Способ проверки герметичности (варианты) и испытательная камера для проверки герметичности (варианты) и устройство

 

Изобретение используется для проверки герметичности емкости на технической линии. Для проверки герметичных емкостей их помещают в герметично закрытую испытательную камеру. От внутренней части емкости до пространства между внешней частью стенки емкости и частью стенки испытательной камеры создают разность давлений, что приводит к выгибанию гибкой части стенки емкости. Этому препятствуют выступы на стенке испытательной камеры, которые поддерживают гибкую часть стенки емкости. Выемки между выступами обеспечивают то, что установленное давление в пространстве между внешней частью стенки емкости и стенкой испытательной камеры рассеивается вокруг емкости, а не в выемках. 5 с. п. и 18 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способу проверки герметичности емкости, к испытательной камере и к испытательному устройству для проверки емкостей на технологической линии. Более конкретно, изобретение касается способа сокращения времени цикла проверки и повышения точности измерения в процессе проверки устройства, обеспечивающих сокращение продолжительности проверочного цикла и повышение точности измерения.

Известны способы проверки герметичности емкостей, при которых разность давлений прикладывается между внутренней и внешней частями проверяемой емкости как исходная величина для последующего измерения. После этого величина давления, которая зависит от разности давлений, установленной как исходная величина, и от условий герметичности проверяемой емкости, измеряется как показатель герметичности.

Из статьи "Leclsuche mittels Differenzdruckmessungen", J.T. Furness, VFI 4/71, известен способ проверки герметичности емкости путем контролирования ее внутреннего или наружного давления. При этом описывается, что чем меньше выбирается объем, в котором контролируется временной ход давления, тем точнее измерения.

Существует необходимость сократить продолжительность цикла проверки емкости и повысить точность таких проверок, чтобы можно было обнаруживать малейшие утечки в емкости.

Способ и испытательная камера для проверки герметичности емкости, имеющей практически гибкую часть стенки, описанные в предшествующем патенте США 5042291, принадлежащем этим же заявителям, решают упомянутую выше проблему, при этом емкость помещается в испытательную камеру таким образом, что часть стенки емкости расположена от внутренней смежной части стенки камеры и гибкой частью стенки емкости. Разность давлений устанавливается как исходная величина между внутренним пространством емкости и зазором в результате приложения давления, меньшего чем давление внутри емкости по меньшей мере к зазору. Гибкая часть стенки емкости поддерживается с наружной стороны внутри испытательной камеры с помощью вложенной решетки или сетки, чтобы предотвратить выгибание гибкой части стенки наружу до контакта с частью стенки испытательной камеры под действием разности давлений. Временной ход давления, преобладающего внутри этого зазора, измеряется как сигнал, характеризующий герметичность. Недостатком этого способа является то, что наличие сетки или решетки требует использования отдельной детали, которая должна иметь стабильную форму, требует периодической отдельной прочистки и может прилипать к емкости и выниматься вместе в нею из испытательной полости.

Задачей настоящего изобретения является преодоление недостатков последнего упомянутого способа. Эта задача решается с помощью упомянутого выше способа, отличия которого изложены в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Соответственно, данная задача решается с помощью испытательной камеры, упомянутой выше, отличия которой охарактеризованы в отличительной части пункта 2 формулы изобретения.

Устранение упомянутых выше недостатком достигается с помощью испытательного устройства, содержащего по меньшей мере две испытательные камеры, которое работает в существенно сокращенном временном режиме. Это соответствует формулирование пункта 19 формулы изобретения.

Таким образом, поверхность соприкосновения образуется не отдельной деталью в испытательной камере, а по меньшей мере одним выступом части стенки полости, являющимся неотъемлемой частью этой стенки.

В первом варианте согласно формулировке пункта 2 формулы изобретения такие поверхности соприкосновения сформированы в виде отчетливого рисунка, который выполнен в стенке камеры.

Предпочтительный вариант согласно пункту 3 формулы изобретения содержит множество таких выступов соприкосновения, которые образованы шероховатостью поверхности части стенки этой полости. Таким образом, стало возможным поддерживать гибкую часть стенки емкости множеством опорных поверхностей, причем между этим множеством выступов, образующих опорные поверхности, шероховатость поверхности обеспечивает образование промежуточного пространства, между которым и внутренним пространством емкости можно создавать разность давлений. Шероховатость стенки камеры может быть образована разными известными способами, такими как обдувка, травление и т.д.

В зависимости от того, насколько можно допустить выгибание гибкой части стенки емкостей наружу, согласно пункту 4 формулы изобретения по меньшей мере один выступ, образующий опорную поверхность, контактирует с гибкой частью стенки емкости, когда емкость помещают в камеру и перед созданием разности давлений, или согласно пункту 5 формулы изобретения, этот выступ с опорной поверхностью контактирует с гибкой частью стенки емкости только после приложения разности давлений.

В другом усовершенствованном варианте, согласно пункту 6 формулы изобретения, емкость во время проверки подвергается механическому напряжению, которое состоит в том, что смещающий элемент нажимает из полости на другую гибкую часть стенки емкости. Таким образом, может происходить механическое смещение согласно пункту 7 формулы изобретения гибкой части стенки емкости, отличающейся от гибкой части стенки, поддерживаемой для исключения выгиба наружу, или может осуществляться механическое смещение той же гибкой части стенки, которая также поддерживается выступом предложенным согласно формулировке пункта 8 формулы изобретения. Проще всего механическое смещение создается при закрывании камеры с помещенной в нее емкостью согласно пункту 9 формулы изобретения.

В частности, когда емкость содержит по меньшей мере две гибкие части стенки, которые соединены по определенной области соединения согласно пункту 10 формулы изобретения, чтобы специально подчеркнуть, что область соединения - это часть емкости, наиболее критическая в отношении утечки.

Предпочтительные варианты испытательной камеры охарактеризованы в пунктах 12 - 18 формулы изобретения.

Предложенное решение особенно применимо для проверки гибких предварительно наполненных емкостей, например емкостей для йогуртов, порошков, или мягких упаковок, а именно, емкостей для порошкообразного кофе, чая, медикаментов и т.п.

Следует отметить, что согласно способу по п. 21 или испытательной камере по п. 24 изобретение включает в себя также сетку согласно известному уровню для исключения выгиба гибкой части стенок емкости наружу, а также механическое смещение отдельной части стенки емкости, чтобы создать механическое напряжение области емкости, расположенной между первой и второй гибкими частями стенок. При таких условиях, с одной стороны, несмотря на механическое смещение предотвращается выгибание гибкой части стенки наружу в условиях проверки, и, с другой стороны, определенная область емкости подвергается механической нагрузке таким образом, что без предотвращения выгибания емкость расширяется так, что ее стенки прижимаются к стенке полости.

Изобретение будет более понятно из следующего подробного описания в совокупности с прилагаемыми чертежами.

Фиг. 1 - схематическое изображение поперечного сечения известной испытательной камеры для проверки герметичности чашеобразных емкостей, например, емкостей для йогурта.

Фиг. 2 - схематическое изображение вида поперечного сечения первого варианта испытательной камеры согласно данному изобретению.

Фиг. 3 - схематическое изображение вида поперечного сечения по линии VIII-VIII испытательной камеры по фиг. 2, причем емкость по фиг. 2 не показана, так что можно видеть ясный рисунок продольных, пересекающихся горизонтальных и вертикальных каналов.

Фиг. 4 - увеличенный вид части стенки испытательной камеры по второму варианту изобретения, изображающий шероховатую поверхность.

Фиг. 5 - схематическое изображение поперечного сечения другого варианта предложенной испытательной камеры для проверки герметичности чашеобразных емкостей, например, емкостей для йогурта, в котором используется опорная сетка согласно известному устройству, показанному на фиг. 1.

На фиг. 1 схематически изображена известная испытательная камера. В качестве примера она предназначена для проверки герметичности закрытых емкостей 3, имеющих по существу форму усеченного конуса, в частности, для йогуртов. Емкость 3, предназначенная для проверки, и крышка 7 показаны прерывистыми линиями. Предложенная испытательная камера содержит приемник 39, конструктивно выполненный в соответствии с наружной формой емкости 3. Площадь поперечного сечения приемника 39, F39, уменьшается вдоль центральной оси A практически конусообразно от отверстия 41 приемника 39 к его дну 43 и определяет полость, которая по существу идентична геометрической форме емкости 3, в результате чего при помещении емкости 3 для проверки между ее стенкой и внутренней стенкой приемника 39 существует практически равномерная дистанция.

Рядом с отверстием 41 приемника 39 предпочтительно имеется углубление для размещения буртика, которым обычно снабжены емкости для приваривания к нему фольгообразной крышки.

Испытательная камера также содержит крышку 45, которая выполнена с возможностью перемещения, как показано позицией P, и которая перемещается к приемнику 39 и от него, так что либо герметично закрывает его с помощью уплотнений 43, либо открывает его.

На дне приемника 39 имеется подвижный в осевом направлении и управляемый поршень 47, который убирается, когда емкость 3 для проверки помещается в испытательную камеру и во время проверки емкости, и который после открытия крышки 45 выдвигается в испытательную камеру, чтобы вытолкнуть проверенную емкость 3. Поршень 47 содержит головку увеличенного размера.

На дне приемника 39 в испытательную камеру входит примыкающий к головке поршня сливной рукав 49, который герметично закрыт головкой поршня 47 с помощью уплотнений 51, когда поршень 47 убран. Следовательно, после проверки емкости 3, в которой была протечка, и из которой в испытательную камеру возможно просочился материал, содержащийся в этой емкости, испытательную камеру можно промыть после того, как поршень 47 выдвинулся в испытательную камеру, чтобы вытолкнуть протекающую емкость 3. Таким образом испытательная камера 31 промывается и промывочная жидкость сливается через открытый сливной рукав 49. Для улучшения промывки испытательной камеры может быть предусмотрена, например, на крышке 45, линия подачи промывочной жидкости, возможно с соплом для впрыскивания промывочной жидкости в испытательную камеру (не показано).

Испытательная камера, согласно фиг. 1, содержит, как это схематически изображено, средства для создания и контролирования давления, чтобы создать перепад давлений от внутренней части емкости к пространству 4, расположенному между стенкой емкости 3 и стенкой испытательной камеру.

Кроме того, как это известно и поэтому не изображено на фиг. 1, имеется контролирующее средство, которое контролирует давление в пространстве 4, возникающее из-за первоначальной величины разности давлений на стенках емкости 3, как показатель ее герметичности или протекания.

Для непрерывной проверки герметичности емкостей, например, для йогуртов, сливок, чая, кофе, медикаментов и т.п. в виде чаш, мягких упаковок и т.п., на технологической линии вместе с операциями заполнения и запечатывания таких емкостей, при которых проверяется герметичность, например, каждой емкости с продуктом, обычно множество испытательных камер, одна из которых была описана со ссылкой на фиг. 1, объединяются, образуя испытательное устройство. В таком устройстве множество испытательных камер по фиг. 1 предпочтительно устанавливаются на поворотном карусельном столе (не показано) таким образом, чтобы на одной линии с заполнением и запечатыванием емкостей все они проверялись на герметичность под давлением до отправки их на упаковку.

При проверке таких емкостей с гибкой стенкой или по меньшей мере частью стенки с помощью создания пониженного давления в пространстве 4 части стенок емкости могут прижиматься к внутренней стенке испытательной камеры. Чтобы избежать этого известно использование сетки, проложенной вдоль стенки испытательной камеры на небольшом расстоянии от нее, например, в виде конусообразного сетчатого вкладыша, открытого на дне, в которой помещается емкость 3, подлежащая проверке. Такой сетчатый вкладыш механически стабилизирует стенку емкости 3 против выгибания наружу. Следовательно, с помощью такого сетчатого вкладыша исключается изгиб гибкой стенки емкости, приводящий к плотному прилеганию к внутренней стенке испытательной камеры, когда в пространстве 4 создается пониженное давление. Для выравнивания давления можно использовать соединения между нижней частью приемника 39 и верхней частью, прилегающей к крышке 41, чтобы уровнять давление вокруг проверяемой емкости 3, если крышка емкости имеет тенденцию герметично разделять объем нижней части испытательной камеры и объем ее верхней части.

Такие соединения между нижней и верхней частями испытательной камеры для выравнивания давления могут быть созданы за счет соответствующих канавок в области крышки испытательной камеры, соединяя нижнюю часть пространства 4 с его верхней частью 4a.

За счет предложенного устройства, показанного на фиг. 2, стало возможным исключить использование известной сетки или решетки, которая применялась для проверки емкостей согласно фиг. 1 (не показано).

Вместо использования сетчатого вкладыша для механической стабилизации гибкой части стенки емкости против выгиба наружу в результате разности давлений между внутренним пространством емкости и остальным объемом испытательной полости, как было описано, согласно предложенной испытательной камере и способу, изображенным в целом на фиг. 2 - 4, по меньшей мере части стенки испытательной камеры как таковой конструктивно выполнены таким образом, чтобы, с одной стороны, поддерживать гибкую боковую стенку емкости против выгиба наружу в результате пониженного давления в полости по сравнению с давлением внутри емкости, и, с другой стороны, сохранять интервал между гибкой боковой стенкой емкости и по меньшей мере первыми, имеющими относительные выемки, частями соседней стенки испытательной полости, с зазором между этими по меньшей мере первыми, имеющими относительные выемки, частями внутренней стенки испытательной камеры и гибкой боковой стенкой, так что между внутренним пространством емкости и по меньшей мере зазором устанавливается разность давлений за счет приложения по меньшей мере в зазоре давления, более низкого, чем давление внутри емкости. Такое конструктивное выполнение по меньшей мере частей стенки испытательной камеры может быть достигнуто путем механического выполнения каналов, выемок и т.п. в стенке испытательной камеры путем фрезеровки, высверливания, травления и т.п. Вторая и предпочтительная возможность заключается в увеличении шероховатости поверхности по меньшей мере предварительно выбранных частей стенки испытательной камеры. Это может быть сделано с помощью, например, обдувки струей песка или стеклянными пулями. Эти два способа, заключающиеся в механической обработке и придании шероховатости поверхности, могут быть использованы отдельно или вместе выборочно для заранее установленных частей поверхности испытательной камеры, как это показано на фиг. 2 - 4.

В частности, в варианте на фиг. 2 - 4 показана испытательная камера согласно данному изобретению, которая может быть использована как испытательная камера в устройстве на фиг. 1 или 5. Испытательная камера по фиг. 2 - 4 содержит приемник 130, в котором, по меньшей мере, на части стенки 131 выполнено путем механической обработки множество выемок 132, направленных по вертикали и по горизонтали. Как видно из фиг. 3, эти выемки пересекаются друг с другом. Линия приложения давления 17 проходит от дна одной из выемок 132, как показано на фиг. 2. Поскольку эти выемки пересекаются, давление, установившееся над емкостью, передается вокруг него через взаимосвязанные выемки 132, даже если гибкая боковая стенка емкости расширяется наружу, соприкасаясь и опираясь на выступы 133 стенки, расположенные между каналами.

Поверхности выступов 133 или, по существу, по меньшей мере части стенки полости или испытательной камеры может быть придана, шероховатость, как показано на фиг. 4, с помощью пескоструйной обработки или обдувки внутренней стенки испытательной полости стеклянными пулями, чтобы образовать относительно приподнятые участки 134 и опущенные участки 135, как показано на фиг. 4. С помощью только шероховатой поверхности как таковой или в совокупности с отчетливым рисунком приподнятых и опущенных участков, как показано на фиг. 2 и 3, гибкая боковая стенка емкости может опираться на высокие точки, каковыми является относительно приподнятые участки 134, позволяя образовавшейся разности давлений передаваться по относительно опущенным участкам шероховатости 135. Процедура придания шероховатости внутренней стенке испытательной камеры может быть выполнена для всей стенки перед механическим выполнением выемок 132, если они предусмотрены. В этом случае нет необходимости придавать шероховатость относительно опущенным участкам 136 стенки 131, образованным выемкам 132, например, дну выемки 132, поскольку гибкая боковая стенка емкости будет опираться снаружи на выступы 133, чтобы механически стабилизировать эту гибкую боковую стенку против последующего выгиба наружу в результате образования разности давлений.

Испытательная камера и способ проверки герметичности емкости согласно другому варианту изобретения включает в себя уменьшение внутреннего объема емкости во время проверки за счет механического смещения по меньшей мере гибкой части емкости снаружи внутрь, что увеличивает давление внутри емкости и прикладывает дополнительное напряжения к выбранным участкам емкости. В данном варианте, изображенном на фиг. 5, испытательная камера аналогична показанной на фиг. 1, за исключением того, что крышка 45' испытательной камеры выполнена с выступом 140 в виде закругления, которое смещает гибкую крышку емкости 3 внутрь, когда крышка 45 герметично закрывает испытательную камеру. Таким образом, внутри емкости 3 создается дополнительное давление и критическая часть всей емкости, а именно крышка на ее соединительном шве, подвергается экстремальной нагрузке, так что эта область может быть проверена в условиях выборочно увеличенного напряжения при создании разности давлений в соответствии с описанными выше другими вариантами.

Хотя это и не изображено на фиг. 5, имеется опорная сетка или решетка, описанная ранее, чтобы предотвратить прижатие стенки емкости 3 к стенке полости в результате разности давлений, а также в результате механического смещения крышкой 45'. Таким образом, участок емкости между первой гибкой частью стенки, смещенной механически, и второй гибкой частью стенки, зафиксированной от выгиба наружу, подвергается особому напряжению, как например и особенно в области соединения двух частей стенок емкости, составляющих наиболее критическую часть для образования утечки. В предпочтительных вариантах образуются опорные поверхности, как это было описано в связи с фиг. 2 - 4, т. е. за счет определенного рисунка выступающих и опущенных частей в стенке полости и/или за счет шероховатости по меньшей мере частей стенки полости.

Хотя было описано и проиллюстрировано только несколько вариантов данного изобретения, следует понимать, что оно не ограничивается ими, и возможны многочисленные изменения и модификации, известные специалистам в данной области.

Поэтому такие детали не описаны и не проиллюстрированы, хотя все такие изменения и модификации охватываются объемом прилагающейся формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ проверки герметичности емкости, имеющей гибкую часть стенки, при котором емкость помещают в испытательную камеру таким образом, чтобы гибкая часть стенки и соседняя часть стенки камеры образовали промежуточное пространство, причем создают перепад давлений от внутренней части емкости к пространству и сигнал, зависящий от этой разности давлений, оценивают как сигнал, характеризующий герметичность, и при котором выгибание гибкой части стенки емкости наружу стабилизируют за счет по меньшей мере одной поверхности соприкосновения в пространстве, отличающийся тем, что поверхность соприкосновения образована по меньшей мере одним выступом на соседней части стенки камеры.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает в себя операцию образования отчетливого рисунка поверхностей соприкосновения за счет выступов.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает в себя образование множества выступов за счет шероховатости соседней части стенки камеры.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что емкость помещают в камеру для обеспечения удаления от по меньшей мере одного выступа до приложения разности давлений.

5. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что емкость помещают в камеру для обеспечения соприкосновения по меньшей мере с одним выступом до приложения разности давлений.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что смещающий элемент обеспечивает давление из камеры на дополнительную гибкую часть стенки емкости для создания механического напряжения на этой другой гибкой части стенки емкости.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что элемент образован дополнительной частью стенки камеры.

8. Способ по любому из п.6 и 7, отличающийся тем, что дополнительная гибкая часть стенки емкости и гибкая часть стенки емкости образованы одной и той же гибкой частью стенки емкости.

9. Способ по любому из пп.6 - 8, отличающийся тем, что смещение осуществляют при закрывании камеры.

10. Способ по п.6, 7 или 9, отличающийся тем, что дополнительную гибкую часть стенки соединяют с одной гибкой частью стенки по определенной области соединения, причем эту область соединения подвергают механическому напряжению за счет смещения и стабилизации.

11. Испытательная камера для проверки герметичности емкости, по меньшей мере одна часть стенки которой гибкая, содержащая закрываемую испытательную камеру с внутренней стенкой, в которую можно помещать емкость таким образом, чтобы по меньшей мере часть стенки камеры находилась рядом и на расстоянии от гибкой части стенки емкости для образования пространства между гибкой частью стенки емкости и частью стенки камеры, источник для создания перепада давления от внутренней части емкости к этому пространству, причем в пространстве имеется по меньшей мере одна поверхность соприкосновения, отличающаяся тем, что поверхность соприкосновения образована по меньшей мере одним выступом, отходящим от части стенки камеры.

12. Камера по п.11, отличающаяся тем, что содержит больше чем один выступ, образующий отчетливый рисунок выступов в пространстве.

13. Камера по п.11, отличающаяся тем, что множество выступов образовано за счет шероховатости поверхности части стенки камеры.

14. Камера по любому из пп.11 - 13, отличающаяся тем, что по меньшей мере один выступ выполнен таким образом, чтобы емкость после ее помещения соприкасалась с поверхностью соприкосновения до приведения в действие источника.

15. Камера по любому из пп.11 - 13, отличающаяся тем, что по меньшей мере один выступ выполнен таким образом, чтобы емкость не касалась поверхности соприкосновения до приведения в действие источника.

16. Камера по любому из пп.11 - 15, отличающаяся тем, что дополнительно содержит смещающий элемент на стенке камеры, который смещает дополнительную гибкую часть стенки емкости внутрь после того, как емкость была помещена в камеру и камера была закрыта.

17. Камера по п.16, отличающаяся тем, что смещающий элемент четко выделяется на по меньшей мере одной части стены.

18. Камера по п.16, отличающаяся тем, что смещающий элемент образован по меньшей мере одной частью стенки камеры, предпочтительно расположен на крышке камеры и/или на ее дне.

19. Испытательное устройство для проверки герметичности емкостей, включающее в себя конвейер для потока таких емкостей, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере две испытательные камеры по любому из пп.11 - 18.

20. Способ проверки герметичности емкости и определенного участка емкости, соединяющего первую гибкую часть стенки емкости со второй гибкой частью стенки, при котором емкость помещают в испытательную камеру таким образом, что эта первая гибкая часть стенки и соседняя часть стенки камеры образует промежуточное пространство, создают перепад от внутренней части емкости к пространству и сигнал, зависящий от разности давлений, оценивают как сигнал, характеризующий герметичность, отличающийся тем, что выгибание первой гибкой части стенки наружу стабилизируют за счет по меньшей мере одной поверхности соприкосновения в пространстве, а вторую гибкую часть стенки механически смещают внутрь емкости для создания механического напряжения на соединительной части между первой и второй частями стенки емкости.

21. Способ по п.20, отличающийся тем, что стабилизацию осуществляют в соответствии с пп.1 - 10.

22. Испытательная камера для проверки герметичности емкости, включающей в себя первую гибкую часть стенки, соединенную со второй гибкой частью стенки по соединительному участку, содержащая закрываемую испытательную камеру с внутренней стенкой, в которой может помещаться емкость, причем по меньшей мере часть этой стенки камеры расположена таким образом, чтобы находиться рядом и на расстоянии от первой гибкой части стенки емкости для образования пространства между первой гибкой частью стенки емкости и частью стенки камеры, источник давления, подсоединенный к камере для создания перепада давления от внутренней части емкости к пространству, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна поверхность соприкосновения расположена в пространстве для предотвращения выгибания первой гибкой части стенки емкости наружу, а смещающий элемент для вдавливания второй гибкой части стенки емкости внутрь после закрытия камеры создает механическую нагрузку на соединительном участке между первой и второй гибкими частями стенки.

23. Камера по п.22, отличающаяся тем, что поверхность соприкосновения образована как в испытательной камере по любому из пп.11 - 18.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5