СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ГАЗА-ПРОПЕЛЛЕНТА
METHOD OF DETECTING PROPELLANT GAS

Настоящее изобретение предлагает способ обнаружения определенных газов-пропеллентов в газообразном образце с частным, но не исключительным применением для проверки герметичности контейнеров, таких как аэрозольные упаковки или топливные баллоны, содержащие, например, пропан и/или бутан.
Газы-пропелленты должны иметь определенные свойства: они должны находиться в газообразном состоянии в ожидаемом диапазоне температур, которые предназначены для их использования, в частности, приблизительно при комнатной температуре, и они должны переходить в жидкое состояние при давлении, которое допускает использование имеющих малую массу контейнеров для одноразового применения, т.е. требуемое давление должно быть недостаточным, чтобы приводить к взрыву контейнера при максимальной вероятной температуре, испытываемой контейнером при нормальном использовании. Они должны также быть экономичными при использовании. В результате этого в число наиболее часто используемых пропеллентов в настоящее время входят пропан, н-бутан, изобутан, диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, HFA 134a (1,1,1,2-тетрафторэтан) и HFA 227 (1,1,1,2,3,3,3-гептафторпроппн), причем два последних вещества находят конкретное применение в области медицины для вдыхаемых аэрозолей. В настоящем описании, если не определено другое условие, термин «бутан» означает любой изомер или любую смесь обоих изомеров бутана.
Согласно действующим правилам, каждый содержащий единственный пропеллент контейнер, такой как контейнер, содержащий аэрозоль или пропан и бутан в качестве топлива (в котором содержатся пропан и/или бутан, одновременно представляющие собой продукт и пропеллент), необходимо проверять на герметичность в процессе изготовления. Стандартный способ основан на использовании ванны с горячей водой, как описывает директива 2008/47/EC об аэрозольных дозаторах. Данный способ является чрезвычайно дорогостоящим в отношении оборудования, энергии и трудоемкости, поскольку для него требуется большая ванна с водой, объем которой составляет приблизительно 20000 л, и которая должна содержаться при температуре 50°C, причем оператор должен следить за образованием пузырьков и в ручном режиме отбраковывать любые негерметичные контейнеры. Каждый оператор ограничивается скоростью проверки, составляющей приблизительно 60 изделий в минуту, и высокой является вероятность ошибки человека. Кроме того, образуется большое количество отработавшей воды, загрязненной продуктами, вытекающими из аэрозольных баллонов.
Было разработано несколько альтернативных способов без использования ванны с водой.
-3
Первым из них является разработанный заявителем способ исследования на основании обнаруженного изменения давления для проверки герметичности отогнутых кромок и клапанов наполненных аэрозольных баллонов. Эта система была разработана в соответствии с техническими условиями, приведенными в UN/SCETDG/INF.93, другими словами, она способна обнаруживать утечки при скорости 2,0⋅10 мбар⋅л/с. Баллоны помещаются на непрерывно движущуюся карусель, и камеры для исследования затем опускаются сверху над аэрозольными баллонами, герметично уплотняя секцию отогнутой кромки и клапана. После этого в камере для исследования устанавливается небольшое избыточное давление, и любая утечка из баллона вызывает в камере для исследования изменение давления, которое затем обнаруживается. Однако современные варианты данной системы имеют ограниченную производительность, поскольку обнаружение изменения давления является относительно медленным, таким образом, необходимо множество параллельных блоков для достижения требуемой высокой производительности, которая обычно находится на уровне 500 изделий в минуту. При таком уровне производительности требуются приблизительно 60 камер для исследования.
Вторая альтернатива ванне с водой основана на принципе обнаружения ионизации в пламени. Однако данный способ является медленным, и скорость проверки в настоящее время ограничена на уровне, составляющем приблизительно от 50 до 100 контейнеров в минуту, поэтому требуется от 5 до 10 установленных параллельно дорогостоящих детекторов для достижения скорости проверки 500 контейнеров в минуту. Кроме того, по соображениям безопасности и стоимости, присутствие пламени в связи с обнаружением утечек пропана/бутана является нежелательным.
Третья альтернатива ванне с водой представляет собой способ оптической проверки, где используются квантово-каскадные лазеры, работающие в диапазоне длины волны 7,2 мкм. Эти лазеры производят импульсы с линейной частотной модуляцией таким образом, чтобы обеспечивать сканирование в частотном диапазоне, и полученный сигнал подвергается цифровому спектральному анализу для определения спектроскопических пиков в образце, отобранном из окружающего пространства аэрозольной упаковки. Для этой цели процессор выполняет алгоритм аппроксимации в отношении полученного спектра отобранного образца газа, чтобы определить, присутствие или отсутствие бутана или пропана. Однако поскольку данный частотный анализ осуществляется в диапазоне 7,2 мкм, спектры поглощения пропеллента и воды перекрываются, что снижает точность анализа, и требуется осуществление значительных вычислительных операций, поскольку спектральный анализ принимаемого лазерного излучения сам по себе представляет сложный в вычислительном отношении способ.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы преодолеть, по меньшей мере, один из вышеупомянутых недостатков и для этой цели предложить способ обнаружения, по меньшей мере, одного из вышеупомянутых газов-пропеллентов в газообразном образце, обеспечивающий более высокую скорость, и/или точность, и/или экономичность, чем существующие способы, и/или пригодный для замены существующих способов на основе ванны с водой.
Данная цель достигается способом обнаружения присутствия, по меньшей мере, одного газа-пропеллента в газообразном образце, включающем помещение образца в камеру для образцов, создание испытательных импульсов лазерного излучения и эталонных импульсов лазерного излучения со спектром лазерного излучения, по меньшей мере, частично находящимся в спектральном диапазоне, в котором поглощение свидетельствует о присутствии вышеупомянутого газа-пропеллента, в частности, в диапазоне от 3,30 до 3,55 мкм, пропускание, по меньшей мере, испытательных импульсов лазерного излучения через камеру для образцов, обнаружение испытательных импульсов лазерного излучения и эталонных импульсов лазерного излучения с помощью, по меньшей мере, одного детектора, и сравнение, например, путем вычисления разности или соотношения амплитуды, по меньшей мере, одного обнаруженного испытательного импульса лазерного излучения и амплитуды, по меньшей мере, одного обнаруженного эталонного импульса лазерного излучения, в результате чего определяется присутствие или отсутствие пропеллента выше пороговой концентрации в камере для образцов, например, путем определения того, что соотношение или разность амплитуд испытательных и эталонных импульсов лазерного излучения находится выше или ниже определенного установленного порогового значения. Данный способ работает в диапазоне от 3,30 до 3,55 мкм, в котором можно определять большинство из широко используемых в настоящее время пропеллентов, таких как пропан, н-бутан, изобутан, диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, HFA 134a, HFA 227, а также любых других пропеллентов, проявляющих поглощение в диапазоне длин волн используемых лазеров. По существу, считается, что любой газ-пропеллент, имеющий, по меньшей мере, одну связь C-H в своей молекулярной структуре, проявляет поглощение в требуемом диапазоне. Пропелленты, которые не могут быть обнаружены данным способом, включают закись азота, диоксид углерода, CFC11 и CFC12, поскольку они не проявляют поглощение в диапазоне от 3,30 до 3,55 мкм.
Использование рассматриваемого спектрального диапазона имеет особенное преимущество, поскольку вода (пар) практически не поглощает энергию излучения в данном диапазоне, что приводит к более точным результатам. Кроме того, при простом сравнении амплитуд принимаемых импульсов лазерного излучения отсутствует требование того, чтобы лазерное излучение проходило по частотному диапазону. Простое сравнение амплитуд значительно упрощает данный способ по сравнению с оптическими способами предшествующего уровня техники.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения производятся посредством расщепления пучка импульсного лазерного излучения из единственного лазерного источника. Это обеспечивает использование единственного лазерного источника, уменьшение числа компонентов и устранение необходимость калибровки лазерного источника.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения производятся, соответственно, первым и вторым источниками лазерного излучения. Это обеспечивает гибкость расположения компонентов и архитектуры оптического пути.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения обнаруживаются одним и тем же единственным детектором. Это уменьшает число компонентов и устраняет необходимость калибровки множества детекторов.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения обнаруживаются, соответственно, первым и вторым детекторами. Это обеспечивает гибкость расположения компонентов и архитектуры оптического пути.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, камера для образцов представляет собой многоходовую камеру, и испытательные импульсы лазерного излучения проходят через камеру для образцов множество раз. Это увеличивает точность измерения за счет того, что лазерное излучение воздействует на большее количество пропеллента и, таким образом, достигается большее поглощение, чем оказывается возможным, когда используется одноходовая камера допустимых размеров.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, оптический путь в атмосферном воздухе, который проходят испытательные импульсы лазерного излучения, является практически равным оптическому пути в атмосферном воздухе, который проходят эталонные импульсы лазерного излучения, за исключением пути через камеру для образцов. Это обеспечивает, что на испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения, например, воздействует одинаковое количество атмосферного воздуха, одинаковое ослабление от оптических компонентов, например, зеркал, и, таким образом, происходит одинаковое ослабление сигнала и введение шума. Это повышает точность измерения за счет обеспечения того, что отсутствуют помехи при дифференциальном измерении испытательных и эталонных импульсов лазерного излучения.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, полный оптический путь, который проходят испытательные импульсы лазерного излучения, отличается от полного оптического пути, который проходят эталонные импульсы лазерного излучения. Это позволяет принимать испытательные и эталонные импульсы лазерного излучения со сдвигом по времени относительно друга и, таким образом, они легче различаются одним или несколькими детекторами. Согласно предпочтительному варианту осуществления, разность оптических путей представляет собой путь через камеру для образцов.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, разность оптических путей, которые проходят испытательные и эталонные импульсы лазерного излучения является такой, что временной интервал между импульсами, по меньшей мере, на одном детекторе составляет более чем 100 нс. Это обеспечивает, что обнаруженные испытательные и эталонные импульсы лазерного излучения не перекрываются и не взаимодействуют. На практике показано, что интервал в 120 нс обеспечивает превосходные результаты.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, эталонные импульсы лазерного излучения проходят мимо камеры для образцов. Это обеспечивает высокое соотношение сигнала и шума и надежные результаты.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, эталонные импульсы лазерного излучения производятся, когда известно, что пропеллент практически отсутствует в камере для образцов, и эталонные импульсы лазерного излучения также проходят через камеру для образцов. Это обеспечивает особенно простую и надежную конструкцию архитектуры оптического пути.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, импульсы лазерного излучения производит лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VECSEL) или квантово-каскадный лазер (QCL). Они представляют собой два известных примера типов лазеров, которые способны работать в диапазоне длин волн от 3,30 до 3,55 мкм, причем лазеры VECSEL поставляет компания Phocone AG, а лазеры QCL поставляет компания Alpes Laser AG.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, импульсы лазерного излучения производятся с частотой повторения, составляющей от 5 до 15 кГц, или от 7 до 13 кГц, или от 9 до 11 кГц, или практически 10 кГц. Это делает частоту повторения достаточно высокой, чтобы обеспечивать высокую степень избыточности при дискретизации для точности измерения и недостаточно высокой, чтобы потребовалась чрезмерная обработка высокочастотного оптического и/или электрического сигнала.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, длительность импульса лазерного излучения составляет от 5 до 15 нс, или от 7 до 13 нс, или от 9 до 11 нс, или практически 10 нс. Показано, что эти диапазоны обеспечивают хорошие результаты.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, образец движется непрерывно в камеру для образцов и из нее под действием насоса, работающего при установленной практически постоянной скорости потока.
Данный насос может представлять собой любой известный тип, такой как центробежный насос, аксиальный насос, насос Вентури (Venturi) (который использует сжатый воздух, и, таким образом, отсутствует вибрация). Постоянная скорость потока через камеру для образцов предотвращает в системе вибрацию, которую вызывают изменения скорости потока насоса, что представляет собой особенное преимущество в случае использования многоходовой камеры для образцов, поскольку она может быть чувствительной к такой пневматической и/или механической вибрации.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, камера для образцов и насос имеют такую конструкцию, чтобы обеспечивать абсолютное давление в камере для образцов, составляющее от 10 мбар (1 кПа) до 1000 мбар (100 кПа), или от 50 мбар (5 кПа) до 150 мбар (15 кПа), или практически 100 мбар (10 кПа). Это позволяет выбирать давление, которое обеспечивает баланс требований точности измерения (чем выше давление, тем выше парциальное давление пропеллента в камере для образцов) и скорости измерения (чем ниже давление, тем выше скорость потока газа).
Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ проверки герметичности контейнеров, содержащих, по меньшей мере, один пропеллент. Данный способ включает получение газообразного образца из окружающего контейнер пространства и исследование образца одним из описанных выше способов обнаружения присутствия газа-пропеллента в газообразном образце. Термин «окружающее пространство» означает пространство, непосредственно окружающее контейнер, в частности, область клапана и отогнутой кромки. Оно находится в пределах менее чем 10 см, или менее чем 7 см, или менее чем 5 см, или менее чем 3 см, или менее чем 2 см от контейнера.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, газообразный образец отбирается из окружающего контейнер пространства с помощью газоанализатора, который может представлять собой газоаналитический сосуд, устройство портального типа, помещенная над контейнером форкамера или любое другое приемлемое устройство.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, газообразный образец втягивается в газоанализатор при практически постоянной скорости потока с помощью всасывающего насоса. Этот насос может представлять собой любой известный тип насоса, такой как центробежный насос, аксиальный насос, насос Вентури (который использует сжатый воздух, и, таким образом, отсутствует вибрация). Постоянная скорость потока предотвращает вибрацию в системе и колебания в газообразном образце, что представляет собой особенное преимущество в случае использования многоходовой камеры для образцов, поскольку она может быть чувствительной к вибрации и пульсации газового потока в камере для образцов.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, всасывающий насос находится ниже по потоку относительно камеры для образцов, что уменьшает пульсацию газового потока в камере для образцов и повышает устойчивость скорости потока.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, множество контейнеров проверяют на линии, т.е. последовательно. Это обеспечивает высокую скорость последовательной проверки герметичности контейнеров.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, множество контейнеров перемещаются последовательно мимо газоанализатора, и в результате этого получается простое устройство для исследования, которое, как показывает практика, обеспечивает проверку, по меньшей мере, 600 контейнеров в минуту.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, множество контейнеров перемещаются последовательно и поочередно проходят, по меньшей мере, мимо пары газоанализаторов, т.е. один контейнер проходит мимо первого газоанализатора, следующий контейнер проходит мимо второго газоанализатора, следующий контейнер проходит мимо первого газоанализатора и так далее, что обеспечивает возможность повышения скорости проверки.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, каждый газоанализатор приводится в гидравлическое соединение с камерой для образцов поочередно, когда контейнер перемещается мимо соответствующего газоанализатора. Это предотвращает перекрестное загрязнение образцов от каждого газоанализатора (т.е. от предшествующего и/или последующего контейнеров), а также предотвращает разбавление образца от газоанализатора, который не находится вблизи контейнера в данный момент. Преимущественно, трехходовой клапан присоединяет каждый газоанализатор поочередно к камере для образцов, обеспечивая при этом практически постоянную скорость потока в камеру для образцов, что предотвращает изменение скорости потока, которое вызывает вибрацию и пульсацию газового потока, что может неблагоприятно воздействовать на многоходовую камеру для образцов. В обоих режимах перемещения это перемещение можно осуществлять по прямолинейной или криволинейной траектории, или например, в режиме вращательного движения.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, окружающее контейнер пространство, из которого отбирается газообразный образец, продувается перед тем, как отбирается образец, причем используется чистый воздух, например, воздух, получаемым из незагрязненной окружающей среды, такой как атмосфера, или другой чистый газ, например, азот, аргон и т.д. Это уменьшает загрязнение исследуемого окружающего пространства, которое вызывает, например, загрязненный атмосферный воздух, содержащий в некоторых количествах пропеллент, находящийся в помещении, в котором осуществляется данный способ. Посредством уменьшения этого загрязнения может быть повышена точность способа.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, окружающее пространство и поверхность контейнера продувается путем пропускания контейнера, по меньшей мере, через одну воздушную завесу. Это представляет собой простой способ осуществления вышеупомянутой продувки.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, воздушная завеса определяет вход в изоляционную камеру, предусматривается следующая воздушная завеса, которая определяет выход из вышеупомянутой изоляционной камеры, причем газообразный образец отбирается из окружающего контейнер пространства, когда вышеупомянутый контейнер находится внутри вышеупомянутой изоляционной камеры. Это дополнительно изолирует исследуемое окружающее пространство от атмосферного воздуха и любых содержащихся в нем загрязнений, и, таким образом, повышается точность обнаружения.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, чистый воздух или другой чистый газ вводится наверх, т.е. в верхнюю часть вышеупомянутой изоляционной камеры, в том числе посредством его перекачивания, таким образом, что производится нисходящий поток воздуха или газа в вышеупомянутой изоляционной камере. Это способствует продуванию внутри изоляционной камеры для очистки от любого пропеллента, который попадает в нее, например, из негерметичного контейнера. Поскольку рассматриваемые пропелленты имеют более высокую плотность, чем воздух, они, естественно, склонны к тому, чтобы опускаться на дно камеры, и этот процесс ускоряется при увеличении степени продувания воздуха, содействуя, таким образом, повышению точности измерения.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, воздух или другой газ в изоляционной камере выводится активно и/или пассивно в нижнюю части изоляционной камеры. Это дополнительно способствует продувке изоляционной камеры, обеспечивая, таким образом, что быстро устраняется ее любое загрязнение пропеллентом.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, газообразный образец отбирается из окружающего контейнер пространства с помощью форкамеры. Эта форкамера позволяет накапливать вытекающий пропеллент в своем внутреннем пространстве, увеличивая, таким образом, концентрацию вытекающего пропеллента в образцах по сравнению с простым пропусканием контейнеров мимо газоанализатора. Это повышает точность обнаружения, а также способствует изоляции контейнера от исследуемого окружающего пространства, что представляет собой преимущество в том случае, когда окружающее пространство загрязнено пропеллентом.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, форкамера продувается чистым воздухом или другим чистым газом перед тем, как отбирается образец. Это обеспечивает, что любой загрязненный воздух или пропеллент, который содержится внутри форкамеры, выдувается, и в результате этого происходит очистка, таким образом, что любое возможное загрязнение, которое присутствовало в форкамере, удаляется перед тем, как отбирается образец, и, следовательно, оно не может воздействовать на точность обнаружения. Данную продувку можно осуществлять путем продувания форкамеры перед тем, как в нее помещается контейнер, и/или когда контейнер в ней присутствует.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, образец отбирается посредством пропускания форкамеры мимо газоанализатора. Это представляет собой простую конструкцию, которая, тем не менее, обеспечивает повышенную точность обнаружения по сравнению с простым пропусканием контейнеров мимо газоанализатора, поскольку концентрация пропеллента во внутреннем пространстве форкамеры вследствие негерметичности контейнера, составляет более чем концентрация пропеллента вокруг негерметичного контейнера на открытом воздухе.
Согласно варианту осуществления способа проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления способа проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, образец отбирается посредством приведения внутреннего пространства форкамеры в соединение с камерой для образцов. Это приводит к повышенной точности обнаружения, поскольку концентрация пропеллента, который накапливается в форкамере, будет непосредственно втягиваться в камеру для образцов, увеличивая, таким образом, концентрацию содержащегося в ней пропеллента по сравнению с пропусканием контейнеров или форкамер мимо газоанализатора: по существу, согласно данному варианту осуществления, форкамера может рассматриваться как составляющая, по меньшей мере, часть газоанализатора. Для ускорения процесса втягивания образцов может быть предусмотрено вакуумное устройство, которое этому способствует.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ изготовления проверенных на герметичность контейнеров, содержащих, по меньшей мере, один газ-пропеллент, причем данный способ включает изготовление наполненных и непроверенных контейнеров, проверку герметичности контейнеров согласно одному из вышеупомянутых способов, отбраковку контейнера из окружающего пространства, из которого был отобран газообразный образец, т.е. контейнер проверяется (т.е. анализируется), если газ-пропеллент обнаруживается в камере для образцов выше установленной пороговой концентрации, приемку контейнера из окружающего пространства, из которого был отобран газообразный образец (т.е. исследуемый контейнер), как проверенного на герметичность, если менее чем пороговая концентрация пропеллента обнаруживается в камере для образцов, что, естественно, включает случай, в котором присутствие пропеллента не обнаруживается.
В качестве альтернативы, способ изготовления проверенных на герметичность контейнеров может включать изготовление наполненных непроверенных контейнеров, направление контейнеров на предварительное испытание для обнаружения утечек, причем контейнеры, которые не проходят данное предварительное испытание для обнаружения утечек, отбраковываются, а затем осуществляется проверка герметичности контейнеров, не отбракованных на основании результатов предварительного испытания для обнаружения утечек согласно любому из способов проверки герметичности, которые описаны выше, отбраковка контейнера из окружающего пространства, из которого был отобран газообразный образец, т.е. исследуемого в данное время контейнера, если газ-пропеллент обнаруживается в камере для образцов на уровне, превышающем установленную пороговую концентрацию, а если вышеупомянутый газ-пропеллент обнаруживается в камере для образцов на уровне ниже установленной пороговой концентрации, что, естественно, включает случай, в котором присутствие пропеллента не обнаруживается, приемка контейнера из окружающего пространства, из которого был отобран газообразный образец, в качестве герметичного контейнера. Посредством данного способа возникает загрязнение исследуемого пространства для (первичного) способа проверки герметичности вследствие крайне негерметичного контейнера, т.е. загрязнение, которое представляет собой «вытекающий» пропеллент, при отбраковке такого крайне негерметичного контейнера, прежде чем он попадает в чувствительную систему обнаружения утечек.
Согласно варианту осуществления, предварительное испытание для обнаружения утечек включает пропускание контейнера под заслонкой, предназначенной, чтобы реагировать на установленную пороговую скорость потока газа, обнаружение этой реакции и приведение в действие механизма отбраковки на основании данного обнаружения. Это представляет собой чрезвычайно простой способ обнаружения очень негерметичного контейнера.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает систему обнаружения газа-пропеллента, включающую камеру для образцов; производящее лазерное излучение устройство с выпуском для эталонных импульсов лазерного излучения и для испытательных импульсов лазерного излучения, причем вышеупомянутое лазерное излучение имеет спектр, по меньшей мере, частично находящийся в спектральном диапазоне, в котором поглощение свидетельствует о присутствии вышеупомянутого газа-пропеллента, в частности, в диапазоне длин волн от 3,30 до 3,55 мкм; детекторное устройство, имеющее впуск детектора для испытательных импульсов лазерного излучения и эталонных импульсов лазерного излучения и выпуск детектора, причем вышеупомянутый выпуск вышеупомянутого производящего лазерное излучение устройства находится в оперативном соединении с вышеупомянутым впуском детектора через вышеупомянутую камеру для образцов; процессорный блок сравнения, имеющий впуск процессора и выпуск процессора; вышеупомянутый выпуск детектора находится в оперативном соединении с вышеупомянутым впуском процессора; вышеупомянутый процессорный блок сравнения, производящий на вышеупомянутом выпуске процессора результирующий сигнал сравнения амплитуды вышеупомянутых испытательных импульсов лазерного излучения и амплитуды вышеупомянутых эталонных импульсов лазерного излучения, которые попадают в вышеупомянутый впуск процессора из вышеупомянутого выпуска детектора.
Данная система, работающая в диапазоне от 3,30 до 3,55 мкм, может обнаруживать большинство из обычно используемых в настоящее время используемых пропеллентов, таких как пропан, н-бутан, изобутан, диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, HFA 134a, HFA 227, и любых других пропеллентов, проявляющих поглощение в диапазон длин волн используемого лазера. По существу, считается, что любой газ-пропеллент, имеющий, по меньшей мере, одну связь C-H в своей молекулярной структуре, проявляет поглощение в требуемом диапазоне. Пропелленты, которые не могут быть обнаружены данной системой, включают закись азота, диоксид углерода, CFC11 и CFC12, поскольку они не проявляют поглощение в диапазоне от 3,30 до 3,55 мкм. Использование рассматриваемого спектрального диапазона имеет особенное преимущество, поскольку вода (пар) практически не поглощает энергию излучения в данном диапазоне, что приводит к более точным результатам. Кроме того, при простом сравнении амплитуд принятых импульсов лазерного излучения отсутствует требование, чтобы лазерное излучение проходило весь частотный диапазон. Это простое сравнение амплитуд значительно упрощает систему по сравнению с оптическими системами предшествующего уровня техники.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, производящее лазерное излучение устройство включает единственный лазерный источник, причем расщепитель пучка установлен в оперативном соединении с единственным лазерным источником и выше по потоку относительно впуска в камеру для образцов. Таким образом, расщепитель пучка предназначается, чтобы расщеплять импульсное лазерное излучение из единственного лазерного источника на ранее рассматриваемые испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения. Это обеспечивает использование единственного лазерного источника, уменьшение числа компонентов и устранение необходимости калибровки лазерного источника.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, производящее лазерное излучение устройство включает первый лазерный источник, который производит испытательные импульсы лазерного излучения, и второй лазерный источник, который производит эталонные импульсы лазерного излучения. Это обеспечивает гибкость расположения компонентов и архитектуры оптического пути.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, детекторное устройство включает единственный детектор. Это уменьшает число компонентов и устраняет необходимость калибровки множества детекторов.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, детекторное устройство включает первый детектор, находящийся в оперативном соединении с выпуском вышеупомянутого производящего лазерное излучение устройства и принимающий испытательные импульсы лазерного излучения, и второй детектор, находящийся в оперативном соединении с выпуском вышеупомянутого производящего лазерное излучение устройства и принимающий эталонные импульсы лазерного излучения. Это обеспечивает гибкость расположения компонентов и архитектуры оптического пути.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, камера для образцов представляет собой многоходовую камеру. Это повышает точность измерения посредством воздействия лазерного излучения на любой пропеллент, присутствующий в камере, в течение более продолжительного времени, и таким образом, достигается большее поглощение, чем является возможным в случае одноходовой камеры приемлемого размера.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, оптический путь в атмосферном воздухе для испытательных импульсов лазерного излучения имеет практически такую же длину, как оптический путь в атмосферном воздухе для эталонных импульсов лазерного излучения, за исключением пути через камеру для образцов. Это обеспечивает, что на испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения воздействует, например, одинаковое количество атмосферного воздуха, и, таким образом, они подвергаются одинаковому ослаблению и воздействию шума. Это повышает точность измерения за счет обеспечения того, что отсутствуют помехи при дифференциальном измерении испытательных и эталонных импульсов лазерного излучения.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, полная длина оптического пути для испытательных импульсов лазерного излучения отличается от полной длины оптического пути для эталонных импульсов лазерного излучения. Это позволяет принимать испытательные и эталонные импульсы лазерного излучения со сдвигом по времени по отношению друг к другу, и, таким образом, они легко различаются на одном или нескольких детекторах.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, разность полной длины оптического пути для испытательных импульсов лазерного излучения и полной длины оптического пути для эталонных импульсов лазерного излучения является такой, что интервал между импульсами, по меньшей мере, на одном детекторе составляет более чем 100 нс. Это обеспечивает, что обнаруженные испытательные и эталонные импульсы лазерного излучения не перекрываются и не взаимодействуют. На практике было показано, что интервал в 120 нс обеспечивает превосходные результаты.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, оптический путь для эталонного лазерного излучения обходит камеру для образцов. Это обеспечивает высокое соотношение сигнала и шума и надежные результаты.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, оптический путь для эталонных импульсов лазерного излучения является практически таким же, как оптический путь для испытательных импульсов лазерного излучения, т.е. как эталонные импульсы лазерного излучения, так и испытательные импульсы лазерного излучения проходят через камеру для образцов. Это представляет собой особенно простую и устойчивую конструкцию архитектуры оптического пути.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, производящее лазерное излучение устройство включает лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором или квантово-каскадный лазер. Существуют два известных примера типов лазеров, которые способны работать в диапазоне длин волн от 3,30 до 3,55 мкм, а именно лазеры VECSEL, поставляемые компанией Phocone AG, и лазеры QCL, поставляемые компанией Alpes Laser AG.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, система обнаружения газа-пропеллента включает насосное устройство, находящееся в оперативном соединении с камерой для образцов и предназначенное, чтобы непрерывно впускать образец в камеру для образцов и выпускать из нее при установленной практически постоянной скорости потока. Данный насос может представлять собой насос любых известных типов, таких как центробежный насос, аксиальный насос, насос Вентури (который использует сжатый воздух, и, таким образом, отсутствует вибрация). Постоянная скорость потока предотвращает вибрацию в системе и колебания в газообразном образце, что представляет собой особенное преимущество в случае использования многоходовой камеры для образцов, поскольку она может быть чувствительной к вибрации и пульсации газового потока в камере для образцов.
Согласно варианту осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы обнаружения газа-пропеллента, если отсутствует противоречие, камера для образцов и насос предназначаются, чтобы обеспечивать абсолютное давление в камере для образцов, составляющее от 10 мбар (1 кПа) до 1000 мбар (100 кПа), или от 50 мбар (5 кПа) до 150 мбар (15 кПа), или практически 100 мбар (10 кПа). Выбор конкретного значения в этих интервалах позволяет оператору определять баланс между точностью измерения (повышенное давление) и скоростью обнаружения (пониженное давление и, следовательно, сокращенное время прохождения газа через систему). На практике абсолютное давление в камере для образцов, составляющее, приблизительно 100 мбар (10 кПа), обеспечивает хорошую точность результатов при времени прохождения газа, составляющего приблизительно 22 мс, с использованием существующих в настоящее время конструкций.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает систему проверки герметичности контейнеров, включающую систему обнаружения газа-пропеллента согласно любому из описанных выше вариантов осуществления системы обнаружения газа-пропеллента; и пробоотборное устройство в оперативном соединении с камерой для образцов системы обнаружения газа-пропеллента.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, пробоотборное устройство включает газоанализатор в гидравлическом соединении с камерой для образцов системы обнаружения газа-пропеллента, что может представлять собой газоаналитический сосуд, устройство портального типа, помещенную над контейнером форкамеру или любое другое приемлемое устройство. Это обеспечивает простой отбор образцов.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, система проверки герметичности контейнеров включает создающий постоянную скорость потока всасывающий насос в оперативном соединении с газоанализатором и с камерой для образцов. Это обеспечивает втягивание образцов в камеру для образцов без создания пневматической вибрации, к которой может быть чувствительной камера для образцов, в частности, в случае многоходовой камеры.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, всасывающий насос находится ниже по потоку относительно камеры для образцов. Это способствует предотвращению передачи вибрации от насоса, вызываемой, например, изменениями воздушного потока, в камеру для образцов, которая в случае многоходовой камеры может быть чувствительной к вибрациям.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, система проверки герметичности контейнеров включает перемещающее контейнеры устройство, предназначенное, чтобы перемещать множество контейнеров мимо пробоотборного устройства. Это обеспечивает быстрое исследование на линии при скорости проверки, составляющей, по меньшей мере, 600 контейнеров в минуту.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, пробоотборное устройство включает, по меньшей мере, два газоанализатора и дополнительно включает перемещающее контейнеры устройство, предназначенное, чтобы перемещать множество контейнеров поочередно мимо одного из двух (или более) газоанализаторов. Это может обеспечивать более высокую скорость исследования, чем скорость, возможная с единственным газоанализатором. Согласно обоим вариантам осуществления устройства для перемещения, это устройство для перемещения может быть прямолинейным, криволинейным или вращательным. Преимущественно трехходовой клапан предназначается для того, чтобы поочередно присоединять каждый газоанализатор к камере для образцов, предотвращая разбавление и/или перекрестное загрязнение образцов от газоаналитического устройства, которое в данное время не отбирает образец из окружающего контейнер пространства.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, имеющий постоянное поперечное сечение потока трехходовой клапан находится в оперативном соединении с обоими газоанализаторами и с камерой для образцов. Этот трехходовой клапан соединяет каждый газоанализатор поочередно, обеспечивая при этом практически постоянную скорость потока в камеру для образцов, что предотвращает создаваемые изменениями скорости вибрации и пульсации газового потока, которые могут неблагоприятно воздействовать, например, на многоходовую камеру для образцов, а также предотвращает разбавление и/или перекрестное загрязнение образцов от газоаналитического устройства, которое в данное время не отбирает образец из окружающего контейнер пространства.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, пробоотборное устройство находится внутри изоляционной камеры, оборудованной генераторами воздушной завесы на входе и выходе. Это изолирует пробоотборное устройство от окружающей среды, которая может быть загрязнена пропеллентом.
Кроме того, генератор воздушной завесы продувает атмосферный воздух из окружающего контейнеры пространства и с их поверхности, когда они проходят в изоляционную камеру, дополнительно уменьшая загрязнение исследуемой среды, т.е. внутреннего пространства изоляционной камеры. Это повышает точность обнаружения.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, изоляционная камера включает впуск чистого воздуха или чистого газа в верхней части изоляционной камеры. Это позволяет продувать содержимое изоляционной камеры чистым воздухом (т.е. воздухом, который не загрязнен пропеллентом и отбирается, например, из атмосферы), таким образом, чтобы обеспечивать удаление загрязнения, поступающего в изоляционную камеру, например, за счет присутствия в ней негерметичного контейнера. Это дополнительно повышает точность обнаружения.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, газовый выпуск установлен в нижней части изоляционной камеры, причем вышеупомянутый газовый выпуск является активным или пассивным, или представляет собой сочетание активного и пассивного. Это дополнительно повышает точность обнаружения за счет улучшения продувки изоляционной камеры посредством установки выпуска в нижней части камеры.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, пробоотборное устройство включает, по меньшей мере, одну форкамеру, которая помещается, по меньшей мере, вокруг части исследуемого контейнера. Эта форкамера, которая может находиться, по меньшей мере, над частью исследуемого контейнера, таким образом, обеспечивает накопление вытекающего пропеллента в своем внутреннем пространстве и, следовательно, повышение концентрации вытекающего пропеллента в образце по сравнению с простым пропусканием контейнеров мимо газоанализатора. Это повышает точность обнаружения, а также способствует изоляции исследуемого контейнера от окружающего пространства, что представляет собой преимущество в том случае, когда окружающее пространство загрязнено пропеллентом. Как отмечают авторы, понятно, что изоляционная камера представляет собой неподвижное устройство, в которое могут поступать контейнеры, в то время как форкамера представляет собой подвижное устройство, которое может находиться, по меньшей мере, над частью контейнера, и, таким образом, перемещаться вместе с ним.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, пробоотборное устройство включает продувочную систему в оперативном соединении с форкамерой для продувки форкамеры чистым воздухом или другим чистым газом. Это обеспечивает, что удаляется любой загрязненный воздух или пропеллент, который содержится внутри форкамеры, и в результате этого она очищается таким образом, что любое возможное загрязнение, которое присутствовало в форкамере, удаляется тем, как отбирается образец, и, следовательно, не может воздействовать на точность обнаружения.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, форкамера находится в селективном или постоянном рабочем соединении с камерой для образцов. Это можно осуществлять посредством приведения ее в непосредственное соединение с камерой для образцов или посредством ее пропускания ниже или мимо газоанализатора, и, таким образом, это служит для повышения точности измерения за счет обеспечения возможности повышения концентрации вытекающего газа-пропеллента, который поступает в пробоотборное устройство и, таким образом, в камеру для образцов, вследствие того, что контейнер находится в оперативном соединении с форкамерой в течение более продолжительного времени, чем в случае его простого пропускания мимо газоанализатора.
Согласно варианту осуществления системы проверки герметичности контейнеров, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления системы проверки герметичности контейнеров, если отсутствует противоречие, система дополнительно включает предварительное устройство обнаружения утечек, установленное выше по потоку относительно основной системы обнаружения газа-пропеллента, и механизм предварительной отбраковки в оперативном соединении с предварительным устройством обнаружения утечек. Это позволяет отбраковывать существенно негерметичные контейнеры, что предотвращает их исследование более чувствительным устройством обнаружения утечек, загрязнение среды исследования и возможную неправильную отбраковку герметичных контейнеров, находящихся вблизи существенно негерметичных контейнеров.
Согласно варианту осуществления, в котором предварительное устройство обнаружения утечек включает заслонку, прилегающую к пространству для контейнера и находящуюся в оперативном соединении с системой предварительной отбраковки. Эта заслонка предназначается для продувания потоком вытекающего пропеллента, причем она может быть приспособлена для создания или прерывания электрического контакта, или ее движение могут обнаруживать оптические, электростатические или магнитные устройства. Это обеспечивает простой и эффективный способ обнаружения предельно негерметичного контейнера, из которого «выдувается» пропеллент.
Согласно варианту осуществления, с которым может сочетаться любой последующий или предшествующий рассматриваемый вариант осуществления, если отсутствует противоречие, система проверки контейнеров дополнительно включает механизм отбраковки в оперативном соединении с процессорным блоком сравнения. Это позволяет отбраковывать контейнеры, которые были определены процессорным блоком как негерметичные.
Далее настоящее изобретение будет описано по отношению к конкретным неограничительным примерам, представленных на следующих чертежах, в числе которых:
фиг. 1: спектр поглощения пропана и бутана, используемый для настоящего изобретения;
фиг. 2: схематическая иллюстрация первого варианта осуществления настоящего изобретения, работающего способом согласно настоящему изобретению.
фиг. 3: качественный график зависимости амплитуды принятого импульса от времени согласно первому варианту осуществления, представленному на фиг. 2.
фиг. 4: схематическая иллюстрация второго варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг. 5: более подробная схематическая иллюстрация пути импульсного лазерного излучения согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 4;
фиг. 6: график зависимости амплитуды принятого сигнала от времени согласно второму варианту осуществления;
фиг. 7: схематическая иллюстрация третьего варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8: схематическая иллюстрация четвертого варианта осуществления настоящего изобретения;
фиг. 9: схематическая иллюстрация пятого варианта осуществления настоящего изобретения
фиг. 10: система последовательной проверки герметичности контейнеров согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 11: график соотношения или разности испытательных и эталонных импульсов в отношении примера на фиг. 10;
фиг. 12: схематический вид сверху варианта осуществления устройства конвейера и газоаналитического устройства на фиг. 10;
фиг. 13: схематический вид сверху альтернативного варианта осуществления устройства конвейера и газоаналитического устройства на фиг. 10;
фиг. 14: качественная временная зависимость отобранного образца газа;
фиг. 15: схематическое представление испытательного устройства, включающего изоляционную камеру;
фиг. 16: схематическое представление испытательного устройства, включающего форкамеры;
фиг. 17: схематическое представление форкамер, покрывающих только часть контейнера;
фиг. 18: схематическое представление двухступенчатой системы предварительного и точного обнаружения утечек пропеллента;
фиг. 19: схематическое представление системы предварительного обнаружения утечек; и
фиг. 20: схематическое общее представление системы для изготовления герметичных контейнеров.
На данных чертежах одинаковые условные номера обозначают аналогичные компоненты.
фиг. 1 представляет спектральный диапазон значительного поглощения пропана и н-бутана в диапазоне длин волн, используемом для настоящего изобретения. Поскольку спектральные диапазоны поглощения пропана и бутана являются практически одинаковыми, проиллюстрирована только одна кривая. Изобутан имеет практически такой же спектральный диапазон, в то время как диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, HFA 134a, HFA 227 и другие возможные газы-пропелленты имеют отличающиеся формы спектра с пиками в рассматриваемом диапазоне. Считается, что для проявления поглощения в проиллюстрированном диапазоне длин волн газ-пропеллент должен иметь, по меньшей мере, одну связь C-H в своей молекулярной структуре.
В отличие от предшествующих оптических способов, работающих в диапазоне длины волны 7,2 мкм, рассматриваемый диапазон спектра поглощения на фиг. 1 не перекрывается с диапазоном воды или других атмосферных компонентов; следовательно, для обнаружения присутствия вышеупомянутых пропеллентов не требуется сложный спектральный анализ, чтобы их отличить. Данный диапазон длин волн спектра поглощения составляет практически от 3,30 до 3,55 мкм. Когда лазерное излучение, имеющее спектр, находящийся в данном диапазоне длин волн или включающий его, проходит через образец содержащий, по меньшей мере, один из рассматриваемых пропеллентов или любой другой пропеллент, проявляющий поглощение в требуемом диапазоне длин волн, оно, по меньшей мере, частично и в значительной степени поглощается вышеупомянутым пропеллентом, и, таким образом, его интенсивность снижается. Когда данное лазерное излучение сравнивают с практически таким же лазерным излучением, которое не проходило через образец, если, в общем, существует разность амплитуд между импульсным лазерным излучением, которое проходило через образец, и импульсным лазерным излучением, которое не проходило через образец, и данная разность не может быть обусловлена, например, разностью длины пути, например, в воздухе, пыли и т.д., то подтверждается присутствие пропеллента. Следует отметить, что, в отличие способов предшествующего уровня техники, настоящий способ не полагается спектральный анализ: сравниваются амплитуды импульсов независимо от частотного состава импульсного лазерного излучения, что представляет собой существенное упрощение по отношению к предшествующему уровню техники.
3
фиг. 2 схематически представляет основной вариант осуществления системы согласно настоящему изобретению и способ работы согласно настоящему изобретению с использованием диапазона спектра поглощения, который представлен на фиг. 1. Источник лазерного излучения 1 производит последовательные импульсы лазерного излучения, спектр которого находится, по меньшей мере, частично в диапазоне длин волн от 3,30 до 3,35 мкм. Эти импульсы проходят по пути P, который может, по меньшей мере, частично составлять волоконная оптика, через камеру 3 для образцов, по направлению к детектору 4. Камера 3 для образцов представляет собой многоходовую камеру, другими словами, лазерное излучение проходит через камеру множество раз между входом и выходом с помощью зеркал, и, таким образом, лазерное излучение воздействует на такое количество пропеллента, которое является необходимым. В качестве альтернативы, может быть использована одноходовая камера достаточной длины, которая является в равной степени подходящей для упомянутых ниже вариантов осуществления. Размер многоходовой камеры 3 представляет собой компромисс между достаточно коротким периодом газообмена, который уменьшается для камеры меньшего объема, и степенью поглощения, которая увеличивается при увеличении длины пути лазерного излучения через многоходовую камеру 3. Однако для большей длины пути требуется более крупная камера и/или большее число отражений, и результате этого увеличивается сложность и стоимость камеры для образцов. На практике было показано, что хорошо работает имеющая объем 300 см многоходовая камера для образцов, для которой длина пути составляет 36 м, однако объем и длину пути можно выбирать на желательном уровне.
ref
o
i
4
4
Когда известно, что пропеллент отсутствует в камере 3 для образцов, импульсы лазерного излучения рассматриваются как эталонные импульсы, которые, например, принимаются, детектором 4 и имеют амплитуду A. Если неизвестно, присутствует ли пропеллент в камере 3 для образцов, импульсы лазерного излучения рассматриваются как испытательные импульсы лазерного излучения. Когда пропеллент в обнаруживаемой концентрации вводится в камеру 3 для образцов, например, через один или более необязательных впускных и/или выпускных клапанов 5 и 5, пропеллент поглощает часть импульсов лазерного излучения, и в результате этого происходит измеримое уменьшение амплитуды импульсов, принятых на впуске E детектора 4. Это уменьшение амплитуды обнаруживает процессор 6 сигналов, с которым выпуск A детектора 4 находится в оперативном соединении.
o
ref
1
2
ref
фиг. 3 иллюстрирует принцип обнаружения по качественной временной зависимости: источник лазерного излучения 1 производит на выпуске 1 импульсы лазерного излучения с установленной частотой повторения. Когда пропеллент отсутствует в камере 3 для образцов, амплитуда обнаруженных сигналов лазерного излучения является идеально постоянной (A), и импульсы лазерного излучения (Ref) рассматриваются как эталонные импульсы лазерного излучения. Когда неизвестно, присутствуют ли пропан и бутан в камере 3 для образцов, импульсы лазерного излучения рассматриваются как испытательные импульсы лазерного излучения (Test). В момент времени T образец, содержащий некоторое количество пропеллента, вводится в камеру 3 для образцов, заставляя амплитуду обнаруженных сигналов, т.е. испытательных импульсов лазерного излучения в процессе испытания, уменьшаться ниже выбираемого порогового значения V. Процессор 6 сигналов обнаруживает это уменьшение амплитуды ниже порогового значения V, и в результате этого показывает присутствие пропеллента в камере 3 для образцов. В момент времени T образец выпускается из камеры 3 для образцов, заставляя амплитуду обнаруженных сигналов возвращаться на уровень A. Автоматическое регулирование порогового значения V можно осуществлять согласно статистической оценке аналогично тому, как описано в европейской патентной заявке EP 0791814.
i
o
Снова рассмотрим фиг. 2, где данный вариант осуществления может работать как периодический процесс, введение и выведение индивидуальных образцов через клапаны 5 и 5, или работу может осуществлять в непрерывном режиме, пропуская образцы в газе-носителе, таком как воздух, азот, аргон или аналогичный газ. Это применяется в равной степени и к другим вариантам осуществления, представленным на фиг. 4, 5, 7, 8 и 9. В результате этого поток газа-носителя с образцами должен быть максимально непрерывным, насколько это является возможным, таким образом, чтобы предотвращать искажения, которые могут быть вызваны пульсирующим потоком.
Чтобы повысить точность обнаружения, концентрацию образца в камере 3 для образцов можно увеличивать, повышая давление в камере 3 для образцов, например, посредством повышения давления с помощью установленного выше по потоку насоса, как представлено в точке 50 пунктирной линией на фиг. 2, и устанавливая, например, клапан 50 как регулирующий давление клапан. Тем не менее, согласно одному варианту осуществления, ниже по потоку устанавливается насос 52, поддерживающий устойчивое давление в камере 3 для образцов на уровне вакуума. Повышение давления в камере 3 приводит к увеличению поглощения излучения за счет повышения парциального давления пропеллента, который может присутствовать в камере 3 для образцов. В качестве дополнения или в качестве альтернативы, длина пути P через камеру 3 для образцов может увеличиваться, например, посредством использования большей длины камеры для образцов и/или камеры для образцов с большим числом многоходовых отражений. В результате этого достигается более продолжительное воздействие импульсов лазерного излучения на любой пропеллент, содержащийся внутри камеры 3 для образцов, приводя к увеличению поглощения, и в результате этого повышается точность измерения. Оба эти принципа (повышение давления в камере 3 и увеличение длины оптического пути в камере 3) могут в равной степени применяться индивидуально или в сочетании по отношению к любому другому из описанных ниже вариантов осуществления.
Ниже по потоку относительно источника лазерного излучения 1 может быть установлен оптический фильтр 54 для регулирования спектра лазерного излучения согласно его использованию. Это также распространяется в равной степени на все варианты осуществления, которые описаны ниже. Кроме того, согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 2, изготовление, по меньшей мере, части или даже всего пути P лазерного излучения, расположенного за пределами камеры 3 для образцов (т.е. пути от источника лазерного излучения 1 до камеры 3 для образцов и пути от камеры 3 для образцов до детектор 4) из оптического волокна приводит к очень устойчивой структуре.
фиг. 4 схематически представляет вариант осуществления, который практически реализуется в настоящее время.
Источник лазерного излучения 1 производит на своем выпуске A1 последовательные импульсы лазерного излучения, причем спектр лазерного излучения находится, по меньшей мере, частично, в диапазоне длин волн от 3,30 до 3,55 мкм. Согласно реализуемому на практике варианту осуществления, он имеет спектр, ограниченный диапазоном от 3,30 до 3,35 мкм. Лазерный источник 1 может содержать в качестве основы лазерный источник типа VECSEL (лазер поверхностного излучения с вертикальным резонатором) или QCL (квантово-каскадный лазер), примеры которых, работающие в желательном диапазоне длин волн, с недавнего времени поставляются компаниями Phocone AG и Alpes Laser AG, соответственно.
100
3
3
4
4
Расщепитель 2 пучка расщепляет импульсное лазерное излучение на испытательные импульсы лазерного излучения, проходящие испытательный оптический путь P1, и эталонные импульсы излучения, проходящие эталонный оптический путь P2. Таким образом, источник 1 и расщепитель 2 пучка, по существу, составляют источник устройство 100 источника с выпуском A для испытательных импульсов лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения. Испытательный путь P1 проходит через многоходовую камеру 3 для образцов, причем импульсы лазерного излучения проходят через объем камеры 3 для образцов несколько раз между входом E и выходом A камеры 3. После выхода из камеры 3 для образцов в точке A3 испытательный путь P1 ведет к впуску E детектора 4. Эталонный путь P2 обходит камеру 3 для образцов и проходит непосредственно к впуску E детектора 4.
i
o
Газообразный образец может поступать в камеру 3 для образцов, например, через необязательные клапаны 5 и 5. В современной реализации газообразный образец поступает в непрерывном потоке газа-носителя, например, воздуха. По существу, хороший режим работы представляет собой такой непрерывный поток газа-носителя (например, воздуха или азота), который переносит в себе образцы и в достаточной степени отделяется таким образом, что смешивание между образцами не может происходить вплоть до камеры 3 для образцов включительно.
Согласно предпочтительному варианту осуществления, части испытательного пути P1, расположенные за пределами камеры 3, являются оптически идентичными эталонному пути P2, т.е. оптический путь за пределами камеры 3 для образцов является практически идентичным (насколько это является обоснованным) для испытательного пути P1 и эталонного пути P2. Если рассматриваемые пути P1 и P2 проходят в воздухе, это означает, что длина испытательного пути P1 в атмосферном воздухе является такой же, как длина эталонного пути P2 в атмосферном воздухе, и на их протяжении существуют одинаковые оптические воздействия. Это обеспечивает, что любое ослабление, шум, пыль и другие оптические факторы воздействуют в одинаковой степени на испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения.
4
В настоящем примере, поскольку полная длина испытательного пути P1 составляет более чем полная длина эталонного пути P2, время прибытия испытательных импульсов лазерного излучения и время прибытия эталонных импульсов лазерного излучения не совпадают. В настоящем примере это достигается за счет длины испытательного пути P1 через многоходовую камеру 3 для образцов. Например, в случае импульсов продолжительностью 10 нс, производимых с частотой повторения, составляющей 10 кГц (т.е. по одному импульсу на 100 мкс), разность длины пути P1 и пути P2 можно регулировать таким образом, чтобы разделить прибытие эталонного импульса лазерного излучения и испытательного импульса лазерного излучения приблизительно на 120 нс, посредством создания пути через камеру 3 для образцов длиной 36 м. Другие и, следовательно, менее продолжительные временные интервалы, разделяющие импульсы, являются возможными при том условии, что два импульса могут четко отличаться друг от друга по своему времени прибытия к впуску E. Очевидно, например, в случае одноходовой камеры 3 для образцов, полная длина эталонного пути P2 может быть выбрана превышающей полную длину пути P1, и в результате этого достигается такой же эффект, но с обратным порядком прибытия импульсов. Тем не менее, в таком случае путь P2 может в некоторой степени потерять свою роль эталона, потому что в оптическом отношении оказывается более затруднительным регулирование более продолжительного пути P2, чтобы он был оптически идентичным, насколько это возможно, менее продолжительному пути P1 за пределами камеры 3 для образцов. Таким образом, суммарный эффект многоходовой камеры 3 для образцов является двойным, включая различное время прибытия испытательных и эталонных импульсов в детектор 4 и увеличенное поглощение по сравнению с одноходовой камерой.
4
6
6
ref
test
test
ref
Выпуск A детектора 4 находится в оперативном соединении с впуском E процессорного блока 6, в котором сравниваются амплитуды сигнала обнаруженного эталонного импульса и амплитуда детекторного сигнала испытательного импульса, выпуском в точке A. Если разность амплитуд (A-A) или соотношение амплитуд (A/A) эталонного и испытательного импульсов (REF и TEST) находится выше (или ниже, в зависимости от выбора соотношения или разности) порогового значения V, то подтверждается присутствие пропеллента в камере для образцов. Если источник лазерного излучения 1 производит импульсы с частотой 10 кГц, число измерений в секунду составляет 10000, что обеспечивает превосходное соотношение сигнала и шума, поскольку большое число измерений можно усреднять на протяжении периода времени, в течение которого газообразный образец проходит через камеру 3 для образцов. Разумеется, любая другая скорость измерений является возможной, если это желательно. Следует также отметить, что, как упомянуто выше, по меньшей мере, часть одного или нескольких путей лазерного излучения может составлять оптическое волокно. Это условие распространятся в равной степени на все другие варианты осуществления, которые описаны ниже. Если это необходимо, для порогового значения может быть использована статистическая оценка аналогично тому, как описано в европейской патентной заявке EP 0791814. Это распространятся в равной степени на все варианты осуществления.
3
фиг. 5 иллюстрирует более подробно вариант осуществления, представленный на фиг. 4. Источник лазерного излучения 1 включает содержащий легированный эрбием волоконный усилитель (EDFA) лазер накачки 1a, накачивающий, в данном конкретном случае, лазер VECSEL 1b с длиной волны 3,3 мкм. Однако, что является очевидным само по себе, можно использовать другие типы лазера накачки, и QCL или любой другой подходящий лазер, имеющий накачку или нет, который работает в желательном диапазоне длин волн, можно использовать вместо лазера VECSEL 1b. В данном случае выпуск источника лазерного излучения 1 проходит через линзу 7, поляризатор 8, фильтр 9, дополнительную линзу 10 и коллиматор 11. Расщепитель 2 пучка, который может представлять собой расщепитель пучка любого типа с равным поглощением обеих расщепленных частей лазерного пучка, такой как полупрозрачное зеркало с серебряным покрытием, разделяет лазерное излучение на протяжении испытательного пути P1 для испытательных импульсов лазерного излучения и на протяжении эталонного пути P2 для эталонных импульсов лазерного излучения. Путь P1 проходит через зеркало 12a через многоходовую камеру объемом 300 см, которая представляет собой камеру 3 для образцов. Длина пути P1 через эту конкретную многоходовую камеру составляет 36 м. После выхода из камеры 3 для образцов, путь P1 проходит через зеркало 12b к детектору 4. Путь P2 проходит от расщепителя 2 пучка через зеркало 12c и зеркало 12d к детектору 4, обходя многоходовую камеру 3. Путь P1 от расщепителя 2 до впуска камеры 3 и от выпуска камеры 3 до детектора 4 в оптическом отношении является идентичным, насколько это возможно, пути P2 от расщепителя 2 до детектора 4. Тем не менее, точную геометрическую форму и длину путей, проиллюстрированных на фиг. 5, не следует истолковывать как ограничительную, поскольку возможны альтернативные геометрические формы согласно точному расположению компонентов системы. Как упомянуто выше, части путей лазерного излучения могут составлять оптические волокна.
фиг. 6 представляет одно видоизменение принципа соотношения или разности амплитуд, который используется в детекторных системах, проиллюстрированных на фиг. 4 и 5. Эталонный импульс 101 и испытательный импульс 102 качественно иллюстрируют ситуацию, в которой пропеллент не присутствует в камере 3 для образцов, т.е. не обнаруживается негерметичный контейнер, а эталонный импульс 103 и испытательный импульс 104 качественно иллюстрируют ситуацию, в которой пропеллент из негерметичного контейнера присутствует в камере 3 для образцов. Каждый из импульсов имеет длительность, составляющую приблизительно 10 нс, и испытательные импульсы 102, 104 прибывают приблизительно через 120 нс после соответствующих эталонных импульсов. Само по себе является очевидным, что существуют и другие возможные длительности импульсов и другие интервалы, разделяющие импульсы, если это требуется. В первой паре импульсы 101, 102 имеют практически одинаковую амплитуду, т.е. A1 приблизительно равняется A2, и, таким образом, соотношение A2/A1 амплитуд импульсов приблизительно равняется 1, а разность A2-A1 между амплитудами импульсов приблизительно равняется 0.
В случае пары импульсов 103, 104, вследствие поглощения части лазерного излучения испытательного импульса 104 пропеллентом в камере 3 для образцов, амплитуда A4 импульса 104 составляет менее чем амплитуда A3 импульс 103, т.е. A4<A3. Следовательно, соотношение A4/A3 амплитуд импульсов составляет менее чем 1, а разность A4-A3 между амплитудами импульсов составляет менее чем 0. Если соотношение или разность (в зависимости от того, что используется в данное время) составляет менее чем пороговое значение, то подтверждается присутствие пропеллента в камере 3 для образцов.
Само по себе является очевидным, что данные соотношения или разности можно вычислять обратным образом, чтобы получать противоположные результаты, и тогда получение соотношения или разности, составляющих более чем пороговое значение, будет означать обнаружение пропеллента. Специалисты в данной области техники понимают, как вычислять эти значения и как располагать процессорный блок таким образом, чтобы определять в результате этого присутствие или отсутствие пропеллента в камере 3 для образцов. Кроме того, можно усреднять множество пар импульсов 101/102 и 103/104 или их разность или соотношение, и полученное среднее значение можно использовать, чтобы определять присутствие или отсутствие пропеллента в камере 3 для образцов.
4a
4b
4a
4b
фиг. 7 иллюстрирует третий вариант осуществления системы и способа согласно настоящему изобретению, который отличается от варианта осуществления, представленного на фиг. 4, тем, что вместо единственного детектора 4 пару детекторов 4a и 4b, имеющих впуски E и E для лазерного излучения, соответственно, и образующих совместно детекторное устройство 110, используют, чтобы обнаруживать испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения соответственно. Сигналы, выходящие из выпусков A и A детекторов, соответственно, поступают в процессорный блок 6 через его впуски. Поскольку детекторы 4a и 4b могут быть различными, может потребоваться калибровка. Для данного варианта не требуется сдвигать по времени испытательные импульсы и эталонные импульсы, поскольку испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения принимают соответствующие детекторы, и их можно затем сравнивать, даже если они прибывают одновременно. Однако это в равной степени является применимым и для неодновременного прибытия испытательных и эталонных импульсов, например, посредством предварительного сохранения амплитуды импульса для дополнительной оценки, что может осуществляться согласно вариантам осуществления на фиг. 4 и 5.
фиг. 8 представляет четвертый вариант осуществления, отличающийся от варианта осуществления на фиг. 4 тем, что испытательные импульсы лазерного излучения производит первый лазерный источник 1c, и эталонные импульсы лазерного излучения производит второй лазерный источник 1d, которые образуют устройство 100 лазерных источников. Как и на фиг. 4, используется единственный детектор 4, путь P1 является длиннее, чем путь P2, и, таким образом, что разделяется по времени прибытие испытательных импульсов лазерного излучения и эталонных импульсов лазерного излучения к впуску E4 детектора 4. Может потребоваться калибровка и/или синхронизация двух источников лазерного излучения.
4a
4b
фиг. 9 представляет пятый вариант осуществления, в котором сочетаются вариант осуществления на фиг. 7 и вариант осуществления на фиг. 8 в том, что два отдельных источника лазерного излучения 1c, 1d образуют устройство 100 источников лазерного излучения, и два детектора 4a и 4b, имеющие, соответственно, впуски E и E для лазерного излучения (см. фиг. 7), образуют детекторное устройство 110. Путь P1 проходит от источника лазерного излучения 1c через камеру 3 для образцов к детектору 4a. Аналогичным образом, путь P2 проходит от источника лазерного излучения 1d к детектору 4d, обходя камеру 3 для образцов. Как отмечено выше, может потребоваться калибровка и/или синхронизация источников лазерного излучения и калибровка детекторов.
фиг. 10 представляет систему проверки герметичности контейнеров 20, содержащих пропеллент. Это могут быть, например, аэрозольные баллоны, содержащие образующий аэрозоль газ в качестве пропеллента, или баллоны с топливом, например, для переносных газовых плит, в которых используется пропан и/или бутан в качестве топлива и в качестве пропеллента. Конвейерная система 21 любого известного типа (т.е. прямолинейная, криволинейная или вращательная) последовательно перемещает контейнеры 20 к газоаналитическому устройству 22 с постоянной скоростью. Насос P, который может представлять собой непрерывно работающий насос любого известного типа, создает частичный вакуум в системе для образцов, и в результате этого образцы втягиваются из окружающего пространства соответствующих контейнеров 20, расположенных вблизи газоаналитического устройства 22, через необязательный фильтр F, необязательную ступень давления 23, вдоль трубопровода 55 и через камеру 3 для образцов системы обнаружения согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 4 или 5 и описанному выше. Поскольку, согласно данному варианту осуществления, образцы непрерывно втягиваются при практически постоянной скорости потока, причем необязательные клапаны 5, проиллюстрированные на фиг. 2, отсутствуют или остаются открытыми. Система построена таким образом, что абсолютное давление в камере 3 для образцов составляет от 10 мбар (1 кПа) до 1000 мбар (100 кПа), причем точное давление выбирается как компромисс между скоростью газового потока и способностью обнаружения приблизительно 100 частей на миллион пропеллента, например, пропана и/или бутана в образце: повышенное давление приводит к повышенной точности измерения вследствие повышенного парциального давления пропеллента, присутствующего в камере, в то время как пониженное давление приводит к сокращению времени переноса газа, в результате которого увеличивается производительность проверки. В качестве альтернативы, можно использовать вариант высокого давления, согласно которому насос устанавливается между газоаналитическим устройством 22 и газовым впуском в камеру 3 для образцов, причем выпуск камеры 3 для образцов оборудован регулирующим давление ограничителем потока для поддержания желательного давления в камере 3 для образцов.
Если процессор 6 сигналов обнаруживает присутствие пропеллента в камере 3 для образцов выше установленного порогового значения, которому соответствует неприемлемая степень утечки из контейнера 20, автоматический механизм отбраковки R своим действием отбраковывает такие контейнеры с производственной линии. На практике обнаружение конкретного негерметичного контейнера задерживается приблизительно на 22 мс при абсолютном давлении в системе, составляющем приблизительно 10 мбар (1 кПа), что обусловлено, в первую очередь, временем перемещения образца от газоаналитического устройства 22 до камеры 3 для образцов.
Таким образом, поскольку конкретный контейнер перемещается при скорости конвейера, составляющей 600/мин (50 мс), данный контейнер все еще присутствует у газоаналитического устройства 22 в течение 22 мс после его прибытия к устройству 22.
c
Для детекторной системы не требуется «синхронизация» с конвейерной системой, чтобы автоматический механизм отбраковки R отбраковывал негерметичный контейнер, поскольку результат обнаружения и сравнения относится к контейнеру, который все еще занимает положение у газоанализатора. Однако если временной интервал между прибытием контейнера 20 в положение у газоанализатора и получением результата проверки становится чрезмерно продолжительным, если изменяется скорость перемещения, то данный временной интервал I и/или скорость V необходимо учитывать, чтобы правильно соотносить результаты проверки с соответствующими контейнерами. Кроме того, если механизм отбраковки находится ниже по потоку относительно положения у газоанализатора, как представлено на фиг. 10, это также следует принимать во внимание, чтобы синхронизировать механизм отбраковки с подлежащими отбраковке контейнерами, и специалисту в данной области техники известно, как это осуществляется.
Дополнительные параметры системы, такие как скорость перемещения, определяемая, например, у конвейерного привода 112, и прибытие контейнера в положение у газоанализатора, которое обнаруживает датчик 114, можно вводить в процессорный блок 6, чтобы надлежащим образом соотносить результат с соответствующим контейнером, подлежащим отбраковке.
Хотя фиг. 10 представляет детекторную систему согласно варианту осуществления на фиг. 4 или 5, вместо него может быть использован любой другой из проиллюстрированных вариантов. В случае использования варианта осуществления, представленного на фиг. 2, эталонные импульсы лазерного излучения производятся, когда контейнеры не присутствуют в системе, или предварительно проверенный на герметичность контейнер поступает в газоаналитическое устройство 22, или осуществляется калибровка на основании интервала между индивидуальными контейнерами 20. Тогда резкое уменьшение амплитуды принятых импульсов показывает присутствие негерметичного контейнера, и в результате этого приводится в действие автоматический механизм отбраковки R. В качестве дополнительного видоизменения, множество детекторных систем можно оборудовать системой переключения, чтобы направлять газообразные образцы в каждую детекторную систему поочередно. В качестве альтернативы, единственная детекторная система, имеющая множество камер 3 для образцов, может быть использована с аналогичной системой переключения для направления газообразных образцов, и с единственным лазерным источником, направляющим импульсы лазерного излучения поочередно через каждую камеру для образцов с помощью оптического переключателя, например, зеркала с пьезоэлектрическим приводом.
Принцип обнаружения согласно варианту осуществления на фиг. 10 при включении в такое устройство для проверки герметичности качественно проиллюстрирован на фиг. 11. Данный чертеж представляет качественный график производительности операции сравнения, т.е. производительности процессорного блока 6 в единицах времени 0,1 с. Когда производительность составляет 600 изделий в минуту, один контейнер проверяется в течение 0,1 с.
Сигнал s представляет собой соотношение или разность амплитуды принимаемого испытательного импульса лазерного излучения и амплитуды принимаемого эталонного импульса лазерного излучения предпочтительно непосредственно перед или непосредственно после испытательного импульса лазерного излучения.
Число X представляет собой соотношение или разность амплитудой испытательного импульса и амплитудой эталонного импульса, когда пропан и бутан не присутствуют в камере 3 для образцов. Если не учитывать путь через камеру 3 для образцов, оптический путь P1 является таким же, как оптический путь P2, и тогда соотношение X практически равняется 1, а разность X практически равняется 0. Когда пропеллент из негерметичного контейнера присутствует в камере 3 для образцов, в результате этого поглощается часть испытательных импульсов лазерного излучения. Таким образом, амплитуда принятых испытательных импульсов лазерного излучения уменьшается, приводя к уменьшению соотношения между амплитудами испытательных и эталонных импульсов лазерного излучения или делая отрицательной разность амплитуд испытательных и эталонных импульсов лазерного излучения, и в результате этого уменьшается сигнал s.
При скорости проверки, составляющей 600 контейнеров в минуту, в секунду проверяются 10 контейнеров, т.е. проверка одного контейнера занимает 0,1 с. Поскольку лазер производит импульсы продолжительностью 10 нс с частотой повторения, составляющей 10 кГц, за каждую 0,1 с происходит 1000 индивидуальных измерений. Если контейнер присутствует вблизи газоанализатора в течение 50% этого времени, то для каждого контейнера осуществляется по 500 индивидуальных измерений, результаты которых могут проходить через низкочастотный фильтр или усредняться по периоду времени таким образом, чтобы повышалась точность сигнала. Следует отметить, что рассматриваемые амплитуды могут соответствовать результату усреднения A на фиг. 14, который составляет число представительных пар эталонных и испытательных импульсов, когда негерметичный контейнер проходит под газоанализатором. При вычислении согласно фиг. 6 соотношение или разность A для числа n пар импульсов можно усреднять, чтобы определять, является контейнер герметичным или нет.
На графике фиг. 11 можно видеть, что контейнеры, проверяемые в моменты времени 0,3 с и 1,0 с после условного начального момента времени 0 с, являются негерметичными, и процессорный блок, таким образом, приводит в действие автоматический механизм отбраковки R, который отбраковывает эти контейнеры.
Само по себе является очевидным, что если данные соотношения или разности вычисляются обратным образом, то при обнаружении пропеллента соотношение или разность увеличивается, и в таком случае сигнал s становится обратным тому, что проиллюстрировано на фиг. 11.
фиг. 12 иллюстрирует вид сверху простой конвейерной системы 21 для системы проверки герметичности на фиг. 10, с которой сочетается единственное газоаналитическое устройство 22. Контейнеры 20 перемещаются конвейерной системой 21 по единственной линии. Автоматический механизм отбраковки R располагается таким образом, чтобы иметь возможность удаления негерметичных контейнеров с линии на основании команды процессорного блока 6. Автоматический механизм отбраковки R может представлять собой любой известный тип. Хотя здесь проиллюстрирована прямолинейная конвейерная система, также является возможной и вращательная система.
фиг. 13 иллюстрирует чередующуюся конвейерную систему, в которой две смещенные линии контейнеров 20 проходят поочередно к паре газоаналитических устройств 22a, 22b. Газоаналитические устройства 22a, 22b могут просто присоединяться параллельно друг другу к камере 3 для образцов, или они могут присоединяться последовательно к камере 3 для образцов с помощью трехходового клапана 23. Трехходовой клапан 3 сохраняет постоянное поперечное сечение потока.
Работа клапана 23 синхронизирована с перемещением контейнеров 20. Это устройство потенциально обеспечивает увеличение скорости проверки контейнеров. Как и на фиг. 12, эта конвейерная система может быть вращательной, а не прямолинейной, или она может включать пару вращательных конвейеров, перемещающих контейнеры 20 поочередно к паре газоанализаторов 22a, 22b общего газоаналитического устройства.
Во многих системах наполнения и проверки контейнеров может возникать проблема загрязнения атмосферного воздуха газом-пропеллентом. Обычные стратегии сокращения выбросов, включающие вытяжку на нижнем уровне, в определенной степени ограничивают эту проблему: рассматриваемые газы-пропелленты имеют более высокую плотность, чем воздух, и, таким образом, в любом случае склонны к перемещению вниз. Однако эти стратегии сокращения выбросов могут оказаться недостаточными для предотвращения воздействия газа-пропеллента из окружающей среды на показания обнаруживающей утечку пропеллента системы. Простое решение этой проблемы заключается в том, чтобы поместить пробоотборное устройство на максимально возможной высоте от пола, идеально на высоте, составляющей, по меньшей мере, 1,2 м.
фиг. 15 схематически иллюстрирует еще одно решение этой проблемы, которое представляет собой «кондиционирование». Как на фиг. 10, 12 и 13, конвейер 21 (который может представлять собой прямолинейный, вращательный или любой другой тип) перемещает контейнеры 20 мимо газоанализатора 22, который втягивает образцы и перемещает их в камеру 3 для образцов (не проиллюстрирована на фиг. 14). Газоанализатор 22, который может представлять собой любой указанный выше тип, находится в изоляционной камере 24, оборудованной на каждом конце воздушными завесами 25a, 25b, через которые проходят контейнеры 20. Источник 28 сжатого газа направляет сжатый свежий воздух (например, получаемый из газовых баллонов или втягиваемый их окружающей среды и, таким образом, не загрязненный пропеллентом) через необязательные клапаны 30 к выпускам 26 которые создают воздушную завесу. В качестве альтернативы, вместо воздуха можно использовать азот, аргон или другой инертный газ.
Кроме того, свежий воздух или другой незагрязненный газ для продувки изоляционной камеры 24 можно вводить в изоляционную камеру 24 над контейнерами 20 (т.е. сверху) через впуск 27, и газ из внутреннего пространства изоляционной камеры 24 можно выводить из нижней части изоляционной камеры 24 через выпуск 33 под действием тяги насоса 32.
Хотя проиллюстрированные газовые потоки представлены как поступающие из общего газового источника 28, это не является обязательным, поскольку, например, воздушные завесы можно обеспечивать из одного газового источника, в то время как газ, вводимый в изоляционную камеру 24, может поступать из другого источника или он может вообще отсутствовать. Аналогичным образом, может отсутствовать выпуск 33, если он не требуется, например, если воздушные завесы 25a, 25b создают достаточное движение воздуха, чтобы обеспечивать постоянное поступление воздуха во внутреннее пространство изоляционной камеры 24 и его выход, например, через отверстия (не проиллюстрированные на чертеже) в нижней части изоляционной камеры 24. Кроме того, воздушная завеса 25a на входе в изоляционную камеру 24 способствует продуванию и удалению загрязняющих веществ окружающего пространства контейнеров 20.
Соответственно, внутреннее пространство изоляционной камеры 24 изолировано от атмосферного воздуха воздушными завесами 25a, 25b, и любое загрязнение, поступающее в изоляционную камеру 24, например, из негерметичного контейнера 20, быстро удаляется через выпуск 33.
Механизм отбраковки (не представлен на чертеже) любого соответствующего типа может быть установлен, насколько это целесообразно, внутри изоляционной камеры 24 или после нее
фиг. 16 схематически иллюстрирует альтернативный вариант осуществления, включающий кондиционирование. Несколько форкамер 40a-40d расположены выше конвейера 21 (который может представлять собой прямолинейный, вращательный или любой другой тип), по которому перемещаются последовательно контейнеры 20. Форкамеры перемещаются на подающем устройстве синхронно с контейнерами 20 на конвейере 21. Устройство конвейера 21 и форкамер 40 может быть аналогичным устройству существующих в настоящее время и производимых заявителем систем проверки герметичности карусельного типа на вакуумной основе. Форкамера 40 опускается над контейнером 20, что проиллюстрировано как 40a, и продувается чистым воздухом или другим газом, например, азотом, который поступает сверху. Эта продувка может происходить в то время, когда форкамера 40a опускается, и/или после того, как она опускается и занимает свое наиболее низкое положение, и она предназначается, чтобы удалять любой пропеллент или загрязненный атмосферный воздух из форкамеры и окружающего пространства контейнера 20. Затем, что проиллюстрировано как 40b, форкамера 40 остается вблизи контейнера 24 в течение определенного времени, таким образом, чтобы обеспечивать увеличение концентрации пропеллента внутри форкамеры 40 в том случае, если контейнер является негерметичным, что дополнительно повышает точность измерения, поскольку определяется более высокая концентрация вытекающего пропеллента по сравнению с простым пропусканием контейнеров под газоанализатором. Далее, что проиллюстрировано как положение 40c форкамеры, образец выводится из форкамеры и перемещается в камеру для исследования 3 системы обнаружения утечек пропеллента, как описано выше, путем газоаналитического исследования форкамеры способом, аналогичным непосредственному газоаналитическому исследованию контейнеров, что проиллюстрировано выше на фиг. 10, или путем ее непосредственного присоединения к камере 3 для образцов. Если это желательно, может быть установлен всасывающий насос (не проиллюстрирован на чертеже), чтобы увеличивать скорость удаления образца из форкамеры. Наконец, что проиллюстрировано как 40d, форкамера 40 удаляется из окружающего контейнер пространства 20. Как упомянуто выше, устанавливается механизм отбраковки любого известного типа (не проиллюстрирован на чертеже), который является целесообразным для отбраковки негерметичных контейнеров.
В общем, все вышеупомянутые осуществляющие «кондиционирование» и уменьшающие загрязнение системы могут быть описаны как предварительная продувка загрязняющих веществ из окружающего контейнеры пространства чистым воздухом или другим чистым газом и последующий сбор газообразных образцов для исследования.
Форкамеры 40 могут быть полноразмерными, т.е. полностью покрывающими контейнер 20, и они могут включать или не включать уплотнение между форкамерами 40 и конвейером 21. В качестве альтернативы, форкамеры 40 могут частично покрывать длину контейнера 20, например, чтобы проходил только выступ 203, или форкамеры могут покрывать только клапан 201 и отогнутую кромку 202 контейнера 20, что также проиллюстрировано на фиг. 17. Необязательное уплотнение 401 может обеспечивать герметическое соединение форкамерой 40 и контейнером 20. Уплотнения 401 могут иметь пневматический привод.
2
o
o
Следующий способ уменьшения загрязнения исследуемой среды, содержащей пропеллент, схематически проиллюстрирован на фиг. 18. Может возникать ситуация, в которой контейнер является насколько негерметичным, что значительные количества пропеллента «выдуваются» из клапана и/или отогнутой кромки. Каждый такой контейнер в случае его введения в исследуемую среду, т.е. в окружающее пространство газоанализатора 22 или форкамеры 40, или в изоляционную камеру 24, выпускал бы большие количества пропеллента, что могло бы ухудшать точность измерений и, вероятно, приводить к отбраковке герметичных контейнеров вследствие такого перекрестного загрязнения. Эту проблему решает процесс двухступенчатого исследования. Выше по потоку относительно обнаруживающей утечки пропеллента системы 51, которая может представлять собой любой из описанных выше типов, и соответствующего механизма отбраковки R, которым управляет выпуск 51 обнаруживающей утечки пропеллента системы 51, находится предварительная обнаруживающая утечки пропеллента система 52, которая регулирует систему предварительной отбраковки R1 посредством своего выпуска 52. Как проиллюстрировано на фиг. 19, предварительная обнаруживающая утечки пропеллента система 52 может включать легкую детекторную систему типа заслонки, под которой перемещаются контейнеры 20, и которая устроена таким образом, что значительная утечка пропеллента, имеющая определенную скорость потока (т.е. «протекающий» контейнер) заставляет заслонку 53 подниматься под действием потока вытекающего газа, и в результате этого прерывается электрический контакт 54, поскольку заслонка 53 составляет якорь электрического переключателя. В качестве альтернативы, движение заслонки может создавать контакт противоположным указанному выше образом, или заслонка может приводить в действие микропереключатель для создания или прерывания электрического контакта. Другие альтернативные варианты представляют собой оптические, электростатические или магнитные устройства, которые обнаруживают движение заслонки 53 под действием вытекающего газа. В качестве альтернативы, можно использовать обнаружение местного избыточного давления или оптический способ с применением принципа преломления света под действием вытекающего газа.
Если предварительная обнаруживающая утечки пропеллента система 52 обнаруживает значительную негерметичность контейнера 20, подается сигнал на выпуске 52o, который управляет системой предварительной отбраковки R1 таким образом, что рассматриваемый контейнер отбраковывается, и предотвращается его поступление в обнаруживающую утечки пропеллента систему 51, и, таким образом, предотвращается загрязнение исследуемой среды обнаруживающей утечки пропеллента системы 51. Предварительная обнаруживающая утечки пропеллента система 52 может занимать удобное положение на производственной линии между наполнением контейнеров и обнаруживающей утечки пропеллента системой 51.
3
0
3
1
2
фиг. 20 схематически представляет общий вид системы изготовления герметичных контейнеров. В блоке M контейнеры изготавливают и наполняют, получая непроверенные контейнеры 20u. Эти непроверенные контейнеры 20u затем поступают в блок T, где их исследуют любым из описанных выше способов в любой из описанных выше обнаруживающих утечки пропеллента систем. Негерметичные контейнеры 20f отбраковываются механизмом отбраковки R на основании сигнала обнаруживающей утечки пропеллента системы в точке T. В случае системы двойной проверки (предварительной и тонкой), которая проиллюстрирована на фиг. 18, механизм отбраковки R, естественно, включает оба механизма отбраковки R и R, представленные на данном чертеже.
3
Механизм отбраковки R можно также включать в блок T. Герметичные контейнеры 20p, которые проходят проверку отсутствия утечек и, таким образом, считаются изготовленными, затем поступают на дальнейшие операции, такие как установка крышек, прикрепление этикеток, помещение в ящики, поставка потребителям и т.д.
Несмотря на то, что была сделана попытка полного описания настоящего изобретения посредством разнообразных конкретных вариантов осуществления, их не следует истолковывать как ограничение объема настоящего изобретения, который определяется исключительно объемом прилагаемой формулы изобретения. В частности, следует отметить, что все варианты осуществления могут сочетаться, при том условии, что результат не является противоречивым.
Наконец, далее представлены условия, относящиеся к тому, как настоящее изобретение, в общем, осуществляется в настоящее время:
Пункт A. Способ проверки герметичности контейнеров, содержащих, по меньшей мере, один газ-пропеллент, выбранный из группы, которую составляют пропан, н-бутан, изобутан, диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, HFA 134a, HFA 227, причем данный способ включает следующие стадии:
- получение газообразного образца, отбираемого из окружающего контейнер пространства;
- помещение газообразного образца в камеру для образцов;
- создание испытательных импульсов лазерного излучения и эталонных импульсов лазерного излучения, причем спектр импульсов излучения в каждом случае, по меньшей мере, частично находится в спектральном диапазоне длин волн от 3,30 до 3,55 мкм;
- пропускание испытательных импульсов лазерного излучения через камеру для образцов, и пропускание эталонного лазерного излучения мимо камеры для образцов;
- обнаружение испытательных импульсов лазерного излучения и эталонных импульсов лазерного излучения;
- сравнение амплитуды, по меньшей мере, одного обнаруженного испытательного импульса лазерного излучения с амплитудой, по меньшей мере, одного обнаруженного эталонного импульса лазерного излучения таким образом, чтобы определять присутствие или отсутствие вышеупомянутого пропеллента выше установленной пороговой концентрации в камере для образцов.
Пункт B. Способ по предшествующему пункту, в котором испытательные импульсы лазерного излучения проходят через камеру для образцов множество раз.
Пункт C. Способ по любому предшествующему пункту, в котором испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения производятся путем расщепления пучка импульсного лазерного излучения, производимого единственным источником лазерного излучения.
Пункт D. Способ по любому предшествующему пункту, в котором испытательные импульсы лазерного излучения и эталонные импульсы лазерного излучения обнаруживаются одним и тем же детектором, и полная длина оптического пути, который проходят испытательные импульсы лазерного излучения, отличается от длины оптического пути, который проходят эталонные импульсы лазерного излучения, таким образом, что испытательные и эталонные импульсы лазерного излучения не влияют друг на друга в детекторе.
Пункт E. Способ по любому предшествующему пункту, в котором газообразный образец втягивается в камеру для образцов в непрерывном режиме, например, с помощью всасывающего насоса.
Пункт F. Способ по любому предшествующему пункту, в котором множество контейнеров последовательно перемещаются, по меньшей мере, мимо одного газоанализатора, причем образец отбирается из окружающего пространства каждого контейнера, когда он проходит газоанализатор.
Пункт G. Способ по предшествующему пункту, в котором множество контейнеров последовательно перемещаются поочередно, по меньшей мере, мимо двух газоанализаторов, причем клапанное устройство необязательно установлено, чтобы приводить каждый индивидуальный газоанализатор в соединение с камерой для образцов поочередно и синхронно с пропусканием контейнеров.
Пункт H. Способ изготовления герметичных контейнеров, содержащих, по меньшей мере, один газ-пропеллент, выбранный из группы, которую составляют пропан, н-бутан, изобутан, диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, HFA 134a, HFA 227, причем данный способ включает следующие стадии:
- изготовление наполненных непроверенных контейнеров;
- проверка герметичности вышеупомянутых контейнеров способом проверки герметичности по любому предшествующему пункту;
- если вышеупомянутый газ-пропеллент обнаруживается в камере для образцов на уровне, превышающем установленную пороговую концентрацию, отбраковка вышеупомянутого исследуемого контейнера;
- если вышеупомянутый газ-пропеллент обнаруживается в камере для образцов на уровне ниже установленной пороговой концентрации, приемка вышеупомянутого исследуемого контейнера в качестве герметичного контейнера.
Пункт I. Система проверки герметичности контейнеров для обнаружения утечек в контейнерах, содержащих, по меньшей мере, один газ-пропеллент, выбранный из группы, которую составляют пропан, н-бутан, изобутан, диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, HFA 134a, HFA 227, причем данная система включает:
- камеру для образцов;
- газоаналитическое устройство в гидравлическом соединении с камерой для образцов;
- производящее лазерное излучение устройство, имеющее выпуск для испытательных импульсов лазерного излучения и для эталонных импульсов лазерного излучения, причем вышеупомянутые импульсы лазерного излучения имеют спектр, находящийся, по меньшей мере, частично в спектральном диапазоне длин волн практически от 3,30 до 3,55 мкм;
- детекторное устройство, имеющее впуск детектора для испытательных импульсов лазерного излучения и эталонных импульсов лазерного излучения и выпуск детектора, причем вышеупомянутый выпуск вышеупомянутого производящего лазерного излучения устройство для испытательных импульсов лазерного излучения находится в оперативном соединении с вышеупомянутым впуском детектора через вышеупомянутую камеру для образцов, и вышеупомянутый выпуск вышеупомянутого производящего лазерное излучение устройства для эталонных импульсов лазерного излучения находится в оперативном соединении с вышеупомянутым впуском детектора, обходя вышеупомянутую камеру для образцов;
- процессорный блок сравнения, имеющий впуск процессора и выпуск процессора;
- вышеупомянутый выпуск детектора находится в оперативном соединении с вышеупомянутым впуском процессора;
- вышеупомянутый процессорный блок сравнения, производящий на вышеупомянутом выпуске процессора результирующий сигнал сравнения амплитуды вышеупомянутых испытательных импульсов лазерного излучения и амплитуды вышеупомянутых эталонных импульсов лазерного излучения.
Пункт J. Система проверки герметичности контейнеров по предшествующему пункту, в которой камера для образцов представляет собой многоходовую камеру для образцов.
Пункт K. Система проверки герметичности контейнеров по пункту I или J, в которой производящее лазерное излучение устройство включает единственный лазерный источник, и в котором расщепитель пучка предназначается, чтобы расщеплять импульсы лазерного излучения из единственного лазерного источника на вышеупомянутые испытательные импульсы лазерного излучения и вышеупомянутые эталонные импульсы лазерного излучения.
Пункт L. Система по любому из пунктов I-K, в котором детекторное устройство включает единственный детектор для импульсов лазерного излучения, и полная длина оптического пути для испытательных импульсов лазерного излучения отличается от полной длины оптического пути для эталонных импульсов лазерного излучения, таким образом, что испытательные и эталонные импульсы лазерного излучения не влияют друг на друга в детекторе.
Пункт M. Система по любому из пунктов I-L, в котором насосное устройство, например, всасывающий насос, устанавливается таким образом, чтобы втягивать газообразный образец в камеру для образцов в непрерывном режиме.
Пункт N. Система по любому из пунктов I-M, дополнительно включающая устройство для перемещения, предназначенное, чтобы перемещать множество контейнеров последовательно, по меньшей мере, мимо одного газоанализатора и установленное таким образом, чтобы обеспечивать отбор образца из окружающего пространства каждого контейнера, когда он проходит газоанализатор.
Пункт O. Система по предшествующему пункту, в котором устройство для перемещения предназначено, чтобы перемещать множество контейнеров последовательно и поочередно, по меньшей мере, мимо двух газоанализаторов, причем необязательно предусмотрено клапанное устройство, предназначенное, чтобы приводить каждый индивидуальный газоанализатор в соединение с камерой для образцов поочередно и синхронно с пропусканием контейнеров.
Пункт P. Система для изготовления проверенных на герметичность контейнеров, содержащих, по меньшей мере, один газ-пропеллент, по меньшей мере, один газ-пропеллент, выбранный из группы, которую составляют пропан, н-бутан, изобутан, диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, HFA 134a, HFA 227, причем данная система включает:
- производственное устройство для изготовления непроверенных контейнеров;
- наполняющее устройство для наполнения контейнеров, по меньшей мере, частично вышеупомянутым, по меньшей мере, одним газом-пропеллентом;
- систему проверки герметичности контейнеров по любому из пунктов I-P;
- отбраковочное устройство для отбраковки контейнеров, которые определяются как негерметичные.
Кроме того, в следующих пунктах могут быть, в общем, описаны системы кондиционирования:
Пункт Q. Способ получения газообразного образца из окружающего контейнер пространства, включающий следующие стадии:
- продувка окружающего пространства камеры чистым воздухом или другим чистым газом; затем
- получение газообразного образца из окружающего контейнер пространства.
Пункт R. Способ по пункту Q, в котором продувка осуществляется путем пропускания контейнера через воздушную завесу, определяющую вход в изоляционную камеру, и в котором получение газообразного образца осуществляется внутри вышеупомянутой изоляционной камеры.
Пункт S. Способ по пункту R, в котором дополнительная продувка осуществляется внутри изоляционной камеры с помощью введения чистого воздуха или другого чистого газа в верхнюю часть изоляционной камеры и активного или пассивного выведения воздуха или газа из нижней части изоляционной камеры.
Пункт T. Способ по пункту Q, в котором форкамера опускается над контейнером, причем вышеупомянутая форкамера продувается чистым воздухом или другим чистым газом, пока форкамера опускается над контейнером и/или когда форкамера уже опустилась над контейнером, и в котором газообразный образец отбирается из внутреннего пространства форкамеры.
Пункт U. Система для получения газообразного образца из окружающего контейнер пространства, включающая:
- продувочное устройство;
- пробоотборное устройство, находящееся ниже по потоку относительно продувочного устройства.
Пункт V. Система по пункту U, в которой продувочное устройство представляет собой устройство воздушной завесы, определяющее вход в изоляционную камеру, и в которой пробоотборное устройство находится внутри вышеупомянутой изоляционной камеры.
Пункт W. Система по пункту V, в котором дополнительное продувочное устройство установлено внутри изоляционной камеры в ее верхней части, и активное и/или пассивное извлекающее устройство расположено в нижней части изоляционной камеры.
Пункт X. Система по пункту U, включающая форкамеру, которая находится в оперативном соединении с контейнером или с его окружающим пространством и образует, по меньшей мере, часть пробоотборного устройства, причем вышеупомянутая форкамера находится в оперативном соединении с источником чистого воздуха или другого чистого газа, таким образом, что она дополнительно составляет, по меньшей мере, часть продувочного устройства.