ИЗМЕРЕНИЕ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ПЛЕНОЧНОЙ КАМЕРЫ
MEASUREMENT OF PRESSURE DIFFERENCE BY MEANS OF FILM CAMERA

Изобретение относится к установке проверки герметичности для измерения разности давлений между проверочной камерой и эталонной камерой, а также к способу измерения соответствующей разности давлений.
Известно измерение разности давлений между внутренним давлением в объекте испытания и внутренним давлением в эталонной камере. Под объектом испытания могут понимать упаковку продукта питания. Объект испытания и эталонная камера перед измерением разности давлений подвергаются воздействию одинакового избыточного давления. У неплотного объекта испытания во время измерения разности давлений между объектом испытания и эталонной камерой образуется разность давлений, поскольку избыточное давление стравливается через неплотность из объекта испытания, в то время как в герметично закупоренной эталонной камере избыточное давление остается неизменным. Измеренная разница давлений служит мерой величины утечки для объекта испытания. Преимущество измерения разности давлений состоит в том, что датчик давления не должен быть рассчитан на превалирующее в объекте испытания и в эталонной камере давление. Например, в объекте испытания и в эталонной камере может превалировать давление 10 бар, в то время как датчик разности давлений рассчитан только для области до 100 мбар. Другое преимущество состоит в том, что действующие на полное давление в пределах объекта испытания тепловые влияния действуют тем же образом также на давление в эталонной камере и, таким образом, не влияют на разность давлений.
В ЕР 0313678 В1 и ЕР 0763722 В1 в каждом случае описывается приспособление в составе содержащей объект испытания проверочной камеры и системы эталонного давления, которая может быть отделена от проверочной камеры посредством запорного клапана, причем разность давлений между давлением в пределах проверочной камеры и давлением в пределах системы эталонного давления измеряется с помощью датчика разности давлений. Проверочная камера и система эталонного давления в каждом случае выполнены с жесткими стенками, причем проверочная камера выполнена для приема объекта испытания, а система эталонного давления выполнена в виде участка линии. Кроме того, описывается эталонная камера, которая служит для снабжения проверочной камеры заданным эталонным давлением.
Кроме того, являются известными пленочные камеры для проверки на герметичность объектов испытания с нежесткой формой. В DE 19722262 А1 описывается выполнение из пленки проверочной камеры, выполненной для минимизации проверочного пространства, иными словами, пространства, остающегося между объектом испытания и проверочной камерой. Для испытания на герметичность объекта испытания с нежесткой формой, например упаковочного пакета, в пленочной камере без использования проверочного газа содержащая объект испытания пленочная камера вакуумируется, а затем измеряется подъем полного давления в пределах пленочной камеры в области вне объекта испытания. Кроме того, покрывающая объект испытания пленка предотвращает разрыв объекта испытания.
Для обеспечения достаточно точного измерения повышения давления в пленочной камере, полное давление в пределах пленочной камеры должно быть предварительно вакуумировано на достаточно незначительное значение. Для достижения с помощью измерительных головок достаточной точности измерений полного давления, требуется давление (вакуум) менее 100 мбар. Обычно, достигают давления менее 10 мбар, а предпочтительно менее 1 мбар. При столь незначительных давлениях газовые фракции, которые выделяются из пленочной стенки пленочной камеры и из расположенного, типичным образом, между объектом испытания и пленочной стенкой нетканого материала, приводят к повышению давления.
В основе изобретения лежит задача создания установки проверки герметичности с более точным измерением разности давлений между проверочной камерой и эталонной камерой.
Эта задача решается согласно пункту 1 формулы в установке проверки герметичности для измерения разности давлений между имеющей внутренний объем проверочной камерой и имеющей внутренний объем эталонной камерой, содержащей первый запорный клапан, расположенный в газовом канале, соединяющем внутренний объем проверочной камеры с внутренним объемом эталонной камеры, и обеспечивающий возможность газонепроницаемого отделения внутреннего объема эталонной камеры от внутреннего объема проверочной камеры, и датчик разности давлений, расположенный в другом газовом канале, соединяющем внутренний объем эталонной камеры и внутренний объем проверочной камеры, для измерения разности между внутренним давлением во внутреннем объеме эталонной камеры и внутренним давлением во внутреннем объеме проверочной камеры. Согласно изобретению проверочная камера и эталонная камера имеют в каждом случае по меньшей мере одну выполненную из гибкой пленки область стенки, причем отношение внутреннего объема проверочной камеры к площади поверхности гибкой области стенки проверочной камеры, смежной внутреннему объему последней, и отношение внутреннего объема эталонной камеры к площади поверхности гибкой области стенки эталонной камеры, смежной внутреннему объему последней, являются по существу равными.
Проверочная камера и эталонная камера имеют в каждом случае охватывающие объем стенки. По меньшей мере одна область стенки проверочной камеры и стенки эталонной камеры в каждом случае выполнена из гибкой пленки. В дальнейшем, отношением объема проверочной камеры называется отношение объема проверочной камеры к площади примыкающей к проверочной камере поверхности гибкой области стенки. В дальнейшем, отношением эталонной камеры называется отношение объема эталонной камеры к площади примыкающей к эталонной камере поверхности гибкой области стенки эталонной камеры. Согласно изобретению отношение проверочной камеры и отношение эталонной камеры являются по существу одинаковыми, иными словами, равными с максимальным отклонением 20%.
Вследствие этого достигают того, что повышение давления в проверочной камере и в эталонной камере посредством выделяющихся из гибкой области стенки газовых фракций является одинаковым и не влияет на разность давлений между объемом эталонной камеры и объемом проверочной камеры. Проверочная камера и эталонная камера должны быть выполнены наиболее единообразными, например в каждом случае в виде пленочной камеры, что позволяет возможно большее выравнивание действующих на давление в пределах соответствующей камеры воздействий и отсутствие их влияния на разность давлений. Объем эталонной камеры должен быть наименьшим по сравнению с объемом в пределах проверочной камеры, или быть равным ему.
В рамках известных способов измерения разности давлений между проверочной камерой и эталонным объемом проверочная камера и эталонная камера являются различными. Действующие на соответствующее давление внешние воздействия сказываются на давлении в проверочной камере иным образом, нежели на давлении в эталонном объеме. В проверочных камерах с гибкими областями стенки, как например, в пленочных камерах, измерение разности давлений до сих пор не применялось, поскольку выделяющиеся газовые фракции влияют на разность давлений и фальсифицируют результаты измерений. В пленочных камерах подъем полного давления в пределах пленочной камеры до сих пор измеряли скорее без его сравнения с эталонным давлением.
В дальнейшем, вариант осуществления разъясняется посредством чертежа более подробно. Чертеж показывает схематическое представление установки проверки герметичности.
Проверочная камера 10 является состоящей из двух пленочных слоев 12, 14 пленочной камерой. Обе пленки 12, 14 охватывают объект 16 испытания. В краевой области, вне объекта 16 испытания, оба пленочных слоя 12, 14 газонепроницаемо соединены друг с другом посредством уплотняющего кольца 18. На ее внутренней, обращенной к объему 20 проверочной камеры стороне каждая пленка 12, 14 имеет представленный на чертеже пунктиром слой 15 нетканого материала, который обеспечивает улучшенное течение газа вокруг объекта испытания и, таким образом, улучшенное вакуумирование. Альтернативно, для облегчения вакуумирования вместо слоев 15 нетканого материала может применяться грубая поверхность на каждом пленочном слое 12, 14.
Объем 20 проверочной камеры 10 газопроницаемо соединен через газовое присоединение 22 и первый запорный клапан 24 с эталонной камерой 26. Посредством запирания первого запорного клапана 24 герметично запирается газовый канал между объемом 28 в пределах эталонной камеры 26 и объемом 20 проверочной камеры. Первый запорный клапан 24 и эталонная камера 26 газопроницаемо соединены с вакуумным насосом 32 через второй запорный клапан 30. Вакуумный насос 32 вакуумирует при открытом состоянии второго запорного клапана 30 эталонную камеру 26. При открытом состоянии обоих запорных клапанов 24, 30 вакуумный насос 32 вакуумирует проверочную камеру 10 и эталонную камеру 26.
Датчик 34 разности давлений газопроницаемо соединен как с объемом 20 проверочной камеры, так и с объемом 28 эталонной камеры. Газовый обмен между проверочной камерой 10 и эталонной камерой 26 через датчик 34 разности давлений невозможен.
Под эталонной камерой 26 также понимают пленочную камеру, которая выполнена подобной проверочной камере 10. Эталонная камера 26 также имеет два пленочных слоя, которые газонепроницаемо соединены друг с другом посредством уплотняющего кольца. На внутренней, обращенной к объему 28 эталонной камеры 26 стороне каждая пленка эталонной камеры 26 имеет представленный пунктиром слой нетканого материала. Альтернативно, слой нетканого материала может быть заменен посредством грубой поверхности на соответствующем пленочном слое.
В невакуумированном состоянии отношение объема 20 проверочной камеры к сумме обеих смежных объему 20 площадей поверхностей обоих пленочных слоев 12, 14 образует такое отношение (отношение проверочной камеры), которое является равным соответствующему отношению объема 28 эталонной камеры к сумме смежных объему 28 площадей поверхностей пленочных слоев эталонной камеры 26 (отношению эталонной камеры). Выделяющиеся из соответствующих пленочных слоев газовые фракции, которые попадают в соответствующий внутренний объем 20, 28, в равной степени влияют на давление в объеме 20 проверочной камеры и на давление в объеме 28 эталонной камеры. Измеренная датчиком 34 разности давлений разность давлений не испытывает влияния со стороны этих газовых фракций.
Для вакуумирования проверочной камеры 10 и эталонной камеры 26 при открытых запорных клапанах 24, 30 приводится в действие вакуумный насос 32. При этом достигают, например, давления 250 мбар в пределах проверочной камеры 10. Затем второй запорный клапан 30 закрывают и ожидают до тех пор, пока давление в пределах проверочной камеры 10 сравняется с давлением в пределах эталонной камеры 26. Как только производится выравнивание давления между обеими камерами 10, 26, первый запорный клапан 24 также закрывают и, с помощью датчика 34 разности давлений, измеряют и наблюдают разность давлений между давлением в объеме 20 проверочной камеры и давлением в объеме 28 эталонной камеры.
Изменение этой разности давлений служит в качестве указания на неплотность объекта 16 испытания. Посредством изменения разности давлений может быть выявлена величина утечки объекта 16 испытания.