СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЕМКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01M3/00 G01M3/02 

Настоящее изобретение касается способа контроля герметичности емкостей, а также к устройству для его осуществления. Кроме того, изобретение касается также применения этого способа и этого устройства для контроля герметичности емкости и для контроля объема емкости.

Из акцептованной заявки ФРГ 1031030 известен способ контроля емкостей, при котором создают перепад давления на стенке контролируемой емкости и по изменению одного из давлений судят о том, удовлетворяет ли контролируемая емкость условиям контроля или нет, и для этого запоминают электрический выходной сигнал датчика давления, а затем сравнивают последующий выходной электрический сигнал датчика давления с запомненным значением сигнала на компараторе.

В известном из этой публикации устройстве в качестве датчика давления используется вакуумметр, в качестве запоминающего устройства-конденсатора, а в качестве компаратора - газоразрядная трубка.

Задачей настоящего изобретения является упрощение способа и устройства для контроля герметичности емкостей.

Поставленная задача решается тем, что при способе контроля емкостей, при котором создают перепад давления на стенке контролируемой емкости и по изменению одного из давлений судят о том, удовлетворяет ли контролируемая емкость условиям контроля или нет, и для этого запоминают электрический выходной сигнал датчика давления, а затем сравнивают последующий выходной электрический сигнал датчика давления с запомненным значением сигнала на компараторе, согласно изобретению запомненный сигнал и текущее значение выходного сигнала подают на входы компаратора и тем самым формируют опорный сигнал.

Целесообразно выходной электрический сигнал датчика давления вводить в вычислительную машину, где его сравнивают с одним или несколькими заданными значениями.

Предпочтительно при создании перепада давления изменять давление внутри контролируемой емкости и измерять значение давления в контролируемой емкости.

При создании перепада давления изменяют давление внутри контролируемой емкости и измеряют значение давления вокруг контролируемой емкости.

При создании перепада давления изменяют давление вокруг контролируемой емкости и измеряют значение давления внутри контролируемой емкости.

При создании перепада давления изменяют давление вокруг контролируемой емкости и измеряют значение давления вокруг контролируемой емкости.

Целесообразно запоминание производить посредством включенного в определенный момент времени для преобразования аналого-цифрового преобразователя.

К аналого-цифровому преобразователю подключен цифроаналоговый преобразователь и сигналы в аналоговой форме подают на компаратор.

При подаче запомненного сигнала и текущего значения выходного сигнала датчика давления на компаратор снимают выходной сигнал компаратора и запоминают его в качестве нулевого сигнала.

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для контроля емкостей, содержащая источник давления или отсасывания, установленный с возможностью взаимодействия с контролируемой емкостью по меньшей мере один датчик давления, выдающий электрический выходной сигнал и подключенный к выходу датчика давления запоминающий блок, а также компаратор для сравнения выходного сигнала датчика давления и выходного сигнала запоминающего блока, согласно изобретению выход датчика давления и выход запоминающего блока соединены со входами компаратора, и к компаратору последовательно подключен дополнительный запоминающий блок, выход которого соединен с входом компаратора.

Целесообразно, чтобы устройство было снабжено герметичным затвором, установленным на контролируемой емкости и связанным со входом датчика давления и с источником давления или отсасывания.

Устройство снабжают герметичной камерой для установки в ней контролируемой емкости, при этом герметичная камера соединена с датчиком давления и источником давления или отсасывания.

Контролируемая емкость через герметичный затвор соединена с источником давления или отсасывания, а герметичная камера соединена с датчиком давления.

Контролируемая емкость через герметичный затвор связана с датчиком давления, а герметичная камера соединена с источником давления или отсасывания.

Запоминающий блок содержит аналого-цифровой преобразователь.

При этом к аналого-цифровому преобразователю подключен цифроаналоговый преобразователь, выход которого связан с компаратором.

Целесообразно, что компаратор имел по меньшей мере одну усилительную ступень, выход которой связан со входом дополнительного блока запоминания.

Предпочтительно, чтобы выход дополнительного блока запоминания был подключен обратно ко входу усилительной ступени компаратора.

Способ согласно изобретению может применяться не только для контроля герметичности емкостей, но и для контроля объема емкостей.

Устройство согласно изобретению может применяться как для контроля герметичности емкостей, так и для контроля объема емкостей.

Создание разности давлений может происходить различными путями, хорошо известными специалисту также на основе упомянутых публикаций. Так, например, можно с помощью мощности подвода или отсасывания в течение заданного времени создать разность давлений, а затем обработать достигнутое значение давления и его характеристику. Точно также можно производить подвод до заданной разности давлений, а затем наблюдать характеристику интересующего значения давления.

Подвод давления, что само по себе известно, может происходить путем предварительной нагрузки предкамеры до заданного давления, а затем разгрузки упомянутой камеры в емкость или в ее окружение, образованное герметично закрываемой камерой.

При контроле объема в объем, зависящий от объема емкости, будь то ее внутренний объем или разность объемов с контрольной камерой, подают заданное количество сжатой среды или из этого объема отбирают заданное количество газа. По результирующему давлению делают вывод об объеме емкости.

Само собой, измеренные величины сравнивают с заданными величинами или заданными характеристиками, что также известно из уровня техники.

Предпочтительным образом запоминание, производят так, что с управлением в заданный момент времени включают аналого-цифровой преобразователь (АЦП) для преобразования выходного сигнала датчика, а затем установившийся выходной сигнал этого преобразователя используют в качестве опорного значения для последующей обработки выходного сигнала датчика. При этом к выходу датчика можно либо подключить дополнительный АЦП, а затем сравнить его выходной сигнал с выходным сигналом накопительного АЦП в цифровой форме, либо к накопительному АЦП непосредственно подключить цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), с помощью которого запомненный, обратно преобразованный сигнал подают в качестве аналогового опорного сигнала к аналоговому компаратору, к которому также непосредственно подают выходной сигнал датчика.

Далее предпочтительным образом уравновешивание производят за счет того, что в основном во время запоминания значения на компараторе определяют, достигает ли по меньшей мере приблизительно выходной сигнал устройства нулевого значения; при появлении сигнала, отличающегося от нулевого значения или заданного минимального значения, его используют в качестве нулевого уравновешивающего сигнала.

Изобретение поясняется ниже в качестве примера с помощью фигур, на которых показано:
- фиг. 1: в схематичном виде устройство согласно изобретению, у которого источник подвода давления или отсасывания и датчик давления соединены с окружающим емкость пространством,
- фиг. 2: также в схематичном виде, как и на фиг. 1, фрагмент устройства по фиг. 1, в другом варианте исполнения,
- фиг. 3: аналогично фиг. 2 фрагмент в третьем варианте исполнения,
- фиг. 4: аналогично фиг. 2 фрагмент в другом предпочтительном варианте исполнения,
- фиг. 5: функциональную блок-схему предпочтительного устройства согласно изобретению для осуществления способа контроля согласно изобретению,
- фиг. 6: чисто в схематичном виде характеристику кривой измерения.

На фиг. 2 изображена закрытая емкость 1, подвергаемая контролю на наличие утечек или контролю объема. Емкость 1 может быть, например, уже наполнена и находиться в контрольной камере 3, герметично закрываемой, например, посредством накладываемой крышки 5. Через управляемый клапан 7 контрольный объем, здесь разность между объемами камеры 3 и емкости 1, нагружают посредством источника 9 давления или отсасывания таким образом, что на стенке емкости 1 образуется перепад давлений. Источник 9 в этом варианте исполнения сообщается с камерой 3.

На камере 3 или в ней предусмотрен датчик 11 относительного давления, преобразующий величину давления на входе в электрический выходной сигнал. Этот сигнал e1 датчика 11 запоминают посредством управляющей запоминающей схемы S в ответ на управляющий сигнал S, подаваемый блоком управления временем (не показан), в запоминающем блоке 13. В качестве опорного значения давления выходной сигнал e1_o запоминающего блока 13 подается к компаратору 15. На его втором входе имеется непосредственно выходной сигнал e1 датчика 11. После запоминания опорного значения e1_o компаратор 15 следит за характеристикой давления в камере 3.

Контроль утечек осуществляется следующим образом. Если емкость 1 герметична и запоминание в запоминающем блоке 13 происходит лишь тогда, когда закончились возможные, обусловленные разностью давлений формоизменения емкости 1, выходной сигнал e1 датчика сохранит запомненное значение e1_o. На входе компаратора 15 результат сравнения, составляющий по меньшей мере приблизительно нуль, указывает, что емкость 1 герметична.

При наличии утечек после упомянутого запоминания опорного значения e1_o сигнал e1 в зависимости от направления перепада давлений на стенке емкости изменится в тем большей степени, чем больше утечка.

Сравнение выходного сигнала компаратора 15 с заданными значениями (не показано) дает, с одной стороны, информацию о том, имеется ли утечка, а, с другой стороны, также информацию о том, насколько она велика. В зависимости от подвергаемых контролю емкостей могут быть назначены допуски для небольших утечек.

Если утечка велика, то на стенке емкости 1 вообще не возникает разности давлений: давление внутри емкости и окружающее ее давление быстро уравновешиваются за счет утечки. Тогда, однако, на выходе компаратора 15 возникает нулевой сигнал, т. е. как и в случае герметичной емкости, что приведет к ошибкам контроля.

Поэтому, как изображено штриховой линией, предпочтительно после запоминания значения e1_o в запоминающем блоке 13 сравнить это запомненное значение в компараторе 17 с опорным значением ref. Выходной сигнал компаратора 17 указывает, имеется ли большая утечка или нет. В том случае, если в камеру 3 впускают заданное количество сжатой среды или из нее удаляют заданное количество газа, при большой утечке не достигается указанного опорным значением ref значения давления, и результат контроля емкости 1 указывается выходным сигналом компаратора 17.

Для контроля объема в камеру 3 подают заданное количество сжатой среды или удаляют заданное количество газа. Запоминающий блок 13, как изображено штриховой линией ref₁, используется здесь в качестве запоминающего блока для опорных значений, в котором они предварительно запоминаются в соответствии с заданными объемами подвергаемых контролю емкостей. Путем сравнения упомянутых опорных значений ref₁ объема и фактически устанавливающегося значения давления e1 в зависящем от внутреннего объема емкости 1 объема камеры 3, т. е. по выходному сигналу компаратора 15, определяют, имеет ли емкость заданный объем или нет или насколько велика разность между фактическим и заданным объемами.

У варианта исполнения по фиг. 2, у которого те же детали обозначены позициями фиг. 1, в камеру 3 впадает лишь источник 9. Посредством герметичного затвора 19 вход датчика 11 соединен с внутренним объемом снабженной здесь отверстием емкости 1. Обрабатывающая электроника, подключенная к датчику 11, та же, что и на фиг. 1.

На фиг. 3 аналогично фиг. 2 изображен еще один вариант, при котором по сравнению с фиг. 2 источник 9 и датчик 11 поменяты местами.

В устройстве по фиг. 4 источник 9 сообщает через уплотняющее присоединение 19 с внутренней частью емкости 1, вход датчика 11 тока соединен с внутренним объемом емкости 1. Также здесь предусмотрена изображенная на фиг. 1 обрабатывающая электроника, к которой подключен датчик 11. Предпочтительным образом используется вариант исполнения по фиг. 1 или 4.

На фиг. 5 в виде блок-схемы изображен предпочтительный вариант обрабатывающего блока 1, частично обрамленного штриховой линией на фиг. 1. Выходной сигнал датчика 11 подается у предпочтительного варианта исполнения к преобразовательному каскаду 21, содержащему со стороны входа АЦП 21a, к которому непосредственно подключен ЦАП 21b.

Выходной сигнал ЦАП 21b подается к дифференциальному усилителю 23 известной конструкции, как и выходной сигнал датчика 11. Выход усилителя 23 в соответствии с компаратором 15 на фиг. 1 подключен к дополнительному усилительному каскаду 25, выходной сигнал которого через накопитель 27 накладывается на входной сигнал к усилителю 25 в точке 28.

Преобразователем 21, как и запоминающим блоком 27, управляет хронирующий блок 29. Это устройство работает следующим образом.

Для запоминания значения e1_o по фиг. 1 блок 29 включает цикл преобразования на преобразователе 21, после чего на одном входе усилителя 23 появляется сигнал e1_o. Предпочтительно блок 29 одновременно управляет запоминающим блоком 27, за счет чего выходной сигнал усилителя 25 возвращается в качестве нулевого уравновешивающего сигнала на его вход. Если выходной сигнал усилителя 25 при запоминании значения e1_o был неравен нулю, то это значение через накопитель 27 используется в качестве компенсирующего сигнала.

Определение больших утечек, как это было изложено с помощью фиг. 1, может осуществляться различным образом, за счет того, например, что выходной сигнал преобразователя 21 подают к дополнительному компаратору (не показан), после чего его сравнивают с опорным сигналом ref по фиг. 1, или, как изображено штриховой линией S_I, за счет того, что непосредственно до или после запуска запоминающего блока 27, предпочтительно после запуска, соединенный с датчиком 11 вход дифференциального усилителя переключают на опорный потенциал, например массу, а затем со стороны выхода усилителя 25 непосредственно вслед за этим проверяют, достигло ли значение e1_o опорного значения ref по фиг. 1 или нет.

В отличие от изображенного предпочтительного варианта можно опустить второй преобразовательный каскад, а именно ЦАП 21b, и вместо него предусмотреть АЦП 22b и продолжать обработку тогда в цифровой форме обоих сигналов, т.е. e1_o и e1.

Для контроля объема либо предварительно задают на предусмотренном преобразователе 21 опорные значения объема, как это изображено штриховой линией ref₁, либо дополнительный цифровой запоминающий блок непосредственно соединяют с ЦАП 21b, чтобы преобразовать введенные цифровые опорные значения объема в соответствующие аналоговые сигналы и затем с помощью изображенного устройства произвести также измерение объема.

Устройство очень хорошо подходит для оперативного контроля емкостей, например стеклянных, пластиковых бутылок и т.п., например на карусельном транспорте.

В принципе, имеется еще возможность по достижении заданного контрольного давления сравнить электрический выходной сигнал датчика с одним или несколькими заданными значениями, что может, например, осуществляться с помощью ВМ, в которую вводят выходной сигнал датчика. Разность с установленным контрольным давлением, т.е. падение давления, определяют с помощью ВМ (путем сравнения с введенным в ВМ предельным значением или с величиной, полученной посредством опорной утечки).

Способ контроля герметичности емкости заключается в создании разности давлений между внутренним давлением емкости и давлением в окружающем ее пространстве с использованием источника для подвода или отсасывания сжатой среды, сообщающегося с внутренним объемом камеры, в которой заключена контролируемая емкость. Выходной сигнал датчика относительного давления запоминается в течение определенного времени в накопителе, выходной сигнал которого в качестве опорного значения давления подается на компаратор. На другой вход компаратора непосредственно подается выходной сигнал датчика относительно давления. Анализ выходных сигналов компаратора позволяет судить о наличии и величине утечки. Технический результат - упрощение способа контроля герметичности емкости и устройства для его осуществления. 2 с. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ контроля емкостей, при котором создают перепад давления на стенке контролируемой емкости и по изменению одного из давлений судят о том, удовлетворяет ли контролируемая емкость условиям контроля или нет, и для этого запоминают электрический выходной сигнал датчика давления, а затем сравнивают последующий выходной электрический сигнал датчика давления с запомненным значением сигнала на компараторе, отличающийся тем, что запомненный сигнал и текущее значение выходного сигнала подают на входы компаратора и тем самым формируют опорный сигнал. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выходной электрический сигнал датчика давления вводят в вычислительную машину, где его сравнивают с одним или несколькими заданными значениями. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при создании перепада давления изменяют давление внутри контролируемой емкости и измеряют значение давления в контролируемой емкости. 4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при создании перепада давления изменяют давление внутри контролируемой емкости и измеряют значение давления вокруг контролируемой емкости. 5. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при создании перепада давления изменяют давление вокруг контролируемой емкости и измеряют значение давления внутри контролируемой емкости и измеряют значение давления внутри контролируемой емкости. 6. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что при создании перепада давления изменяют давление вокруг контролируемой емкости и измеряют значение давления вокруг контролируемой емкости. 7. Способ по пп. 1 - 6, отличающийся тем, что запоминание производят посредством включенного в определенный момент времени для преобразования аналого-цифрового преобразователя. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что к аналого-цифровому преобразователю подключен цифроаналоговый преобразователь и сигналы в аналоговой форме подают на компаратор. 9. Способ по пп.1 - 8, отличающийся тем, что при подаче запомненного сигнала и текущего значения выходного сигнала датчика давления на компаратор снимают выходной сигнал компаратора и запоминают его в качестве нулевого сигнала. 10. Устройство для контроля емкостей, содержащее источник давления или отсасывания, установленный с возможностью взаимодействия с контролируемой емкостью, по меньшей мере один датчик давления, выдающий электрический выходной сигнал, и последовательно подключенные к выходу датчика давления запоминающий блок и компаратор, отличающееся тем, что выход датчика давления связан как с входом запоминающего блока, так и с одним входом компаратора, а второй вход компаратора соединен с выходом запоминающего блока. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно снабжено герметичным затвором, установленным на контролируемой емкости и связанным со входом датчика давления и с источником давления или отсасывания. 12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что оно снабжено герметичной камерой для установки в ней контролируемой емкости, при этом герметичная камера соединена с датчиком давления и источником давления или отсасывания. 13. Устройство по пп.11 - 12, отличающееся тем, что контролируемая емкость через герметичный затвор соединена с источником давления или отсасывания, а герметичная камера соединена с датчиком давления. 14. Устройство по пп.11 - 12, отличающееся тем, что контролируемая емкость через герметичный затвор связана с датчиком давления, а герметичная камера соединена с источником давления или отсасывания. 15. Устройство по пп.10 - 14, отличающееся тем, что запоминающий блок содержит аналого-цифровой преобразователь. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что к аналого-цифровому преобразователю подключен цифроаналоговый преобразователь, выход которого связан с компаратором. 17. Устройство по пп.10 - 16, отличающееся тем, что компаратор имеет по меньшей мере одну усилительную ступень, выход которой связан со входом дополнительного блока запоминания. 18. Устройство по п. 17, отличающееся тем, что выход дополнительного блока запоминания подключен обратно ко входу усилительной ступени компаратора.