CN107257917B - 用于容器的密封性检验的组件和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检验容器(2)的密封性的组件，所述组件包括：测验室(3)，待测验的所述容器(2)能布置在该测验室中；压力改变装置(5)，以便相对于所述容器(2)中的压力来改变所述测验室(3)中的压力；压差传感器(4)，用于确定在所述参考室(6)中的参考压力和在所述测验室(3)中的压力之间的压差；和具有闭合元件(70)、第一密封座(71)和第二密封座(72)的阀(7)，其中，所述第一密封座(71)包括用于使所述参考室(6)相对于前室密封的第一密封元件(11、21)，并且，所述第二密封座(72)包括用于使所述测验室(3)相对于所述前室(8)密封的第二密封元件(12、22)。
Description
技术领域
本发明涉及尤其在包装容器的质量测验的范围内用于检验容器密封性的一种组件和一种方法。
背景技术
在封闭容器的质量测验的范围内，应用具有过压或者具有负压的密封性测验作为技术方法。尤其在药物包装领域内，密封性测验是绝对必要的。为此将容器布置在测验室中，该测验室置于真空下。然后测量在真空区域中每单位时间的压力上升。如果真空压力保持恒定或者等于密封的参考部分，则这是容器密封的标志。如果真空压力在测量时间内上升，则这在密封测验室中是容器不密封的标志。同样地，在过压室中，在测验室中的过压降低暗示了不密封的容器。然而在测量绝对压力大小时的问题在于，存在于容器中的不密封性越小，泄漏流也越小，该泄漏流在容器内部空间和测验室之间建立了压差时存在。因为可达到的负压水平、从而经过泄漏位置的压差在技术上是受限的，因而可以要么以非常长的测量时间工作，要么替代地以非常准确的、昂贵的压力传感器工作。此外，由EP 0313678 B1已知一种用于在测验室中对空心体进行密封测验的方法和组件，在该组件中借助于在参考压力***和测验室之间的压差传感器对压差进行测量和分析处理。因此，期望的是具有改善的并且尤其更紧凑的和在技术方面简单的解决方案来检验容器密封性。
发明内容
与此相对地，本发明提出一种用于检验容器的密封性的组件，所述组件包括：测验室，待测验的所述容器能布置在该测验室中；压力改变装置，以便相对于所述容器中的压力来改变所述测验室中的压力；压差传感器，用于确定在参考室中的参考压力和在所述测验室中的压力之间的压差；和具有闭合元件、第一密封座和第二密封座的单个阀，其中，所述第一密封座包括用于使所述参考室相对于前室密封的第一密封元件，并且，所述第二密封座包括用于使所述测验室相对于所述前室密封的第二密封元件，并且，其中，所述组件还包括与所述前室连接的充气阀和/或与压力源连接的排气阀和/或用于测量在所述前室中的绝对压力的绝对压力传感器。根据本发明的用于检验容器密封性的组件具有以下优点：能够实现容器不密封性的紧凑和可靠的感测。在此，根据本发明使用单个阀，该阀具有闭合元件以及第一和第二密封座。由此能够以闭合元件的一个行程实现两个阀功能。根据本发明，由此可以借助于压差传感器确定在测验室和参考室之间的压差测量，在该测验室中布置有待测验的容器，该参考室在开始测量时具有与在测验室中相同的压力。如果容器具有裂缝或类似物，则在测验室中存在负压时泄漏会由容器溢出到测验室中，使得负压的压力水平会改变，这可以借助于通向参考室的压差传感器感测。如果在测验室中产生过压，在容器中有裂缝或类似物的情况下压力会由测验室达到容器内部，使得在测验室中的压力会降低。这同样可以借助于与参考室有关的压差传感器感测。在此，压差传感器的使用可以简单地并且与测验室中的压力水平高度无关地实施，使得可以快速并且成本有利地实施所述测验，因为例如不必在测验室中产生非常高的过压或绝对真空。根据本发明，在测验室中的压力改变可以借助于压力改变装置、压缩机或抽吸设备实现。在此，根据本发明的组件尤其也适用于检验大量的产品。
下面示出本发明的优选扩展方案。
优选地，第一和/或第二密封元件布置在闭合元件上。由此可以实现特别紧凑和简单的结构。此外，第一和第二密封元件优选是弹性体。由此能够实现测验室和参考室的特别好的密封。
尤其为了能够实现在第一和第二密封座上的同时密封，第一和第二密封元件分别具有相同的横截面。优选地，横截面是圆形的并且第一和第二密封元件构造为密封环。
根据本发明的替代构型，第一和第二密封元件相对于阀的中轴线共轴地布置。由此能够以简单的方式实现相对于阀轴线对称的阀结构。
为了借助于阀实现同时打开和闭合，第一和第二密封元件构造为具有相同截面厚度的密封环。为了以简单的方式实现在第一和第二密封座上的在时间上间隔开的闭合，第一和第二密封元件优选具有不同的截面厚度。由此能够实现测验室和参考室在时间上错开的闭合。此外，由此，在通过第二密封座实现验室和参考室之间的密封之前，尤其在参考室和测验室之间分隔开之前还可以进行在参考室和测验室之间的压力平衡。
根据本发明的另一优选构型，组件还包括与前室连接的充气阀和/或与前室连接的排气阀和/或用于测量在前室中的绝对压力的绝对压力传感器。在这里，充气阀促进在前室中的负压的建立并且在打开该阀之后也在测验室和参考室中建立负压。排气阀促进对前室以可调节的过压进行预充注，为此优选设置压力调节器。在打开该阀之后通过排气阀也以压力充注测验室和参考室。
布置在前室上的绝对压力传感器用于实现前置或后置的粗泄漏测验来对精细测量进行补充。如果容器具有大的泄漏，则在容器中的气体体积的压力在精细测量开始时非常快地得到平衡，并且，由于已经非常快结束的压力平衡，通过较长持续时间的精细测量不能测量出泄漏。因此，粗泄漏测验用于对微泄漏测量的结果进行可信度测试。
针对粗泄漏测验使用前室，以便对容积方面限定的该室预充注以与测验室不同的压力，然后相对于压力改变装置闭锁并且然后与测验室连接。为此，布置在前室上的绝对压力传感器提供关于存在于前室中的压力的信息，这与对测验室的容积的了解和在那里存在的环境压力相结合使得可获知用于粗泄漏评估的参考压力。在通过打开测量阀连接前室与测验室之后，在两个室中出现共同的相同压力，该压力位于两个初始压力之间。如果粗泄漏存在于待测验的容器中，则出现的共同压力不同于待测验的容器不具有粗泄漏时的共同压力，因为在容器中附加的气体体积表现为用于产生的共同压力的附加平衡体积。为了获取在室连接之后出现的共同压力，同样使用在前室上的绝对压力传感器。
该粗泄漏测量可以在精细测量过程之前进行，即前置于该精细测量过程。要么前体积充注以相对于测验室的过压，要么前体积抽吸为真空压力并且由此抽吸为相对于测验室的负压。前置的粗泄漏测量的优点在于，在识别出粗泄漏的情况下不实施精细测量过程并且由此可以避免将物质从容器吸入到测试设备中。
该粗泄漏测量也可以在精细测量之后进行，即后置于该精细测量过程。与精细测量过程并行地，前体积充注以与测验室不同的压力、例如过压并且室联合在精细测量过程之后进行。该措施的优点在于由于并行流程引起的时间节省。
根据本发明的另一优选构型，所述组件的所有构件集成到一个阀体中。由此可以实现特别紧凑的结构。
此外，本发明涉及一种用于检验容器密封性的方法，该容器布置在测验室中。在此，所述方法包括以下步骤：改变在测验室中和与测验室连接的参考室中的压力；借助于具有第一和第二密封座的单个阀密封测验室和参考室，其中，测验室在第一密封座中密封并且参考室在第二密封座上密封；借助于压差传感器测量在测验室和参考室之间的压差。因此，压差传感器可以感测在测验室和参考室之间的压力差并且因此确定容器的可能的不密封性。
根据本发明的方法优选使测验室和参考室同时相对于前室封闭。替代地，测验室和参考室相对于前室的密封分别相继地进行。在此，测验室和参考室首先借助于设置在阀上的第一密封座相对于前室密封，其中，测验室和参考室还彼此连接。由此确保，在测验室和参考室中的压力水平一定相同。接着，测验室相对于参考室在第二密封座密封。在此，相继密封可以简单地通过在阀上的密封元件的不同截面厚度实现。
附图说明
下面参照附图详细描述本发明的优选实施例。在此，相同的或功能相同的构件标有相同的附图标记。附图示出：
图1根据本发明的第一实施例的根据本发明的组件1的示意性示图，
图2图1的组件的示意性剖视图，
图3沿着图2的线A-A的示意性剖视图，
图4根据本发明的第二实施例的组件的示意性剖视图，
图5沿着图4的线B-B的示意性剖视图，
图6图4的组件的适宜性放大视图，
图7根据本发明的第三实施例的组件的示意性剖视图，
图8根据本发明的第四实施例的组件的示意性示图，和
图9图8的组件的示意性剖视图。
具体实施方式
下面参照图1到3详细描述根据本发明的第一实施例的组件1。
如从图1的示意性示图中可看出，根据本发明的、用于检验容器2的密封性的组件1包括可密封的测验室3，在该测验室中可以布置待测验的容器。待测验的容器例如是灌装以药物的小瓶或者类似物。
组件1还包括压力改变装置5，该压力改变装置在该实施例中是压缩机。借助于压力改变装置5相对于容器中的压力改变测验室中的压力。在这里，可以在测验室3中产生负压或者也可以产生过压。在该实施例中，测验室3附接在压缩机的吸气侧上。通常地，在容器中存在环境压力并且在将容器带入之后在测验室中同样存在环境压力。
此外，根据本发明设置压差传感器4，该压差传感器构造成用于确定在参考室6中的参考压力和在测验室3中的压力之间的压差。在此，压差传感器4应该感测在参考室6和测验室3之间的、在测量进程中的压差。
此外，根据本发明的组件1包括具有闭合元件70、第一密封座71和第二密封座72的阀7。所述阀包括在第一密封座71上的第一密封元件11，用于使测验室3相对于前室8密封。所述阀还包括在第二密封座上的第二密封元件12，用于使参考室6相对于前室8密封。
如由图2可看出，第一密封元件11和第二密封元件12布置在阀7上，更准确地说是布置在闭合元件70上。在这里，闭合元件70实施为活塞，该活塞包括用于接收第一和第二密封元件11、12的槽，所述槽在底侧被引入。
在此，图2示出阀7的闭合状态。阀7可以借助于未示出的致动器、例如气动作用的致动器或者磁致动器沿两个方向运动来打开和闭合。
如由图3可看出，第一和第二密封元件11、12构造为密封环并且分别相同地实施。
在图2中所示出的闭合状态中，在第一和第二密封座71、72上的第一和第二密封元件在没有附加的线路消耗的情况下既封闭参考室6也封闭测验室3。如由图2也可看出，参考室6设置为构件中的单独通道，该通道从闭合元件70的下侧通向压差传感器4。同样地，管路30通向测验室3，其中，分岔管路31从管路30分岔并且通向压差传感器4。
因此，压差传感器4可以一方面感测参考室6中的压力，又可以通过分岔管路31和管路30感测测验室3中的压力。
在此，根据本发明的、用于检验容器2的密封性的组件1的功能如下实现。在第一步骤中，将容器2带到测验室3中，其中，在测验室3中还存在环境压力。测验室3被密封并且阀7被打开。如果在此压力改变装置5已经是激活的，则在测验室3中和在参考室6的压力适配于该压力，即在通过压力改变装置5产生真空时也在测验室3和参考室6中产生真空。同样地，替代的但也可能的是，在打开阀7后压力改变装置5才能够起动，并因此随后在测验室3和参考室6中产生压力改变。
当在测验室3和参考室6中达到预先确定的负压时和/或当预先限定的时间单位结束时，阀7又闭合。在此，第一和第二密封元件11、12同时关闭参考室6和测验室3，因为两个密封元件11、12布置在闭合元件70的平坦底侧上。因此，在测验室3和参考室6中存在相同的压力，该压力可以由压差传感器4通过该压差传感器的两个分开的传感器通道感测。
如果现在容器2具有不密封性，则由于溢出的气体或者溢出的液体会发生在测验室3中的压力上升，因为在容器2中的压力大于在测验室3中的压力。因此，压差传感器4会通过显示压差而感测到测验室3中的压力上升。如果在测验室3中已产生过压，则在容器2中存在裂纹或者类似物的情况下在测验室3中的压力会下降，因为气体会流入到容器2中。在这里，压差传感器4同样可以又感测到参考室6和测验室3之间的压差。
因此，根据本发明可以通过阀7的一个行程同时实施两个阀功能，其中，尽管如此仍能够实现测验室3和参考室6的高度密封的密封。根据本发明，由此可以相对于参考室6感测在测验室中随时间的压力改变的高度准确的测量，使得在检验容器2的密封性时确保高的可靠性。在此，根据本发明只需非常小的控制技术方面的花费并且尤其不必使用附加的安全性互连装置或者类似装置。在此，压差测量方法的使用能够实现相比于例如绝对压力测量方法明显更准确的压力测量或者压力改变测量。根据本发明，尽管使用更准确的压差测量方法，可以使线路技术方面的花费保持非常小。
图4至6示出根据本发明的第二实施例的、用于检验容器2的密封性的组件。如尤其由图5可看出，在第二实施例中设置第一密封元件21和第二密封元件22，所述第一密封元件和第二密封元件相对于阀7的中轴线X-X共轴地布置。在此，第二密封元件22在径向上布置在第一密封元件21内部(尤其参见图5)。在此，测验室3借助于第二密封元件22密封。在此，参考室6借助于第一密封元件21和第二密封元件22密封，因为参考室6的口部位于这两个密封元件之间(参见图4和6)。因此，两个密封元件21、22的共轴布置能够实现简单的结构。此外，在第二实施例中还设置复位元件9，该复位元件在不操纵时将阀保持在图4示出的闭合位态中。而图6示出阀7的打开位态。
图7示出根据本发明的第三实施例的、用于检验容器2的密封性的组件1。第三实施例基本上相当于第二实施例，其中，同样存在第一和第二密封元件21、22的共轴布置。然而，在第三实施例中，第一密封元件21和第二密封元件23的截面厚度或横截面是不同的。第三实施例的第二密封元件23具有比第一密封元件21的截面厚度明显更小的截面厚度。由此能够以简单的方式得到测验室3和参考室6的在时间上错开的封闭或密封。如由图7可看出，在第三实施例中，在闭合过程中首先在第一密封座71上借助于第一密封元件21实现密封。因为第二密封元件23的截面直径小于第一密封元件21的截面直径，在参考室6和测验室3之仍存在连接，使得存在测验室3和参考室6相对于前室8的共同密封，但是测验室3和参考室6可以彼此连通。只有在阀7完全闭合时才会出现第二密封元件23在第二密封座72上的密封，使得实现参考室6和测验室3之间的分隔。因此，打开和闭合过程可以以一定的时间滞延进行。由此能够在第三实施例中实现参考室6和测验室3之间的、与前室8中的压力波动无关的最终压力平衡。
图8和9示出根据本发明的第四实施例的、用于检验容器2的密封性的组件1。第四实施例基本上相当于第一实施例，其中，附加地还设置充气阀13和排气阀14，以便能够实施前置的和/或后置的粗泄漏测验。为此，阀7和13和14形成可闭锁的前室8，从该前室通过绝对压力传感器15可以确定压力。
前置的具有真空的粗泄漏测验如下实现：阀7和排气阀14闭合并且前室8由产生真空的压力改变装置5通过打开的充气阀13抽吸为负压/真空。绝对压力传感器15测量该负压。所述抽吸可以进行直至达到规定的负压或者通过直至充气阀13闭合的预给定时间来确定。在闭合充气阀13之后，绝对压力传感器15确定存在的负压并且将该值传输给分析处理单元18。
与在前室8中的该抽吸过程并行地，带有安置的容器2的测验室3已闭合并且具有环境压力。在打开阀7之后，现在在两个室中实现压力平衡并且出现新的共同压力，该共同压力相应于初始压力和室容积的关系。出现的该共同平衡压力同样由绝对压力传感器15测量并且为了与之前获取的在前室8中的负压测量值和环境压力进行比较性评估而传输给分析处理单元18。如果在容器2中存在粗泄漏，则出现的共同压力大于在容器2中没有粗泄漏时的共同压力，因为在容器2中的气体空间表现为具有环境压力的平衡空间的放大。在粗泄漏测验之后开始真正的具有真空或过压的精细测量。
替代于此地，前置的具有过压的粗泄漏测验会有差别地如下实现：阀7和充气阀13闭合并且前室8在带有中间连接的压力调节级16(压力调节器)的情况下的压力供给装置17通过打开的排气阀14带到过压。绝对压力传感器15测量该过压。该充气可以进行直至达到规定的过压或者通过直至排气阀14闭合的预给定时间来确定。在排气阀14闭合之后，绝对压力传感器15确定存在的过压并且将该值传输给分析处理单元18。与在前室8中的该充注过程并行地，带有安置的容器2的测验室3已闭合并且具有环境压力。在打开测量阀7之后，现在在两个室中实现压力平衡并且出现新的共同压力，该共同压力相应于初始压力和室容积的关系。出现的该共同平衡压力同样由绝对压力传感器15测量并且为了与之前获取的在前室8中的过压测量值和环境压力进行比较性评估而传输给分析处理单元18。如果在容器2中存在粗泄漏，则出现的共同压力小于在容器2中在没有粗泄漏时的共同压力，因为在容器2中的气体空间表现为具有环境压力的平衡空间的放大。在粗泄漏测验之后开始真正的具有真空或过压的精细测量。
后置的具有真空的粗泄漏测验优选在具有过压的精细测量之后应用。因而在精细测量过程结束时测验室3设置有过压。粗泄漏测验现在如下实现：阀7和排气阀14闭合并且前室8由真空产生单元5通过打开的充气阀13抽吸为负压/真空。绝对压力传感器15测量该负压。所述抽吸可以进行直至达到规定的负压或者通过直至充气阀13闭合的预给定时间来确定。在闭合充气阀13之后，绝对压力传感器15确定存在的负压并且将该值传输给分析处理单元18。在打开测量阀7之后，现在在两个室中实现压力平衡并且出现新的共同压力，该共同压力相应于初始压力和室容积的关系。出现的该共同平衡压力同样由绝对压力传感器15测量并且为了与之前获取的在前室8中的负压测量值和由精细测量已知的在测验室3中的过压值进行比较性评估而传输给分析处理单元18。如果在容器2中存在粗泄漏，则出现的共同压力大于在容器2中在没有粗泄漏时的共同压力，因为在容器2中的气体空间表现为具有过压的平衡空间的放大。在粗泄漏测验之后结束测量过程。
后置的具有过压的粗泄漏测验优选在具有真空的精细测量之后应用。因而在精细测量过程结束时测验室3设置有真空。粗泄漏测验现在如下实现：阀7和充气阀13闭合并且前室8由带有中间连接的压力调节级16(压力调节器)的压力供给装置17通过打开的排气阀14带到过压。绝对压力传感器15测量该过压。该充气可以进行直至达到规定的过压或者通过直至排气阀14闭合的预给定时间来确定。在闭合排气阀14之后，绝对压力传感器15确定产生的过压并且将该值传输给分析处理单元18。在打开测量阀7之后，现在在两个室中实现压力平衡并且出现新的共同压力，该共同压力相应于初始压力和室容积的关系。出现的该共同平衡压力同样由绝对压力传感器15测量并且为了与之前获取的在前室8中的过压测量值和由精细测量已知的在测验室3中的负压值进行比较性评估而传输给分析处理单元18。如果在容器2中存在粗泄漏，则出现的共同压力小于在容器2中在没有粗泄漏时的共同压力，因为在容器2中的气体空间表现为具有真空的平衡空间的放大。在粗泄漏测验之后结束测量过程。
所示组件1表现出用于具有粗泄漏测验和精细测量的不同过程流程的通用阀线路，在该阀线路中可以一方面根据在容器2中的待测验的产品的毒性并且另一方面根据短测验周期的要求来实现具有或没有充气阀13和具有或没有排气阀14的各种实施方案。
如另外由图9可看出，阀7、充气阀13和排气阀14布置在一个阀体10中。由此可以实现组件1的特别紧凑并且节省位置的结构。
Claims (12)
1.用于检验容器(2)的密封性的组件，所述组件包括：
-测验室(3)，待测验的所述容器(2)能布置在该测验室中，
-压力改变装置(5)，以便相对于所述容器(2)中的压力来改变所述测验室(3)中的压力，
-压差传感器(4)，用于确定在参考室(6)中的参考压力和在所述测验室(3)中的压力之间的压差，和
-具有闭合元件(70)、第一密封座(71)和第二密封座(72)的单个阀(7)，其中，所述第一密封座(71)包括用于使所述参考室(6)相对于前室密封的第一密封元件(11、21)，并且，所述第二密封座(72)包括用于使所述测验室(3)相对于所述前室(8)密封的第二密封元件(12、22)，并且，
其中，所述组件还包括与所述前室(8)连接的充气阀(13)和/或与压力源(17)连接的排气阀(14)和/或用于测量在所述前室(8)中的绝对压力的绝对压力传感器(15)。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一密封元件(11、21)和/或所述第二密封元件(12、22)布置在所述闭合元件(70)上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述第一密封元件(11)和所述第二密封元件(12)以相同的直径构成。
4.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述第一密封元件(11)和所述第二密封元件(12)相对于所述阀(7)的中轴线(X-X)共轴地布置。
5.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述第一密封元件(11)和所述第二密封元件(12)具有相同的横截面。
6.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述第一密封元件(21)具有不同于所述第二密封元件(23)的横截面。
7.根据权利要求1或2所述的组件，还包括用于接收所述组件的所有构件的阀体(10)。
8.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述第一密封元件(11)和所述第二密封元件(12)具有相同的圆形横截面。
9.用于检验在测验室(3)中布置的容器(2)的密封性的方法，所述方法包括以下步骤：
-改变在所述测验室(3)和在参考室(6)中的压力，
-借助于单个阀(7)密封所述测验室(3)和所述参考室(6)，其中，所述阀(7)具有第一密封座(71)和第二密封座(72)，其中，所述测验室(3)在所述第一密封座(71)上密封并且所述参考室(6)在所述第二密封座(72)上密封，并且
-借助于压差传感器比较在所述测验室(3)中的压力和在所述参考室(6)中的压力，该压差传感器能够感测在所述测验室(3)和所述参考室(6)之间的压差的存在，
其中，所述测验室(3)在所述第一密封座(71)上的闭合和所述参考室(6)在所述第二密封座(72)上的闭合相继进行。
10.用于检验在测验室中布置的容器(2)的密封性的方法，包括以下步骤：
-改变在前室(8)中、在测验室(3)中和在参考室(6)中的压力，
-借助于单个阀(7)密封所述测验室(3)和所述参考室(6)，其中，所述阀(7)具有第一密封座(71)和第二密封座(72)，其中，所述测验室(3)在所述第一密封座(71)上密封并且所述参考室(6)在所述第二密封座(72)上密封，
-比较在前室(8)、测验室(3)和参考室(6)的室联合之后得到的共同压力与一参考值，以确定在容器(2)中的粗泄漏的存在，并且
-借助于压差传感器比较在所述测验室(3)中的压力和在所述参考室(6)中的压力，该压差传感器能够感测在所述测验室(3)和所述参考室(6)之间的压差的存在，以确定在容器(2)中的微泄漏的存在。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述测验室(3)在所述第一密封座(71)上的闭合和所述参考室(6)在所述第二密封座(72)上的闭合同时进行。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述测验室(3)和所述参考室(6)借助于所述阀(7)在所述第一密封座(71)上首先相对于前室(8)密封，其中，所述测验室(3)和所述参考室(6)还彼此连接，并且，所述测验室和所述参考室共同相对于所述前室密封，以便能够实现在所述测验室(3)和所述参考室(6)之间的压力平衡，接着使所述参考室(6)相对于所述测验室(3)在所述第二密封座(72)上密封。
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