ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Это раскрытие относится к определению целостности закрытых контейнеров путем выполнения оптических измерений по всей наружной поверхности контейнера для обнаружения утечки газа из внутреннего пространства контейнера. Измерения включают в себя приложение механической силы к контейнеру и выполнение оптических измерений по всей наружной поверхности контейнера для обнаружения утечки газа из внутреннего пространства контейнера. В частности, раскрытие относится к неразрушающему контролю утечки из контейнеров, таких как упаковки, пакеты, лотки.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Проверка целостности герметизированных контейнеров является важной при многих промышленных процессах. Примеры включают в себя контроль качества при упаковывании продуктов, таких как пищевые продукты и лекарственные препараты. Например, целостность герметизированных контейнеров может нарушаться вследствие упущений в процессе герметизации или недостаточности защитных упаковочных материалов или вследствие повреждения во время производственного процесса или обработки. Целостность является важной по нескольким причинам, например, для удержания содержимого упаковки внутри контейнера; для удержания любого газового состава, которым предварительно заполняют контейнер до заданного уровня; и для удержания наружных атмосферных газов от проникновения в контейнер. Последние два момента могут быть очень важными для предотвращения деградации содержимого контейнера. Например, уровнем кислорода или паров воды (влаги) часто определяется продолжительность хранения продукта. Другие побудительные причины для обнаружения утечек заключаются в необходимости проведения проверки целостности контейнера относительно других веществ, а не газа, например, включая, но без ограничения ими, относительно воды, жидкостей, бактерий, вирусов и других биологических агентов. При использовании основанного на газе обнаружения утечки можно получать показатель объема утечки или гарантировать, что упаковка не имеет повреждений, и это соответствует целостности относительно этих других веществ.
Из предшествующего уровня техники известны несколько способов проверки целостности контейнеров. Например, на гибкие контейнеры можно воздействовать механической силой для контроля сопротивления давлению газа во внутреннем пространстве. Однако этот способ обычно непригоден для обнаружения небольших утечек и также существует опасность повреждения контейнера. Контейнеры некоторых видов можно проверять с помощью автоматизированных видеосистем, чтобы обнаруживать аномалии, но и в этом случае можно не обнаружить небольшие утечки, а способ ограничен контейнерами определенных видов. Небольшие утечки могут быть обнаружены испытанием на проникновение при использовании красителей или газовых примесей, таких как гелий, но такие испытания часто являются разрушающими. Еще один способ заключается в воздействии на контейнер внешними изменениями атмосферы, например, при помещении его в камеру с (частичным) разрежением или приложении к контейнеру повышенного давления, создаваемого атмосферным воздухом или другими газами, а также при сочетании того и другого. При использовании этого способа необходимы некоторые дополнительные методики обнаружения утечки из контейнера, то есть, контроля или измерения одного или нескольких параметров, которые могут изменяться вследствие вариации внешнего давления или состава газов, если утечка имеется. Несколько таких методик известны из предшествующего уровня техники. Например, можно регистрировать изменение неустановившегося давления в камере, а характер изменения его может указывать на утечку из образца. В другом примере, когда контейнер содержит газы тех видов, которые не присутствуют в значительных концентрациях в воздухе нормального состава, газовый детектор может быть помещен в испытательную камеру (или на выпуске) для обнаружения наличия газов этих видов, указывающих на утечку.
В патенте ЕР 10720151.9 (Svanberg et al.) раскрыто бесконтактное оптическое обнаружение газов внутри упаковок для контроля качества. Из предшествующего уровня техники известен принцип оптического обнаружения газа в свободном пространстве упаковок для индикации утечек. Этот способ основан на том, что при утечке газовый состав внутри упаковки может отличаться от предполагаемого газового состава вследствие взаимодействия с окружающей атмосферой. Однако в случае небольших утечек при нормальной атмосфере может потребоваться очень длительное время до проявления обнаруживаемого отличия газового состава внутри упаковки, что делает способ непрактичным во многих ситуациях.
Более быстрое определение целостности контейнера на основе оптических измерений газового состава/давления внутри герметизированного контейнера раскрыто в WO 2016/156622. В этом случае контейнер подвергается воздействию окружающей среды с форсированным изменением концентрации газа/давления, вследствие чего, если имеется утечка, изменение внутри контейнера происходит быстрее по сравнению с естественными изменениями, наблюдаемыми в способе из ЕР 10720151.9.
В еще одном способе используют элемент обнаружения газа, в который вытекающий газ извлекают и в котором его обнаруживают. Недостатками этого способа являются, например, время обнаружения, сложность системы, неэкономичность, кроме того, газ разбавляется и необходим большой объем вытекшего газа, чтобы иметь возможность обнаружить утечку.
Имеются ситуации, в которых из способов, ранее описанных в предшествующем уровне техники, нет пригодных для обнаружения утечки. Один такой пример относится к измерениям на действующем оборудовании, следовательно усовершенствованные устройства и способы обнаружения утечек в таких контейнерах будут предпочтительными.
СУЩНОСТЬ РАСКРЫТИЯ
Таким образом, согласно вариантам осуществления настоящего раскрытия задача заключается в ослаблении, уменьшении или исключении одного или нескольких отрицательных свойств, недостатков или ограничений из предшествующего уровня техники, таких как выявленных выше отдельно или в любом сочетании, путем создания системы или способа согласно прилагаемой формуле изобретения для неразрушающего определения целостности герметизированных контейнеров при прохождении света над наружной поверхностью по меньшей мере одной стороны контейнера.
Согласно одному аспекту раскрытия описан способ определения целостности закрытого контейнера, включающего по меньшей мере один газ. Способ может включать приложение механической силы к по меньшей мере одной стороне контейнера и посылку светового сигнала параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера при использовании оптического датчика. Оптический датчик может быть чувствительным к по меньшей мере одному газу внутри контейнера.
Кроме того, способ может включать в себя обнаружение посылаемого светового сигнала и определение на основании обнаруженного посылаемого светового сигнала, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера.
Согласно некоторым примерам способа оптический датчик может быть источником света и детектором. Свет можно передавать между источником света и детектором, а обнаруживаемый световой сигнал может быть сигналом поглощения, таким как сигнал перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии поглощения.
Согласно некоторым примерам способ может включать в себя приложение силы деформирующим элементом, таким как валик или скользящий элемент.
Согласно некоторым примерам способа контейнер может быть упаковкой продукта с модифицированной атмосферой, такой как пакет или лоток.
Согласно некоторым примерам способ может включать в себя определение целостности на поточной линии, такой как конвейерная лента.
Согласно некоторым примерам способ может включать в себя продувку окружения контейнера нейтральным газом, таким как азот (N2), между передачей или во время передачи светового сигнала.
Согласно некоторым примерам в раскрытом способе измеряемым газом может быть диоксид углерода (СО2).
Согласно некоторым примерам способ может включать в себя нагнетание газа, чтобы создавать поток вокруг упаковки для перемещения вытекающего газа к световому сигналу.
Согласно дальнейшему аспекту раскрытия описана система для определения целостности герметизированного контейнера, содержащего по меньшей мере один газ. Система может включать в себя элемент или устройство для приложения механической силы к по меньшей мере одной стороне контейнера и оптический датчик, чувствительный к по меньшей мере одному газу. Датчик может быть выполнен с возможностью посылки светового сигнала параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера.
Кроме того, система может включать в себя блок управления для определения на основании обнаруженного посылаемого светового сигнала, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера.
Согласно некоторым примерам в раскрытой системе может быть деформирующий элемент, такой как валик или скользящий элемент.
Согласно некоторым примерам в раскрытой системе может быть извлекающий или всасывающий элемент, такой как отверстия, соединенный с насосом или вентилятором, расположенный вблизи датчика для повышения концентрации по меньшей мере одного газа около оптического датчика.
Согласно некоторым примерам в раскрытой системе может быть покрытие, расположенное над датчиком, для повышения концентрации по меньшей мере одного газа около оптического датчика.
Согласно некоторым примерам раскрытая система может включать в себя несколько датчиков, расположенных на разных сторонах контейнера.
Согласно некоторым примерам в раскрытой системе свет может изгибаться оптикой, такой как зеркала, для многократного прохождения параллельно поверхности контейнера.
Согласно некоторым примерам в раскрытой системе свет может изгибаться оптикой, такой как зеркала, для прохождения над несколькими поверхностями контейнера.
Согласно некоторым примерам в раскрытой системе измеряемый газ может быть диоксидом углерода (СО2).
Согласно некоторым примерам раскрытая система может включать в себя устройство, выполненное с возможностью нагнетания газа, чтобы создавался поток вокруг упаковки для перемещения вытекающего газа к световому сигналу.
Некоторые преимущества раскрытых систем и способов перед известными системами и способами заключаются в том, что раскрытые системы и способы могут быть менее сложными, чем известные системы и способы, поскольку требуется меньше элементов и/или этапов в процессе обнаружения. Характеристика обнаружения утечки может быть улучшена, а амплитуда сигнала, соответствующего обнаруженному газу, может быть повышена, что может повысить чувствительность обнаружения утечки.
Кроме того, описанные компоновки датчиков могут быть использованы для обнаружения мест утечки на упаковке.
Кроме того, раскрытые способы и системы могут находиться под воздействием газов окружающей среды и самой окружающей среды.
Следует отметить, что при использовании в этом описании термин «содержит/содержащий» считается определяющим наличие перечисляемых признаков, целочисленных типов, этапов или компонентов, но не исключающим наличие или добавление одного или нескольких других признаков, целочисленных типов, этапов, компонентов или групп.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты, признаки и преимущества примеров раскрытия станут очевидными и поясненными из нижеследующего описания примеров настоящего раскрытия, выполненного с обращением к сопровождающим чертежам, на которых:
фиг. 1 - вид приведенной в качестве примера компоновки, в которой предусмотрен валик для приложения силы к по меньшей мере одной стороне контейнера;
фиг. 2А и 2В - виды приведенных в качестве примеров компоновок покрытия для повышения концентрации вытекающего газа вблизи оптического датчика;
фиг. 3A-3F - виды приведенных в качестве примеров компоновок оптического датчика, используемых в системе с приложением механической силы;
фиг. 4 - вид приведенной в качестве примера компоновки, в которой поток газа может добавляться из-под упаковки;
фиг. 5 - схематичная диаграмма, полученная при измерении;
фиг. 6 - иллюстрация способа измерения газа, вытекающего из закрытого контейнера; и
фиг. 7 - результаты измерений, выполненных с использованием технологии, описанной в этой заявке.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ
Теперь конкретные примеры раскрытия будут описаны с обращением к сопровождающим чертежам. Однако это раскрытие может быть реализовано во многих различных формах и не должно толковаться как ограниченное примерами, изложенными в этой заявке; точнее, эти примеры представлены, чтобы это раскрытие было полным и законченным и в полной мере передавало объем раскрытия специалистам в данной области техники.
Нижеследующее раскрытие сосредоточено на примерах настоящего раскрытия, применимых для определения целостности контейнеров путем выполнения оптических измерений на наружной поверхности контейнера для обнаружения утечки газа из внутреннего пространства контейнера. Измерения могут включать в себя воздействие механической силы на контейнер и выполнение оптических измерений на наружной поверхности контейнера для обнаружения утечки газа из внутреннего пространства контейнера. Раскрытие относится к неразрушающему испытанию на утечку закрытых контейнеров, таких как упаковки, пакеты, лотки и т.д. Например, раскрытые системы и способы можно использовать для улучшения обнаружения утечек из закрытой упаковки или контейнера. Однако специалисту в данной области техники следует понимать, что описание не ограничено этим применением, а может быть применено во многих других системах, в которых необходимо определять целостность закрытых контейнеров.
Контейнер может быть закрытым пакетом или закрытым лотком, который включает в себя газ по меньшей мере одного вида. Примерами могут быть контейнеры, имеющие модифицированную атмосферу (МА). Модифицированную атмосферу обычно используют в упаковках, чтобы увеличить продолжительность хранения, например, в упаковках продуктов, лекарственных препаратов и т.д., при этом газом, обычно используемым для снижения количества кислорода (О2), является диоксид углерода (СО2) или азот (N2). Это делают для того, чтобы замедлять рост аэробных организмов и предотвращать реакции окисления. Следовательно, важно осуществлять мониторинг этих упаковок и гарантировать отсутствие утечки, например, во время упаковывания. В зависимости от контейнера и продукта помимо мониторинга диоксида углерода (СО2) и кислорода (О2) можно осуществлять мониторинг других газов.
На фиг. 1 представлен чертеж схематичного примера реализации 60 оптического датчика согласно любой из фиг. 3А-3F. На чертеже источник 210 света посылает световой сигнал 212 к детектору 211 параллельно и поверх наружной поверхности 201, такой как верхняя поверхность контейнера 200.
В этом примере механический элемент или устройство 220, такое как деформирующее приспособление, используется для приложения силы к по меньшей мере одной стороне контейнера 200. Прилагаемая сила может в некоторой степени деформировать контейнер 200. Деформация контейнера 200 может вынуждать газ 231 вытекать из внутреннего пространства контейнера 200 через любые отверстия или трещины 230, которые могут существовать. Количество газа 231, который может вытекать из любых отверстий или трещин 230, может быть больше при использовании механического элемента 220, чем при спонтанной утечке. Тем самым повышается вероятность обнаружения или получения указания на то, что имеется утечка из контейнера 200, обусловленная отверстием, трещиной, плохим сварочным или клеевым уплотнением или швом, нарушением герметичности упаковки, загрязнением посторонним предметом, который может быть содержимым или частью содержимого упаковки.
Как показано на чертеже, валик 220 используется для приложения силы к верхней стороне 201 контейнера 200. Валик 220 делает это для контейнера 200 без труда в процессе движения или это делает механический элемент 220 при перемещении по контейнеру 200. В качестве варианта механический элемент 220 может быть скользящим элементом, таким как стержень или пластина, обработанная для получения небольшого трения относительно контейнера 200.
В ином случае в некоторых примерах механический элемент 220 может в течение некоторого времени нажимать на сторону 2001 контейнера 200 во время измерения. Нажатие может осуществляться колебательным способом, когда контейнер 200 перемещается, например, на конвейерной ленте.
В ином случае, в некоторых примерах, вместо использования механического элемента 220 можно использовать реактивную струю газа, такого как воздух, для приложения силы к стороне 201 контейнера 200.
В ином случае вместо нажатия на верхнюю сторону 201 контейнера 200, показанного на фиг. 1, 2А и 2В, сила может быть приложена к любой стороне или сторонам контейнера 200.
Сила, прилагаемая к стороне контейнера механическим элементом, таким как валик, скользящий элемент или толкатель, или реактивной струей газа временно деформирует контейнер, выталкивая газ из внутреннего пространства через любые отверстия, которые могут иметься. Это может повышать концентрацию вытекшего газа с наружной стороны контейнера, вследствие чего возрастает сигнал, и это может повышать чувствительность системы и тем самым повышать скорость обнаружения утечек из отверстий меньшего размера по сравнению с возможной скоростью обнаружения в ином случае.
В схематичном примере, показанном на фиг. 1, контейнер 200 может перемещаться относительно датчика и механического элемента 220, используемого для деформирования контейнера 200. Например, контейнер 200 может перемещаться на конвейерной ленте. В ином случае контейнер 200 является неподвижным в то время, когда механический элемент 220 и датчик перемещаются относительно контейнера 200.
Кроме того, и/или в качестве варианта, в некоторых примерах извлекающий элемент или всасывающий элемент (непоказанный) может быть расположен около лазерного пучка 212 датчика. В некоторых примерах извлекающий элемент или всасывающий элемент может быть расположен около как лазерного пучка 212, так и механического элемента 220, используемого для деформирования контейнера 200.
Извлекающий элемент или всасывающий элемент может быть использован для повышения концентрации вытекших из контейнера 200 газов 231 вблизи датчика, вследствие чего возрастает сигнал, и это может приводить к повышению чувствительности системы. Повышенная чувствительность делает возможным не только обнаружение меньших отверстий или трещин 230, но также делает обнаружение более быстрым.
Извлекающий элемент или всасывающий элемент может быть изготовлен, например, из трубчатого элемента или трубки, имеющей полость и отверстия вдоль стороны, направленной к контейнеру 200. Полость извлекающего элемента может быть соединена с насосом, вентилятором и при использовании насос или вентилятор всасывает воздух через отверстия извлекающего элемента. Любой газ 231, вытекающий из отверстий или трещин 230 в контейнере 200, вытягивается к извлекающему элементу или всасывающему элементу, что повышает концентрацию вытекшего газа на пути пучка датчика, вследствие чего сигнал возрастает.
На фиг. 2А и 2В схематично показаны два различных примера реализаций 70, 80 для дальнейшего повышения скорости обнаружения и чувствительности системы. Усовершенствования достигаются добавлением покрытия, экрана, крышки или купола 321 над световым пучком 312, проходящим между источником 310 света и детектором 311. Покрытие, экран, крышка или купол 321 может повышать концентрацию газа 331, вытекшего из отверстия или щели 330, вблизи светового пучка 312, вследствие чего возрастает обнаруживаемый сигнал.
Кроме того, в некоторых примерах покрытие, экран, крышка или купол 321 может использоваться вместе с механическим элементом или устройством 320, используемым для приложения силы к стороне 301 контейнера 300.
В примере, показанном на фиг. 2А, покрытие, экран, крышка или купол 321 расположен так, что закрывает всю сторону 301 контейнера 300. Для обеспечения возможности прохождения светового пучка 312 параллельно наружной поверхности 301 контейнера 300 покрытие, экран, крышка или купол 321 может снабжаться отверстиями 322.
В примере, показанном на фиг. 2В, покрытие, экран, крышка или купол 321 расположен локально над световым пучком.
Кроме криволинейных форм, показанных на фиг. 3А и 3В, покрытие, экран или крышка 321 может иметь любую подходящую форму, при этом покрытие, экран или крышка 321 может быть, например, выпуклой или плоской.
Компоновки, показанные на фиг. 1, 2А и 2В, могут быть реализованы автономно или оперативно, когда упаковки перемещаются на конвейерной ленте. В некоторых примерах датчик может перемещаться относительно контейнера вместо перемещения контейнера относительно датчика.
Кроме того, в некоторых примерах окружающее пространство контейнера может продуваться нейтральным газом, таким как азот (N2), между посылками или во время посылки светового сигнала. При продувке нейтральным газом между измерениями окружающее пространство может быть очищено от любого газа, который может влиять на измерения. Следовательно, чувствительность может быть повышена.
При подаче нейтрального газа в окружающее пространство контейнера во время измерений так, чтобы при продувке имелся постоянный поток, уровень помех при измерении становится ниже. Следовательно, вытекающий газ можно проще обнаруживать, вследствие чего чувствительность повышается.
В показанных примерах поглощение измеряют, чтобы определить, имеется ли утечка из контейнера. Вариантом может быть использование оптического датчика на основе наведенной лазером флуоресценции, когда обнаруживаемый световой сигнал представляет собой дисперсные спектры или спектры возбуждения. Компоновка может быть аналогичной, но источник света может быть импульсным лазером с устройством блокирования пучка на выходе и в то же время детектор может перемещаться для обнаружения сигнала флуоресценции. В альтернативной компоновке может использоваться планарная наведенная лазером флюоресценция, при этом оптика используется для формирования лазерного пучка в плоскости, в которой может покрываться вся сторона контейнера.
На фиг. 3A-3F показаны в качестве примеров компоновки оптического датчика, используемого в системе или способе с применением механической силы.
На фиг. 3А схематично показана в качестве примера компоновка 10 оптического датчика, предназначенного для определения наличия утечки из закрытого контейнера 100.
Оптический датчик включает в себя источник 110 света, такой как лазер, и детектор 111. Источник света может быть источником белого света или по меньшей мере одним лазерным источником, таким как диодный лазер, полупроводниковый лазер. Длины волн или диапазон длин волн, используемый для источника света, выбирают из условия согласования со спектрами поглощения газа по меньшей мере одного вида внутри контейнера 100. Детектор 111 может быть, например, фотодиодом, фотоэлектронным умножителем, детектором с зарядовой связью, детектором с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник, InGaAs-детектором, выбираемым из условия обнаружения длин волн или диапазона длин волн источника 110 света.
Источник 110 света посылает световой сигнал 112 параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности 101 стороны контейнера 100. Световой сигнал 112 проходит над наружной поверхностью 101, например около наружной поверхности 101 или на некотором расстоянии над наружной поверхностью 101. Световой сигнал 112 может проходить от стороны к стороне параллельно наружной поверхности 101, например в поперечном направлении, или под углом, например по диагонали или вдоль. Оптический датчик может посылать световой сигнал 112 над контейнером 100, вдоль стороны контейнера или под контейнером.
На фиг. 3В схематично показана компоновка 10 оптического датчика из фиг. 3А согласно другому аспекту.
В качестве варианта в компоновках, показанных на фиг. 3А и 3В, источник 110 света и детектор 111 могут быть расположены на одной и той же стороне и свет может проходить дважды параллельно наружной поверхности 101, при этом световой сигнал 112 отражается на отражающем элементе, таком как зеркало, расположенном напротив источника 110 света и детектора 111.
На фиг. 3С схематично показана дальнейшая компоновка 20 оптического датчика. В этом примере световой сигнал 112 проходит от источника 110 света к детектору 111 параллельно трем наружным поверхностям 101, 102, 102 трех сторон контейнера 100. В этом примере отражающие элементы 113a, 113b, такие как зеркала, изгибают световой сигнал 112. Как показано, при использовании только одного отражающего элемента 113a, 113b световой сигнал 112 может проходить параллельно двум наружным поверхностям, а не трем. В ином случае, как показано на фиг. 3D, в дальнейшей компоновке 30 оптического датчика с добавлением третьего отражающего элемент 113с световой сигнал 112 может проходить параллельно четырем наружным поверхностям контейнера 100.
Кроме того, и/или в качестве варианта, в некоторых примерах при использовании различных оптических элементов, таких как зеркала, расщепители пучка и призмы, световой сигнал 112 может проходить параллельно дополнительным наружным поверхностям контейнера 100. Это может также включать в себя использование дополнительных детекторов.
На фиг. 3Е схематично показана дальнейшая компоновка 40 оптического датчика, в которой световой сигнал 112 проходит от источника 110 света к детектору 111. В показанном примере световой сигнал 112 изгибается под действием двух отражающих элементов 113a, 113b, чтобы имелся отраженный пучок, параллельный наружной поверхности 110 контейнера 100. Возможны другие компоновки, в которых используется только один отражающий элемент 113а для получения светового сигнала 112, дважды проходящего параллельно наружной поверхности 101.
В качестве варианта можно использовать более двух отражающих элементов 113a, 113b для получения света, проходящего параллельно наружной поверхности 101 более трех раз.
На фиг. 3F схематично показан пример компоновки 50, в которой два датчика используются для охвата двух наружных поверхностей контейнера 100. Первый оптический датчик включает в себя источник 110 света, посылающий световой сигнал 112 параллельно первой наружной поверхности 101 контейнера 100. Второй оптический датчик включает в себя источник 114 света и детектор 111, при этом световой сигнал 116 посылается параллельно второй наружной поверхности 102 контейнера 100. Дополнительные оптические датчики могут использоваться для охвата дополнительных наружных поверхностей контейнера 100.
В примерах, приведенных на фиг. 3A-3F, измерения основаны на спектроскопии поглощения, такой как перестраиваемая диодная лазерная спектроскопия поглощения. Если обнаруживается изменение относительно определенного порога сигнала, свидетельствующего о наличии газа, соответствующего газу по меньшей мере одного вида внутри контейнера, контейнер считается протекающим. Утечка может быть обусловлена отверстием, трещиной, плохим сварочным или клеевым уплотнением или швом, например, на краю лотка или отверстием в пакете. Если внутри контейнера во внешнем фоне присутствуют частицы, например, диоксида углерода (CO2), возрастание пика поглощения СО2 по сравнению с фоном может указывать на то, что контейнер протекает.
На фиг. 4 схематично показан пример компоновки 90, в которой дополнительный поток газа 501, например воздуха или азота, нагнетается для улучшения переноса газа с места утечки на упаковке 500 к световому пучку 512, проходящему между источником 510 света и детектором 511. В этом примере световой пучок 512 может проходить выше упаковки. В ином случае может использоваться любая из конфигураций, описанных во взаимосвязи с фиг. 3A-3F. Например, если утечка происходит на нижней стороне упаковки 500, может быть полезно нагнетать поток 501 газа снизу, чтобы способствовать достижению вытекающим газом светового пучка 512. Течение 501 нагнетаемого газа может создавать поток, который может быть ламинарным, или турбулентным, или смешанным, параллельным поверхности пакета 500 в направлении светового пучка 512 и сквозь него. Нагнетание газа в этом примере осуществляется через устройство 502 с некоторым количеством небольших отверстий в поверхности, которые функционируют как выпускные отверстия. Устройство может быть соединено с впуском 503 газа. Кроме того, газ можно нагнетать другими способами, например, через одно выпускное сопло или пористый материал. Кроме того, нагнетание газа можно осуществлять к любой другой стороне упаковки.
Преимущество этой компоновки 90 заключается в содействии прохождению вытекающего газа к световому пучку 501. Это может повышать сигнал, связанный с вытекающим газом.
Компоновка 90, показанная на фиг. 4, может использоваться совместно с элементом или устройством для приложения механической силы к пакету 500, описанным во взаимосвязи с фиг. 1, 2А и 2В.
Кроме того, системы, раскрытые в этой заявке, могут включать в себя блок управления для определения на основании обнаруженного передаваемого светового сигнал, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера. Все определения или вычисления, описанные в этой заявке, могут выполняться блоком управления или устройством обработки данных (непоказанным), соединенным с детектором. Блок управления может быть устройством обработки данных и может быть реализован специализированным программным обеспечением (или микропрограммным обеспечением), выполняемым на одном или нескольких вычислительных устройствах общего назначения или специализированных. В этом контексте следует понимать, что каждый «элемент» или «средство» такого вычислительного устройства относится к концептуальному эквиваленту этапа способа; не всегда имеется однозначное соответствие между элементами/средствами и конкретными частями аппаратных или программных процедур. Иногда одна часть аппаратного обеспечения содержит различные средства/элементы. Например, блок обработки используется в качестве одного элемента/средства при выполнении одной инструкции, но используется в качестве другого элемента/средства при выполнении другой инструкции. Кроме того, в некоторых случаях один элемент/средство может быть реализован с помощью одной инструкции, но в других случаях с помощью множества инструкций. Такое управляемое программным обеспечением вычислительное устройство может включать в себя один или несколько блоков обработки, например центральный процессор (ЦП), цифровой процессор сигналов (ЦПС), интегральную схему прикладной ориентации (ИСПО), дискретные аналоговые и/или цифровые компоненты, или некоторое другое программируемое логическое устройство, такое как программируемая вентильная матрица (ПВМ). Кроме того устройство 10 обработки данных может включать в себя системную память и системную шину, которая соединяет различные компоненты системы, включая системную память, с блоком обработки. Системная шина может быть любой из нескольких видов структур шин, включая шину памяти или контроллер памяти, периферийную шину и локальную шину с использованием любой из ряда архитектур шин. Системная память может включать в себя носитель данных компьютера в виде энергозависимой и/или энергонезависимой памяти, такой как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и флэш-память. Специализированное программное обеспечение может сохраняться в системной памяти или на других съемных/несъемных, энергозависимых/энергонезависимых носителях данных компьютера, которые включены в вычислительное устройство или доступны в нем, такие как магнитные носители данных, оптические носители данных, карты флэш-памяти, магнитная лента для цифровой записи, твердотельное ПЗУ, твердотельное ОЗУ и т.д. Устройство 10 обработки данных может включать в себя один или несколько интерфейсов связи, таких как последовательный интерфейс, параллельный интерфейс, интерфейс универсальной последовательной шины, беспроводной интерфейс, сетевой адаптер и т.д., а также одно или несколько устройств сбора данных, таких как аналого-цифровой преобразователь. Специализированное программное обеспечение для блока управления или устройства обработки данных может сохраняться на любом подходящем машиночитаемом носителе данных, включая носитель записи и постоянное запоминающее устройство.
На фиг. 5 показана схематичная диаграмма, полученная при выполнении измерения 1000. На диаграмме показаны две кривые, одна применительно к утечке 400 и одна применительно к фону 410 или контейнеру без утечки. Повышенная амплитуда пика 400 поглощения показывает, что имеется утечка.
Кроме того, в некоторых примерах путем вычисления разности 420 между фоном 410 и пиком 400, показывающим утечку, может быть оценен объем утечки, как и размер отверстия или трещины.
На фиг. 6 показан способ 1100 определения целостности закрытого контейнера. Закрытый контейнер включает в себя газ по меньшей мере одного вида. Наличие газа по меньшей мере одного вида в контейнере обнаруживают либо по отсутствию его в окружающей атмосфере вне контейнера, либо по наличию в высокой концентрации внутри контейнера. Способ содержит этап 1001, на котором посылают световой сигнал параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера, используя оптический датчик. Оптический датчик является чувствительным к газу по меньшей мере одного вида внутри контейнера.
На этапе 1002 обнаруживают посылаемый световой сигнал.
На этапе 1003 на основании обнаруженного светового сигнала определяют, обнаруживается ли вне контейнера газ по меньшей мере одного вида из внутреннего пространства контейнера.
Контейнер может быть закрытым пакетом или закрытым лотком, который включает в себя газ по меньшей мере одного вида. Примерами могут быть контейнеры, имеющие модифицированную атмосферу (МА). Модифицированную атмосферу обычно используют в упаковках, чтобы повысить продолжительность хранения продуктов, например в упаковках продуктов, лекарственных препаратов и т.д., при этом газами, обычно используемыми для снижения количества кислорода (О2), являются диоксид углерода (СО2) или азот (N2). Это делают, чтобы замедлять рост аэробных организмов и предотвращать реакции окисления. Следовательно, важно осуществлять мониторинг этих упаковок и гарантировать отсутствие утечки, например, во время упаковывания. Кроме того, в зависимости от контейнера и продукта помимо CO2, N2 можно осуществлять мониторинг других газов, например, кислород (О2) может представлять интерес для некоторых продуктов.
Способ 1100 можно выполнять относительно одного контейнера или можно выполнять на технологической линии, например на конвейерной ленте.
В некоторых примерах способа оптический датчик представляет собой источник света и детектор, а свет проходит между источником света и детектором. Обнаруживаемый световой сигнал представляет собой сигнал поглощения. Примером датчика может быть, например, датчик, используемый в перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии поглощения (ПДЛСП).
В ином случае в некоторых примерах оптический датчик может быть основан на наведенной лазером флуоресценции (НЛФ). Обнаруживаемый световой сигнал может представлять собой дисперсные спектры или спектры возбуждения. В датчике наведенной лазером флуоресценции может использоваться планарная наведенная лазером флуоресценция.
Для повышения чувствительности к стороне контейнера можно прикладывать силу. Силу можно прикладывать при использовании механического элемента, такого как валик или скользящий элемент. На фиг. 7 показан приведенный для примера результат измерения четырех протекающих упаковок-лотков, проходящих через систему, основанный на обнаружении СО2. В упаковках имелся повышенный уровень СО2 в свободном пространстве над продуктом и они слегка сжимались валиком, создававшим небольшую силу на верхней пленке лотков. Когда протекающие упаковки проходили через систему, детектор регистрировал резкие пики, связанные с повышенным уровнем СО2 снаружи упаковки, в этом конкретном примере измеренные в единицах частей на миллион на метр (частей на миллион на метр СО2). Каждая точка измерений представляет средний сигнал СО2 в течение периода времени 300 мс.
Следует отметить, что в примерах, описанных выше, необязательно измерять концентрацию газа в абсолютных значениях. В некоторых примерах достаточно измерять сигнал, который связан с концентрацией газа. В некоторых примерах спектроскопический сигнал связан с давлением газа.
В некоторых примерах используют по меньшей мере один эталонный контейнер, при этом эталонный контейнер не имеет мест утечки или имеет места утечки с известными характеристиками. Измерением на эталонном контейнере обеспечивается базовый сигнал, который используют для сравнения с измеренными сигналами на последующих контейнерах.
Выше настоящее изобретение было описано с обращением к конкретным примерам. Однако, другие примеры, а не описанные выше, равным образом возможны в объеме раскрытия. Иные этапы способа, а не описанные выше, способа, выполняемого с помощью аппаратного или программного обеспечения, могут быть представлены в объеме изобретения. Различные признаки и этапы изобретения могут быть объединены в другие сочетания, а не в описанные. Объем раскрытия ограничен только прилагаемой формулой изобретения.
Если ясно не указано иное, неопределенные артикли, используемые в описании и в формуле изобретения, следует понимать означающими «по меньшей мере один». Фразу «и/или», используемую в этой заявке в описании и формуле изобретения, следует понимать означающей «любой из двух или оба вместе» объединенных элемента, то есть, элементы, которые имеются соединенными в некоторых случаях и имеются разъединенными в других случаях.
Группа изобретений относится к средствам испытания устройств на герметичность и может быть использована для определения целостности герметизированного контейнера, содержащего по меньшей мере один газ. Сущность: с помощью элемента (220) для приложения механической силы прикладывают механическую силу к наружной поверхности (201) контейнера (200). С помощью источника (210) света, представляющего собой перестраиваемый диодный лазер, посылают световой сигнал параллельно участку наружной поверхности (201) контейнера (200). Обнаруживают посылаемый световой сигнал с помощью детектора (211). С помощью блока управления определяют, изменился ли уровень газа из внутреннего пространства контейнера (200) снаружи контейнера. Технический результат: возможность оперативного обнаружения даже небольших утечек в контейнере без нарушения целостности самого контейнера. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ определения целостности герметизированного контейнера, содержащего по меньшей мере один газ, при этом способ содержит этапы, на которых:
прикладывают механическую силу к по меньшей мере одной стороне контейнера;
посылают световой сигнал параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера, используя оптический датчик;
при этом оптический датчик является чувствительным к по меньшей мере одному газу внутри контейнера;
при этом оптический датчик содержит источник света, представляющий собой перестраиваемый диодный лазер, и детектор, и свет передается между упомянутым источником света и упомянутым детектором;
обнаруживают посылаемый световой сигнал;
определяют на основании обнаруженного посылаемого светового сигнала и перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии поглощения, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера.
2. Способ по п. 1, в котором силу прилагают, используя деформирующий элемент, такой как валик или скользящий элемент.
3. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором контейнер представляет собой упаковку продукта с модифицированной атмосферой, такую как пакет или лоток.
4. Способ по любому из пп. 1-3, содержащий определение целостности контейнера на поточной линии, такой как конвейерная лента.
5. Способ по любому из пп. 1-4, содержащий продувку окружения контейнера нейтральным газом, таким как азот (N2), между посылкой или во время посылки светового сигнала.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором измеряемый газ представляет собой диоксид углерода (СО2).
7. Способ по любому из пп. 1-6, содержащий нагнетание газа, чтобы создавать поток вокруг контейнера для перемещения вытекающего газа к световому сигналу.
8. Система для определения целостности герметизированного контейнера, содержащего по меньшей мере один газ, при этом система содержит:
элемент для приложения механической силы к по меньшей мере одной стороне контейнера;
оптический датчик, чувствительный к по меньшей мере одному газу, и при этом датчик выполнен с возможностью посылки светового сигнала параллельно по меньшей мере участку наружной поверхности по меньшей мере одной стороны контейнера; при этом оптический датчик содержит источник света, представляющий собой перестраиваемый диодный лазер, и детектор, и свет передается между упомянутым источником света и упомянутым детектором;
блок управления для определения на основании указанного обнаруженного посылаемого светового сигнала и перестраиваемой диодной лазерной спектроскопии поглощения, изменился ли уровень по меньшей мере одного газа из внутреннего пространства контейнера снаружи контейнера.
9. Система по п. 8, в которой элемент представляет собой деформирующий элемент, такой как валик или скользящий элемент.
10. Система по любому из пп. 8, 9, дополнительно содержащая извлекающий или всасывающий элемент, такой как отверстия, соединенный с насосом или вентилятором, причем извлекающий элемент расположен вблизи датчика для повышения концентрации по меньшей мере одного газа около оптического датчика.
11. Система по любому из пп. 8, 10, дополнительно содержащая покрытие, расположенное над датчиком для повышения концентрации по меньшей мере одного газа около оптического датчика.
12. Система по любому из пп. 8-11, дополнительно содержащая несколько оптических датчиков, причем датчики расположены на разных сторонах контейнера; или причем свет изгибается посредством оптики, такой как зеркала, для многократного прохождения параллельно поверхности контейнера; или причем свет изгибается посредством оптики, такой как зеркала, для прохождения над несколькими поверхностями контейнера.
13. Система по любому из пп. 8-12, в которой измеряемый газ представляет собой диоксид углерода (СО2).
14. Система по любому из пп. 8-13, выполненная с возможностью нагнетания газа, чтобы создавался поток вокруг контейнера для перемещения вытекающего газа к световому сигналу.
| Гранулированное серосодержащее азотно-калийное удобрение и способ его получения | 2020 |
|
RU2747779C1 |
| WO 2012125108 А1, 20.09.2012 | |||
| WO 2008068452 A1, 12.06.2008. | |||
