СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01M3/06 

Изобретение относится к технике контроля герметичности емкостей, а именно, полимерных флаконов, наполненных раствором, а также аэрозольных баллончиков и предназначено для использования в химико-фармацевтической, пищевой, химической и оборонной промышленностях.

Контроль герметичности флаконов из полимерных материалов является неотъемлемой частью производственного процесса изготовления упаковок экструзионным методом, т.к. существует возможность появления микротрещин в местах сварки, что, в свою очередь, способствует нарушению стерильности лекарственных средств во время их транспортирования и хранения в течение срока годности.

В большинстве случаев в технике проверки герметичности емкостей контроль производится на основе разности давлений внутри и снаружи контролируемого объекта.

Широко известен способ контроля, при котором погружают аэрозольные баллончики в металлическую ванну с водой, воду нагревают до (45±5)^oC, выдерживают в воде металлические баллончики (5-7) минут и стеклянные (8-11) минут. Фиксируют визуально воздушные пузырьки на поверхности воды, отбраковывают баллончики и выгружают их.

Недостатками указанного способа контроля является значительная трудоемкость, субъективность, а также возможность получения травм контролером в случае взрыва аэрозольных баллончиков.

Указанные недостатки частично устранены в способе, выбранном в изобретении в качестве прототипа. По указанному способу полое изделие, заполненное газом, погружают в ванну о жидкостью, создают внутри его давление, пузырьки воздуха, выходящие через негерметичность, накапливают, выпускают поток накопленных пузырьков и фиксируют их [1]
Известно устройство для осуществления этого способа, выбранное в качестве прототипа, содержащее ванну о жидкостью, средство создания избыточного давления внутри испытуемого изделия, воронки для сбора воздушных пузырьков, закрепленные на средстве фиксации и транспортирования над каждым из испытываемых изделий раструбами вниз, электрические средства пропуска воздушных пузырьков, смонтированные в горлышках воронок, узел регистрации воздушных пузырьков, средство для удаления воздушных пузырьков с внутренних поверхностей воронок [1]
Недостатком известных способов и устройств, осуществляющих визуальную или автоматическую регистрацию воздушных пузырьков в жидкой среде, является возможность регистрации не только воздушных пузырьков, выходящих из негерметичных сосудов, но и одиночных воздушных пузырьков, оторвавшихся с наружных поверхностей испытуемого изделия, т.е. возможна отбраковка по ошибке.

Кроме того, при автоматическом обнаружении с использованием телевизионной передающей камеры в качестве регистратора воздушных пузырьков происходит регистрация не только воздушных пузырьков, но и всех других факторов, которые возможно принять за воздушные пузырьки, например, различные механические включения в жидкости, а также завихрения турбулентного потока в ней, образованные испытуемыми сосудами, перемещающимися со значительной скоростью (с целью увеличения производительности) в районе зоны контроля.

Результатом ложной отбраковки продукции по причине наличия указанных факторов является:
1. Резкое увеличение затрат на регенерацию продукции;
2. Увеличение потерь лекарственного средства, содержащегося в забракованных сосудах;
3. Уменьшение производительности установок контроля вследствие снижения скоростей транспортирования.

4. Ухудшение экологической обстановки окружающей среды по причине повышения части сливов жидкости, в которой происходит контроль.

Задачей, на решение которой направлены заявляемые способ и устройство, является высокая помехозащищенность и надежное обнаружение негерметичных сосудов ив полимерных материалов и аэрозольных баллончиков.

Решение поставленной задачи в заявляемых способе и устройстве для его осуществления позволяет достичь существенного технического и экономического результатов, а именно, повысить надежность обнаружения негерметичных емкостей и производительность труда, снизить экономические затраты, улучшить экологическую обстановку окружающей среды. При решении поставленной задачи необходимо соблюдать следующие условия:
1. Срабатывание электрического средства пропуска воздушных пузырьков должно происходить в момент нахождения контролируемого сосуда под зоной контроля, чтобы воздушные пузырьки, поднимаясь в жидкости вверх, попадали в зону контроля;
2. Пропуск и запрет пропуска воздушных пузырьков должны происходить по определенной логике (открытие-закрытие-открытие и т.д.);
3. Длительность интервалов между пропуском и запретом пропуска воздушных пузырьков можно изменять по времени;
4. Для отбраковки пропускают лишь сигналы от воздушных пузырьков негерметичных сосудов, любые другие сигналы отсеивают.

Решение поставленной задачи достигается в предполагаемом изобретении тем, что в способе контроля герметичности изделий, при котором контролируемые емкости помещают вертикально, например, горлышком вверх, в ванну, наполненную жидкостью, создают внутри емкостей избыточное давление, накапливают воздушные пузырьки и выпускают поток накопленных пузырьков через горлышко воронки, освещают зону контроля, фиксируют наличие воздушных пузырьков воздуха, отбраковывают негерметичные флаконы, дополнительно поток накопленных воздушных пузырьков негерметичного сосуда и сигналы от них модулируют продолжительность выпуска и запрета выпуска воздушных пузырьков, а также логику обработки сигналов изменяют по времени.

Осуществить заявляемый способ определения герметичности сосудов путем наблюдения за воздушными пузырьками в жидкой среде можно с помощью предлагаемого устройства, которое содержит ванну с жидкостью и прозрачным окном, средство создания избыточного давления внутри испытуемого изделия, средство фиксации и транспортирования испытуемого изделия, воронки для сбора воздушных пузырьков, закрепленные на средстве фиксации и транспортирования над каждым из испытуемых изделий раструбом вниз, электрические средства пропуска воздушных пузырьков, смонтированные в горлышках воронок, узел регистрации воздушных пузырьков и ОТЛИЧАЕТСЯ ТЕМ, что дополнительно имеет генератор синхронизации; элементы выпуска-запрета воздушных пузырьков; включающие генератор, конъюнктор, усилитель и электромагнитный клапан, причем информационные входы конъюнктора подключены к выходам генератора синхронизации и генератора управления выпуска-запрета, а выход конъюнктора подключен ко входу усилителя, выход которого соединен с электромагнитным клапаном, элементы управления обработкой сигналов от воздушных пузырьков, включающие генератор, конъюнктор, двухступенчатый счетный триггер, причем информационные входы конъюнктора подключены к выходам передающей телевизионной камеры и генератора управления обработкой сигналов, выход конъюнктора подключен ко входам двухступенчатого счетного триггера, тактовый вход которого соединен с выходом генератора синхронизации, а выход с элементами управления выбраковкой испытуемых изделий, элементы управления продолжительностью выпуска-запрета воздушных пузырьков, включающие два идентичных генератора, каждый из которых имеет, например, пять таймеров, дизъюнктор и времязадающие цепочки RC, причем входы уровней всех таймеров соединены со времязадающими цепочками RC, информационный вход первого таймера соединен о выходом генератора синхронизации, выход первого таймера со входом дизъюнктора и второго таймера, выход которого соединен со входом третьего таймера, выход которого соединен со входами дизъюнктора и четвертого таймера, выход которого соединен со входом пятого таймера, выход которого соединен со входом дизъюнктора.

Сущность изобретения поясняется следующими чертежами: фиг.1 устройство контроля герметичности изделий,реализующее предлагаемый способ; фиг.2 - функциональная схема устройства; фиг.З функциональная схема генератора; фиг.4 эпюры напряжении (график прохождения сигналов).

Устройство для контроля герметичности изделий (фиг.1) включает металлическую ванну 1; наполненную жидкостью 2, с окном из оргстекла 3, средством фиксации и транспортировки 4 испытуемого изделия с закрепленными на нем раструбами вниз воронками 5, горлышки которых имеют средства пропуска воздушных пузырьков электрический клапан 6, средства, создающие избыточное давление внутри испытуемых изделий (не показано на чертеже), испытуемые изделия 7, расположенные под каждой из воронок в ячейках 8, узел регистрации сигналов контроля 9, осветителем 10 и передающей телевизионной камерой 11, средство выбраковки изделий 12 (фиг.2), генератор синхронизации 13, элементы управления выпуска-запрета воздушных пузырьков, включающие генератор 14, конъюнктор 15, усилитель 16, элементы управления обработкой сигналов от воздушных пузырьков, включающие генератор 17, конъюнктор 18, счетный триггер 19, элементы управления выбраковкой испытуемых изделий, включающие регистр сдвига 20, усилитель 21, элементы управления продолжительностью выпуска-запрета воздушных пузырьков (фиг.3), включающие таймеры 22, 23, 24, 25, 26, дизъюнктор 27, времязадающие цепочки RC.

Информационные входы конъюнктора 15 подключены к выходам генераторов 13 и 14, а выход конъюнктора подключен ко входу усилителя 16, выход которого соединен со входом электрического клапана 6.

Информационные входы конъюнктора 18 подключены к выходам генератора 17 и передающей ТУ-камеры 11, а выход конъюнктора подключен ко входам J, K счетного триггера 19, тактовый синхронизатор, вход которого подключен к выходу генератора синхронизации 13, выход счетного триггера 19 подключен с информационным входом регистра сдвига 20, тактовый вход которого соединен с выходом генератора синхронизации 13, а выход регистра сдвига соединен со входом усилителя 21, выход которого соединен со входом электромагнитного клапана 12.

Входы низкого и высокого уровней таймеров 22, 23, 24, 25, 26 подсоединены к времязадающим цепочкам RC, а информационные входы таймера 22 соединены с выходом генератора синхронизации 13, выход таймера 22 соединен со входом таймера 23 и информационным входом дизъюнктора 27, выход таймера 23 соединен со входом таймера 24, выход которого соединен со входом таймера 25 и информационным входом дизъюнктора 27, выход таймера 25 соединен со входом таймера 26, выход которого подсоединен ко входу дизъюнктора 27, выход дизъюнктора 27 (для генератора 14) соединен с информационным входом конъюнктора 15, а выход дизъюнктора 27 (для генератора 17) соединен с информационным входом конъюнктора 18. Вход монитора 28 соединен передающей камерой ТУ 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При подготовке к работе устройство включено в сеть электропитателя, увел регистрации сигнала готов к работе: осветитель 10 включен и освещает зону контроля 9, передающая телевизионная камера 11 включена, монитор 28 включен, средство фиксации и транспортирования испытуемого изделия 4 остановлено, в ячейках 8 испытуемые изделия 7 отсутствуют. При этом элементы схемы находятся в следующем состоянии: сигналы на выходе генератора синхронизации 13 равны нулю, сигнал на входе средства пропуска воздушных пузырьков 6 равен нулю, сигнал на выходе счетного триггера 19 равен нулю, и, соответственно, равен нулю сигнал на входе средства выбраковки изделий 12, на выходе передающей телевизионной камеры 11 возможны сигналы наличия в зоне контроля 9 от единичного воздушного пузырька, масляного пятна или какой-нибудь помехи. Монитор 28 отображает на своем экране текущую информацию, существующую в зоне контроля 9. При пуске устройства средство фиксации и транспортирования 4 приводят в движение, подают в ячейки 8 испытуемые изделия 7, создают избыточное внутреннее давление внутри испытуемых изделий 7, в случае негерметичности которых выделяют воздушные пузырьки в жидкость 2, собирают их горловинами воронок 5 и перемещают на позицию контроля 9.

В течение времени нахождения испытуемого изделия 7 в зоне контроля 9 с выхода генератора синхронизации 13 поступает на информационный вход конъюнктора 15 сигнал "1", одновременно с другого выхода генератора синхронизации 13 сигнал "0" поступает на информационный вход таймера 22 генератора 14, на входы низкого и высокого уровней таймеров 22, 23, 24, 25, 26 через времязадающие цепочки RC поступает напряжение питания "И"_пит. С выхода таймера 22 сигнал "1" поступает на вход таймера 23 и на информационный вход дизъюнктора 27, с выхода таймера 23 сигнал "0" поступает на вход таймера 24, с выхода которого сигнал "1" поступает на вход таймера 25 и на второй информационный вход дизъюнктора 27, с выхода таймера 25 сигнал "0" поступает на вход таймера 26, с выхода которого сигнал "1" поступает на третий информационный вход дизъюнктора 27. Таким образом, с выхода дизъюнктора 27 на вход конъюнктора 15 поступает последовательность ив сигналов "1" (импульсы) и "0" (паузы между импульсами), длительность которых в различных вариантах (от микросекунд до 10 сек.) формируют времязадающими цепочками RC.

На выходе конъюнктора 15 образуется последовательность сигналов "1" и "0", задаваемая генератором 14, усилителем 16 и подается на вход средства пропуска воздушных пузырьков 6.

При поступлении сигнала "1" средство пропуска воздушных пузырьков открывается на время действия сигнала и пропускает воздушные пузырьки, если они имеются, через горловину воронки 5 в зону контроля 9, расположенную выше.

При поступлении сигнала "0" средство пропуска воздушных пузырьков закрывается на время действия сигнала и запрещает протекание воздушных пузырьков через горловину воронки 5.

Далее аналогично производят еще дважды выпуск-запрет воздушных пузырьков (возможна другая логика модуляции воздушных пузырьков).

Воздушные пузырьки, примерно, через 0,5 с (время определяется высотой расположения зоны контроля над средством пропуска воздушных пузырьков и его инерционностью), вызывают появление положительного сигнала на выходе передающей телевизионной камеры 11, который поступает на информационный вход конъюнктора 18, на второй информационный вход поступают сигналы последовательности "1" и "0" с выхода генератора 17, идентичных сигналам с генератора 14.

На выходе конъюнктора 18 появляются сигналы "1" в такт сигналам "1" с генератора 17. Сигналы "1" с конъюнктора 18 поступают на информационные входы (J К) двухступенчатого триггера 19 (счетчика), на тактирующий вход которого подается синхронизирующий сигнал с выхода генератора синхронизации 13.

При поступлении на вход триггера 19 последовательности импульсов (сигналов) из трех "1" на выходе появляется сигнал "1". Синхронизирующий сигнал обнуляет триггер 19 (сигнал брака). При поступлении на вход триггера 19 сигнала "1" или последовательности ив двух "1" (ложные сигналы) на выходе его сигнал отсутствует, синхронизирующий сигнал от генератора 13 производит обнуление. С выхода счетного триггера 19 сигнал "1" поступает на вход регистра сдвига 20, на тактовый вход которого поступают тактовые сигналы с генератора синхронизации 13.

Через число тактов, определяемое удалением от зоны контроля 9 до расположения средства выбраковки изделий 12, с выхода регистра сдвига сигнала отбраковки поступает на вход усилителя 21, с выхода которого поступает на вход средства выбраковки изделий, вызывая его срабатывание. Забракованное изделие 7 отбраковывают средством отбраковки.

Способ осуществляется следующим образом.

В металлическую ванну 1 с жидкостью 2 и окном из оргстекла 3 помещают испытуемые изделия 7 из полимерного материала вертикально в ячейки 8 средства фиксации и транспортирования 4. Создают внутри испытуемых изделий 7 избыточное давление и перемещают их в зону контроля 9, освещают зону контроля осветителем 10, накапливают воздушные пузырьки (если они имеются) воронками 5, выпускают поток накопленных пузырьков через горлышко воронки, модулируют его, интервалы выпуска и запрета выпуска воздушных пузырьков изменяют во времени элементами управления выпуска-запрета воздушных пузырьков, фиксируют наличие воздушных пузырьков передающей телевизионной камерой 11, электрические сигналы от воздушных пузырьков модулируют, а логику обработки сигналов изменяют во времени элементами управления обработкой сигналов, после чего негерметичные флаконы отбраковывают.

Использование: изобретение относится к технике контроля герметичности емкостей, а именно, полимерных флаконов, наполненных раствором, а также аэрозольных баллончиков и предназначено для использования в химико-фармацевтической пищевой, химической и оборонной промышленностях. Сущность: способ, при котором контролируемые изделия помещают в жидкость, транспортируют их к зоне контроля, создают внутри контролируемых изделий избыточное давление, регистрируют наличие вышедших пузырьков, поток воздушных пузырьков негерметичных изделий и сигналы от пузырьков модулируют, продолжительность выпуска и запрета выпуска воздушных пузырьков, а так же логику обработки сигналов о них измеряют во времени. Устройство для реализации способа содержит ванну с жидкостью, средство создания избыточного давления внутри контролируемых изделий, средство фиксации и транспортирования изделий, воронки для сбора воздушных пузырьков, средство пропуска воздушных пузырьков, выполненное в виде электромагнитных клапанов, узел регистрации воздушных пузырьков, передающую телевизионную камеру, элементы управления выпуска-запрета воздушных пузырьков, элементы управления обработкой сигналов от воздушных пузырьков, элементы управления продолжительностью выпуска-запрета воздушных пузырьков и обработки сигналов воздушных пузырьков, элементы управления выбраковкой контролируемых изделий. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ контроля герметичности изделий, заключающийся в том, что контролируемые изделия помещают в жидкость, транспортируют их к зоне контроля, создают внутри изделий избыточное давление, накапливают воздушные пузырьки, выпускают поток накопленных воздушных пузырьков, регистрируют наличие вышедших воздушных пузырьков, отбраковывают негерметичные изделия, отличающийся тем, что поток накопленных воздушных пузырьков негерметичных изделий и сигналы от пузырьков модулируют, продолжительность выпуска и запрета выпуска воздушных пузырьков, а также логику обработки сигналов от них изменяют во времени. 2. Устройство для контроля герметичности изделий, содержащее ванну с жидкостью, средство создания избыточного давления внутри контролируемых изделий, средство фиксации и транспортирования контролируемых изделий, воронки для сбора воздушных пузырьков, закрепленные на средстве фиксации и транспортирования над каждым из контролируемых изделий, средства пропуска воздушных пузырьков, установленные в горловинах воронок, узел регистрации воздушных пузырьков, элементы управления выбраковкой контролируемых изделий, отличающееся тем, что средства пропуска воздушных пузырьков выполнены в виде электромагнитных клапанов, устройство снабжено генератором синхронизации, передающей телевизионной камерой, элементами управления выпуска-запрета воздушных пузырьков, выполненными в виде генератора управления выпуска-запрета, коньюктора, усилителя, причем информационные входы коньюктора подключены к выходам генератора синхронизации и генератора управления выпуска-запрета, а выход коньюктора подключен к входу усилителя, выход которого соединен с электромагнитным клапаном, элементами управления обработкой сигналов от воздушных пузырьков, выполненными в виде генератора управления обработкой сигналов от воздушных пузырьков, коньюктора, двухступенчатого счетного триггера, причем информационные входы коньюктора подключены к выходам передающей телевизионной камеры и генератора управления обработкой сигналов, выход коньюктора подключен к входам двухступенчатого триггера, тактовый вход которого соединен с выходом генератора синхронизации, а выход с элементами управления выбраковкой контролируемых изделий, элементами управления продолжительностью выпуска-запрета воздушных пузырьков и обработки сигналов воздушных пузырьков, выполненными в виде двух идентичных блоков, каждый из которых имеет пять таймеров, дизъюнктор и времязадающие RS-цепочки, причем входы уровней всех таймеров соединены с времязадающими RS-цепочками, первые информационные входы первых таймеров соединены с выходом генератора синхронизации, вторые информационные входы первых таймеров соединены соответственно один с выходом генератора управления выпуска-запрета воздушных пузырьков, а другой с выходом генератора управления обработкой сигналов от воздушных пузырьков, выход первого таймера соединен с входами дизъюнктора и второго таймера, выход которого соединен с входом третьего таймера, выход которого соединен с входами дизъюнктора и четвертого таймера, выход которого соединен с входом пятого таймера, выход которого соединен с входом дизъюнктора.