СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ Российский патент 2005 года по МПК G01M3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в основном относится к области испытания герметичности закрытых и наполненных емкостей, в которых заполняющее вещество содержит, по меньшей мере, один жидкий компонент.

Предпосылки создания изобретения

Известны способы испытаний герметичности, в соответствии с которыми закрытые емкости помещают в испытательную камеру, в которой, после ее герметичного закрытия понижают давление посредством отсасывающего насоса. Если емкость не имеет утечки, то после достижения заранее определенного давления в испытательной камере и, таким образом, в окружающем пространстве подлежащей испытанию емкости, это давление будет удерживаться по существу постоянным. Если утечка происходит в области емкости, где находится воздух, то поток воздуха из емкости ведет к повышению окружающего давления. Если утечка происходит в области емкости, где находится наполняющий пищевой продукт, вопрос о том, ведет ли такая утечка к значительному повышению давления окружающего пространства, в значительной степени зависит от вида наполняющего пищевого продукта, например его вязкости, имеются ли в наполняющем пищевом продукте твердые частицы и, конечно, от величины утечки.

Известны различные способы точного определения наличия утечки в таких наполненных продуктами сосудах независимо от того, имеются ли утечки в заполненной воздухом области емкости или в области емкости, заполненной пищевым продуктом. Один такой способ, который является предметом находящейся в процессе одновременного рассмотрения Европейской заявки на патент ЕР-А-0791814 и заявки на патент США №08/862993, включает измерение полного сопротивления, в частности измерения активного сопротивления, непосредственно рядом с наружной стенкой сосуда посредством расположения электродов. Как только жидкость выходит из места утечки, она соприкасается с соответствующей парой электродов для измерения полного сопротивления, и ведет к значительному изменению этого сопротивления, измеряемого между электродами.

Однако такой способ неизбежно связан со значительными дополнительными расходами, связанными с использованием устройства измерения полного сопротивления в такой испытательной камере, особенно устройства проверки с расположенным на одной линии большим количеством камер, не обеспечивает возможности обнаружения очень маленьких утечек, гораздо меньше одного микрона, и преимущественно не зависит от формы сосуда и вида наполняющего продукта питания.

Задача изобретения

Основной задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для испытания герметичности, которые можно использовать в самых различных емкостях для разных наполняющих пищевых продуктов при условии, что, по меньшей мере, одним из компонентов является жидкость.

Другой задачей настоящего изобретения является создание таких способа и устройства, которые являются весьма недорогостоящими в отношении электроники и дополнительного оборудования и которые обеспечивают, таким образом, осуществление очень экономичного испытания.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание таких способа и устройства, которые имеют короткий цикл измерений и, тем не менее, высокую точность измерений.

Краткое описание сущности изобретения

Эти задачи достигаются посредством способа испытания для проверки герметичности, по меньшей мере, одного закрытого и наполненного сосуда, содержимое которого включает, по меньшей мере, один жидкий компонент, причем разность давлений прикладывают, по меньшей мере, к части стенки сосуда, подлежащей проверке герметичности, причем разность давлений направляют к окружающему сосуд пространству, дополнительное давление в окружающем сосуд пространстве контролируют в качестве показывающего утечку сигнала, отличающегося тем, что разность давлений устанавливают посредством понижения давления в окружающем сосуд пространстве, по меньшей мере, до величины, которая соответствует давлению пара, по меньшей мере, одного жидкого компонента заполняющего продукта подлежащего испытанию сосуда.

Если сосуд имеет утечку и жидкость вытягивается более низким окружающим давлением на внешнюю сторону его стенки при постоянном объеме окружающего пространства, то это не приводит к испарению жидкости, как только окружающее давление достигает давления ее пара. Это приводит к значительному изменению окружающего давления по сравнению с окружающим давлением, которое устанавливается в таких же условиях, но в случае сосуда, не имеющего утечку.

Контроль давления в испытательной камере, содержащей сосуд, как только достигается давление пара вытекающей жидкости свидетельствует об очень точном способе испытания герметичности. Следует отметить, что посредством такого способа можно точно выполнять обнаружение утечки сосудов с очень разными заполняющими продуктами, а точно обнаруживаемая утечка в настоящее время снижена до 0,2 мкм.

Далее, следует отметить, что объем испытательной камеры не является критичной величиной, так что посредством данного способа становится возможным одновременно испытывать партии сосудов, точно обнаруживая при этом, имеет ли утечку один сосуд из такой партии сосудов.

Как только давление окружающего сосуд с утечкой пространства уменьшится относительно давления в сосуде, часть жидкости отсасывается из сосуда, и как только окружающее давление достигнет давления пара, она начинает испаряться. Поскольку при постоянном объеме окружающего сосуд пространства испарение жидкости ведет к увеличению давления, и насос, понижающий окружающее давление, должен теперь удалять также пар жидкости, можно осуществлять необходимые измерения, особенно после того, как давление в окружающем сосуд пространстве становится ниже давления пара. Тем не менее, предпочтительно обеспечивать возможности откачивания, при которых можно откачивать из окружающего подлежащего испытанию сосуда пространства до значительно более низкой величины, чем давление пара, а именно, по меньшей мере, на два, предпочтительно даже, по меньшей мере, на три порядка величины.

Поскольку изменение давления при значительной утечке можно обнаружить, как только один из нескольких жидких компонентов заполняющего пищевого продукта начинает испаряться (в том случае, если содержимое сосуда включает в себя более одного жидкого компонента), необходимо выбирать давление пара того компонента из нескольких жидких компонентов, который имеет более высокое давление, и снижать давление окружающего сосуд пространства, по меньшей мере, до этого значения давления пара.

Хотя, как хорошо известно, давление пара зависит от температуры и, таким образом, в некоторых случаях может оказаться полезным, например, нагревать окружающее сосуд пространство до заранее определенной температуры, чтобы окончательно установить соответствующее давление пара для заранее определенной жидкости, способ и устройство согласно изобретению становятся значительно менее сложными, если испытания выполняют при комнатной температуре и, таким образом, принимается во внимание давление пара, которое, по меньшей мере, необходимо достигать при комнатной температуре, то есть порядка 20°С.

Кроме того, очень точное обнаружение утечки становится возможным, если давление окружающего сосуд пространства измерять в два последовательные момента времени, где под термином "момент" понимается интервал времени, необходимый для точности измерения преобладающего давления. Хотя конечно можно выполнять обнаружение утечки посредством осуществления откачивания откачивающим насосом из окружающего сосуд пространства, и затем посредством измерения достигнутого окружающего сосуд абсолютного давления после истечения заранее определенного времени, измерение давления окружающего сосуд пространства в два определенных момента времени обеспечивает использование первого полученного в результате измерения значения в качестве опорного значения, и затем образование разницы второго, полученного в результате измерения, значения относительно опорного значения. Таким образом, вместо измерения абсолютного давления осуществляется измерение разницы давлений. Более конкретно, первый сигнал давления, которое измеряется в первый момент времени, запоминается в виде электрического сигнала, затем после проведения измерения второго значения давления образуется разница между первым значением (все еще запомненным) и вторым значением.

В заявке на патент РСТ №WO 94/05991 и соответствующем ей патенте США №5239859, принадлежащем тому же заявителю, что и настоящая заявка, описаны способ и устройство для очень точного измерения разности давлений с компенсацией смещения. Эти способ и устройство измерения разности давлений используются в предпочтительном варианте выполнения соответствующего настоящему изобретению способа и устройства. Следовательно, заявка на патент WO 94/05991 или соответствующий патент США №5239859 полностью включены путем ссылки в настоящее описание, хотя, и как будет видно ниже, наиболее важные признаки описываются также в настоящей заявке.

Вследствие того, что не имеет особого значения, насколько большим является окружающий сосуд объем испытательной камеры относительно подлежащего испытанию сосуда, способ и устройство согласно изобретению имеют дополнительное значительное преимущество.

Если стенка, по меньшей мере, одного подлежащего испытанию сосуда выдерживает разность давлений между внутренним давлением сосуда (обычно давление окружающей среды) и пониженным давлением окружающего пространства, такой сосуд можно просто помещать в испытательной камере, образующей окружающее пространство, в основном независимо от того, насколько большим является такой сосуд относительно испытательной камеры. Тем не менее, будет получено очень точное показание утечки в соответствии с изобретением. Следовательно, одну и ту же испытательную камеру можно использовать для большого количества сосудов с различными размерами и различными объемами. Это дает дополнительное преимущество в том, что в одной испытательной камере, образующей окружающее пространство, можно расположить более одного из множества сосудов, и хотя один единственный сосуд занимает только маленькую часть общего объема камеры, будет точно обнаружено показание утечки, если утечку в окружающую атмосферу образует только один из множества сосудов.

Дополнительное значительное преимущество настоящего изобретения состоит в следующем.

Иногда сосуды наполняют не полностью, а в закрытом сосуде имеется некоторое количество заполняющего воздуха. Если утечка происходит в той области такого сосуда, которая находится рядом с заполняющим воздухом или газом, то посредством понижения давления окружающего пространства такой воздух будет высасываться через место утечки из сосуда. При постепенном уменьшении давления заполняющего воздуха в сосуде начинается также испарение жидкого компонента в сосуде, и такой пар также выходит через место утечки. Оба, то есть вначале воздух, выходящий через место утечки, затем пар, выходящий через место утечки, увеличивают окружающее давление, так что утечка в области захваченного воздуха в сосуде приведет к изменению окружающего давления, то есть к увеличению давления, как в случае, если бы утечка происходила в области стенки сосуда, заполненного жидким содержимым. Таким образом, благодаря правильной установке порогового значения для обнаружения утечки, соответствующей самому небольшому, все еще допустимому изменению давления в окружающем пространстве, становится несущественным, происходит ли такая утечка на заполненном воздухом участке сосуда или на заполненном содержимым участке сосуда.

Если одна и та же утечка в области с заполненным воздухом сосуда ведет к меньшему изменению давления в окружающем пространстве, чем в случае нахождения ее в заполненной содержимым области сосуда, то такое изменение давления определяет установку порогового значения для определения герметичности сосуда. И наоборот, если одинаковая утечка в заполненной содержимым области ведет к меньшему изменению давления в окружающем пространстве, чем в области стенки с заполненным воздухом, то это вновь означает, что это меньшее изменение давления определяет пороговую установку для определения герметичности сосуда.

Если испытываемый сосуд имеет большую утечку, то как только обнаружится такая утечка, понижение окружающего давления необходимо прекратить, чтобы предотвратить повреждение содержимым сосуда внутренней части испытательной полости камеры или, вообще говоря, окружающего сосуд пространства и, возможно, даже устройства откачивания больше, чем это возможно. Это выполняют либо посредством контроля условия, приводит ли действие откачивания к заранее определенному понижению давления окружающего пространства или нет, либо можно обнаружить распространение содержимого сосуда в окружающее пространство посредством полного сопротивления, предпочтительно посредством измерения сопротивления постоянным током в окружающем сосуд пространстве непосредственно рядом со стенкой испытываемого сосуда. Это выполняют с помощью использования устройства электродов в окружающем пространстве рядом со стенкой и вокруг, по меньшей мере, этой части подлежащего испытанию сосуда. Как только заполняющее содержимое сосуда отсосется к его наружной стенке, устройство электродов будет шунтировано таким содержимым, внезапно приводя к показанию изменения полного сопротивления, которое после обнаружения используется для прекращения дальнейшего понижения давления в окружающем сосуд пространстве.

Этот способ быстрого обнаружения большой утечки применяется, в частности, в сосудах, когда необходимо удобно инкапсулировать их в испытательной камере из-за того, что их стенки не выдерживают применяемой разности давлений. В таком случае устройство электродов для измерения полного сопротивления следует располагать вдоль внутренней стенки испытательной камеры, в которой удобно устанавливается, по меньшей мере, один сосуд, если необходимо испытать такой сосуд и, следовательно, испытательная камера плотно облегает его форму, то между наружной стенкой сосуда и стенкой испытательной камеры все же сохраняется непрерывный объем для определения окружающего сосуд пространства благодаря использованию поддерживающего вкладыша в виде решетки или сетки, либо предпочтительно посредством создания шероховатости на внутренней стенке испытательной камеры, чтобы множество микровыпуклостей стенки испытательной камеры поддерживали стенку сосуда и предотвращали дополнительное ее прогибание наружу из-за применения разности давлений. Таким образом, сообщающееся пространство между такими выпуклостями определяет окружающее сосуд пространство.

После расположения сосуда в испытательной камере, определяющей его окружающее пространство, и обнаружения в нем утечки, возможно, такая испытательная камера будет загрязнена некоторым содержимым сосуда. Затем такую камеру очищают после изъятия сосуда с утечкой либо посредством откачивания и/или промывки промывающим газом, предпочтительно азотом, либо посредством нагревания, либо посредством комбинирования этих способов, например посредством нагретого промывочного газа. Если способ или устройство согласно изобретению применяют для расположенных на одной линии сосудов для испытания и, таким образом, параллельно используются два или более способа и устройства согласно изобретению в группе сосудов, и обнаруживается, что один из таких сосудов имеет утечку, то в соответствующей испытательной камере, определяющей его окружающее пространство, больше не размещают сосуд на следующем цикле измерений, а сохраняют эту камеру пустой, используя этот цикл, во время которого другие камеры находятся в состоянии испытания, для чистки и восстановления возможно загрязненной камеры. В некоторых случаях, если наблюдается утечка, то для ускорения выкачивания жидкости используется механическое смещение стенки сосуда внутрь, повышая, таким образом, его внутреннее давление по сравнению с атмосферным давлением.

Для осуществления поставленной задачи создано устройство испытания герметичности для проверки утечки, по меньшей мере, одного закрытого и заполненного сосуда, в котором содержимое сосуда включает, по меньшей мере, один жидкий компонент, это устройство содержит, по меньшей мере, одну уплотняющим способом закрываемую испытательную камеру и, по меньшей мере, один насос для откачивания, подсоединенный к испытательной полости, и, по меньшей мере, один датчик давления, подсоединенный к испытательной камере, при этом насос для откачивания выбирают таким образом, чтобы он имел возможность откачивать испытательную камеру, по меньшей мере, до давления пара жидкого компонента содержимого сосуда, примерно при комнатной температуре, а датчик давления представляет собой вакуумный датчик давления, предпочтительно содержащий, по меньшей мере, каскад датчика Пирани.

Предпочтительные варианты осуществления способа и устройства согласно изобретению определены в зависимых пунктах 2-44 и 45-63 формулы изобретения, соответственно. Способ и устройство можно предпочтительно использовать, как определено в п.п.64 и 65 формулы изобретения. Таким образом, следует отметить, что помимо испытания герметичности более мелких сосудов настоящее изобретение обеспечивает возможность постоянного контроля непроницаемости установок больших резервуаров, например, для бензина, газа и так далее, например, на железнодорожном или автомобильном транспорте, создавая при этом аварийный сигнал, как только обнаруживается утечка.

Краткое описание чертежей

Далее настоящее изобретение будет дополнительно описано с помощью чертежей, иллюстрирующих определенные и предпочтительные в настоящее время примеры выполнения настоящего изобретения. На чертежах:

фиг.1 представляет качественную зависимость давления пара от температуры жидкости;

фиг.2 схематически представляет испытательное устройство согласно изобретению, работающее с использованием способа согласно изобретению;

фиг.3 представляет качественное изменение в течение времени давления в пространстве, окружающем сосуд, подлежащий испытанию в соответствии с изобретением для объяснения работы способа и устройства;

фиг.4 представляет функциональную блок-схему предпочтительной формы выполнения испытательного устройства согласно изобретению;

фиг.5 представляет функциональную блок-схему предпочтительной формы реализации электроники оценки на устройстве, на котором осуществляется способ;

фиг.6 схематически представляет групповое функционирование устройства согласно изобретению;

фиг.7 схематически представляет испытательную камеру для испытания сосудов с гибкой стенкой;

фиг.8 представляет изображение в перспективе половины испытательной камеры для испытания трех сосудов в виде группы;

фиг.9 схематически представляет цистерну с двумя стенками, непосредственно используемую для осуществления способа посредством устройства для обследования герметичности цистерны;

фиг.10 схематически представляет предпочтительное уплотнение на испытательной камере устройства согласно изобретению;

фиг.11a-11c иллюстрируют изменения давлений в испытательных циклах, где сосуды или пузырьки для медицинского использования имеют либо большую или даже очень большую утечку (фиг.11а), либо имеют только небольшую утечку (фиг.11в), либо не имеющие утечки (фиг.11с). Испытания выполняют с помощью испытательных камер, соответствующих фиг.8, без измерения полного сопротивления и, таким образом, без электродов 32, 34;

фиг.12 представляет функциональную блок-схему/сигнал упрощенного предпочтительного варианта осуществления блока оценки осуществления способа посредством устройства согласно изобретению;

фиг.13 представляет схему зависимости давления от времени статистического изменения давлений, измеряемых на сосудах без утечки или, по меньшей мере, на камерах, не имеющих каких-либо сосудов;

фиг.14 представляет упрощенную функциональную блок-схему/сигнал части устройства, работающего в соответствии с предпочтительным вариантом способа, образуя при этом динамическое опорное значение для испытания герметичности с помощью последующего усреднения с корректировкой,

фиг.15 представляет упрощенную диаграмму качественной зависимости сигнала от времени предпочтительного варианта способа и, соответственно, работы предпочтительного устройства, где для идентификации утечки образуют динамически откорректированные опорные значения;

фиг.16 представляет упрощенную функциональную блок-схему/сигнал, иллюстрирующий дополнительный предпочтительный вариант способа и, соответственно, устройства, в котором образуется динамически корректируемый средний сигнал в качестве основы для опорного значения, подлежащего сравнению с сигналом разности давлений, полученных в результате оценки во время испытания сосуда;

фиг.17 представляет в произвольных единицах на временной оси величины давления в последовательно приводимых в действие испытательных камерах устройства с большим количеством камер для иллюстрации динамического корректирования среднего сигнала, на котором основаны опорные значения для сравнения, ведущие к идентификации утечки;

фиг.18 иллюстрирует в упрощенном схематическом виде испытательную камеру, которая поворачивается во время испытания;

фиг.19 представляет схематический вид поворачивания испытательной камеры, соответствующей фиг.18, на соответствующем месте утечки относительно заполняющего продукта;

фиг.20 иллюстрирует на упрощенной функциональной схеме проведение калибрования при стандартной утечке для калибрования устройства, на котором осуществляется способ.

На фиг.1 показано качественное изменение давления p_v(T) пара на графике зависимости давления от температуры. При заранее определенной температуре Т_х жидкость начинает испаряться, когда достигается соответствующее давление p_vx пара. Выше кривой давления пара материалом является жидкость, а ниже - материалом являются газы.

В соответствии с фиг.2 устройство содержит испытательную камеру 1 с герметически закрываемой крышкой 3. К испытательной камере 1 подсоединен вакуумный насос 5, которым может быть всасывающий насос или вращательный поршневой насос с клапаном, или диффузионный насос, или турбовакуумный насос, или турбомолекулярный насос. Тип насоса зависит от степени разрежения, которую необходимо устанавливать в камере 1. Предусмотрен также вакуумный датчик 7 давления, например датчик Пирани, который измеряет преобладающее в испытательной камере 1 давление. По меньшей мере, один закрытый сосуд 9, наполненный, по меньшей мере, до некоторой степени заполняющим продуктом, содержащим, по меньшей мере, один жидкий компонент, устанавливают через открытую крышку 3 в испытательную камеру 1, которую затем герметически закрывают. В начале процесса работы вакуумного насоса 5 понижается давление в окружающем сосуд 9 пространстве и, таким образом, в промежуточном объеме V между испытательной камерой и сосудом 9.

В соответствии с фиг.3 давление в объеме V понижается, начиная от давления р_о окружающего пространства, по меньшей мере, до величины pv, которая соответствует давлению пара жидкого компонента в заполняющем пищевом продукте сосуда 9. Необходимо выбирать такой вакуумный насос 5, который обеспечивает откачивание испытательной камеры 1 до давления, которое, по меньшей мере, на один, предпочтительно на два и даже более, предпочтительно на три порядка ниже, чем давление p_v пара жидкого компонента заполняющего продукта.

Испытание предпочтительно выполняют при комнатной температуре, то есть при температуре Т, примерно равной 20°С. Если жидким компонентом является вода, то давление pv пара воды при комнатной температуре составляет примерно 2·10³ Па, и в этом случае предпочтительно использовать откачивающий насос 5, который способен откачивать испытательную камеру до давления 10 Па.

Если сосуд, установленный в испытательной камере 1, имеющей сравнительно жесткую стенку 11, не имеет утечки, то качественно давление в объеме V изменяется в соответствии с кривой (а) на фиг.3 до более или менее постоянной величины, которую можно достигнуть этим типом установленного вакуумного насоса. С другой стороны, если сосуд 9 имеет утечку, как схематически показано на фиг.2, например, в местоположении 13, то через место утечки 13 из сосуда будет выходить небольшое количество 14 жидкого компонента заполняющего пищевого продукта, и как только давление, преобладающее в объеме V, станет равным величине р_v, начнет испаряться в объем V. Как показано на фиг.3, это ведет к изменению давления в зависимости от времени в соответствии с кривой (в), то есть испарение жидкости ведет к повышению давления в объеме V, противодействующему действию вакуумного насоса 5. Вакуумный насос 5 должен дополнительно удалять пар, чтобы в конечном итоге достигнуть уровня разрежения, соответствующего кривой (а). Если утечка происходит в области сосуда 9, где находится заполняющий воздух, как показано на фиг.2 позицией 13', то откачивание из объема V вначале ведет к отсасыванию воздуха из сосуда, снова противодействуя работе вакуумного насоса 5, затем начнет испаряться жидкое содержимое в сосуде 9 и пар будет отсасываться через место утечки 13'. Это тоже ведет к повышению давления в объеме V, противодействующему изменению давления, которое происходило бы, если бы вакуумный насос удалял только воздух.

Изменение давления в объеме V контролируется посредством вакуумного датчика 7. Эксперименты показывают, что преимущественно независимая величина объема V в испытательной камере достигает значительной разности давления в соответствии с кривыми (а) и (в) на фиг.3 в течение времени τ, равном нескольким секундам (от одной до трех секунд), и при утечке менее 1 микрона (0,02 мкм) разница давлений между сосудами с утечкой и без утечки составляет примерно один порядок давления. Измерения выполнялись при использовании в качестве жидкого содержимого воды.

Несмотря на то, что можно измерять абсолютное давление в объеме V, например, в течение времени τ, для обнаружения утечки в сосуде предпочтительно измерять разность давлений, как будет описано со ссылкой фиг.4.

Возвращаясь к фиг.2, можно отметить, что датчик 7 давления в рабочем состоянии подсоединен к блоку 15 оценки, в котором устанавливают пороговые значения, показывающие конкретные утечки, как схематически показано посредством блока 17 предварительной установки. Выходной сигнал блока 15 оценки представляет собой двухуровневый сигнал, показывающий наличие утечки или ее отсутствие.

Как показано на фиг.4, выходной сигнал вакуумного насоса 7 поступает на вход блока 19 запоминания, управляемый сигналом S₁ управления синхронизацией, как схематически показано посредством выключателя S. В соответствии с фиг.3 это осуществляется в первый момент времени t₁. Во второй момент времени, соответствующий точке t₂ на фиг.3, выходной сигнал блока 19 запоминания и выходной сигнал датчика 7 поступают на соответствующие входы блока 21 создания разности, который вырабатывает выходной сигнал, соответствующий разности сигналов Δр на фиг.2.

Далее, на фиг.5 показан более предпочтительный вариант электроники оценки. Выходной сигнал с датчика 7 поступает на блок 121 преобразования, который в качестве входного каскада содержит аналого-цифровой преобразователь 121а, за которым следует цифроаналоговый преобразователь 121в. Выходной сигнал каскада 121 преобразователя поступает на блок 123 усилителя сигнала разности, на который дополнительно непосредственно поступает выходной сигнал с датчика 7. Выходной сигнал блока 123 усилителя сигнала разности, соответствующего блоку 21 сигнала разности на фиг.4, поступает на дополнительный блок 125 усилителя, выходной сигнал которого складывается в блоке 128 с входным сигналом, поступающим с блока 127 запоминания. Входной сигнал поступает на блок 127 запоминания с выхода блока 125. Блок 129 таймера осуществляет временное управление устройством. Для запоминания первого значения давления с датчика 7, соответствующего фиг.3 в момент времени t₁, блок 129 таймера дает возможность во время цикла преобразования обеспечить появление на выходе блока 121 преобразованного аналогового выходного сигнала еl_о. Одновременно, по существу тот же сигнал с датчика 7 подается в виде сигнала еl на второй вход блока 123. Таким образом, на выходе блока 125 должен появиться нулевой сигнал. Однако обычно на выходе блока 125 появляется сигнал ухода нуля, и этот сигнал запоминается в блоке 127 запоминания, управляемом блоком 129 синхронизации. В момент времени t₂ преобразование в блоке 121 не запускается, так что на вход усилителя 123 поступает непосредственно с датчика 7 сигнал значения давления, преобладающего в момент времени t₂, и с каскада 121 запомненное значение давления, которое преобладало в момент времени t₁. Затем сигнал ухода нуля, который был запомнен в блоке 127, добавляется в виде сигнала компенсирования ухода нуля, так что в получающемся сигнале на выходе блока 125 усилителя обеспечивается компенсирование ухода нуля.

Это обеспечивает очень точное измерение разности давлений Δр (см. фиг.3).

Если испытываемый сосуд имеет утечку, то в соответствии с кривой (с) на фиг.3 давление, преобладающее в объеме V испытательной камеры 1, будет иметь непосредственно с начала работы вакуумного насоса кривую изменения давления. Это можно легко обнаружить, например, посредством сравнения выходного сигнала датчика 7 в предыдущий момент времени t_o с заранее установленным пороговым значением (не показанным), и если действительное давление не достигает такого порогового значения, то действие вакуумного насоса 5 на испытательную камеру 1 блокируется. Это необходимо для того, чтобы устранить всасывание при большой утечке огромного количества содержимого сосуда в испытательную камеру и загрязнение этой камеры.

Как упоминалось выше, предложенный способ осуществления точных действий в основном не зависит от объема V между испытательной камерой 1 и, по меньшей мере, одним подлежащим испытанию сосудом. Это обеспечивает одновременное испытание в соответствии с фиг.6 партии 9' сосудов 9, сохраняя при этом точность обнаружения независимо от того, имеет ли утечку один или более сосудов 9. В связи с тем, что точность обнаружения не является критичной в отношении разного объема V, это ведет к возможности обеспечения одной испытательной камеры 1 для большого количества подлежащих испытанию в ней сосудов 9, имеющих различные формы и различный объем.

Если стенка подлежащего испытанию сосуда не может механически выдерживать давление, составляющее примерно 10⁵ Па, то, как схематически показано на фиг.7, обеспечивается испытательная полость 1' с крышкой 3', которая соответствует форме сосуда 9. Следовательно, выступы 20, как схематически показано на фиг.7, предотвращают такое состояние, что под действием откачивания стенки сосуда крепко присасываются к внутренней стенке испытательной полости, и, таким образом, обеспечивается уверенность, что остается объем V между сосудом и стенкой испытательной камеры при откачке в соответствии с изобретением. Такие выступы 20 можно выполнить посредством вкладыша в виде сетки или решетки или предпочтительно посредством механического придания шероховатости внутренней стенке камеры, чтобы микровыступы поддерживали стенку сосуда, оставляя, таким образом, постоянный промежуток в виде объема V.

Как показано пунктирной линией на фиг.7, может дополнительно быть необходимым при закрывании крышки 3 или 3' полости механически смещать часть стенки сосуда внутрь, увеличивая тем самым внутреннее давление сосуда 9 и дополнительно выдавливая жидкий компонент заполняющего продукта из места утечки, если такая утечка имеется.

Как показано на фиг.9, способ и устройство согласно изобретению можно использовать для контроля очень больших резервуаров в отношении утечки. На фиг.9 показана цистерна с двойной стенкой, а именно с внутренней стенкой 23 и наружной стенкой 25. Испытание герметичности обеих стенок осуществляется посредством использования промежуточного объема между двумя стенками в качестве соответствующего фиг.2 объема V. Такой способ можно применять, например, для резервуаров на автодорожных и железнодорожных транспортных средствах или для больших стационарных резервуарных установок, например для бензина.

На фиг.8 показана одна половина 1а испытательной камеры 1 для осуществления способа согласно изобретению в устройстве на трех сосудах 29 в виде маленьких пластмассовых сосудов для медицинского использования. Сосуды могут иметь гибкие стенки, так что испытательная камера 1 может быть удобно приспособлена к их форме. В этом случае дополнительно показан другой способ быстрого обнаружения утечки в одном из сосудов. При этом используются электроды 32 и 34 измерения полного сопротивления, вмонтированные в стенке камеры 1 и электрически изолированные между собой. Они подсоединены к блоку 35 измерения полного сопротивления или предпочтительно активного сопротивления. Если посредством создания вакуума в испытательной камере предпочтительно с шероховатой внутренней стенкой жидкое заполняющее содержимое высасывается на внешнюю сторону стенки сосуда, то это быстро обнаруживается посредством внезапного изменения полного сопротивления между электродами 32 и 34. Выходной сигнал блока 35 измерения полного сопротивления блокирует (не показано) дальнейшее откачивание испытательной камеры 1.

После того, как испытательная камера загрязнится вследствие выпуска заполняющего пищевого продукта из сосуда с утечкой, ее очищают либо посредством очищающего откачивания и/или продувания струей газа, предпочтительно азота, и/или посредством нагревания. На фиг.8 показана линия подачи промывающего или очищающего газа, подаваемого под управлением из газового баллона 37 к загрязненной испытательной камере 1, и этим газом предпочтительно является азот.

Две половины 1а камеры 1, соответствующие фиг.8, уплотняющим образом накладывают одну на другую для завершения испытательной камеры 1, соответствующей фиг.2.

Если испытывают несколько расположенных на одной линии сосудов, для которых настоящее изобретение особенно подходит из-за его короткого цикла измерения, то имеется более одной камеры, а именно группы из нескольких испытательных камер, например, на вращающемся устройстве, которое автоматически загружается подлежащими испытанию сосудами (не показанными) с транспортера и которое одновременно осуществляет описанный способ испытания. Если обнаруживается, что один из сосудов, испытываемых в такой камере, имеет утечку, то соответствующая камера впоследствии повторно не загружается дополнительным сосудом, и эта камера поддерживается пустой во время цикла измерения следующей группы сосудов. Тем временем осуществляется чистка удерживаемой незагруженной полости, как было описано выше, либо посредством откачивания и/или промывки газом, и/или нагреванием.

Очевидно, что здесь должна выполняться вакуумплотная герметизация пищевых продуктов между крышкой 3 или 3' испытательной камеры и основным корпусом испытательной камеры 1 или между двумя половинами 1а испытательной камеры, соответствующими фиг.8. Это выполняется предпочтительно посредством обеспечения, по меньшей мере, пары уплотнений с круглым поперечным сечением и посредством отдельного откачивания промежуточного пространства 29 между такими уплотнениями, как показано на фиг.10. Если подлежащий испытанию сосуд содержит заполняющий продукт более чем с одним определенным жидким наполнителем, то для обнаружения утечки выбирают давление пара того компонента, который имеет самое высокое давление пара, то есть компонента, который начинает испаряться при относительно самом высоком давлении. Таким образом, следует учитывать также вязкость, то есть следует выбирать компонент для определения давления пара, который является достаточно жидким для проникновения сквозь самое маленькое место утечки. Благодаря откачиванию испытательной камеры до давления, которое значительно ниже давления пара любого жидкого компонента, принимаемое во внимание значение давления пара не является важным.

Кривые изменения давления от времени, измеряемого в соответствии со способом и устройством в предпочтительном варианте, показывают изменение давления для сосудов в виде больших утечек (фиг.11а), малых утечек (фиг.11в) и для сосудов без утечки (фиг.11с).

Эти кривые будут описаны со ссылками на фиг.12, на которой показан предпочтительный блок контроля и управления, соответствующий блокам 15, 17 на фиг.2.

В соответствии с фиг.11а блок 201 синхронизации на фиг.12 в момент времени t₁₀ инициирует откачивание испытательной камеры 103 посредством устройства 105 откачивания. Это показано на фиг.12 сигналом начала откачивания CHO/t₁₀.

После фиксированного, заранее определенного интервала времени ΔТ, равного, например, 0,75 сек, выходной сигнал A₅ датчика давления в испытательной камере 103 (на фиг.12 не показана) становится сопоставимым с первым опорным сигналом (ОЗОБУ), предварительно установленным на источнике 107 предварительной установки. Для этой цели в момент времени t₁₀+ΔT блок 201 таймера разблокирует блок 109 компаратора.

Если после завершения интервала времени AT действительное контролируемое давление, соответствующее электрическому сигналу А5 на фиг.12, не достигает значения первого опорного сигнала (ОЗОБУ), соответствующего кривой 1 на фиг.11а, то это означает, что имеется очень большая утечка (ОБУ). Это обнаруживается в компараторе 109, вырабатывающем выходной сигнал А₁₀₉. Если в соответствии с характеристиками, показанными в блоке 109 на фиг.12, выходной сигнал этого блока 109 компаратора, разблокированного в момент времени t₁₁=t₁₀+ΔT, например, все еще имеет высокий уровень, показывающий наличие очень большой утечки (ОБУ), этот сигнал появляется на выходе очень большой утечки (ОБУ). Если давление, преобладающее в окружающем пространстве испытываемого сосуда 103, то есть в испытательной камере, достигнет и превысит опорный уровень в соответствии с кривой II на фиг.11а, выходной сигнал очень большой утечки (ОБУ) не вырабатывается.

Как будет описано ниже, появление сигнала очень большой утечки (ОБУ) предпочтительно прекращает цикл откачивания, потому что может произойти загрязнение вакуумного насоса 105 или это может произойти из-за очень большой утечки испытываемого сосуда.

Как показано кривой II на фиг.11а, если очень большой утечки не происходит, откачивание продолжается до следующего момента времени t₁₃. В момент времени t₁₃ блок 201 таймера блокирует устройство 105 откачивания и отсоединяет посредством клапана 106 устройство откачивания от камеры 103. Далее блок 201 таймера разблокирует блок 111 компаратора, к которому подводится следующее опорное значение, (ОЗБУ), вырабатываемое источником 113 опорного сигнала. Если в момент времени t₁₃ давление, преобладающее в окружающем пространстве испытательной камеры, не достигнет величины опорного значения (ОЗБУ), то блок 111 компаратора вырабатывает выходной сигнал большой утечки (БУ), показывающий, что испытываемый сосуд имеет большую утечку. Здесь снова, как будет дополнительно описано ниже, предпринимаются необходимые действия в отношении дальнейшей работы системы испытаний.

Если компараторами 109 или 111 инициируется либо сигнал ОБУ, либо сигнал БУ, соответственно, блок 201 таймера сбрасывается главным образом потому, что испытание завершено и идентифицировано установленное качество мгновенно испытанного сосуда. Это схематически показано на фиг.12 сигналом RS₂₀₁. Если таймер не сбрасывается, то вскоре после момента времени t₁₃ значение A₅ (t₁₃) давления, преобладающего в окружающем сосуд пространстве, запоминается в блоке 117 блокировки и запоминания. Выходной сигнал блока 17 блокирования или запоминания поступает на один вход блока 119 формирования разности, тогда как второй вход этого блока 119 подсоединен к выходу А₅ датчика давления, контролирующего давление в окружающем пространстве испытываемого сосуда. После предварительно устанавливаемого времени Т_т цикла испытания, начинающегося в момент времени t₁₃, как схематически показано блоком 121 на фиг.12, производится оценка разности давлений (РД) на выходе блока 119, как представлено на фиг.12 блоком 123 выключения. Этот сигнал разности давлений (РД) подается на следующий блок 125 компаратора, разблокированный в течение времени Т_т испытания. С помощью дополнительного источника 127 опорного значения опорное значение (ОЗРД) подается на блок 125 компаратора. Как будет описано ниже, опорное значение (ОЗРД) можно управляемым образом изменять во времени и/или можно также управляемым образом изменять во времени опорное значение ф_R, к которому относится опорное значение (ОЗРД).

Если РД в момент времени t₁₃+Т_т больше, чем опорное значение (ОЗРД), то в блоке 125 вырабатывается сигнал малой утечки (МУ), показывающий наличие малой утечки (МУ) в испытываемом сосуде. Это соответствует ситуации, показанной на фиг.11b. Если разность давлений (РД) не достигает опорного значения (ОЗРД), то считается, что сосуд не имеет утечки, а также не вырабатываются сигналы ОБУ, БУ, МУ. Это соответствует фиг.11с.

Если сигнал ОБУ вырабатывается в соответствии с фиг.12, насос 105 откачивания сразу же отсоединяется от любой камеры 103 испытания, к которой он подсоединен, если используется отдельная камера, или отсоединяется от всех таких камер, расположенных на одной линии, где один насос 105 параллельно соединяется с большим количеством испытательных камер 103. Это необходимо, потому, что при очень большой утечке вакуумный насос 105 может загрязняться вытекающим содержимым сосуда. При этом вполне возможно обеспечить для такого случая дополнительное устройство для откачивания, которое можно подсоединять к одной или более камер испытания для продолжения испытания, тогда как загрязненное первое устройство для откачивания можно очищать.

В системе испытания с большим количеством расположенных в ряду камер, как, например, во вращающейся установке испытаний с большим количеством испытательных камер, появление сигнала БУ, показывающего большую утечку, и возможно также появление сигнала МУ, указывающего на наличие маленькой утечки, ведет предпочтительно к блокированию или "обходу" камеры с имеющим утечку сосудом, чтобы нельзя было дополнительно устанавливать подлежащие испытанию сосуды, тогда как другие камеры приводятся в действие и осуществляют испытания вновь установленных сосудов. Этот обход камеры испытания, где сосуд идентифицирован как имеющий большую или даже маленькую утечку, осуществляется для того, чтобы не мешать дальнейшим результатам испытаний той камеры, которую, таким образом, больше не следует представлять из-за содержания сосуда с утечкой, возможно загрязнившего эту камеру.

Эту камеру восстанавливают во время последующих циклов испытаний в других камерах.

Восстановление можно осуществлять посредством нагрева этой камеры, промывки ее жидкостью и/или газом, особенно нагревательным газом. Независимо от того, правильно ли восстановлена камера или нет, производится проверка посредством ее испытания, как если бы в ней находился подлежащий испытанию сосуд. Таким образом, на состояние правильного восстановления указывает, например, положение, когда разность давлений (РД) в соответствии с фиг.12 в этой пустой камере не достигает опорного значения (ОЗРД) или, соответственно, величины “Опорного значения разности давлений пустой камеры (ОЗ-РДПК).

Такое значение ОЗ-РДПК можно получить посредством измерения разности давлений (РД_е) на чистых пустых испытательных камерах и посредством запоминания таких значений разности давлений (РД_е), измерений в качестве соответствующих опорных значений для испытания камер на правильность восстановления.

На фиг.11a-11c можно видеть, что установка опорного значения ОЗБУ, и особенно установка опорного значения разности давлений (ОЗРД), могут быть очень критичными и могут в большой степени влиять на точность системы. Таким образом, воздействия в виде окружающей температуры, влажности окружающего воздуха, незначительное загрязнение насоса и так далее могут оказывать влияние на изменение преобладающего давления и приводить к ложным результатам, если эти критические опорные уровни, и особенно опорное значение разности давлений (ОЗРД), устанавливают для предельной точности.

На фиг.13 показана кривая изменения давления, соответствующего кривым 11a-11c, но полученная в результате измерений на испытательных камерах, свободных от сосудов. В момент времени t₁₃ появляются статистически распределенные, несколько отличающиеся значения давления. Таким образом, перед началом испытания сосудов в установке с большим количеством испытательных камер незаполненные, плотно закрытые испытательные камеры испытывают в соответствии с фиг.13 для устанавливания среднего значения (ОЗБУ)_m. Значение ОЗБУ, используемое в компараторе 111 фиг.12 или используемое в соответствии с фиг.11a-11c, показывает, что значение сдвига ДОЗБУ добавляется к (ОЗБУ)_m. Следует отметить, что параметры окружающей среды, температура, влажность окружающего воздуха и так далее можно считать постоянными во время цикла калибрования, выполняемого на пустых и кондиционных испытательных камерах и ведущих к результатам измерений, соответствующим фиг.13. Однако в течение непрерывного времени, такого, как во время испытания расположенных на одной линии сосудов, эти параметры распределения могут несколько изменяться и могут изменять (ОЗБУ)_m.

Каждый раз во время испытания большого количества или расположенных в ряд сосудов, либо последовательно в одной испытательной камере, либо последовательно в большом количестве, или, по меньшей мере, больше, чем в одной испытательной камере, в соответствующей временной интервал t₁₃, до которого соответствующий сосуд был идентифицирован не имеющим утечки, действительный выходной сигнал датчика давления вводится в блок 113 усреднения, в котором усредняются последние m значений действительного давления не имеющих большой утечки сосудов. Выходной сигнал результата усреднения соответствует сигналу (ОЗБУ)_m фиг.13, но изменяется во времени, например, из-за изменения параметров окружающей среды. К выходному сигналу результата усреднения и соответствующему фиг.13 добавляется сигнал сдвига ΔОЗБУ, результатом этого сложения является динамически изменяющееся опорное значение ОЗБУ, которое подается на блок 111 компаратора фиг.12. Это динамически изменяющееся опорное значение ОЗБУ показано на фиг.15, начиная от первоначальной установки, например, обнаруженной, когда приводилось объяснение с помощью измерений на пустых испытательных камерах 103.

Как можно видеть на фиг.15, среднее значение (t₁₃) давления представляет основу для обращения также к ОЗРД. Следовательно, как показано на фиг.12, опорное значение разности давлений ОЗРД относится не к абсолютному статическому давлению ф_R, а относится к величине

Таким образом, достигается дополнительное увеличение точности, которое можно выполнить отдельно или дополнительно к реализации динамического ОЗБУ и на основании динамического верхнего предела ОЗРД. Благодаря этому и в соответствии с фиг.16 в конце интервала времени Т_т действительная разность давлений РД поступает на блок 135 усреднения, когда выходной сигнал МУ показывает, что испытываемый сосуд не имеет утечки. Выходной сигнал блока 135, который соответствует среднему сигналу разности давлений РД, усредненному по последним m циклам испытаний, смещается на величину ΔРД, где результат используется в качестве сигнала ОЗРД, подаваемого на блок 127 фиг.12.

Ссылаясь на фиг.15, следует отметить, что, как описывалось выше, применялся постоянный сигнал ОЗРД методики усреднения результатов РД, как схематически показано кривой (ОЗРД)_t, в динамически изменяющемся значении проверки ОЗРД, изменяющемся в соответствии с изменениями возмущающих параметров, влияющих на такую разность давлений.

Ясно, что обеспечение динамически изменяющегося сигнала (ОЗРД)_t в соответствии с представлением на фиг.15 можно выполнять без обеспечения динамически изменяющегося базового значения при отнесении (ОЗРД)_t к стабильному постоянному значению ф_R, как показано на фиг.12 пунктирными линиями, вместо отнесения к динамически изменяющемуся значению

Очевидно, что оценки выходного сигнала А₅ с одной или более чем одной испытательных камер предпочтительно выполняются в цифровой форме, то есть после аналого-цифрового преобразования выходного сигнала соответствующего датчика или датчиков.

На фиг.17 показаны на оси времени и в произвольных единицах действительные значения разности давлений РД, полученных в результате последовательных измерений на большом количестве испытательных камер испытательной установки с расположенными на одной линии камерами. На фиг.16 показана вычисленная средняя разность давлений РД и сдвиг ΔРД, в конечном итоге ведущий к (озрд)_t в соответствии с фиг.15 или 16. Следовательно, среднее значение РД и, таким образом, (озрд)_t изменяется во времени и в процессе последовательного испытания, где значения разности давлений, как показано позицией А, которые выше, чем мгновенное преобладающее (озрд)_t, не принимаются во внимание в отношении влияния на среднее значение РД, поскольку такие изменения происходят из-за сосудов с утечкой в соответствии с фиг.11b.

Когда испытание сосуда в конкретной испытательной камере дает показание утечки при заранее определенном количестве последовательных испытаний, например при трех последовательных испытаниях, такую испытательную камеру также обходят при дальнейшем испытании и считают загрязненной или саму считают имеющей утечку, и таким образом она восстанавливается. Вероятно, такая испытательная камера загрязнилась при последующих испытаниях сосудов с утечкой или, вероятно, оказалась не плотно закрытой, что также будет выявлено во время восстановления и испытания на правильность восстановления, как было описано выше.

В случае некоторых подлежащих испытанию сосудов, и особенно в случае некоторых заполняющих продуктов, испытательные камеры необходимо нагревать до заранее определенной температуры, которой предпочтительно управляют в каждой испытательной камере, например, посредством системы управления температурой с отрицательной обратной связью. Благодаря этому зависимое от температуры давление испарения заполняющего продукта устанавливается в заранее определенном диапазоне давлений. При этом такое нагревание предпочтительно выполняется в цикле предварительного нагрева перед выполнением действительного цикла испытаний в соответствии с фиг.11a-11c.

Как упоминалось выше, утечка в сосуде будет идентифицирована независимо от того, находится ли такая утечка в области стенки сосуда, подвергаемой действию заполняющего воздуха в сосуде или заполняющего продукта. Тем не менее, в случае некоторых заполняющих пищевых продуктов, например с содержанием твердых частиц в жидкости, здесь могут иметь место различия в отношении времени соответствующего образования разности давлений в окружающем пространстве испытываемого сосуда.

Следовательно, как схематически показано на фиг.18, в некоторых случаях можно обеспечить одну или несколько испытательных камер 103 для способного перемещаться подлежащего испытанию сосуда. Это выполняется, например, посредством монтажа испытательных камер 103 с возможностью поворота относительно оси поворота А и приведения в действие посредством оси 140 вращения. Таким образом, провода к датчику давления и от него в такой испытательной камере, к устройству нагрева и от него в такой испытательной камере и так далее можно провести через ось привода 140. Камера 1, 103 предпочтительно не вращается, а колеблется с возможностью поворота на угол ±ϕ, как показано на фиг.18. Посредством такого способа, как схематически показано на фиг.19, утечка L перемещается для соприкосновения с воздухом и с жидкостью, так что испытание считается как испаряющим жидкого содержимого, когда оно происходит, независимо от того, находится ли оно в положении, соответствующем фиг.19а, или в положении, соответствующем фиг.19b.

Правильное функционирование устройства испытания и калибровки блока оценки независимо от того, является ли это однокамерная испытательная установка или многокамерная, как в случае испытания расположенных на одной линии сосудов, предпочтительно выполняется посредством устройства стандартной утечки, которое предпочтительно монтируется на испытательной установке, так что при необходимости можно выполнять перекалибровку и/или общее испытание установки. Расположение такого устройства стандартной или калибровочной утечки показано на фиг.20.

В соответствии с фиг.20, в стороне от испытательной камеры 103 в соответствии с фиг.12, для вакуумного насоса 105 предусмотрен игольчатый клапан 142, который можно регулировать, но который предпочтительно заранее устанавливается пользователем не изменяемым посредством установки на заранее определенное значение утечки. Через игольчатый клапан 142 линия от вакуумного насоса 105 подсоединена к резервуару 144 с жидкостью, который предпочтительно заполнен дистиллированной водой. Через линию создания давления и клапан 146 регулируемым образом создается давление в резервуаре 144. Игольчатый клапан устанавливается на такое значение, чтобы в линию соединения камеры 103 с вакуумным насосом 105 проникала не дистиллированная вода резервуара 144, а только пар. Тем не менее, посредством регулирования создания давления воды в резервуаре 144 через линию и клапан 146 можно имитировать утечку различной и изменяющейся степени без проникновения жидкости и повреждения камеры и/или соединительной линии, и/или вакуумного насоса. В случае, когда установка имеет большое количество испытательных камер, такое калибровочное устройство с игольчатым клапаном 142 можно установить в центре и параллельно соединить со всеми камерами 103, поскольку в такой установке предпочтительно имеется одно центральное устройство откачивания, действующее параллельно на все имеющиеся камеры. В качестве альтернативы, такое калибровочное устройство можно выполнить отдельно для каждой предусмотренной камеры 103.

Обнаружено, что посредством применения описанного способа испытания герметичности с помощью понижения давления окружающего пространства испытательного сосуда ниже давления пара жидкого компонента его содержимого обычно нет необходимости дополнительно обеспечивать измерения сопротивлений, как было описано со ссылкой на фиг.8, так что в соответствующих испытательных камерах устройства электродов и блоки измерений можно не использовать, что значительно снизит общие расходы на установку. Изобретение особенно подходит для испытания пробирок и пузырьков, особенно для медицинского использования, в соответствии с их производством, посредством проверки каждой отдельной пробирки или пузырька. Если, как схематически показано на фиг.6, большое количество сосудов 9 механически связаны вместе для образования группы таких сосудов, ясно, что такая группа считается одним сосудом в отношении испытания герметичности.

Что касается пузырьков, то в случае способа и устройства согласно изобретению весь цикл испытания, т.е. от t₁₀ до конца Т_т в соответствии с фиг.11, выполняется в течение менее 2 секунд. Это ведет при установке с расположением на одной линии большого количества испытательных камер, например 24 камер, например, расположенных на поворотной установке, к очень высокой пропускной способности.

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для испытания герметичности закрытых сосудов, которые заполнены наполняющим продуктом, содержащим, по меньшей мере, один жидкий компонент. Техническим результатом измерения является обеспечение экономичности испытания, сочетающейся с его высокой точностью. Согласно изобретению сосуд устанавливают в испытательной камере, которую откачивают, по меньшей мере, до давления пара этого жидкого компонента. Контролируют давление в окружающем пространстве и, соответственно, в испытательной камере. Утечка обнаруживается посредством контроля изменения давления в окружающем сосуд пространстве, которое происходит из-за испарения жидкости, выходящей из места утечки и испаряющейся в окружающем пространстве с низким давлением. 2 с. и 63 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Способ испытания герметичности, по меньшей мере, одного закрытого и заполненного сосуда, содержимое которого включает, по меньшей мере, один жидкий компонент, причем разность давлений прикладывают, по меньшей мере, к части стенки сосуда, подлежащей испытанию на герметичность, направляют разность давлений изнутри сосуда к окружающему пространству сосуда, а давление в окружающем пространстве контролируют в качестве показывающего утечку сигнала, и при этом разность давлений устанавливают посредством понижения давления в окружающем пространстве, причем сравнивают сигнал, получаемый из контролируемого давления, с установленным пороговым значением для определения состояния утечки из сосуда и используют дополнительный сигнал, получаемый из контролируемого давления, усредняемый с аналогичными дополнительными сигналами из других испытанных ранее и оказавшихся герметичными сосудов в случае, если проверка испытываемого сосуда выявляет его герметичность, а затем определяют установленное пороговое значение в результате этого усреднения.2. Способ по п.1, в котором давление в окружающем пространстве понижают до значения давления, которое ниже давления пара, по меньшей мере, на два или три порядка.3. Способ по п.2, при котором содержимое сосуда включает в себя больше, чем один жидкий компонент, а давление в окружающем пространстве понижают, по меньшей мере, до давления пара, которое является наиболее высоким из давлений паров жидких компонентов.4. Способ по п.1, при котором испытание выполняют при комнатной температуре.5. Способ по п.2, при котором давление, контролируемое в качестве показывающего утечку сигнала, контролируют после достижения давления пара.6. Способ по п.1, при котором показание контролируемого давления снимают в первый момент времени с получением первого сигнала измерения давления и снимают во второй, последующий момент времени с получением второго сигнала измерения давления, и при этом разность давлений, образованную двумя сигналами измерения давления, оценивают в качестве показывающего утечку сигнала.7. Способ по п.6, в котором вырабатывают первый и второй сигналы измерения в виде электрических сигналов и запоминания первого сигнала, по меньшей мере, перед вторым моментом времени.8. Способ по п.6, в котором размещают датчик измерения давления в окружающем пространстве и подсоединяют датчик к обоим входам блока формирования разности в первый момент времени, вырабатывают сигнал ухода нуля, зависимый от выходного сигнала блока формирования разности, запоминают сигнал ухода нуля и компенсируют уход нуля в разнице двух сигналов измерения посредством запомненного сигнала ухода нуля.9. Способ по п.6, в котором размещают датчик измерения давления в окружающем пространстве и сравнивают выходной сигнал этого датчика с одним или более заданными значениями сигнала.10. Способ по п.6, в котором запоминают первый сигнал измерения посредством аналого-цифрового преобразователя, выполненного с возможностью преобразования в первый момент времени.11. Способ по п.10, в котором осуществляют обратное преобразование цифрового выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя в аналоговый сигнал.12. Способ по п.1, в котором одновременно испытывают группу сосудов как один сосуд.13. Способ по п.1, в котором выполняют измерение полного сопротивления на части или, по меньшей мере, рядом с частью стенки в окружающем пространстве, в частности измерение активного сопротивления постоянным током, и разблокируют или блокируют дальнейшее понижение давления в окружающем пространстве в зависимости от результата измерения полного сопротивления.14. Способ по п.1, в котором используют испытательную камеру с испытательным отсеком, приспособленную к внешней форме, по меньшей мере, одного сосуда, для удерживания, по меньшей мере, в этой части остаточного объема, в котором понижают давление, между этой частью и стенкой испытательной камеры.15. Способ по п.1, в котором используют испытательную камеру для, по меньшей мере, одного сосуда, при этом испытательная камера определяет испытательный отсек, имеющий значительно больший объем, чем сосуд.16. Способ по п.1, в котором используют испытательную камеру для сосуда и очищают, по меньшей мере, испытательную камеру после обнаружения того, что сосуд негерметичен, причем очистку выполняют посредством откачивания из камеры и/или посредством продувания газом и/или посредством нагрева.17. Способ по п.1, в котором одновременно испытывают группу сосудов как один сосуд, при этом используют группу испытательных камер и испытывают расположенный на одной линии ряд сосудов в группе испытательных камер, и дополнительно блокируют испытание в испытательной камере, по меньшей мере, в течение одного цикла испытаний, если ранее испытывавшийся в этой камере сосуд оказался негерметичным.18. Способ по п.1, в котором увеличивают внутреннее давление сосуда посредством механического смещения, по меньшей мере, одной части его стенки внутрь.19. Способ по п.1, который используют, по меньшей мере, для одного сосуда, в котором одним компонентом является вода, причем проводят откачивание из окружающего пространства до достижения давления менее 20 мбар.20. Способ по п.1, в котором понижают давление с заданной мощностью отсасывания, определяют большую утечку, если контролируемое давление не достигает первого заданного значения давления в течение заданного времени, блокируют дальнейшее понижение давления, контролируют изменение контролируемого давления в течение дальнейшего заданного времени и определяют малую утечку или отсутствие утечки в зависимости от степени этого изменения.21. Способ по п.1, в котором понижают давление в течение заданного времени и с заданной мощностью отсасывания.22. Способ по п.1, в котором устанавливают максимальное пороговое значение для контролируемого давления, достигаемое после заданного времени понижения, и блокируют устройство откачивания, предотвращая понижение давления в окружающем пространстве, если контролируемое давление не достигает порогового значения заданного времени.23. Способ по п.22, в котором блокирование включает отсоединение устройства откачивания от окружающего пространства.24. Способ по п.23, в котором переключают окружающее пространство на другое устройство откачивания для выполнения последующего цикла испытания герметичности.25. Способ по п.1, в котором обеспечивают окружающее пространство в испытательной камере, по меньшей мере, для одного сосуда и блокируют эту испытательную камеру, по меньшей мере, в течение одного цикла испытания, если определяют, что сосуд в испытательной камере имеет утечку.26. Способ по п.25, в котором восстанавливают испытательную камеру во время, по меньшей мере, одного цикла испытания.27. Способ по п.26, в котором восстанавливают испытательную камеру, по меньшей мере, одним из методов нагрева, продувания газом и очистки жидкостью.28. Способ по п.26, в котором проверяют правильность восстановления испытательной камеры посредством испытания герметичности в испытательной камере, не занятой сосудом для испытания.29. Способ по п.1, в котором сравнивают сигнал, полученный из контролируемого давления, по меньшей мере, с одним пороговым значением для определения утечки из сосуда, и получают, по меньшей мере, одно пороговое значение из контролируемого давления в испытательной камере, определяющей окружающее пространство, и освобождают камеру от такого сосуда.30. Способ по п.1, в котором сигнал, полученный из контролируемого давления в заданный момент времени, является сигналом, отличным от сигнала, полученного из контролируемого давления в следующий заданный момент времени.31. Способ по п.1, в котором используют, по меньшей мере, одну испытательную камеру для сосуда и калибруют контролируемое давление посредством выполнения испытания на герметичность испытательной камеры, не занятой сосудом и соединенной с устройством эталонной утечки.32. Способ по п.31, в котором используют устройство эталонной утечки, подсоединяемое посредством игольчатого клапана к резервуару, содержащему жидкость, в котором управляемым образом повышают давление.33. Способ по п.32, в котором резервуар содержит дистиллированную воду.34. Способ по п.32, в котором контролируют эталонную утечку и давление для предотвращения утечки жидкости из резервуара и обеспечивают прохождение через него пара этой жидкости.35. Способ по п.1, в котором обеспечивают окружающее пространство в испытательной камере, а затем выполняют испытания герметичности в испытательной камере на другом из упомянутых сосудов, блокируя при этом испытательную камеру от дальнейшего испытания в течение заданного количества следующих испытаний, если в ней был определен негерметичный сосуд.36. Способ по п.1, в котором нагревают окружающее пространство во время испытания до заданной температуры.37. Способ по п.1, в котором испытывают камеру для определения более сильных утечек, по меньшей мере, одного сосуда перед выполнением способа испытания герметичности.38. Способ по п.1, в котором одновременно испытывают группу сосудов как один сосуд, при этом испытывают расположенные на одной линии в ряд сосуды в группе испытательных камер, преобразуя при этом контролируемое давление в каждой из испытательных камер в электрический сигнал и вырабатывая, по меньшей мере, один эталонный электрический сигнал посредством понижения давления в испытательных камерах, свободных от сосудов.39. Способ по п.1, в котором одновременно испытывают группу сосудов как один сосуд, при этом используют группы испытательных камер, каждая из которых определяет одно из окружающих пространств, и контролируют давление в этих окружающих пространствах, по меньшей мере, в один заданный момент времени после начала понижения давления в соответствующих окружающих пространствах, сравнивают, соответственно, сигнал, полученный из контролируемого давления в этот соответствующий заданный момент, с общим пороговым значением для определения утечки из сосудов в испытательных камерах, усредняют дополнительный сигнал, полученный из контролируемого давления с дополнительными ранее полученными сигналами, если сосуд оказывается негерметичным, и получают общее пороговое значение из результата усреднения.40. Способ по п.39, в котором сигнал, полученный из контролируемого давления в заданный момент времени, отличается от сигнала, полученного из контролируемого давления в следующий заданный момент времени.41. Способ по п.17, в котором восстанавливают испытательную камеру, блокированную от испытания, и повторно разблокируют эту испытательную камеру для испытания после восстановления.42. Способ по п.41, в котором выполняют восстановление, по меньшей мере, одним из способов нагрева, продувания газом и промывки жидкостью.43. Способ по п.41, в котором проверяют правильность восстановления испытательной камеры посредством выполнения испытания герметичности испытательной камеры, не содержащей, по меньшей мере, одного сосуда.44. Способ по п.1, в котором сосуд выбирают из группы, состоящей из пузырьков, пробирок, сосудов для механического применения, сосудов для продуктов питания или напитков, и цистерн.45. Способ по п.1, который предназначен для постоянного испытания цистерн на утечку.46. Способ по п.25, в котором восстанавливают испытательную камеру, блокированную от испытания, и повторно разблокируют эту испытательную камеру для испытания после восстановления.47. Способ по п.35, в котором восстанавливают испытательную камеру, блокированную от испытания, и повторно разблокируют эту испытательную камеру для испытания после восстановления.48. Устройство для испытания герметичности, по меньшей мере, одного закрытого и заполненного сосуда, содержимое которого включает, по меньшей мере, один жидкий компонент, содержащее, по меньшей мере, одну уплотняемую закрываемую камеру, по меньшей мере, один насос откачивания, подсоединенный к испытательной камере, для понижения давления, прикладываемого в этой камере вокруг, по меньшей мере, одного сосуда, имеющего содержимое, включающее, по меньшей мере, одну жидкость, по меньшей мере, один датчик давления, подсоединенный к испытательной камере, блок оценки, по меньшей мере, с одним входом сигнала давления, подсоединенный к датчику давления, причем блок откачивания содержит, по меньшей мере, один блок сравнения, один вход которого подсоединен к, по меньшей мере, одному входу сигнала давления, а второй вход которого подсоединен к блоку управляемого динамического порогового значения, блок усреднения, подсоединенный к входу сигнала давления, при этом блок оценки выполнен с возможностью генерирования показывающего утечку сигнала, управляющего соединением между входом сигнала давления и блоком усреднения, а выход блока усреднения выполнен с возможностью управления блоком устанавливаемого порогового значения.49. Устройство по п.48, в котором насос откачивания представляет собой, по меньшей мере, один из отсасывающего вакуумного насоса, поршневого вакуумного насоса с клапаном, диффузионного насоса, турбовакуумного насоса, при этом вакуумный насос выбран с обеспечением возможности откачивания из испытательной камеры до достижения, по меньшей мере, давления пара компонента приблизительно при комнатной температуре.50. Устройство по п.48, в котором датчик содержит датчик Пирани.51. Устройство по п.49, дополнительно содержащее блок синхронизации, соединяющий выход датчика с выходом устройства, генерирующего показывающий утечку сигнал, при достижении давлением в испытательной камере, по меньшей мере, значения давления пара.52. Устройство по п.49, в котором насос откачивания выбран с обеспечением откачивания из испытательной камеры до достижения давления, по меньшей мере, меньшего, чем давление пара, на один порядок.53. Устройство по п.49, дополнительно содержащее блок запоминания, подсоединенный к выходу датчика, и блок формирования разности, один вход которого подсоединен к выходу блока запоминания, а второй вход которого подсоединен к выходу датчика, причем блок синхронизации подсоединяет выход датчика в первый момент времени ко входу блока запоминания и подсоединяет во второй момент времени выход блока запоминания к одному входу блока формирования разности, а выход датчика - к другому входу блока формирования разности.54. Устройство по п.53, в котором блок синхронизации выполнен с возможностью разблокирования соединения выхода датчика с блоком запоминания после обнаружения датчиком достижения давления в испытательной камере давления пара.55. Устройство по п.53, в котором блок запоминания содержит аналого-цифровой преобразователь, причем блок синхронизации подсоединен к входу управления преобразованием аналого-цифрового преобразователя.56. Устройство по п.53, в котором блок синхронизации подсоединяет в первый момент времени выход датчика к обоим входам блока формирования разности, причем устройство содержит дополнительный блок запоминания, подсоединенный к выходу блока формирования разности и разблокируемый в первый момент времени, причем выход дополнительного блока запоминания соединен с выходом блока формирования разности во второй момент времени.57. Устройство по п.55, дополнительно содержащее цифроаналоговый преобразователь, подсоединенный к выходу аналого-цифрового преобразователя, причем выход цифроаналогового преобразователя подсоединен к блоку формирования разности.58. Устройство по п.48, в котором испытательная камера имеет форму, плотно подгоняемую к, по меньшей мере, одному сосуду, и содержит средство удержания у его внутренней стенки для сохранения свободного пространства между стенкой сосуда и стенкой испытательной камеры после уменьшения объема между ними.59. Устройство по п.58, дополнительно содержащее, по меньшей мере, одну пару электродов измерения полного сопротивления внутри камеры, соединенных с блоком измерения полного сопротивления, причем выход блока измерения полного сопротивления выполнен с возможностью переключаемого разблокирования и блокирования дополнительного откачивания из испытательной камеры посредством насоса откачивания.60. Устройство по п.48, в котором испытательная камера имеет достаточно большой объем для расположения, по меньшей мере, группы из множества сосудов.61. Устройство по п.48, в котором испытательная камера имеет значительно больший размер, чем сосуд, и обеспечивает гибкость при размещении в ней сосудов различных форм и различных объемов.62. Устройство по п.48, в котором камера содержит съемную крышку и, по меньшей мере, пару уплотнителей вокруг отверстия, открываемого крышкой, причем из пространства между уплотнителями осуществляют откачивание.63. Устройство по п.48 для расположенного в ряд множества сосудов, дополнительно содержащее группу испытательных камер, в которых установлено соответствующее количество сосудов для испытания, а также дополнительно содержащее средство управления для предотвращения расположения в какой-либо одной испытательной камере, по меньшей мере, одного подлежащего испытанию сосуда после обнаружения, что ранее испытанный сосуд в одной испытательной камере был негерметичен.64. Устройство по п.48, дополнительно содержащее, по меньшей мере, один трубопровод очищающего газа, примыкающий к камере и соединенный с баллоном очищающего газа.65. Устройство по п.48, содержащее множество испытательных камер, расположенных на вращающемся устройстве для испытания герметичности размещенных в линию сосудов.