能方法是提供大量的平行測(cè)試設(shè)備，每個(gè)都以低速工作但 共同地匹配填充線的周期時(shí)間。
[0012]EP0894252B1披露一種泄漏測(cè)試方法，據(jù)稱能“非?？斓?，通常在約一秒中”執(zhí)行單 個(gè)包裝測(cè)試，指示高達(dá)每分鐘60個(gè)包裝的測(cè)試容量。
[0013]在EP0894252B1中披露的該方法采用稀釋氫氣作為示蹤氣體。氫氣和氦氣通常用作泄漏測(cè)試的示蹤氣體。這些氣體的一個(gè)問(wèn)題是它們通過(guò)聚合物薄膜和在包裝材料中用作 氣體屏障的其他包裝材料的相對(duì)較高的擴(kuò)散速率。如果示蹤氣體通過(guò)包裝的非泄漏壁擴(kuò) 散，則存在泄漏檢測(cè)設(shè)備將檢測(cè)到不是包裝完整性問(wèn)題的擴(kuò)散泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。該問(wèn)題可被克 月艮，如果填充氣體和泄漏測(cè)試之間的時(shí)間足夠短，這樣在氣體滲透穿過(guò)屏障材料之前執(zhí)行 泄漏檢測(cè)。該穿透時(shí)間是在幾秒到幾分鐘的數(shù)量級(jí)上，這取決于所使用的材料和膜的厚度。
[0014]在EP0894252B1中披露的該方法實(shí)際上未被證明達(dá)到所承諾的生產(chǎn)速度。其主要 原因是:
[0015]-所提出類型的傳感器(鈀膜)的響應(yīng)時(shí)間對(duì)于高速泄漏測(cè)試來(lái)說(shuō)太長(zhǎng)。對(duì)于幾乎 所有市售氫傳感器，這都是事實(shí)。
[0016]-所提出的傳感器的恢復(fù)時(shí)間太長(zhǎng)?；謴?fù)時(shí)間在1-10秒的數(shù)量級(jí)上，對(duì)于大多數(shù) 市售傳感器，這也是事實(shí)。
[0017]-在檢測(cè)到更大的泄漏之后，存在傳感器呈現(xiàn)下降的靈敏度的時(shí)期，這意味著在檢 測(cè)到大的泄漏之后存在一段通常15-90秒的時(shí)期，在這段時(shí)期內(nèi)傳感器不能檢測(cè)較小的泄
漏
[0018]傳感器的響應(yīng)時(shí)間被定義為，當(dāng)暴露在一定濃度的氣體中時(shí)，傳感器達(dá)到90%的 最終信號(hào)值所需的時(shí)間。大多數(shù)市售氫傳感器的通常響應(yīng)時(shí)間是在5-30秒的數(shù)量級(jí)。即 使響應(yīng)時(shí)間減少算法，對(duì)于通常在EP08942528所使用的濃度值，通過(guò)市售傳感器所實(shí)現(xiàn)的 響應(yīng)時(shí)間從未低于一秒。
[0019]反應(yīng)時(shí)間，其為達(dá)到10%的全信號(hào)的時(shí)間，通常被引用并且常被錯(cuò)誤地稱為“響應(yīng) 時(shí)間”。對(duì)于最好的市售傳感器，反應(yīng)時(shí)間可以降到0.1秒。
[0020]對(duì)于低濃度來(lái)說(shuō)，反應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間通常更長(zhǎng)。這是由于在傳感器殼體內(nèi)和在 傳感器的活性物質(zhì)內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程。在傳感器殼體內(nèi)和在傳感材料內(nèi)的氣體的濃度增加的速 率越慢，處在傳感器前面的濃度梯度越低，這導(dǎo)致對(duì)于低濃度來(lái)說(shuō)越慢的反應(yīng)和響應(yīng)。
[0021]一種減少反應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間的辦法是在更高的溫度下操作傳感器。隨著氣體被 加熱，這增強(qiáng)了氣體在殼體內(nèi)的擴(kuò)散，并且在傳感材料中的擴(kuò)散同樣被增強(qiáng)，由此減少了響 應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間。然而，這種傳感器總被安裝在更大的殼體中，以減少熱能損失并確保所 使用的材料不被破壞。因此關(guān)于響應(yīng)時(shí)間的大部分改進(jìn)都在系統(tǒng)層面上損失，并且達(dá)到在 行業(yè)內(nèi)所希望的生產(chǎn)率是仍有問(wèn)題的。
[0022]另一種減少反應(yīng)時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間的方式是使氣體從傳感器殼體外側(cè)的流路擴(kuò)散 進(jìn)入實(shí)際傳感材料的表面所需要的距離最小化。對(duì)于響應(yīng)時(shí)間來(lái)說(shuō)，在傳感材料內(nèi)的擴(kuò)散 也起非常重要的作用。
[0023]EP0894252B1采用了其中放置有包裝的腔室。腔室隨后被關(guān)閉并且被抽吸有限的 負(fù)壓。該文獻(xiàn)指出，與用于氣體測(cè)試的先前設(shè)備中所使用的水平相比，該有限的真空水平可 快速地實(shí)現(xiàn)并且利用低成本裝置。該包裝應(yīng)在腔室中保存聲稱的0.5-60秒的范圍內(nèi)的停 留時(shí)間。
[0024]EP0894252B1沒(méi)有明確解釋構(gòu)成總周期時(shí)間的不同步驟。總周期包括至少以下的 步驟:
[0025]I)包裝的裝載。將包裝移動(dòng)到位并關(guān)閉腔室。
[0026]2)腔室壓力降低。[0027]3)采樣時(shí)間。將示蹤氣體從泄漏的出口處帶到傳感器正前方的位置所需的時(shí)間。
[0028]4)傳感器的反應(yīng)時(shí)間。
[0029]5)傳感器響應(yīng)時(shí)間。由傳感器算法或電路判定泄漏水平所需要的時(shí)間。這是信號(hào)被記錄或跟蹤以給出用于對(duì)泄漏量級(jí)的合理估計(jì)的足夠信息的這段時(shí)間。
[0030]6)在有泄漏信號(hào)的情況下，腔室沖洗(flushing，刷新)且傳感器恢復(fù)。
[0031]7)卸載該包裝。
[0032]于是在EP0894252B1中所提到的停留時(shí)間似乎包括步驟3到5。
[0033]通過(guò)讓這些步驟平行實(shí)施，可以部分地減少這些步驟的一些所需要的時(shí)間。例如， 明顯的是，可以在與卸載已測(cè)試的包裝的相同順序下，實(shí)施下一個(gè)包裝的裝載。這種優(yōu)化的另一個(gè)實(shí)例是允許在卸載/裝載步驟期間進(jìn)行一些傳感器恢復(fù)時(shí)間。
[0034]然而，即便有最好的實(shí)踐，也需要額外的時(shí)間用于降低腔室中的壓力，并且最重要的是，用于真正的傳感器恢復(fù)。傳感器恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)且經(jīng)常不可完全地預(yù)測(cè)。這對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)造成了大的限制，因?yàn)樵撨^(guò)程不能以恒定的速度運(yùn)行。
[0035]因此，在EP0894252B1中披露的該發(fā)明不能滿足快于在當(dāng)今工業(yè)中所要求的每分鐘60個(gè)包裝的生產(chǎn)速度。甚至懷疑是否可以達(dá)到每秒30個(gè)包裝的速度。
[0036]這意味著仍然存在對(duì)用于容納化妝產(chǎn)品、化學(xué)產(chǎn)品或醫(yī)藥產(chǎn)品、牙膏、食品或類似物形式的易腐產(chǎn)品的包裝的耐用、快速和可靠的泄漏測(cè)試方法和設(shè)備的需求。在其他領(lǐng)域 (例如在制冷和汽車行業(yè)中)，也存在對(duì)于高速測(cè)試的類似需求。
[0037]發(fā)明的公開(kāi)
[0038]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于檢測(cè)在容納以化妝產(chǎn)品、化學(xué)產(chǎn)品或醫(yī)藥產(chǎn)品、牙膏、食品或類似物形式的液體或糊狀產(chǎn)品的密封包裝 中的泄漏的新穎設(shè)備和方法。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供一種對(duì)柔軟、易彎(pliable，柔韌)和半硬的包裝、容器和其他中空物體的耐用、快速且可靠的泄漏測(cè)試設(shè)備。該目的是通過(guò)一種如所附權(quán)利要求描述的設(shè)備而實(shí)現(xiàn)的。
[0039]本發(fā)明基于當(dāng)測(cè)試氣體從測(cè)試對(duì)象泄漏時(shí)由氣體傳感器所檢測(cè)的測(cè)試氣體的使用。本發(fā)明的全部?jī)?yōu)點(diǎn)是通過(guò)組合以下三個(gè)特征而實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)特征本身都顯著減少了測(cè)試時(shí)間，并且其組合使得能僅使用一個(gè)傳感器達(dá)到每秒至少四個(gè)包裝的測(cè)試速度。
[0040]?第一特性是新穎的信號(hào)處理程序。
[0041]?第二特性是開(kāi)放式罩(open hood)或?qū)Я骷皇┘拥酱郎y(cè)試泄漏的包裝的一部分上。
[0042]?第三特性是在氣體采樣步驟期間在包裝內(nèi)創(chuàng)建與周圍相比更高壓力的手段。
[0043]本發(fā)明的范圍主要是提供一種用于在軟的、易彎和半硬的包裝中檢測(cè)泄漏的設(shè)備。本發(fā)明特別地適用于測(cè)試在軟的、易彎和半硬的包裝中的密封部或封閉物的泄漏。在下文中，術(shù)語(yǔ)“密封部(seal)"將用作包裝的待測(cè)試的部分。
[0044]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明涉及一種用于包裝的泄漏檢測(cè)設(shè)備，該包裝容納測(cè)試氣體。該泄漏檢測(cè)設(shè)備被定位為與用于運(yùn)輸該包裝的運(yùn)輸裝置鄰近，該設(shè)備包括測(cè)試站，由該運(yùn)輸裝置將包裝定位在測(cè)試站中，其中該包裝被布置為當(dāng)定位在測(cè)試站中時(shí)具有高于周圍壓力(ambient pressure,環(huán)境壓力)的內(nèi)部壓力。
[0045]該設(shè)備包括氣體傳感器，該氣體傳感器被定位為與圍繞該包裝的待測(cè)試的部分的周圍空氣氣體連通，其中該傳感器被布置為檢測(cè)在所述周圍空氣中的測(cè)試氣體的濃度并且 發(fā)送表示所述濃度的信號(hào)。該信號(hào)能與所述濃度成正比。該設(shè)備進(jìn)一步包括被布置為接收 來(lái)自氣體傳感器的信號(hào)的電子控制單元(ECU)，其中該電子控制單元被布置成確定關(guān)于周 圍中的測(cè)試氣體的濃度的瞬時(shí)斜率值，以隨時(shí)間監(jiān)測(cè)瞬時(shí)斜率值并且如果瞬時(shí)斜率值超過(guò) 先前監(jiān)測(cè)的瞬時(shí)斜率值則產(chǎn)生故障信號(hào)。
[0046]該泄漏檢測(cè)設(shè)備優(yōu)選地旨在用于容納食品、化妝品、牙膏或各種化學(xué)產(chǎn)品或醫(yī)藥 產(chǎn)品形式的易腐產(chǎn)品的包裝中。
[0047]根據(jù)一個(gè)實(shí)例，該設(shè)備進(jìn)一步包括:連續(xù)地或間歇地操作的抽吸裝置(suction means)，該抽吸裝置被布置為抽吸周圍空氣使之經(jīng)過(guò)該包裝上的待測(cè)試的密封部或封閉 部；以及氣體傳感器，該氣體傳感器被定位在由抽吸裝置抽走的周圍空氣的氣流中。導(dǎo)流件 被施加在該包裝的待檢測(cè)側(cè)漏的部分上方，以引導(dǎo)空氣流經(jīng)過(guò)密封部或封閉部流向氣體傳 感器。導(dǎo)流裝置有利地被布置為在該密封部的外周周圍延伸并且在該包裝上方越過(guò)(pass， 經(jīng)過(guò))該密封部延伸一段預(yù)定距離。在下文中氣體傳感器將被稱為“傳感器”。
[0048]在抽吸裝置前面放置和移除泄漏包裝導(dǎo)致氣體濃度的快速增加或減少，這導(dǎo)致傳 感器前面顯著的濃度梯度。如上所述，因此，這將導(dǎo)致傳感器本身中的氣體濃度的快速初始 變化。通過(guò)評(píng)估信號(hào)的該初始和快速變化，而不是所產(chǎn)生的傳感器的穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)，有可能 實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際氣體濃度以及進(jìn)而泄漏的相當(dāng)好的預(yù)測(cè)。通過(guò)這種方法，速度將不受總響應(yīng)時(shí) 間的限制，而相反受反應(yīng)時(shí)間的限制。
[0049]這種方法的一個(gè)限制是，泄漏速率的測(cè)量的準(zhǔn)確度變得較低。另一個(gè)限制是，與長(zhǎng) 保質(zhì)期相關(guān)的在最高速度下無(wú)菌或滅菌包裝仍不能被檢測(cè)到的最小泄漏。然而，通過(guò)密封 部或封閉部的大多數(shù)泄漏顯著大于實(shí)際所需的限制，顯然地，絕大多數(shù)泄漏將被檢測(cè)到，并 且產(chǎn)品的整體質(zhì)量得到了顯著增強(qiáng)，即使不能檢測(cè)到最小的泄漏。
[0050]如在以上實(shí)施例中所描述的本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是，單個(gè)對(duì)象可在填充之后直接進(jìn) 行測(cè)試。這減少了從分批測(cè)試的不必要報(bào)廢并給出過(guò)程偏差的即時(shí)反饋，給予用于優(yōu)化生 產(chǎn)并保持生產(chǎn)裝置的最高可能正常運(yùn)行時(shí)間的寶貴信息。
[0051]信號(hào)趨勢(shì)的評(píng)估是基于對(duì)傳感器輸出信號(hào)的斜率變化的測(cè)試。這可以在當(dāng)前測(cè)試 之前完成，不論信號(hào)是具有正或負(fù)的趨勢(shì)或者為恒定的、平的基線。
[0052]對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，所述的信號(hào)處理程序工作用于給出直 接或反向輸出信號(hào)的傳感器，即不論輸出信號(hào)是隨著測(cè)試氣體濃度的增加而減小(負(fù)斜率) 或增加(正斜率)。這僅僅是一個(gè)尋找正確方向變化的簡(jiǎn)單問(wèn)題。同樣顯而易見(jiàn)的是，傳感 器的輸出信號(hào)可以電流、電壓、頻率、電容或任何其他模擬實(shí)體以及光學(xué)或數(shù)值的形式。
[0053]為清晰起見(jiàn)，以下描述假定了一種輸出信號(hào)隨不斷增加的氣體濃度而增加的傳感 器。正如以上所認(rèn)為的，當(dāng)檢測(cè)到泄漏時(shí)，當(dāng)傳感器中氣體濃度增加時(shí)信號(hào)的斜率會(huì)變?yōu)檎?值。如果當(dāng)該信號(hào)具有負(fù)斜率時(shí)，后續(xù)的泄漏被檢測(cè)到，則朝向基線返回，該斜率將變?yōu)闇p 少負(fù)的程度，并且當(dāng)傳感器中的氣體濃度增加時(shí)最終變?yōu)檎?。因此，如上所述，檢測(cè)斜率 值的變化用于當(dāng)前包裝，這表明泄漏存在于剛被移動(dòng)進(jìn)入測(cè)試站內(nèi)的包裝中。
[0054]通過(guò)將信號(hào)斜率中的這種變化與從該包裝中泄漏的示蹤氣體的采樣同步來(lái)進(jìn)行 高速評(píng)估。在第一近似中將泄漏的量級(jí)評(píng)估為在從該包裝泄漏的示蹤氣體的采樣之前和之 后的斜率值的差。[0055]由于在采用中可能的延遲時(shí)間和其他相關(guān)因素，調(diào)整實(shí)際的同步。
[0056]通過(guò)采用薄膜傳感器而不是厚膜傳感器，而實(shí)現(xiàn)測(cè)試速度的進(jìn)一步提高。由于通 過(guò)該膜的更短的擴(kuò)散距離，薄膜(例如鈀或任何其他鉬族金屬或其合金)在相同的操作溫度 下比厚膜更快地達(dá)到平衡。
[0057]為了達(dá)到測(cè)試的所要求速度，在包裝內(nèi)測(cè)試氣體中的總壓力高于周圍壓力是有必 要的，這樣示蹤氣體被迫流過(guò)可能的泄漏。該較高壓力可以任何適合方式產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí) 施例中，這通過(guò)包裝密封步驟以下面的方式而產(chǎn)生:該包裝的內(nèi)部體積在已經(jīng)形成密封之 后減小。在另一個(gè)實(shí)施例中，替代地，通過(guò)在氣體采樣步驟期間在該包裝的外部上施力而產(chǎn) 生更高壓力。這可以通過(guò)在包裝上施加外力的機(jī)械裝置而實(shí)現(xiàn)。
[0058]與使用配備有排空裝置的腔室相比，機(jī)械施力裝置是在包裝的內(nèi)部和外部之間產(chǎn) 生壓差的更快且更容易的方式。
[0059]該優(yōu)選實(shí)施例是使用被布置為在該包裝的一側(cè)上或相對(duì)側(cè)上施加預(yù)定力的機(jī)械 壓力提高裝置。在包裝上施加力優(yōu)選地在密封部或封閉部附近實(shí)施?？筛鶕?jù)用于運(yùn)輸包裝 經(jīng)過(guò)泄漏檢測(cè)設(shè)備的輸送機(jī)的類型來(lái)選擇施加裝置。
[0060]根據(jù)一種替代方案，該運(yùn)輸裝置可包括具有預(yù)定周期時(shí)間和預(yù)定停留時(shí)間的步進(jìn) 輸送機(jī)。周期時(shí)間固有地總大于停留時(shí)間。在這種情況下，施力裝置被布置為在輸送機(jī)的 停留時(shí)間期間在包裝上施加預(yù)定力。
[0061]力可從一側(cè)施加到包裝，將該包裝按壓在固定表面上或同時(shí)從兩側(cè)施加力，在一 對(duì)可控執(zhí)行器之間擠壓包裝。合適的施力裝置的實(shí)施例可以為至少一個(gè)電動(dòng)或液體操作的 致動(dòng)器。施力裝置的致動(dòng)的持續(xù)時(shí)間短于運(yùn)輸裝置的周期時(shí)間和停留時(shí)間并依賴于運(yùn)輸裝 置的速度。
[0062]用于傳送填充包裝(其可被放置在用于測(cè)試端部密封部的直立位置中)的運(yùn)輸裝 置的合適的進(jìn)給速率為每分鐘25-240個(gè)(units，單位)。在這些速度下，周期時(shí)間可處于
0.25-2.5秒的間隔中并且停留時(shí)間可在0.15-2秒的間隔中。以下給出了在這種類型的機(jī) 器中用于不同進(jìn)給速率的周期時(shí)間和停留時(shí)間的實(shí)施例。
[0063]實(shí)施例1:對(duì)于以每分鐘25個(gè)操作的運(yùn)輸裝置，周期時(shí)間為大約2.5秒并且施力 裝置在大約2.0秒的停留時(shí)間內(nèi)被致動(dòng)。
[0064]實(shí)施例2:對(duì)于以每分鐘100個(gè)操作的運(yùn)輸裝置，周期時(shí)間為大約0.6秒并且施力 裝置在大約0.4秒的停留時(shí)間內(nèi)被致動(dòng)。
[0065]實(shí)施例3:對(duì)于以每分鐘120個(gè)操作的運(yùn)輸裝置，周期時(shí)間為大約0.5秒并且施力 裝置在大約0.3秒的停留時(shí)間內(nèi)被致動(dòng)。
[0066]實(shí)施例4:對(duì)于以每分鐘240個(gè)操作的運(yùn)輸裝置，周期時(shí)間為大約0.25秒并且施 力裝置在大約0.15秒的停留時(shí)間內(nèi)被致動(dòng)。
[0067]施力裝置的致動(dòng)的持續(xù)時(shí)間略微短于停留時(shí)間，由于包裝在力被施加之前必須停 下來(lái)。壓力也必須在停留時(shí)間結(jié)束之前被釋放，這樣包裝在其被移出測(cè)試站時(shí)而不被阻礙。 用于關(guān)閉或打開(kāi)動(dòng)作所花費(fèi)的總時(shí)間至少為0.1秒。上述實(shí)例中的時(shí)間可根據(jù)所使用機(jī)器 的類型而改變。
[0068]根據(jù)第二替代方案，運(yùn)輸裝置可包括連續(xù)移動(dòng)的輸送機(jī)。在這種情況下，施力裝置 被布置為隨著包裝在測(cè)試區(qū)域中以恒定速度被輸送經(jīng)過(guò)抽吸裝置而在每個(gè)包裝上施加預(yù)定力。該施力裝置可包括一對(duì)相對(duì)的可控致動(dòng)器，其可平行于運(yùn)輸裝置被移動(dòng)，這些致動(dòng)器 可與運(yùn)輸裝置一起移動(dòng)并隨著包裝經(jīng)過(guò)抽吸裝置而施加預(yù)定壓力到該包裝上，在返回其初 始位置之前?？商娲?，該施力裝置包括一對(duì)在該包裝的每一側(cè)上以與運(yùn)輸裝置相同的速 度移動(dòng)的進(jìn)一步輸送機(jī)，該進(jìn)一步輸送機(jī)可包括皮帶或者滾筒，皮帶或者滾筒被布置為隨 著該包裝經(jīng)過(guò)抽吸裝置而在預(yù)定距離上在所測(cè)試的包裝上施加預(yù)定量的壓力。在這種情況 下，周期時(shí)間由密封部經(jīng)過(guò)抽吸裝置所花費(fèi)的時(shí)間所確定。
[0069]如上所述，該抽吸裝置可以連續(xù)地或間歇地操作。
[0070]從速度的角度而言，隨著暴露的長(zhǎng)度減小，前者通常是更好的。如果濃度足夠高， 將會(huì)存在被限制在傳感器殼體內(nèi)的足夠量的氣體以允許對(duì)泄漏水平的合理估計(jì)。
[0071]間歇地操作的抽吸裝置可被設(shè)置以順序地抽吸(樣品)、保持和釋放氣體樣品。這 種方案從靈敏度觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)通常更好，由于樣本氣體可被保持在傳感器前面以擴(kuò)散進(jìn)入傳感 器較長(zhǎng)時(shí)間。
[0072]該抽吸裝置優(yōu)選地被定位為與位于測(cè)試站中的包裝的密封部鄰近，并且優(yōu)選地， 但不必須被定位在密封部的上方。
[0073]該抽吸裝置可設(shè)置有與該密封部的形狀相符合的抽吸開(kāi)口。如果運(yùn)輸裝置包括步 進(jìn)輸送機(jī)，該抽吸開(kāi)口可具有與密封部的面對(duì)所述開(kāi)口的部分相同的總體形狀。然而，抽吸 開(kāi)口的橫截面積優(yōu)選地大于與開(kāi)口鄰近的密封的橫截面積。抽吸開(kāi)口也可以被布置為至少 部分地環(huán)繞密封部。例如，連續(xù)地移動(dòng)經(jīng)過(guò)測(cè)試站的包裝可經(jīng)過(guò)導(dǎo)流裝置，導(dǎo)流裝置包括至 少一對(duì)相對(duì)側(cè)壁和上壁，形成倒U型通道。這種設(shè)備對(duì)于連續(xù)地移動(dòng)經(jīng)過(guò)測(cè)試站的包裝來(lái) 說(shuō)是優(yōu)選的。
[0074]對(duì)于間歇地移動(dòng)經(jīng)過(guò)測(cè)試站的包裝來(lái)說(shuō)，導(dǎo)流裝置可具有與密封部形狀相符合的 總體形狀，以在所有側(cè)面環(huán)繞該密封部。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)例，導(dǎo)流裝置可被定位以在密封部 的整個(gè)外圍周圍延伸并且在包裝上方越過(guò)密封部延伸一段預(yù)定距離。導(dǎo)流裝置旨在減少環(huán) 繞密封部的周圍空氣的體積，這允許相對(duì)少量的待檢測(cè)泄漏氣體。與缺乏這種導(dǎo)流裝置的 設(shè)備相比，導(dǎo)流裝置也會(huì)促使被抽吸經(jīng)過(guò)密封部的周圍空氣的速度增加。這有助于通過(guò)減 少氣體采樣所需的時(shí)間提高測(cè)試的速度。導(dǎo)流件的另一個(gè)重要作用是捕獲從相對(duì)較大泄漏 排出的測(cè)試氣體的噴射流(jet)。已知這種噴射流能夠逃逸而被經(jīng)過(guò)的采樣流所捕獲。在 導(dǎo)流件內(nèi)側(cè)排出的噴射流將通過(guò)導(dǎo)流件的壁被偏轉(zhuǎn)、分解，并因此被采樣流所捕獲，以及從 而被適當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)。
[0075]與密封腔室不同的導(dǎo)流布置的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是:很難在快速且靈活的自動(dòng)化機(jī)器中 建立和維持密封腔室。開(kāi)放式罩/導(dǎo)流件與機(jī)械力在包裝上的施加的組合將促使以下的結(jié) 果，即在該包裝中的可能泄漏中流出的氣體增加。
[0076]在包裝周圍具有優(yōu)化的死空間的導(dǎo)流件單獨(dú)通過(guò)采樣流被迅速地清除，并且不需 要額外的沖洗裝置。
[0077]一種常規(guī)的風(fēng)扇或其他廉價(jià)的空氣循環(huán)器可用來(lái)在較大泄漏之后清潔整個(gè)測(cè)試 區(qū)域。這種通風(fēng)裝置可被連續(xù)地操作而不需要昂貴的自動(dòng)控制。
[0078]這種類型的導(dǎo)流罩而且可以被輕松地，甚至自動(dòng)地調(diào)整，以符合不同類型的包裝。 如果必須使用密封腔室，這是不可能的。
[0079]導(dǎo)流件抽吸開(kāi)口可被定位在所述頂壁中或在與密封部鄰近的一個(gè)側(cè)壁中。抽吸開(kāi)口的這個(gè)位置可用于步進(jìn)輸送機(jī)和連續(xù)輸送機(jī)兩者。
[0080]根據(jù)一個(gè)實(shí)例，該包裝被定位在測(cè)試站中，包裝的密封部分向上，以使包裝中的測(cè) 試氣體保持與待測(cè)試的密封部鄰近。在填充和密封生產(chǎn)線中，該包裝優(yōu)選地在密封站和測(cè) 試站之間的輸送期間被保持在該位置中。當(dāng)泄漏檢測(cè)設(shè)備被布置成測(cè)試易彎管形式的包裝 (如牙膏管或類似包裝)時(shí)，通常是這種情況。
[0081]這些包裝通常在填充站中進(jìn)行填充并立即被移動(dòng)到后續(xù)的密封站?？稍诿芊庵?立即通過(guò)供應(yīng)噴嘴將測(cè)試氣體供應(yīng)給包裝的開(kāi)口端。這允許密封站被定位在填充站和測(cè)試 站之間的周圍空氣中?？蛇x地，密封站定位于包含預(yù)定濃度的測(cè)試氣體的可控空氣中。
[0082]該測(cè)試氣體可包含0.01-10百分體積的氫氣(H2)。測(cè)試氣體的剩余主要成分為合 適的惰性氣體，如氮?dú)?N2)或在許多情況下為C02。
[0083]根據(jù)氣體混合物的可燃性標(biāo)準(zhǔn)，混合在氮?dú)庵械臍錃獾目扇夹詷O限為5.7%。因此 法規(guī)原因，優(yōu)選使用被標(biāo)記為非易燃的濃度。然而，應(yīng)當(dāng)指出的是，高達(dá)10%的氫氣濃度通 常在不同的工業(yè)應(yīng)用中用于泄漏檢測(cè)。如果氣體平衡為惰性氣體或惰性氣體的混合，這可 安全地實(shí)現(xiàn)。使用在理論上的安全限制和10%極限之間的濃度將增加靈敏度并且可常常值 得付出安全調(diào)查的努力。
[0084]本發(fā)明還涉及一種用于檢測(cè)在容納食品或藥品形式的產(chǎn)品的包裝中的泄漏的方 法，該包裝容納預(yù)定濃度的測(cè)試氣體。該方法包括以下步驟；
[0085]-將包裝放置在測(cè)試站中，由此將氣體傳感器定位為與圍繞包裝的待測(cè)試的部分 的周圍空氣氣體連通，
[0086]-在包裝上施加預(yù)定量的壓力，
[0087]-使用所述傳感器對(duì)圍繞包裝的周圍空氣中的測(cè)試氣體的濃度確定瞬時(shí)斜率值， 以及
[0088]-隨時(shí)間對(duì)圍繞待測(cè)試的包裝的周圍空氣中的測(cè)試氣體的濃度的瞬時(shí)斜率值進(jìn)行 監(jiān)測(cè)，
[0089]-如果瞬時(shí)斜率值超過(guò)先前所監(jiān)測(cè)的瞬時(shí)斜率值，則產(chǎn)生故障信號(hào)。
[0090]根據(jù)一個(gè)實(shí)例，該方法包括將待測(cè)試的包裝放置為鄰近該抽吸裝置并通過(guò)該抽吸 裝置抽吸周圍空氣使之經(jīng)過(guò)傳感器。這已經(jīng)在上面更詳細(xì)地進(jìn)行了描述。
[0091]特別地，該方法涉及:當(dāng)施加壓力時(shí)，如果對(duì)當(dāng)前包裝確定的瞬時(shí)斜率值超過(guò)了對(duì) 先前包裝確定的所監(jiān)測(cè)的瞬時(shí)斜率值，則產(chǎn)生故障信號(hào)。
[0092]當(dāng)?shù)谝话b離開(kāi)測(cè)試站并且隨后的包裝進(jìn)入測(cè)試站時(shí)和/或當(dāng)包裝受到外部壓 力時(shí)，瞬時(shí)斜率值的變化可隨著該包裝改變位置而發(fā)生變化。當(dāng)在現(xiàn)在被放置在測(cè)試站中 的隨后包裝中出現(xiàn)泄漏時(shí)，瞬時(shí)斜率值可從正值變?yōu)楦叩恼?，或從常?shù)或負(fù)值變?yōu)檎?值或更少的負(fù)值。
[0093]通過(guò)對(duì)表示被抽吸經(jīng)過(guò)每個(gè)后續(xù)包裝上的密封部的周圍空氣中的測(cè)試氣體含量 的曲線的瞬時(shí)斜率值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而不是測(cè)量每個(gè)包裝的準(zhǔn)確濃度，可達(dá)到非常短的周期時(shí) 間。不需要考慮傳感器的響應(yīng)時(shí)間，這是由于該方法監(jiān)測(cè)濃度的變化，而不是監(jiān)測(cè)絕對(duì)值或 閾值。
[0094]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該方法涉及通過(guò)抽吸裝置連續(xù)地抽吸周圍空氣使之經(jīng)過(guò)傳感 器，以及連續(xù)或間歇地對(duì)周圍空氣中的測(cè)試氣體的含量確定瞬時(shí)斜率值。在這種情況下，隨著每個(gè)后續(xù)的包裝被移入和移出測(cè)試站，或在當(dāng)壓力被施加到包裝時(shí)的停留時(shí)間內(nèi)，連續(xù) 地監(jiān)測(cè)周圍空氣的斜率值的趨勢(shì)。
[0095]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)例，該方法包括通過(guò)抽吸裝置間歇地抽吸周圍空氣使之經(jīng)過(guò)傳感 器，并間歇地對(duì)周圍空氣中的測(cè)試氣體的濃度的瞬時(shí)斜率值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在這種情況下，在抽 吸裝置的操作期間中或在當(dāng)壓力被施加到包裝時(shí)的停留時(shí)間中，能間歇地監(jiān)測(cè)斜率值的趨勢(shì)。
[0096]該方法允許達(dá)到小于0.5秒的周期時(shí)間。如以上的實(shí)例中所述，每分鐘約120個(gè) 的速度或進(jìn)給速率，周期時(shí)間可為約0.5秒并且停留時(shí)間可為約0.3秒。壓力被施加到包 裝上略短于停留時(shí)間的一段時(shí)間。
[0097]當(dāng)啟動(dòng)運(yùn)輸裝置或當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到泄漏時(shí)的一段時(shí)間之后，當(dāng)被檢測(cè)到時(shí)，第一泄 漏的包裝將導(dǎo)致斜率值從恒定值改變到正值。對(duì)于在所述第一包裝之后立即被檢測(cè)的每個(gè) 泄漏包裝，斜率值將從負(fù)值改變?yōu)檎怠?br> [0098]如果需要的話，可通過(guò)為在圍繞泄漏檢測(cè)設(shè)備的周圍空氣中的測(cè)試氣體的含量的 斜率值確定基線來(lái)校準(zhǔn)該泄漏檢測(cè)設(shè)備。然而，由于該設(shè)備可被設(shè)置以對(duì)所檢測(cè)的斜率值 的變化做出反應(yīng)，檢測(cè)瞬時(shí)斜率值中的變化是足夠的。當(dāng)ECU檢測(cè)引起正斜率值的變化時(shí)， 這表明在當(dāng)前被定位在該測(cè)試站中的包裝中的泄漏。
[0099]該方法可以進(jìn)一步涉及:如果靠近抽吸裝置的單個(gè)包裝的瞬時(shí)斜率值超過(guò)了代表 連續(xù)監(jiān)測(cè)斜率值的曲線的斜率值，則產(chǎn)生促使泄漏包裝被丟棄的第一控制信號(hào)。在單個(gè)包 裝中的泄漏可能由在密封部區(qū)域中的材料缺陷所引起，或者由在制造密封部的區(qū)域中的填 充材料的液滴或污點(diǎn)所引起。替代地，該密封部的區(qū)域可能在封閉包裝之前沒(méi)有被足夠加 熱。在這種情況下，不存在停止包裝過(guò)程的理由。然而，可發(fā)出警告信號(hào)給操作者，表明泄 漏的包裝已被檢測(cè)到并從運(yùn)輸裝置上丟棄。
[0100]該方法還涉及:如果接連包裝的瞬時(shí)斜率值超過(guò)代表每次后續(xù)包裝被鄰近抽吸裝 置放置并受到預(yù)定壓力的連續(xù)地或間歇地監(jiān)測(cè)的斜率值的曲線的斜率值，則產(chǎn)生促使包裝 過(guò)程停止的進(jìn)一步的第二控制信號(hào)。多個(gè)接連的泄漏包裝可表明在密封站中存在故障，這 需要運(yùn)輸裝置停止以允許實(shí)施調(diào)整或修理。
[0101]在操作中，包裝線在包裝填充站處被填充并被傳送到后續(xù)的密封站。在密封站中， 將從噴嘴供應(yīng)的一定量的測(cè)試氣體朝向待密封的包裝的開(kāi)口端引導(dǎo)。測(cè)試氣體具有防止被 填充內(nèi)容物的氧化以及在隨后的泄漏檢測(cè)設(shè)備中作為測(cè)試氣體的雙重目的。該包裝然后被 合適的密封裝置所密封并且然后被傳送到泄漏檢測(cè)設(shè)備上。
[0102]該泄漏檢測(cè)設(shè)備包括抽吸裝置，該抽吸裝置在測(cè)試周期的持續(xù)時(shí)間中被布置為鄰 近包裝的待測(cè)試的密封部分而固定定位。可替代地，待測(cè)試的包裝的密封部分在測(cè)試周期 期間被移位經(jīng)過(guò)該抽吸裝置。因此測(cè)試周期的持續(xù)時(shí)間取決于間歇地移動(dòng)的運(yùn)輸裝置的停 留時(shí)間，或者替代地取決于連續(xù)地移動(dòng)的運(yùn)輸裝置的恒定速度。當(dāng)該包裝被定位為與測(cè)試 站中的密封部鄰近時(shí)，施力裝置被致動(dòng)以鄰近密封部施加預(yù)定壓力到該包裝上。這導(dǎo)致在 包裝中的過(guò)壓，由此如果在密封部中存在有缺陷，被封閉的測(cè)試氣體可以逃逸。該方法可檢 測(cè)的孔的尺寸取決于周期時(shí)間。例如，如果需要檢測(cè)非焊接包裝或部分焊接密封，即相對(duì)大 的開(kāi)口，周期時(shí)間可相對(duì)較短。為此目的，周期時(shí)間可為約0.5秒。通常，與傳感器的恢復(fù) 時(shí)間相比的“短”周期時(shí)間的定義為小于I秒的周期時(shí)間。[0103]氣體傳感器被布置為輸出連續(xù)的模擬信號(hào)，其中所產(chǎn)生的電壓與每單位時(shí)間的泄 漏氣體量成正比。如果使用在與運(yùn)輸裝置鄰近的泄漏檢測(cè)設(shè)備的位置處的周圍空氣來(lái)校準(zhǔn) 氣體傳感器的話，這在第一個(gè)包裝到達(dá)測(cè)試站之前執(zhí)行。連續(xù)的模擬信號(hào)被傳送到電子控 制單元，或ECU，該電子控制單元被布置為處理并連續(xù)地或間歇地監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)。
[0104]E⑶包括:A/D轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及第一處理 器，該第一處理器用于計(jì)算關(guān)于數(shù)字電壓信號(hào)的表示測(cè)試氣體的濃度隨時(shí)間的曲線的瞬時(shí) 斜率值。ECU被布置成處理并連續(xù)地或間歇地監(jiān)測(cè)由A/D轉(zhuǎn)換器所計(jì)算的斜率的值。當(dāng)氣 體傳感器被校準(zhǔn)時(shí)，ECU將確定關(guān)于表示在泄漏檢測(cè)設(shè)備周圍的周圍空氣中的測(cè)試氣體的 含量的曲線的瞬時(shí)斜率值。該斜率值表示沒(méi)有檢測(cè)到泄漏包裝的情況。因此，當(dāng)E⑶接收 來(lái)自傳感器的恒定連續(xù)的信號(hào)時(shí)，該信號(hào)具有呈現(xiàn)水平線的已知的基本恒定的斜率值，則 沒(méi)有檢測(cè)到泄漏包裝。
[0105]然而，當(dāng)ECU從傳感器接收到信號(hào)表明在相對(duì)于連續(xù)或間歇監(jiān)測(cè)信號(hào)的斜率值的 被檢測(cè)的瞬時(shí)斜率值的變化時(shí)，這確定了測(cè)試氣體的泄漏已經(jīng)發(fā)生。所計(jì)算的檢測(cè)信號(hào)的 斜率值增加(即為正的斜率值)，表明了在待測(cè)試的包裝中的泄漏。然后ECU將產(chǎn)生故障信 號(hào)，該信號(hào)被傳輸?shù)胶罄m(xù)的移除單元，該移除單元用于從輸送機(jī)上移除泄漏的一個(gè)包裝或 多個(gè)包裝?？商娲兀盘?hào)可提醒操作員手動(dòng)地移除包裝和/或?qū)π孤z測(cè)設(shè)備上游的包 裝密封單元實(shí)施檢查。
[0106]隨著從測(cè)試區(qū)域?qū)b移除，由抽吸裝置抽吸周圍空氣使之經(jīng)過(guò)傳感器，這將稀 釋泄漏的氣體，并促使連續(xù)的模擬信號(hào)下降。因此，數(shù)字信號(hào)的斜率值將改變，因?yàn)殡S著泄 漏氣體的濃度連續(xù)地降低，它將減少并最終變?yōu)樨?fù)值。如果后續(xù)包裝被適當(dāng)?shù)孛芊猓瑒t泄漏 氣體將被沖出檢測(cè)設(shè)備，并且來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)將減少并最終返回到它的初始基線或 校準(zhǔn)水平。
[0107]然而，如果具有泄漏密封的多個(gè)包裝接連通過(guò)泄漏檢測(cè)設(shè)備，則來(lái)自傳感器的輸 出信號(hào)將不會(huì)返回到在待測(cè)試的每個(gè)包裝之間的其初始水平。隨著外部壓力被移除以及包 裝離開(kāi)測(cè)試站，數(shù)字信號(hào)的斜率值將開(kāi)始變化并且泄漏氣體的濃度連續(xù)地降低。當(dāng)包裝已 離開(kāi)測(cè)試站時(shí)，當(dāng)確定關(guān)于當(dāng)前包裝的瞬時(shí)斜率值超過(guò)由所述曲線所代表的連續(xù)地或間歇 地監(jiān)測(cè)的斜率值時(shí)，由所述曲線代表的數(shù)字信號(hào)的斜率值已增加到最大值并且開(kāi)始拉平、 已經(jīng)拉平或已經(jīng)開(kāi)始減少。隨著下一個(gè)泄漏包裝進(jìn)入測(cè)試區(qū)域并受到外部壓力，斜率值可 從正值變成更高的正值，或從靠近曲線的最大值的基本恒定值變成正值。
[0108]該方法允許相對(duì)較短的周期時(shí)間，因?yàn)閭鞲衅骺蓹z測(cè)多個(gè)接連泄漏的包裝而無(wú)需 被周圍空氣沖洗干凈以將輸出信號(hào)返回其初始基線或校準(zhǔn)水平。
[0109]如果檢測(cè)到多個(gè)泄漏包裝，該信號(hào)處理裝置將產(chǎn)生進(jìn)一步的故障信號(hào)，例如在預(yù) 定數(shù)量的后續(xù)檢測(cè)的泄漏包裝之后。該進(jìn)一步的故障信號(hào)被傳送到用于控制填充設(shè)備和密 封設(shè)備的電子控制單元。由于該進(jìn)一步的故障信號(hào)表明在所述包裝密封單元中的故障，于 是該運(yùn)輸裝置被停止。
[0110]本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種包括填充站和密封站的包裝機(jī)，其中該包裝機(jī)設(shè)置有根據(jù) 本發(fā)明的泄漏檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備允許待測(cè)試的產(chǎn)品在填充和密封之后立即測(cè)試泄漏。以這 種方式，可檢測(cè)短期泄漏，避免部分或完全地未密封包裝的氣體的部分或完全損失，如由密封單元的故障而造成的。
[0111]附圖的簡(jiǎn)要描述
[0112]將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。需要理解的是，附圖被設(shè)計(jì)僅僅用于說(shuō)明的目的，并 不作為對(duì)本發(fā)明的限制的定義，對(duì)本發(fā)明的限制的定義應(yīng)參考所附的權(quán)利要求。應(yīng)該進(jìn)一 步理解的是，附圖不一定按比例繪制，以及除非另有說(shuō)明，它們僅是為了示意性地說(shuō)明本文 所描述的結(jié)構(gòu)和步驟:
[0113]圖1示出了設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的泄漏檢測(cè)設(shè)備的示意性的填充和密封生產(chǎn)線；
[0114]圖2A示出了指示單個(gè)泄漏包裝的測(cè)試氣體濃度隨時(shí)間的圖表；
[0115]圖2B示出了指示多個(gè)泄漏包裝的測(cè)試氣體濃度隨時(shí)間的圖表；
[0116]圖2C示出了指示多個(gè)泄漏包裝的測(cè)試氣體濃度隨時(shí)間的另一圖表；
[0117]圖3示出了在通過(guò)包裝的縱向軸線的豎直平面中通過(guò)測(cè)試站3的局部橫截面；以 及
[0118]圖4示出了在與圖3中的豎直平面成直角的豎直平面中通過(guò)測(cè)試站3的局部橫截 面。
[0119]發(fā)明的實(shí)施方式
[0120]圖1示出了包括填充站I和密封站2的包裝機(jī)的示意圖，其中該包裝機(jī)設(shè)置有根 據(jù)本發(fā)明的泄漏檢測(cè)設(shè)備。在圖中，在這里以管的形式的多個(gè)包裝P:、P2、P3都在包裝填充 站I處被填充并通過(guò)間歇地移動(dòng)的輸送機(jī)4被移動(dòng)到后續(xù)的密封站2。在密封站2中，從 噴嘴5被供應(yīng)的一定量的測(cè)試氣體被朝向待密封的包裝P2的開(kāi)口端部6引導(dǎo)。然后包裝 P2被合適的密封裝置7所密封，如通過(guò)空氣加熱或通過(guò)超聲波裝置加熱，然后被移動(dòng)到在泄 漏檢測(cè)設(shè)備上的測(cè)試站3。
[0121]該泄漏檢測(cè)設(shè)備包括抽吸裝置8，該抽吸裝置被布置成在測(cè)試周期的持續(xù)時(shí)間中 被定位為與包裝P3的待測(cè)試的密封端部9或密封部鄰近。當(dāng)該包裝被定位為與測(cè)試站中 的密封部鄰近時(shí)，施力裝置被致動(dòng)以將預(yù)定壓力鄰近于密封部施加到包裝上。這促使在包 裝中的過(guò)壓，由此如果在密封部中存在有缺陷，則被封閉的測(cè)試氣體可在該包裝中逃逸。
[0122]可替代地，待測(cè)試的包裝的密封部分在測(cè)試周期中被移位經(jīng)過(guò)抽吸裝置。
[0123]通過(guò)抽吸裝置8的抽吸開(kāi)口 10將周圍空氣抽吸經(jīng)過(guò)密封端部9并經(jīng)過(guò)氣體傳感 器11。泵12位于傳感器11的下游以提供低壓力源。氣體傳感器11被布置為輸出連續(xù)的模 擬信號(hào)，其中所產(chǎn)生的電壓與單位時(shí)間泄漏氣體的量成正比。連續(xù)的模擬信號(hào)被傳送到電 子控制單元ECU，該電子控制單元被布置為處理和連續(xù)地監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感器11的輸出信號(hào)。
[0124]E⑶包括:A/D轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；以及第一處理器， 該第一處理器用于對(duì)數(shù)字電壓信號(hào)計(jì)算表示測(cè)試氣體的濃度隨時(shí)間的曲線的瞬時(shí)斜率值。 ECU被布置成處理和連續(xù)地監(jiān)測(cè)由A/D轉(zhuǎn)換器所計(jì)算的斜率值。當(dāng)氣體傳感器被校準(zhǔn)時(shí)， ECU將確定關(guān)于表示在圍繞測(cè)試站3的周圍空氣中測(cè)試氣體的含量的曲線的瞬時(shí)斜率值。 該斜率值表示沒(méi)有檢測(cè)到泄漏包裝的情況。因此，當(dāng)E⑶接收來(lái)自傳感器的恒定的連續(xù)信 號(hào)時(shí)，該信號(hào)具有表示當(dāng)不存在測(cè)試氣體時(shí)的水平線的已知基本恒定的斜率值，則沒(méi)有檢 測(cè)到泄漏包裝。
[0125]圖2A示出了指示對(duì)于檢測(cè)到單個(gè)泄漏包裝的情況下測(cè)試氣體濃度隨時(shí)間的圖 表。從圖中可以看到，所測(cè)量的測(cè)試氣體(在這種情況下為氫氣)的濃度，從初始基線值增加直到它達(dá)到最大值。隨著包裝被從測(cè)試站移除，被抽吸經(jīng)過(guò)傳感器11的周圍空氣將逐漸稀 釋測(cè)試氣體濃度并且被感測(cè)的濃度將下降回到初始基線值。從圖2可以看出在檢測(cè)到測(cè)試 氣體之后不久的時(shí)間曲線C的切線T1將具有表示泄漏包裝的正的瞬時(shí)斜率值。
[0126]當(dāng)ECU接收到來(lái)自傳感器的表示瞬時(shí)斜率值相對(duì)于連續(xù)信號(hào)的斜率值發(fā)生改變 的信號(hào)時(shí)，就確定發(fā)生了泄漏。所計(jì)算的檢測(cè)信號(hào)的斜率值增加，其為正的斜率值，表示測(cè) 試包裝中的泄漏。然后E⑶將會(huì)產(chǎn)生故障信號(hào)，該信號(hào)被傳送到用于從輸送機(jī)上移除泄漏 包裝的后續(xù)移除單元。
[0127]由于包裝從測(cè)試區(qū)域被移除，被抽吸裝置抽吸經(jīng)過(guò)傳感器的周圍空氣將稀釋泄漏 氣體并致使連續(xù)的模擬信號(hào)下降。因此，隨著泄漏氣體的濃度連續(xù)地減小，數(shù)字信號(hào)的斜率 值將會(huì)改變并變?yōu)樨?fù)值。如果后續(xù)包裝是被適當(dāng)?shù)孛芊?，則泄漏氣體會(huì)被沖出檢測(cè)設(shè)備并 且來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)將返回到其初始水平。
[0128]圖2B示出了指示對(duì)于多個(gè)泄漏包裝被檢測(cè)到的情況下測(cè)試氣體濃度隨時(shí)間的圖 表。如圖2A所示，測(cè)試氣體的所測(cè)量濃度從初始基線值增加，直到它達(dá)到對(duì)于第一泄漏包 裝的最大值，如上所述。由于第一包裝被從測(cè)試站移除，被抽吸經(jīng)過(guò)傳感器11的周圍空氣 將逐漸稀釋測(cè)試氣體濃度，并且被感測(cè)的濃度將開(kāi)始朝初始基線值回降。隨著泄漏氣體的 濃度連續(xù)地減少，數(shù)字信號(hào)的斜率值將開(kāi)始改變并變?yōu)樨?fù)值，如曲線C1所示出。然而，當(dāng)在 時(shí)間t2時(shí)，下一個(gè)泄漏包裝被放置在測(cè)試站中并且斜率值將改回正值，正如在點(diǎn)X2處的切 線T2所指示的。
[0129]如果具有泄漏密封部的多個(gè)包裝在相對(duì)較長(zhǎng)的周期時(shí)間中接連地通過(guò)泄漏檢測(cè) 設(shè)備，則來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)將不會(huì)返回到在待測(cè)試的每個(gè)包裝之間的其初始水平。隨 著泄漏氣體濃度連續(xù)地降低，數(shù)字信號(hào)的斜率值將有足夠時(shí)間改變并變?yōu)樨?fù)值，如曲線C2 所指示的。然而，隨著下一個(gè)泄漏包裝進(jìn)入測(cè)試區(qū)域，斜率值將改變回正值，如曲線C3所指 示的。當(dāng)檢測(cè)到多個(gè)泄漏包裝時(shí)，ECU然后將產(chǎn)生進(jìn)一步的故障信號(hào)，該信號(hào)促使填充和密 封生產(chǎn)線停止以允許實(shí)施調(diào)整和/或維修。
[0130]圖2C示出了指示對(duì)于多個(gè)泄漏包裝被檢測(cè)到的情況下測(cè)試氣體濃度隨時(shí)間的另 一圖表。如圖2B所示，所測(cè)量的測(cè)試氣體濃度從初始基線值增加直到其第一個(gè)泄漏包裝被 從測(cè)試站移除。由于第一泄漏包裝被從測(cè)試站中移除，被抽吸經(jīng)過(guò)傳感器11的周圍空氣將 逐漸稀釋測(cè)試氣體濃度并且被感測(cè)濃度將開(kāi)始下降。數(shù)字信號(hào)的斜率值仍然為正值，但將 開(kāi)始改變并隨著曲線C’:接近其最大值而減小。隨著泄漏氣體的濃度連續(xù)地降低，斜率值 會(huì)首先為零，然后如果沒(méi)有檢測(cè)到后續(xù)的泄漏則變?yōu)樨?fù)值。然而，在時(shí)間t3，下一個(gè)泄漏包 裝被放置在測(cè)試站中并且正斜率值將從較低值增加，如通過(guò)在點(diǎn)X3處的切線T3和通過(guò)曲線 C’ 2所指示的。
[0131]如果具有多個(gè)泄漏密封部的多個(gè)包裝在相對(duì)較短的周期時(shí)間中接連地通過(guò)泄漏 檢測(cè)設(shè)備，則來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)將有更少的時(shí)間以重置到在待測(cè)試的每個(gè)包裝之間的 其初始水平。隨著泄漏氣體的濃度連續(xù)地降低，數(shù)字信號(hào)的斜率值將有開(kāi)始改變并減小，如 曲線C’:所指示的。然而，由于相對(duì)較短的周期時(shí)間，曲線C’:在檢測(cè)到后續(xù)的泄漏包裝之 前未達(dá)到其最大值。隨著下一個(gè)泄漏包裝進(jìn)入測(cè)試區(qū)域，斜率值將從第一正值改變到超過(guò) 所述第一正值的第二正值，如曲線C’2所指示的。當(dāng)檢測(cè)到多個(gè)泄漏包裝時(shí)，例如三個(gè)連續(xù) 的泄漏包裝，然后E⑶將產(chǎn)生進(jìn)一步的故障信號(hào)，該信號(hào)促使填充和密封生產(chǎn)線停止以允許實(shí)施調(diào)整和/或維修。
[0132]圖3示出了在通過(guò)待測(cè)試包裝P3的縱向軸線的豎直平面中通過(guò)測(cè)試站3的局部 橫截面，在這種情況下，易彎管被放置，其蓋子向下處于輸送機(jī)上的保持件(未示出)中并且 其密封端向上進(jìn)入測(cè)試站。這個(gè)橫截面是通過(guò)用作在位于測(cè)試站3中的管P3上施加預(yù)定 壓力的施力裝置20截取的。通過(guò)位于待測(cè)試管的上方且附接到測(cè)試站3的相對(duì)的一對(duì)流 體致動(dòng)器21、22，將壓力在位于密封部下方的區(qū)域中施加在管P3上。流體致動(dòng)器21、22各 自包括:活塞23、24，活塞被固定地附接到位于致動(dòng)器之間的支撐件30 ；和汽缸25、26，汽缸 相對(duì)于該固定支撐件30可移位。流體致動(dòng)器21、22依靠從壓縮空氣源(未示出)通過(guò)汽缸 25、26上的進(jìn)口 /出口 29供給的空氣壓力進(jìn)行操作。這些致動(dòng)器的操作通過(guò)可控閥(未示 出)被執(zhí)行，促使汽缸26、26從遠(yuǎn)離固定支撐件30的位置移位到與所述支撐件30鄰近的 位置。后一位置如圖3中所示。在該位置中，相對(duì)的夾持裝置27，28被布置為在待測(cè)試的 密封部下方將預(yù)定壓力施加到管P3的上部上。在該位置中，汽缸25、26和相對(duì)的夾持裝置 27,28的面對(duì)部分形成部分封閉的空間31，該空間包括:一對(duì)相對(duì)側(cè)壁，該側(cè)壁向上延伸進(jìn) 入支撐件30內(nèi)；以及上壁，包括形成倒U形通道的支撐件30的下表面。部分封閉的空間31 的目的是:隨著周圍空氣流向傳感器11，引導(dǎo)周圍空氣經(jīng)過(guò)密封部。抽吸開(kāi)口 32位于與密 封部鄰近的支撐件30中的上壁中。傳感器11被安裝在延伸穿過(guò)支撐件30的主體的孔中， 其位于抽吸開(kāi)口 32正上方。為了防止塵埃或微粒與傳感器11相接觸，過(guò)濾器33被放置在 抽吸開(kāi)口 32中。
[0133]圖4示出了在與圖3的豎直平面成直角的豎直平面中通過(guò)測(cè)試站3的局部橫截 面。圖4示出了管P3及其密封部，該密封部位于管P3的上端處且高于并平行于夾持裝置 27中之一。附接到夾持裝置27的每一端的是端壁34、35，其有助于在密封部周圍形成導(dǎo)流 裝置。類似的端壁被布置在相對(duì)的夾持裝置28上。由于汽缸25、26和它們的夾持裝置27、 28朝向管P3移位，端壁進(jìn)一步限制了被抽吸經(jīng)過(guò)管的周圍空氣的流動(dòng)。優(yōu)選地，導(dǎo)流裝置 被定位以在密封部的整個(gè)外圍周圍延伸并且在管P3上方越過(guò)密封部延伸一段預(yù)定距離。這 種布置是用于引導(dǎo)周圍空氣，使之在通過(guò)抽吸開(kāi)口 32被抽吸到傳感器11之前向上流動(dòng)經(jīng) 過(guò)密封部(參見(jiàn)圖3)。導(dǎo)流裝置減少了在密封部周圍的周圍空氣的體積，這允許待檢測(cè)的泄 漏氣體的相對(duì)較低濃度。同樣，在密封處或與密封處鄰近的噴射泄漏可被引導(dǎo)遠(yuǎn)離傳感器
11。例如，當(dāng)施加壓力時(shí)，窄的氣體噴射流可在相對(duì)于圖3所示的密封部向下成角度的方向 逃逸。由于導(dǎo)流裝置減少了在密封部周圍的周圍空氣的體積，與缺乏這種導(dǎo)流裝置的設(shè)備 相比，被抽吸經(jīng)過(guò)密封部的周圍空氣的速度增大。以這種方式，由抽吸裝置產(chǎn)生的氣流將具 有允許檢測(cè)到這種類型的噴射泄漏的速度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于包裝(P3)的泄漏檢測(cè)設(shè)備，所述包裝(P3)容納有測(cè)試氣體，所述泄漏檢測(cè)設(shè)備被定位為與用于運(yùn)輸所述包裝(P3)的運(yùn)輸裝置(4)鄰近，所述設(shè)備包括測(cè)試站(3)，由所述運(yùn)輸裝置(4)將包裝定位在所述測(cè)試站中，其中所述包裝(P3)被布置為當(dāng)被定位在所述測(cè)試站(3)中時(shí)具有高于周圍壓力的內(nèi)部壓力，其特征在于，所述設(shè)備包括:氣體傳感器(11)，所述氣體傳感器被定位為與圍繞所述包裝的待測(cè)試的部分的周圍空氣氣體連通，其中所述傳感器被布置為檢測(cè)在所述周圍空氣中的測(cè)試氣體的濃度并且發(fā)送表示所述濃度的信號(hào)，以及電子控制單元(ECU)，所述電子控制單元被布置為接收來(lái)自所述氣體傳感器(11)的所述信號(hào)，其中所述電子控制單元(ECU)被布置為確定關(guān)于所述周圍中的測(cè)試氣體的濃度的瞬時(shí)斜率值，布置為隨時(shí)間監(jiān)測(cè)瞬時(shí)斜率值并且如果瞬時(shí)斜率值超過(guò)先前監(jiān)測(cè)的瞬時(shí)斜率值則產(chǎn)生故障信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括連續(xù)地或間歇地操作的抽吸裝置(8)，該抽吸裝置被布置為抽吸周圍空氣使之經(jīng)過(guò)所述包裝(P3)上的待測(cè)試的密封部(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述連續(xù)地操作的抽吸裝置(8) 設(shè)置有與所述密封部(9)的形狀相符合的導(dǎo)流裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述導(dǎo)流裝置被布置為在所述密封部的外圍周圍延伸并且在所述包裝(P3)上方越過(guò)所述密封部(9)延伸一段預(yù)定距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述氣體傳感器(11)被定位在由所述抽吸裝置(8)抽走的周圍空氣的氣流中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，布置有封閉所述密封部(9)的開(kāi)放式罩，所述罩被布置為與所述密封部的形狀 相符合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，布置有向定位在所述測(cè)試站(3)中的所述包裝(P3)的至少一側(cè)上施加預(yù)定壓力的施力裝置(21、22)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述施力裝置(21、22)被布置為在相對(duì)側(cè)上接觸所述包裝并且將預(yù)定壓力或力鄰近所述密封部(9)地施加到所述包裝。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述包裝(P3)被定位于所述測(cè)試站(3)中，所述包裝的被密封部分朝向上方，以使所述包裝中的測(cè)試氣體保持與待測(cè)試的所述密封部鄰近。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述泄漏檢測(cè)設(shè)備被布置為測(cè)試易彎管形式的包裝。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的泄漏檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，被測(cè)試的所述包裝容納有易腐產(chǎn)品，所述易腐產(chǎn)品為食品、醫(yī)藥品或化學(xué)產(chǎn)品或化妝產(chǎn)品的形式。
12.一種用于檢測(cè)在容納食品或醫(yī)藥品形式的產(chǎn)品的包裝中的泄漏的方法，所述包裝容納有預(yù)定濃度的測(cè)試氣體，其特征在于，執(zhí)行以下步驟:-將包裝(P3)放置在測(cè)試站中，由此氣體傳感器(11)定位為與圍繞所述包裝的待測(cè)試的部分的周圍空氣氣體連通，-將預(yù)定量的壓力施加到所述包裝上，-利用所述傳感器確定關(guān)于圍繞包裝的周圍空氣中的測(cè)試氣體的濃度的瞬時(shí)斜率值，以及-隨時(shí)間監(jiān)測(cè)關(guān)于圍繞待測(cè)試的包裝的周圍空氣中的測(cè)試氣體的濃度的瞬時(shí)斜率值，以及-如果瞬時(shí)斜率值超過(guò)先前監(jiān)測(cè)的瞬時(shí)斜率值，則產(chǎn)生故障信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，通過(guò)抽吸裝置(8)抽吸周圍空氣使之經(jīng)過(guò)所述傳感器(11)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，如果單個(gè)包裝的瞬時(shí)斜率值超過(guò)先前監(jiān)測(cè)的瞬時(shí)斜率值，則產(chǎn)生促使將泄漏包裝丟棄的第一控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，如果預(yù)定數(shù)量的包裝的瞬時(shí)斜率值中每個(gè)瞬時(shí)斜率值均超過(guò)先前監(jiān)測(cè)的瞬時(shí)斜率值，則產(chǎn)生促使包裝過(guò)程停止的進(jìn)一步的控制信號(hào)。
16.一種包裝機(jī)，包括用于填充連續(xù)產(chǎn)品的填充站(I)和用于密封所述產(chǎn)品的密封站(2)，其特征在于，所述包裝機(jī) 在所述密封站(2)后面進(jìn)一步包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的泄漏測(cè)試設(shè)備(3)。
【文檔編號(hào)】G01M3/20GK103443606SQ201280013553
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月16日
【發(fā)明者】揚(yáng)·尼爾松 申請(qǐng)人:諾登機(jī)械公司