DE69827287T2

DE69827287T2 - Verfahren und vorrichtung zur leckprüfung

Info

Publication number: DE69827287T2
Application number: DE69827287T
Authority: DE
Inventors: Martin Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2018-03-11
Also published as: CN1519552A; EP2293037A2; EP0791814A3; KR20050046763A; RU2003132452A; DK1021697T3; CN1519551A; KR100649265B1; JP4351275B2; KR20050046761A; EP1021697A1; EP1469295A2; JP2007316083A; RU2224987C2; EP1469295A3; CA2648041A1; KR100647887B1; JP2008008910A; CN1258351A; KR100649264B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf eine Technik zum Lecktesten von geschlossenen, gefüllten Behältern gerichtet, wobei das Füllmaterial mindestens eine flüssige Komponente enthält.
Hintergrund
Aus zum Beispiel der US-A-2 784 373 sind Lecktesttechniken bekannt, bei denen geschlossene Behälter in eine Testkammer verbracht werden, in der der Druck nach dem dichten Verschließen durch eine Absaugpumpe abgesenkt wird. Wenn der Behälter dicht ist, bleibt, nachdem der Druck in der Testkammer und damit in der Umgebung des zu testenden Behälters einen vorgegebenen Wert erreicht hat, dieser Druck im wesentlichen konstant. Wenn der Behälter in einem Bereich undicht ist, in dem Luft eingeschlossen ist, führt die aus dem Behälter ausströmende Luft zu einem Anstieg des Umgebungsdrucks. Wenn der Behälter in einem Bereich undicht ist, in dem sich Füllgut befindet, hängt die Frage, ob ein solches Leck zu einem wesentlichen Anstieg des Umgebungsdrucks führt, zum großen Teil von der Art des Füllgutes ab, wie dessen Viskosität und ob das Füllgut feste Teilchen enthält und natürlich davon, wie groß das Leck ist.
Es gibt verschiedene Verfahren, um Lecks an solchen mit einem Produkt gefüllten Behältern unabhängig davon genau zu erfassen, ob das Leck sich in dem Luft enthaltenden Bereich oder in dem das Füllgut enthaltenden Bereich befindet. Nach einem solchen Verfahren, das Gegenstand der parallelen europäischen Patentanmeldung EP-A-0 791 814 ist, erfolgt mittels einer Elektrodenanordnung eine Impedanzmessung, insbesondere eine Widerstandsmessung, in der Nähe der Außenwand des Behälters. Sobald aus einem Leck Flüssigkeit austritt, kommt sie mit einem Paar von Impedanzmeßelektroden in Kontakt und führt zu einer wesentlichen Änderung der zwischen diesen Elektroden gemessenen Impedanz.
Bei einer solchen Vorgehensweise ist ein erheblicher zusätzlicher Aufwand hinsichtlich des Vorsehens der Impedanzmeßanordnung in jeder Testkammer erforderlich, insbesondere bei einer In-Line-Untersuchungsvorrichtung mit vielen Testkammern, und es ist nicht möglich, sehr kleine Lecks weit unter einem Mikrometer unabhängig von der Behälterform und der Art des Füllgutes festzustellen.
Gegenstand der Erfindung
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lecktestverfahren und eine Lecktestvorrichtung zu schaffen, das bzw. die bei einer sehr großen Art von verschiedenen Behältern und mit verschiedenen Füllgütern, von denen zumindest eines eine Flüssigkeit ist, zu verwenden ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zu schaffen, die hinsichtlich der elektronischen und der sonstigen Ausstattung wenig aufwendig ist und die daher ein sehr wirtschaftliches Testen erlaubt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zu schaffen, bei dem bzw. bei der ein Meßzyklus trotz einer sehr hohen Meßgenauigkeit kurz ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgaben werden mit dem im Patentanspruch 1 definierten Testverfahren zum Lecktesten wenigstens eines geschlossenen und gefüllten Behälters erfüllt, wobei der Inhalt des Behälters zumindest eine flüssige Komponente umfaßt.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß, wenn ein Behälter undicht ist und Flüssigkeit von einem niedrigeren Umgebungsdruck zu seiner Außenseite gezogen wird, dies – bei konstantem Volumen der Umgebung – zu einem Verdampfen der Flüssigkeit führt, sobald der Umgebungsdruck deren Dampfdruck erreicht. Dies führt im Vergleich zu dem Umgebungsdruck, der sich unter sonst gleichen Meßbedingungen mit einem dichten Behälter ausbildet, zu einer wesentlichen Änderung im Umgebungsdruck.
Es zeigt sich, daß das Überwachen des Drucks in einer Testkammer, die den Behälter enthält, nach Erreichen des Dampfdrucks der möglicherweise austretenden Flüssigkeit eine sehr genaue Technik zum Lecktesten ist. Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Technik das Erfassen von Undichtigkeiten an Behältern mit einem sehr großen Spektrum an Füllgütern sehr exakt erfolgen kann, und daß gegenwärtig Lecks bis hinunter zu 0,02 μm exakt zu erfassen sind.
Es hat sich außerdem gezeigt, daß das Volumen der Testkammer unkritisch ist, so daß es mit der erfindungsgemäßen Technik möglich ist, gleichzeitig eine Anzahl von Behältern zu prüfen, wobei es genau möglich ist festzustellen, ob einer aus der Anzahl von Behältern undicht ist.
Sobald der Druck um einen undichten Behälter hinsichtlich dessen Innendrucks abgesenkt wird, wird etwas von der Flüssigkeit aus dem Behälter gesaugt, und sobald der Umgebungsdruck den Dampfdruck erreicht, beginnt diese zu verdampfen. Da bei einem konstanten Volumen der Umgebung des Behälters das Verdampfen der Flüssigkeit zu einer Erhöhung des Drucks führt und die den Umgebungsdruck absenkende Pumpe nun auch den Dampf der Flüssigkeit entfernen muß, können insbesondere dann aussagefähige Messungen erfolgen, nachdem der Umgebungsdruck des Behälters niedriger geworden ist als der genannte Dampfdruck. Vorzugsweise ist das Pumpvermögen ausreichend, um die Umgebung des zu prüfenden Behälters auf einen wesentlich niedrigeren Wert als diesen Dampfdruck zu evakuieren, und zwar um wenigstens zwei, vorzugsweise sogar um wenigstens drei Zehnerpotenzen.
Da eine ein Leck anzeigende Druckänderung erfaßt werden kann, sobald eine der möglicherweise mehreren flüssigen Komponenten des Füllgutes zu verdampfen beginnt – wenn der Inhalt des Behälters mehr als eine flüssige Komponente enthält –, wird vorzugsweise der Dampfdruck der Komponente der mehreren Flüssigkeitskomponenten gewählt, der am höchsten ist, und es wird der Druck in der Umgebung des Behälters auf wenigstens den Wert dieses Dampfdrucks abgesenkt.
Es ist allgemein bekannt, daß der Dampfdruck eine Funktion der Temperatur ist, so daß es in manchen Fällen vorteilhaft sein kann, z.B. die Umgebung des Behälters auf eine vorgegebene Temperatur aufzuheizen, um den relevanten Dampfdruck für eine bestimmte Flüssigkeit festzulegen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind jedoch wesentlich weniger komplex, wenn der Test bei Raumtemperatur erfolgt und der bei Raumtemperatur erreichte Dampfdruck in Betracht gezogen wird, d.h. der Druck bei etwa 20°C.
Es ist außerdem eine sehr genaue Leckerfassung möglich, wenn der Druck in der Umgebung des Behälters an zwei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten gemessen wird, wobei unter "Zeitpunkt" diejenige Zeitspanne gemeint ist, die zum genauen Messen des vorherrschenden Drucks erforderlich ist. Es ist zwar absolut möglich, eine Leckerfassung dadurch auszuführen, daß die Pumpwirkung der Evakuierpumpe in der Umgebung des Behälters ausgeübt wird und nach einer vorgegebenen Zeitspanne der sich ergebende absolute Umgebungsdruck gemessen wird, die genannte Messung des Umgebungsdrucks an zwei bestimmten Zeitpunkten ermöglicht jedoch die Verwendung des ersten Meßwerts als Referenzwert und das Bilden der Differenz mit dem zweiten Meßwert hinsichtlich des Referenzwerts. Es wird dadurch statt einer Absolutdruckmessung eine Druckdifferenzmessung ausgeführt. Das heißt, daß das erste Drucksignal, das zum ersten Zeitpunkt gemessen wird, als elektrisches Signal gespeichert wird und dann nach dem Messen des zweiten Druckwerts die Differenz zwischen dem (immer noch gespeicherten) ersten Wert und dem zweiten Wert gebildet wird.
Die PCT-Patentanmeldung Nr. WO 94/05991 mit ihrem US-Gegenstück Nr. US-Patent 5 239 859, die dem gleichen Anmelder wie die vorliegende Erfindung zuzuordnen ist, beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine sehr genaue Druckdifferenzmessung mit einem kompensierten Offset. In einer bevorzugten Betriebsart der vorliegenden Erfindung sowie bei der Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden diese Druckdifferenzmeßtechnik bzw. die entsprechende Vorrichtung verwendet.
Da es ziemlich unkritisch ist, wie groß das Umgebungsvolumen in einer Testkammer für den Behälter relativ zum Volumen des getesteten Behälters ist, weist das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung einen weiteren wesentlichen Vorteil auf:
Wenn die Wand des mindestens einen zu testenden Behälters die Druckdifferenz zwischen dem Innendruck des Behälters (dem normalen Umgebungsdruck) und dem abgesenkten Umgebungsdruck aushält, kann ein solcher Behälter einfach in die Testkammer verbracht werden, die die Umgebung bildet, im wesentlichen unabhängig davon, wie groß der Behälter bezüglich der Testkammer ist. Trotzdem wird erfindungsgemäß eine sehr ge naue Anzeige eines Lecks erhalten. Ein und dieselbe Testkammer kann daher für eine große Anzahl von unterschiedlich großen und verschiedene Volumina umfassenden Behältern verwendet werden. Dies ergibt den weiteren Vorteil, daß eine Anzahl von mehr als einem und sogar eine Vielzahl von Behältern in eine Testkammer gesetzt werden können, die die Umgebung bildet, und auch wenn ein Behälter dabei nur einen kleinen Anteil am gesamten Raumvolumen einnimmt, wird eine genaue Leckanzeige erhalten, auch wenn nur einer der Behälter aus der Anzahl der Behälter gegenüber der umgebenden Atmosphäre undicht ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der folgende:
Manchmal sind die gefüllten Behälter nicht vollständig gefüllt, sondern es ist eine gewisse Menge Luft in dem geschlossenen Behälter eingeschlossen. Wenn in diesem Bereich des Behälters, der an die eingeschlossene Luft oder ein eingeschlossenes Gas angrenzt, ein Leck vorhanden ist, wird durch Absenken des Umgebungsdrucks die Luft durch das Leck aus dem Behälter gesaugt. Mit sinkendem Druck der eingeschlossenen Luft im Behälter beginnt die Verdampfung der flüssigen Komponente im Behälter, so daß auch der Dampf durch das Leck austritt. Beides, sowohl zuerst die aus dem Leck austretende Luft als auch später der durch das Leck austretende Dampf erhöhen den Umgebungsdruck, so daß auch ein Leck im Bereich des Behälters mit der eingeschlossenen Luft zu einer Änderung im Umgebungsdruck führt, d.h. zu einem Anstieg dieses Drucks, so als wenn sich des Leck in dem von der Flüssigkeit bedeckten Bereich der Behälterwand befinden würde. Durch das geeignete Festlegen eines Schwellenwertes für die Leckerfassung entsprechend der kleinsten noch tolerierten Druckänderung in der Umgebung wird es somit unkritisch, ob ein solches Leck in dem von Luft bedeckten Bereich des Behälters oder in dem vom Inhalt des Behälters bedeckten Bereich liegt.
Wenn ein und dasselbe Leck in dem Bereich des Behälters mit eingeschlossener Luft zu einer kleineren Druckänderung in der Umgebung führt als wenn das Leck sich im Bereich des Behälters mit der Flüssigkeit befindet, bestimmt diese Druckänderung das Festlegen eines Schwellenwertes zum Erfassen eines Lecks an einem Behälter. Wenn umgekehrt ein und dasselbe Leck in dem Bereich des Behälters mit Flüssigkeit zu einer kleineren Druckänderung in der Umgebung führt als ein Leck im Bereich der mit Luft in Kontakt stehenden Behälterwand, bestimmt diese kleinere Druckänderung das Festlegen eines Schwellenwertes zum Erfassen eines Lecks an einem Behälter.
Wenn ein getesteter Behälter ein großes Leck aufweist, sollte das Absenken des Umgebungsdrucks sofort gestoppt werden, wenn das Leck erfaßt wird, damit der Inhalt des Behälters das Innere der Testkammer oder allgemein ausgedrückt die Umgebung des Behälters und möglicherweise auch die Pumpenanordnung nicht mehr als absolut nötig verunreinigt. Dies erfolgt entweder durch eine Überwachung, ob das Abpumpen eine vorgegebene Absenkung des Umgebungsdrucks bewirkt oder nicht, oder es wird das Ausbreiten des Inhalts des Behälters in der Umgebung mittels einer Impedanzmessung festgestellt, vorzugsweise mit einer Gleichstrom-Widerstandsmessung in der an die Wand des getesteten Behälters angrenzenden Umgebung. Die Ausführung erfolgt mit einer Elektrodenan ordnung in der genannten Umgebung und zumindest um den getesteten Teil des Behälters herum. Sobald der Füllinhalt des Behälters an dessen Außenwand gesaugt wird, wird die Elektrodenanordnung durch diesen Inhalt überbrückt, was zu einer abrupten Impedanzänderungsanzeige führt, die nach ihrer Erfassung dazu verwendet wird, ein weiteres Absenken des Drucks in der Umgebung des Behälters zu beenden.
Diese Technik zum schnellen Erfassen von Lecks wird insbesondere bei Behältern angewendet, die in der Testkammer eng umschlossen werden müssen, da ihre Wände die angelegte Druckdifferenz nicht aushalten würden. In einem solchen Fall kann die Elektrodenanordnung zur Impedanzmessung an der Innenwand der Testkammer angebracht werden, die sich eng an den mindestens einen Behälter anlegt. Wenn solche Behälter zu testen sind und somit die Testkammer genau deren Form aufweist, bleibt trotzdem ein kontinuierliches Volumen zwischen der Außenwand des Behälters und der Wand der Testkammer für eine Definition der Umgebung des Behälters bestehen, wenn eine Haltegitter- oder Haltenetzeinlage verwendet wird oder vorzugsweise die Innenwand der Testkammer aufgerauht ist, so daß eine Vielzahl von Mikroerhebungen in der Wand der Testkammer die Behälterwand stützt und verhindert, daß sie sich unter der angelegten Druckdifferenz nach außen beult. Der Verbindungsraum zwischen diesen Erhebungen legt dann den Umgebungsraum des Behälters fest.
Nachdem festgestellt wurde, daß ein Behälter in einer Testkammer, die seine Umgebung bildet, undicht ist, ist es wahrscheinlich, daß diese Testkammer durch den Inhalt des Behälters verunreinigt wurde. Die Testkammer wird daher gereinigt, nachdem der undichte Behälter entfernt wurde, entweder durch Evakuieren und/oder durch Spülen mit einem Spülgas, vorzugsweise Stickstoff, durch Aufheizen oder durch eine Kombination dieser Techniken, z.B. durch ein aufgeheiztes Spülgas.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrichtung zum In-Line-Testen von Behältern verwendet wird und zwei oder mehr der erfindungsgemäßen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtungen parallel an einer Anzahl von Behältern ausgeführt werden, wird, wenn sich einer der Behälter als undicht herausstellt, die jeweilige Testkammer, die seine Umgebung gebildet hat, im nächsten Meßzyklus nicht mit einem Behälter gefüllt, sondern leer gelassen, so daß dieser Zyklus, in dem sich die anderen Kammern unter Testbedingungen befinden, zum Reinigen und Wiederherstellen der wahrscheinlich verunreinigten Kammer verwendet wird. In manchen Fällen wird vorgeschlagen, das Herausdrücken von Flüssigkeit aus einem Leck durch mechanisches Vorspannen der Behälterwand nach innen zu beschleunigen, so daß dessen Innendruck über den Atmosphärendruck ansteigt.
Zur Lösung der Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung eine Lecktestvorrichtung nach Anspruch 44 zum Lecktesten an wenigstens einem geschlossenen und gefüllten Behälter vorgeschlagen, wobei der Inhalt des Behälters zumindest eine flüssige Komponente umfaßt.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 43 und 45 bis 60 genannt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorzugsweise wie in den Ansprüchen 61 und 62 genannt angewendet werden. Es ist daher darauf hinzuweisen, daß neben dem Lecktest an kleineren Behältern die vorliegende Erfindung es möglich macht, die Dichtigkeit von großen Tankanlagen zum Beispiel für Benzin, Gase usw. etwa beim Schienen- oder Straßentransport permanent zu überwachen, so daß sofort ein Alarmsignal abgegeben werden kann, wenn ein Leck erfaßt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen weiter beschrieben, die bestimmte und derzeit bevorzugte Beispiele für die Umsetzung der vorliegenden Erfindung darstellen. Es zeigen:
1 qualitativ die Abhängigkeit des Dampfdrucks von der Temperatur einer Flüssigkeit;
2 schematisch eine erfindungsgemäße Testvorrichtung, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird;
3 qualitativ den zeitlichen Verlauf des Drucks in der Umgebung eines erfindungsgemäß getesteten Behälters zum Erläutern der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 in einem funktionellen Blockdiagramm eine bevorzugte Form der Realisierung einer erfindungsgemäß betriebenen erfindungsgemäßen Testvorrichtung;
5 in einem funktionellen Blockdiagramm eine bevorzugte Form der Realisierung der Auswerteeelektronik in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt;
6 schematisch einen Chargenbetrieb bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
7 schematisch eine Testkammer zum Testen von Behältern mit flexiblen Wänden;
8 in einer perspektivischen Ansicht eine Hälfte der Testkammer zum erfindungsgemäßen Testen von drei Behältern als Charge;
9 schematisch einen doppelwandigen Tank, der direkt zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen auf Tank-Undichtigkeiten verwendet wird;
10 schematisch eine bevorzugte Abdichtung an einer Testkammer der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
11a bis 11c den Druckverlauf in Testzyklen, wobei die Behälter oder medizinisch verwendeten Blister entweder große oder sogar sehr große Lecks (11a) oder nur ein kleines Leck (11b) aufweisen oder als dicht zu betrachten sind (11c). Die Tests werden mit Testkammern gemäß 8 ohne Impedanzmessung und damit ohne Elektroden 32, 34 ausgeführt.
12 zeigt ein funktionelles Bockdiagramm für den Signalfluß bei der vereinfachten bevorzugten Ausführungsform der Auswertungseinheit zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
13 in einem Druck-Zeit-Diagramm die statistische Variation des Druckverlaufes, der an dichten Behältern oder an Testkammern ohne Behältern gemessen wird;
14 in einem vereinfachten funktionellen Block/Signalflußdiagramm einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die gemäß einer bevorzugten Betriebsart des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird, wodurch mittels einer laufend aktualisierten Mittelung ein dynamischer Referenzwert für den Lecktest gebildet wird;
15 in einem vereinfachten Signal-Zeit-Diagramm qualitativ das bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Arbeitsweise einer bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei für die Leckidentifikation dynamisch aktualisierte Referenzwerte gebildet werden;
16 ein vereinfachtes funktionelles Signalflußdiagramm für eine weitere bevorzugte Betriebsart des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wodurch als Basis für einen Referenzwert für einen Vergleich mit einem während eines Behältertests abgeleiteten Druckdifferenzsignal ein dynamisch aktualisiertes Mittelwertsignal gebildet wird;
17 in beliebigen Einheiten über der Zeitachse Druckmeßwerte an aufeinanderfolgend betriebenen Testkammern der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Anzahl von Kammern, um die dynamische Aktualisierung eines Mittelwertsignals darzustellen, auf dem die Referenzwerte für einen Vergleich beruhen, der zu einer Leckidentifikation führt;
18 in einer vereinfachten schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Testkammer, die während des Tests gedreht wird;
19 die Auswirkungen des Drehens der Testkammer nach 18 auf den relativen Ort eines Lecks mit Bezug zu einem Füllprodukt; und
20 in einem vereinfachten funktionellen Diagramm das Vorsehen eines Kalibrier-Standardlecks zum Kalibrieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In der 1 ist qualitativ der Verlauf des Dampfdrucks p_V(T) im Druck-Temperatur-Diagramm dargestellt. Bei einer vorgegebenen Temperatur T_x beginnt eine Flüssigkeit zu verdampfen, wenn der entsprechende Dampfdruck p_Vx erreicht ist. Über der Dampfdruckkurve ist das Material flüssig, darunter gasförmig.
Gemäß 2 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Testkammer 1 mit einer dicht verschließbaren Abdeckung 3. Mit der Testkammer 1 ist eine Vakuumpumpe 5 verbunden, die eine Schleppvakuumpumpe oder eine Drehkolbenventilpumpe oder eine Diffusionspumpe oder eine Turbovakuumpumpe wie eine Turbomolekularpumpe sein kann. Dies hängt vom Grad des Vakuums ab, das in der Kammer 1 ausgebildet werden soll. Es ist außerdem ein Vakuumdrucksensor 7 vorgesehen, z.B. ein Pirani-Sensor, der den in der Testkammer 1 herrschenden Druck mißt. Durch die geöffnete Abdeckung 3 wird in die Testkammer 1 wenigstens ein geschlossener Behälter 9 eingeführt, der zumindest in einem gewissen Ausmaß mit einem Füllgut gefüllt ist, das wenigstens eine flüssige Komponente enthält. Durch Starten des Betriebs der Vakuumpumpe 5 wird der Druck in der Umgebung des Behälters 9 und damit im Zwischenvolumen V der Testkammer um den Behälter 9 abgesenkt.
Wie in der 3 gezeigt, wird, beginnend beim Umgebungsdruck p₀, der Druck im Volumen V zumindest bis zu dem Wert p_V abgesenkt, der dem Dampfdruck der flüssigen Komponente im Füllgut des Behälters 9 entspricht. Es ist anzuraten, eine Vakuumpumpe 5 zu wählen, mit der die Testkammer 1 bis zu einem Druck evakuiert werden kann, der wenigstens eine und vorzugsweise zwei oder sogar drei Zehnerpotenzen niedriger ist als der Dampfdruck p_V des flüssigen Inhalts des Füllguts.
Der Test erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur, d.h. bei einer Temperatur T von etwa 20°C. Wenn der flüssige Inhalt Wasser ist, beträgt der Dampfdruck p_V des Wassers bei Raumtemperatur etwa 20 mbar, und es wird vorzugsweise eine Evakuierpumpe 5 verwendet, die die Testkammer auf etwa 10^–2 mbar evakuieren kann.
Wenn der Behälter in der Testkammer 1, der eine relativ starre Wand 11 aufweist, nicht undicht ist, folgt der Druck im Volumen V qualitativ der Kurve (a) in der 3 bis herunter auf den mehr oder weniger konstanten Druckwert, der von der Art der installierten Vakuumpumpe erreicht werden kann. Wenn andererseits der Behälter 9 wie schematisch in der 2 gezeigt z.B. an der Stelle 13 undicht ist, wird eine kleine Menge 14 der flüssigen Komponente des Füllgutes durch das Leck 13 aus dem Behälter 9 gezogen, und sobald der im Volumen V vorherrschende Druck p_V wird, beginnt die Verdampfung der Flüssigkeit in das Volumen V. Wie qualitativ in der 3 gezeigt, führt dies zu einem Verlauf des Drucks mit der Zeit gemäß Kurve (b). Das Verdampfen der Flüssigkeit führt somit zu einem Druckanstieg im Volumen V, das der Wirkung der Vakuumpumpe 5 entgegenwirkt. Die Vakuumpumpe 5 muß auch den Dampf entfernen, um schließlich den Vakuumgrad der Kurve (a) zu erreichen. Wenn sich das Leck an einer Stelle des Behälters 9 befindet, an der Luft eingeschlossen ist, wie in der 2 bei 13', führt das Evakuieren des Volumens V zuerst zum Absaugen von Luft aus dem Behälter, was ebenfalls der Arbeit der Vakuumpumpe 5 entgegenwirkt, bis der flüssige Inhalt im Behälter 9 zu verdampfen beginnt und aus dem Leck 13' Dampf abgesaugt wird. Auch dies führt zu einem Druckanstieg im Volumen V, der dem Druckverlauf entgegenwirkt, der erhalten wird, wenn von der Vakuumpumpe 5 nur Luft entfernt werden muß.
Der Druckverlauf im Volumen V wird mittels des Vakuumsensors 7 überwacht. Experimente haben gezeigt, daß im wesentlichen unabhängig von der Größe des Volumens V in der Testkammer nach einer Zeitspanne τ von einigen wenigen Sekunden (eine bis drei Sekunden) und bei Lecks kleiner 1 Mikrometer (0,02 μm) ein signifikanter Unterschied im Druck gemäß den Kurven (a) und (b) der 3 erhalten wird, wobei der Druckunterschied zwischen einem undichten und einem dichten Behälter etwa eine Zehnerpotenz im Druck ausmacht. Die Messungen erfolgten mit Wasser als flüssigem Inhalt.
Auch wenn es absolut möglich ist, z.B. nach der Zeitspanne τ den absoluten Druck im Volumen V zu messen, um ein Leck am Behälter festzustellen, erfolgt vorzugsweise eine Druckdifferenzmessung, wie es nun anhand der 4 erläutert wird. Wie in der 2 gezeigt ist der Drucksensor 7 betriebsmäßig mit einer Auswertungseinheit 15 verbunden, wobei besondere leckanzeigende Schwellenwerte voreingestellt sind, wie es schematisch mittels der Voreinstelleinheit 17 angezeigt wird. Das Ausgangssignal der Auswertungseinheit 15 ist ein Zweizustandssignal, das dicht oder undicht anzeigt.
Wie in der 4 gezeigt wird das Ausgangssignal des Vakuumsensors 7 unter der Steuerung eines Zeitsteuersignals s₁, wie es schematisch durch den Schalter S dargestellt ist, einer Speichereinheit 19 eingegeben. Gemäß 3 erfolgt dies zu einem ersten Zeitpunkt t₁. Zu einem zweiten Zeitpunkt t₂ (siehe 3) werden das Ausgangssignal der Speichereinheit 19 und das Ausgangssignal des Sensors 7 zu den entsprechenden Eingängen einer Differenzbildungseinheit 21 geführt, die ein Ausgangssignal erzeugt, das der Druckdifferenz Δp in der 3 entspricht.
Eine andere, bevorzugte Ausführung der Auswertungselektronik ist in der 5 gezeigt. Das Ausgangssignal des Sensors 7 wird in eine Konvertereinheit 121 eingegeben, die in der Eingangsstufe einen Analog-Digital-Konverter 121a enthält, auf den ein Digital-Analog-Konverter 121b folgt. Das Ausgangssignal der Konvertereinheit 121 wird zu einer Differenzverstärkereinheit 123 geführt, die außerdem direkt das Ausgangssignal vom Sensor 7 erhält. Das Ausgangssignal der Differenzverstärkereinheit 123 wirkt wie die Differenzeinheit 21 der 4 auf eine weitere Verstärkereinheit 125, deren Ausgangssignal bei 128 über eine Speichereinheit 127 ihrem Eingangssignal überlagert wird. Das Eingangssignal der Speichereinheit 127 wird vom Ausgang der Einheit 125 zugeführt. Eine Zeitgebereinheit 129 steuert die Anordnung zeitlich. Zum Speichern eines ersten Druckwerts vom Sensor 7 zum Zeitpunkt t₁ der 3 gibt die Zeitgebereinheit 129 an der Einheit 121 einen Konversionszyklus frei, so daß ein rekonvertiertes analoges Ausgangssignal el₀ am Ausgang erscheint. Gleichzeitig wird im wesentlichen das gleiche Signal vom Sensor 7 als Signal el zum zweiten Eingang der Einheit 123 geführt. Am Ausgang der Einheit 125 sollte daher ein Nullsignal erscheinen. Im allgemeinen erscheint jedoch am Ausgang der Einheit 125 ein Null-Offsetsignal, das unter der Steuerung der Zeitgebereinheit 129 in der Speichereinheit 127 gespeichert wird. Zum Zeitpunkt t₂ wird an der Einheit 121 keine Konversion ausgelöst, so daß am Eingang des Verstärkers 123 direkt vom Sensor 7 der Druckwert erscheint, der zum Zeitpunkt t₂ vorliegt und, von der Stufe 121, der gespeicherte Druckwert, der zum Zeitpunkt t₁ vorlag. Das in der Einheit 127 gespeicherte Null-Offsetsignal wird als Offset-Kompensationssignal überlagert, so daß das sich ergebende Signal am Ausgang der Verstärkereinheit 125 bezüglich des Null-Offsets kompensiert ist.
Dies ermöglicht eine sehr genaue Messung der Druckdifferenz Δp der 3.
Wenn der getestete Behälter ein großes Leck aufweist, hat, wie in der 3 bei der Kurve (c) gezeigt, der im Volumen V der Testkammer 1 herrschende Druck bereits vom Beginn des Betriebs der Vakuumpumpe 5 an einen anderen Verlauf. Dies kann leicht festgestellt werden, z.B. durch Vergleichen des Ausgangssignals des Sensors 7 mit einem vorgegebenen Schwellenwert (nicht gezeigt) zu einem frühen Zeitpunkt t₀, und wenn dieser Schwellenwert vom tatsächlichen Druck nicht erreicht wird, wird die Wirkung der Vakuumpumpe 5 auf die Testkammer 1 eingestellt, damit nicht bei einem großen Leck eine große Menge des Behälterinhalts in die Testkammer gesaugt wird und diese verunreinigt.
Wie erwähnt funktioniert das vorgeschlagene Verfahren im wesentlichen unabhängig vom Volumen V zwischen der Testkammer 1 und dem wenigstens einen zu testenden Behälter. Dadurch kann, wie in der 6 gezeigt, gleichzeitig eine Charge 9' von Behältern 9 getestet werden, wobei die Erfassungsgenauigkeit erhalten bleibt, wenn ein oder mehrere der Behälter 9 undicht sind. Die Tatsache, daß die Erfassungsgenauigkeit hinsichtlich des Differenzvolumens V nicht kritisch ist, führt zu der Möglichkeit des Vorsehens einer Testkammer 1 für eine Vielzahl von verschieden geformten und ein unterschiedliches Volumen aufweisenden Behältern 9, die darin getestet werden.
Wenn die Wand des zu testenden Behälters mechanisch nicht der Druckbelastung von etwa 1 bar widersteht, wird, wie schematisch in der 7 gezeigt, eine Testkammer 1' mit einer Abdeckung 3' vorgesehen, die eng an die Form des Behälters 9 angepaßt ist. Dabei verhindern Vorsprünge 20, die schematisch in der 7 gezeigt sind, daß durch die Wirkung der Evakuierung die Wände des Behälters fest an die Innenwand der Testkammer angesaugt werden, so daß sichergestellt ist, daß ein Volumen V zwischen dem Behälter und der Wand der Testkammer verbleibt, das erfindungsgemäß evakuiert werden kann. Die Vorsprünge 20 können durch eine Sieb- oder Gittereinlage gebildet werden oder vorzugsweise durch mechanisches Aufrauhen der Innenwand der Kammer, so daß Mikro-Erhebungen die Wand des Behälters abstützen und für einen durchgehenden Zwischenraum sorgen, der das Volumen V bildet.
Wie in der 7 gestrichelt gezeigt, kann es des weiteren vorteilhaft sein, z.B. beim Schließen der Abdeckung 3 oder 3' der Kammer mechanisch einen Teil der Behälterwand nach innen vorzuspannen, um dadurch den Innendruck des Behälters 9 zu erhöhen und bei Vorhandensein eines Lecks die flüssige Komponente des Füllprodukts herauszudrücken.
Gemäß 9 kann das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Überwachen von großen Tanks auf Undichtigkeiten verwendet werden. In der 9 ist ein doppelwandiger Tank mit einer Innenwand 23 und einer Außenwand 25 gezeigt. Das Prüfen der Dichtheit dieser beiden Wände erfolgt unter Verwendung des Zwischenvolumens der beiden Wände als Volumen V gemäß 2. Eine solche Technik kann z.B. für Tanks auf Straßen- oder Schienenfahrzeugen oder für große stationäre Tankanlagen z.B. für Benzin verwendet werden.
In der 8 ist die eine Hälfte 1a einer Testkammer 1 zum Anwenden des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an drei Behältern bei 29 gezeigt, die etwa kleine Kunststoffbehälter für medizinische Zwecke sind. Die Behälter können flexible Wände haben, da die Testkammer 1 eng an ihre Form angepaßt ist. Es ist des weiteren eine andere Technik zum schnellen Erfassen eines großen Lecks an einem der Behälter gezeigt. In die Wand der Kammer 1 sind Impedanzmeßelektroden 32 und 34 integriert, die voneinander elektrisch isoliert sind. Sie sind mit einer Impedanz- oder vorzugsweise Widerstandsmeßeinheit 35 verbunden. Wenn beim Anlegen eines Vakuums an die Testkammer, die die vorzugsweise aufgerauhte Innenwände aufweist, flüssiger Füllinhalt an die Außenseite der Behälterwand gesaugt wird, läßt sich dies schnell durch die abrupte Änderung der zwischen den Elektroden 32 und 34 gemessenen Impedanz feststellen. Das Ausgangssignal der Impedanzmeßeinheit 35 beendet (nicht gezeigt) das weitere Evakuieren der Testkammer 1.
Nachdem eine Testkammer durch aus einem undichten Behälter ausgetretenes Füllgut verunreinigt wurde, wird sie gereinigt, entweder durch eine Reinigungsevakuierung und/oder durch Spülen mit einem Gas, vorzugsweise Stickstoff, und/oder durch Heizen. In der 8 ist eine Zuführleitung für ein Spül- oder Reinigungsgas gezeigt, das kontrolliert von einem Gastank 37 zu einer verunreinigten Testkammer 1 geführt wird, wobei das Gas vorzugsweise Stickstoff ist.
Zwei der Kammerhälften 1a der 8 werden dicht aufeinandergelegt, um eine Testkammer 1 gemäß 2 zu schaffen.
Wenn ein In-Line-Test an Behältern erfolgen soll, wozu die vorliegende Erfindung aufgrund ihres kurzen Meßzyklusses besonders geeignet ist, werden mehr als eine Testkammer vorgesehen, d.h. es wird eine Reihe von Testkammern z.B. auf einem Karussell angeordnet, die von einer Fördervorrichtung automatisch mit den zu testenden Behältern beschickt werden (nicht gezeigt) und die gleichzeitig die beschriebene Testtechnik ausführen. Wenn einer der getesteten Behälter in einer Kammer undicht ist, wird die entsprechende Kammer danach nicht mit einem weiteren Behälter beschickt, sondern die Kammer bleibt während des Meßzyklusses am nächsten Satz von Behältern leer. Dabei wird die leer gebliebene Kammer wie beschrieben gereinigt, entweder durch Evakuieren und/oder Spülen mit Gas und/oder Heizen.
Offensichtlich muß eine gute vakuumdichte Abdichtung zwischen der Abdeckung 3 oder 3' der Testkammer und dem Hauptkörper der Testkammer 1 oder zwischen den beiden Hälften 1a einer Testkammer nach 8 erreicht werden. Vorzugsweise wird dies durch Vorsehen von wenigstens einem Paar von parallelen Abdichtungen 28 wie etwa konzentrischen O-Ringen und durch getrenntes Abpumpen des Zwischenraums 29 zwischen diesen Abdichtungen erreicht, wie es in der 10 gezeigt ist. Wenn der zu testende Behälter ein Füllprodukt mit mehr als einer bestimmten flüssigen Komponente enthält, wird für die Leckerfassung der Dampfdruck derjenigen Komponente ausgewählt, der am höchsten liegt, d.h. es wird diejenige Komponente gewählt, die beim relativ höchsten Druck zu verdampfen beginnt. Dabei ist auch die Viskosität zu berücksichtigen, d.h. es wird diejenige Komponente zur Festlegung des Dampfdrucks verwendet, die flüssig genug ist, um durch die kleinsten Lecks zu dringen. Durch Evakuieren der Testkammer auf einen Druck, der wesentlich unter dem Dampfdruck jeder flüssigen Komponente liegt, wird es unkritisch, welcher Dampfdruckwert in Betracht gezogen wird.
Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils in der bevorzugten Betriebsart gemessene Verlauf des Drucks mit der Zeit zeigt für einen Behälter mit einem großen Leck (11a), einem kleinen Leck (11b) und ohne ein Leck (11c) jeweils einen charakteristischen Verlauf.
Diese Darstellungen werden in Verbindung mit der 12 erläutert, die eine den Einheiten 15, 17 der 2 entsprechende bevorzugte Überwachungs- und Steuereinheit enthält.
Gemäß 11a initiiert die Zeitgebereinheit 201 der 12 zum Zeitpunkt t₁₀ die Evakuierung einer Testkammer 103 mittels der Pumpenanordnung 105. In der 12 wird dies durch das Evakuierungs-Startsignal EVST/t₁₀ angezeigt.
Nach einer festen vorgegebenen Zeitspanne ΔT von z.B. 0,75 Sekunden wird das Ausgangssignal des Drucksensors in der Testkammer 103 (in der 12 nicht gezeigt), A₅, mit einem ersten Referenzsignal RFVGL verglichen, das an einer Voreinstellquelle 107 voreingestellt wurde. Dazu wird der Komparator 109 von der Zeitgebereinheit 201 bei t₁₀ + ΔT freigegeben.
Wenn nach der Zeitspanne ΔT der tatsächliche überwachte Druck entsprechend dem elektrischen Signal A₅ der 12 nicht den Wert RFVGL erreicht hat, wie es in der Kurve I der 11a gezeigt ist, heißt das, daß ein sehr großes Leck VGL vorliegt.
Dies wird am Komparator 109 erfaßt, der das Ausgangssignal A₁₀₉ erzeugt. Wenn gemäß der im Block 109 der 12 gezeigten Kennlinie das Ausgangssignal der Komparatoreinheit 109 zum Zeitpunkt t₁₁ = t₁₀ + ΔT noch auf einem hohen Pegel ist und damit das Vorliegen eines VGL anzeigt, ist dies das Ausgangssignal am VGL-Ausgang. Wenn der in der Umgebung des getesteten Behälters 103, d.h. in der Testkammer, herrschende Druck den Bezugspegel RFVGL entsprechend dem Verlauf II in der 11a erreicht und überschritten hat, wird das VGL-Ausgangssignal nicht erzeugt.
Wie später noch erläutert, wird mit dem Auftreten des VGL-Signals vorzugsweise der Evakuierungszyklus beendet, da aufgrund des sehr großen Lecks an dem getesteten Behälter die Vakuumpumpe 105 verunreinigt ist oder verunreinigt werden kann.
Wie die Kurve II der 11a zeigt, wird, wenn kein VGL auftritt, die Evakuierung bis zum Zeitpunkt t₁₃ fortgesetzt. Zum Zeitpunkt t₁₃ stellt die Zeitgebereinheit 201 die Pumpenanordnung 105 ab und trennt etwa mittels eines Ventils 106 die Pumpenanordnung von der Kammer 103. Dafür setzt die Zeitgebereinheit 201 die Komparatoreinheit 111 in Betrieb, der ein weiterer Referenzwert RFGL zugeführt wird, der von einer Referenzsignalquelle 113 erzeugt wird. Wenn bei t₁₃ der in der Umgebung der Testkammer herrschende Druck RFGL nicht erreicht hat, erzeugt die Komparatoreinheit 111 ein Ausgangs signal GL, das anzeigt, daß der getestete Behälter ein großes Leck aufweist. Wie später noch erläutert, erfolgen dabei wiederum einige Reaktionen hinsichtlich des weiteren Betriebs des Testsystems.
Wenn entweder das Signal VGL oder GL vom jeweiligen Komparator 109, 111 ausgegeben wird, wird die Zeitgebereinheit 201 prinzipiell zurückgesetzt, da der Test abgeschlossen ist und die Qualität des gegenwärtig getesteten Behälters festgestellt wurde. In der 12 wir dies schematisch durch das Signal RS₂₀₁ angezeigt. Wenn keine Zurücksetzung erfolgt, wird kurz nach t₁₃ der Wert A₅ (t₁₃) des Drucks in der Umgebung des Behälters in einer Halte- oder Speichereinheit 117 gespeichert. Das Ausgangssignal der Halte- oder Speichereinheit 117 wird zu einem Eingang einer Differenzbildungseinheit 119 geführt, während der zweite Eingang dieser Einheit 119 mit dem Ausgang A₅ des Drucksensors verbunden wird, der den Druck in der Umgebung des getesteten Behälters überwacht. Nach einer einstellbaren Testzykluszeit T_T, die bei t₁₃ beginnt, wird, wie es schematisch an der Einheit 121 der 12 gezeigt ist, die Druckdifferenz DP am Ausgang der Einheit 119 bewertet, wie es in der 12 durch die Schalteinheit 123 dargestellt ist. Diese Druckdifferenz DP wird einer weiteren Komparatoreinheit 125 zugeführt, die mit dem Verstreichen der Testzeit T_T in Betrieb gesetzt wird. Mittels einer weiteren Referenzsignalquelle 127 wird der Referenzwert DPREF der Komparatoreinheit 125 zugeführt. Wie später noch erläutert, kann der Wert von DPREF kontrolliert mit der Zeit verändert werden, und/oder ein Referenzwert ϕ_R, mit dem DPREF in Beziehung steht, wird ebenfalls kontrolliert mit der Zeit verändert.
Wenn DP zum Zeitpunkt t₁₃ + T_T größer ist als der Referenzwert DPREF, wird an der Einheit 125 ein Signal FL erzeugt, das das Vorhandensein eines kleinen Lecks FL im getesteten Behälter anzeigt. Dies entspricht der in der 11b gezeigten Situation. Wenn DP den Wert DPREF nicht erreicht, wird der Behälter als dicht betrachtet, da keines der Signale VGL, GL und FL erzeugt wurde. Dies entspricht der 11c.
Wenn gemäß 12 das Signal VGL erzeugt wird, wird die Evakuierpumpe 105 sofort von jeder der Testkammern 103 getrennt, mit der sie verbunden ist, sei es eine einzige Kammer oder eine In-Line-Behandlung, bei der eine Pumpe 105 parallel mit einer Vielzahl von Testkammern 103 verbunden ist, von denen allen sie getrennt wird. Der Grund dafür ist, daß bei einem sehr großen Leck die Vakuumpumpe 105 vom austretenden Inhalt des Behälters verunreinigt worden sein kann. Es ist daher für einen solchen Fall unbedingt erforderlich, eine Reserve-Pumpenanordnung vorzusehen, die mit einer oder mit mehreren der Testkammern verbunden werden kann, um den Test fortsetzen zu können, während die möglicherweise verunreinigte erste Pumpenanordnung regeneriert wird.
In einem In-Line-Testsystem mit vielen Kammern, wie z.B. in einer Karussell-Testanlage mit einer Vielzahl von Testkammern, führt das Auftreten des Signals GL, das ein großes Leck anzeigt, und möglicherweise auch das Auftreten des Signals FL, das ein kleines Leck anzeigt, vorzugsweise zu einem Abschalten oder "Umgehen" dieser Kammer mit dem undichten Behälter bei der Versorgung mit zu testenden Behältern, während die ande ren Kammern weiter in Betrieb sind und Tests an neu zugeführten Behältern durchgeführt werden. Dieses Umgehen einer Testkammer, in der ein Behälter als sehr oder auch nur leicht undicht identifiziert wurde, wird deshalb ausgeführt, damit die späteren Testergebnisse dieser Kammer nicht beeinflußt werden, die sonst aufgrund des Inhalts des undichten Behälters, der möglicherweise diese Kammer verunreinigt hat, nicht mehr repräsentativ sind.
Während an den anderen Kammern weitere Testzyklen ausgeführt werden, wird die Kammer, die umgangen wird, regeneriert.
Die Regeneration kann durch Aufheizen der Kammer und Spülen der Kammer mit einer Flüssigkeit und/oder mit Gas, insbesondere einem Heizgas, erfolgen. Ob die Kammer ordnungsgemäß regeneriert wurde, wird durch einen Test geprüft, der durchgeführt wird, als ob die Kammer mit einem zu testenden Behälter gefüllt wäre. Der Zustand der ordnungsgemäßen Regeneration wird angezeigt, wenn das DP der 12 an dieser leeren Kammer z.B. DPREF oder einen geeignet gewählten Wert "DP-REF-Wert für leere Kammer" (ECDP-REF) nicht erreicht.
Ein solcher ECDP-REV-Wert kann durch Messen von DP_e an sauberen, leeren Testkammern und durch Speichern dieser Meßwerte DP_e als jeweilige Referenzwerte zum Prüfen der Kammern auf eine ordnungsgemäße Regeneration erhalten werden.
Bei der Betrachtung der 11a und 11b ist zu erkennen, daß das Festlegen des Referenzwertes RFGL und insbesondere das Festlegen des Referenzdruckdifferenzwertes DPREF sehr kritisch sein kann und die Genauigkeit des Systems stark beeinflussen kann. Einflüsse wie die Umgebungstemperatur, die Feuchtigkeit der Umgebungsluft, eine leichte Verunreinigung der Pumpe usw. können den gemessenen Druckverlauf beeinflussen und zu falschen Ergebnissen führen, wenn diese kritischen Referenzwerte und insbesondere DPREF für höchste Genauigkeit festgelegt werden.
In der 13 ist der Druckverlauf gemäß den Kurven der 11a bis 11c qualitativ gezeigt, der an Testkammern gemessen wird, die keine Behälter enthalten. Bei t₁₃ treten statisch verteilt leicht unterschiedliche Druckwerte auf. Vor dem Beginn von Tests an Behältern in einer Anlage mit vielen Testkammern werden daher die leeren, dicht geschlossenen Testkammern gemäß 13 getestet, um einen Mittelwert (RFGL)_m auszubilden. Der Wert von RFGL, der vom Komparator 111 der 12 oder gemäß der 11a bis 11c verwendet wird, wird dadurch erhalten, daß ein Offsetwert ΔRFGL zu (RFGL)_m hinzuaddiert wird. Es ist anzumerken, daß Umgebungsparameter wie die Temperatur, die Feuchtigkeit der Umgebungsluft usw. während des an den leeren und konditionierten Testkammern ausgeführten Testzyklusses als konstant betrachtet werden können und zu den Meßergebnissen der 13 führen. Mit fortschreitender Zeit etwa bei On-Line-Tests können sich diese störenden Parameter jedoch langsam ändern und (RFGL)_m entsprechend verändern.
Jedesmal bei einem Mehrfach- oder In-Line-Test, der fortgesetzt an einer einzigen Testkammer oder gleichzeitig an einer Vielzahl oder wenigstens an mehr als einer Testkammer ausgeführt wird, wird zum jeweiligen Zeitpunkt t₁₃, bis zu dem der jeweilige Behälter als nicht stark undicht identifiziert wurde, das tatsächliche Ausgangssignal des Drucksensors in eine Mittelwerteinheit 113 eingegeben, in der die letzten m Werte des tatsächlichen Drucks an nicht stark undichten Behältern gemittelt werden. Das Ausgangs-Mittelwert-Ergebnissignal entspricht dem (RFGL)_m der 13, verändert sich jedoch mit der Zeit, z.B. aufgrund von sich ändernden Umgebungsparametern. Zu dem Ausgangs-Mittelwert-Ergebnis A5 wird gemäß 13 der Offset ΔRFGL addiert. Das Ergebnis dieser Addition ist ein sich dynamisch ändernder Referenzwert RFGL, der der Komparatoreinheit 111 der 12 zugeführt wird. Dieser sich dynamisch ändernde Referenzwert RFGL ist in der 15 dargestellt, beginnend mit einer anfänglichen Einstellung, wie sie z.B. mit Hilfe der Messungen an leeren Testkammern 103 erläutert wurde.
Aus der 15 ist ersichtlich, daß der mittlere Druckwert A5 (t₁₃) nun die Basis ist, auf die auch DPREF bezogen ist. Wie in der 12 gezeigt, ist der Differenzdruck-Referenzwert DPREF daher nicht auf einen absolut statischen Wert wie ϕ_R bezogen, sondern auf A5.
Es wird nun beschrieben, wie eine weitere Verbesserung der Genauigkeit erreicht werden kann, wobei diese Ausführung getrennt von oder zusätzlich zu einem dynamischen RFGL und einer darauf beruhenden dynamischen Obergrenze von DPREF realisiert werden kann. Gemäß 16 wird dabei am Ende der Zeitspanne T_T die tatsächliche Druckdifferenz DP zu einer Mittelwerteinheit 135 geführt, wenn immer das Ausgangssignal FL anzeigt, daß der getestete Behälter dicht ist. Das Ausgangssignal der Einheit 135, das einem Mittelwert DP für das Druckdifferenzsignal entspricht, der über die letzten m Testzyklen gemittelt wurde, weist einen Offset ΔDP auf, wobei das Ergebnis davon als das Signal DPREF verwendet wird, das an die Einheit 127 der 12 angelegt wird.
In der 15 wurde, wie oben erläutert, ein konstantes Signal DPREF angelegt, während die Mittelung von DP einen sich dynamisch ändernden Prüfwert DPREF ergibt, der sich entsprechend den Änderungen von störenden Parametern, die die Druckdifferenz beeinflussen, verändert, wie es schematisch mit dem Verlauf von (DPREF)_t angezeigt wird.
Es ist klar, daß ein sich dynamisch änderndes Signal (DPREF)_t gemäß der Darstellung in der 15 auch erhalten werden kann, ohne daß ein sich dynamisch ändernder Basiswert A5 vorgesehen wird, wobei (DPREF)_t auf einen stabilen, konstanten Wert ϕ_R bezogen wird, wie es in der 12 gestrichelt gezeigt ist, anstelle sich auf einen dynamisch verändernden Wert A5 zu beziehen.
Es ist offensichtlich, daß vorzugsweise die Auswertung des Ausgangssignals A₅ von einer oder von mehr als einer Testkammer digital erfolgt, d.h. nach einer Analog-Digital-Umwandlung des Ausgangssignals des entsprechenden Sensors oder der entsprechenden Sensoren.
In der 17 sind über die Zeitachse und in beliebigen Einheiten die tatsächlichen Druckdifferenzwerte DP aufgetragen, die nacheinander an einer Vielzahl von Testkammern einer In-Line-Testanlage gemessen wurden. Gemäß 16 ist die berechnete mittlere Druckdifferenz DP gezeigt und der Offset ΔDP, die schließlich zu dem (DPREF)_t der 15 oder 16 führen. Wie klar ersichtlich ist, ändern sich der Mittelwert DP und damit (DPREF)_t mit der Zeit und für aufeinanderfolgende Testvorgänge, wobei Druckdifferenzwerte wie bei A₅, die größer sind als das gegenwärtige (DPREF)_t, hinsichtlich des Einflusses auf den Mittelwert DP nicht berücksichtigt werden, da solche Messungen gemäß 11b auf undichte Behälter zurückzuführen sind.
Wenn immer der Test eines Behälters in einer bestimmten Testkammer für eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Tests zu einer Leckanzeige führt, z.B. für drei aufeinanderfolgende Tests, wird diese Testkammer bei den weiteren Tests umgangen und als verunreinigt oder als selbst undicht betrachtet, so daß eine Regeneration erforderlich ist. Eine solche Testkammer ist wahrscheinlich während aufeinanderfolgender Tests durch undichte Behälter verunreinigt worden oder selbst nicht dicht, was bei einer Regeneration erkannt wird und bei einer richtigen Regeneration auch untersucht wird, wie es oben beschrieben wurde.
Wie bereits erwähnt ist es bei manchen zu testenden Behältern und insbesondere für manche Füllgüter vorteilhaft, die Testkammern auf eine vorgegebene Temperatur aufzuheizen, die vorzugsweise in jeder Testkammer z.B. durch eine Temperatursteuerung mit negativer Rückkopplung kontrolliert wird. Dadurch wird der temperaturabhängige Dampfdruck des Füllguts auf einen bestimmten Druckwert gebracht. Das Aufheizen erfolgt daher vorzugsweise in einem Vorheizzyklus, bevor der tatsächliche Testzyklus gemäß den 11a bis 11c durchgeführt wird.
Wie oben beschrieben wird ein Leck in einem Behälter unabhängig von der Tatsache festgestellt, ob das Leck sich in einem Bereich der Behälterwand befindet, der im Behälter eingeschlossener Luft oder dem Füllgut ausgesetzt ist. Trotzdem können bei manchen Füllgütern wie z.B. solchen mit Partikeln in einer Flüssigkeit Unterschiede in der Zeit entstehen, mit der ein bestimmter Druckunterschied sich in der Umgebung des getesteten Behälters entwickelt.
Es kann daher, wie es schematisch in der 18 gezeigt ist, in manchen Fällen vorteilhaft sein, die eine oder die Anzahl von Testkammern 103 für den zu testenden Behälter 9 beweglich auszugestalten. Dies erfolgt z.B. dadurch, daß die Testkammern 103 bezüglich einer Drehachse A drehbar angebracht und über eine Antriebsachse 140 in Drehung versetzt werden. Die Zuleitungen zu und vom Drucksensor in dieser Testkammer und zu und von einer Heizanordnung in der Testkammer usw. können dabei durch die Antriebsachse 140 geführt werden. Die Kammer 1, 103 wird vorzugsweise nicht gedreht, sondern hin- und hergeschwenkt, wie es durch ±φ in der 18 angezeigt wird. Mit dieser Technik wird, wie schematisch in der 19 gezeigt, ein Leck L mit Luft und mit Flüssigkeit in Kontakt gebracht, so daß der Test immer dann ein Verdampfen des flüssigen Inhalts um faßt, wann immer es auftritt, sei es in der Position der 19a oder in der Position der 19b.
Das richtige Funktionieren der Testvorrichtung und das Kalibrieren der Auswertungseinheit, sei es in einem Ein-Kammer-Tester oder in einer Testanlage mit vielen Kammern für einen In-Line-Test, wird vorzugsweise mit Hilfe einer Standardleckanordnung geprüft bzw. ausgeführt, die vorzugsweise an der Testanlage angebracht ist, so daß immer dann, wenn es gewünscht wird, eine Rekalibrierung und/oder ein Gesamttest der Anlage ausgeführt werden kann. In der 20 ist die Anordnung für eine solche Standard- oder Leckkalibrierungsanordnung gezeigt.
Gemäß 20 ist in der Leitung von einer Testkammer wie 103 in der 12 zu der Vakuumpumpe 105 ein Nadelventil 142 vorgesehen, das einstellbar auf einen vorgegebenen Leckwert voreingestellt und vorzugsweise vom Nutzer der Anlage nicht veränderbar ist. Über das Nadelventil 142 ist die Leitung zu der Vakuumpumpe 105 mit einem Flüssigkeitsspeicher 144 verbunden, der vorzugsweise mit destilliertem Wasser gefüllt ist. Über eine Druckleitung und ein Ventil 146 kann der Speicher einstellbar unter Druck gesetzt werden. Das Nadelventil ist so eingestellt, daß kein destilliertes Wasser aus dem Speicher 144 in die Verbindungsleitung von der Kammer 103 zu der Vakuumpumpe 105 gelangt, sondern nur Dampf. Durch Einstellen des Drucks auf das Wasser im Speicher 144 über die Leitung und das Ventil 146 können Lecks mit verschiedenen und sich ändernden Ausmaßen simuliert werden, ohne daß Flüssigkeit in die Kammer und/oder die Verbindungsleitung und/oder die Vakuumpumpe eintritt und diese verunreinigt. Bei einer Anlage mit einer Vielzahl von Testkammern kann eine solche Kalibrieranordnung mit einem Nadelventil 142 zentral vorgesehen und parallel mit allen Kammern 103 verbunden sein, da es bei einer solchen Anlage vorzugsweise eine zentrale Pumpenanordnung 105 gibt, die parallel auf alle vorhanden Kammern einwirkt. Alternativ kann für jede der vorhandenen Kammern 103 eine separate Kalibrieranordnung vorgesehen sein.
Es hat sich gezeigt, daß es beim Anwenden der beschriebenen Technik zum Lecktesten durch Absenken des Umgebungsdrucks um einen zu prüfenden Behälter unter den Dampfdruck einer flüssigen Komponente seines Inhalts meist nicht erforderlich ist, zusätzlich eine Widerstandmessung vorzunehmen, wie es mit Hilfe der 8 erläutert wurde, so daß an den Testkammern die Elektrodenanordnung und die Meßeinheiten dafür weggelassen werden können, was die Kosten für die gesamte Anlage und deren Komplexität wesentlich herabsetzt. Die Erfindung ist besonders zum In-Line-Testen von Phiolen und Blistern, besonders solchen für medizinische Zwecke, bei deren Produktion geeignet, wobei jede einzelne Phiole bzw. jeder einzelne Blister geprüft wird. Wenn, wie schematisch in der 6 gezeigt, eine Anzahl von Behältern 9 mechanisch miteinander verbunden ist und zusammen einen Satz von solchen Behältern bildet, wird ein solcher Satz bezüglich des Lecktestens als ein Behälter betrachtet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung etwa zum Prüfen von Blistern dauert der gesamte Testzyklus von t₁₀ bis zum Ende von T_T in der 11 weniger als 2 Sekunden. Dies ergibt eine In-Line-Anlage mit einer Anzahl von Testkammern, z.B. 24, die z.B. in einem Karussell angeordnet sind, mit einem sehr hohen Durchsatz.

Claims

Verfahren zum Lecktesten mindestens eines geschlossenen, gefüllten Behälters, wobei der Inhalt des Behälters (9) mindestens eine flüssige Komponente enthält und wobei über mindestens einen zu testenden Teil der Wand des Behälters eine Druckdifferenz angelegt wird, die vom Inneren des Behälters zur Umgebung gerichtet ist, und wobei der Druck in der Umgebung als leckanzeigendes Signal überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckdifferenz durch Abpumpen des Drucks in der Umgebung auf mindestens einen dem Dampfdruck (P_V) der mindestens einen flüssigen Komponente entsprechenden Wert hergestellt wird, das Pumpen nach Erreichen des genannten Werts (t₁ – t₂;/t₁₁ – t₁₃) fortgeführt wird und der durch das fortgeführte Pumpen bewirkte Verlauf des überwachten Drucks als Leckanzeige ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Umgebung auf einen Druckwert abgepumpt wird, der um mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei Zehnerpotenzen kleiner als der genannte Dampfdruck (P_V) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei mehr als eine flüssige Komponente vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfdruck (P_V) der größere Dampfdruck der Dampfdrücke der mindestens zwei Komponenten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Test bei Raumtemperatur durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der überwachte Druck zu einem ersten Zeitpunkt (t₁₃) aufgenommen wird, woraus sich ein erstes Druckmeßsignal ergibt, und zu einem folgenden zweiten Zeitpunkt (t₁₃ + T_T) aufgenommen wird, woraus sich ein zweites Druckmeßsignal ergibt, und daß eine aus den beiden Druckmeßsignalen gebildete Druckdifferenz als leckanzeigendes Signal ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Erzeugen des ersten und des zweiten Meßsignals als elektrische Signale (A₅) und zum Speichern (121a; 117) des ersten Signals mindestens bis zum zweiten Zeitpunkt (t₁₃ + T_T).
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bereitstellen eines Druckmeßsensors (7) in der Umgebung und zum betriebsmäßigen Verbinden des Sensors mit den beiden Eingängen einer differenzbildenden Einheit (123; 119) zum ersten Zeitpunkt (t₁₃), Erzeugen eines vom Ausgangssignal der differenzbildenden Einheit (123) abhängigen Null-Offset-Signals, Speichern (127) des Null-Offset-Signals und Kompensieren eines Null-Offsets bei der genannten Signaldifferenz der beiden Meßsignale mittels des gespeicherten (127) Null-Offset-Signals.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bereitstellen eines Druckmeßsensors (7) in der Umgebung und zum Vergleichen des Ausgangssignals (A₅) des Sensors mit einem oder mehreren vorbestimmten Signalwerten (RFGL, RFVGL).
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Speichern des ersten Meßsignals mittels eines Analog-Digital-Wandlers (121a) unter Freigabe zur Umwandlung zum genannten ersten Zeitpunkt (t₁₃).
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Rückwandeln des digitalen Ausgangssignals des Analog-Digital-Wandlers (121a) in ein Analogsignal (el₀).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Schritt zum gleichzeitigen Testen einer Anzahl (9') der genannten Behälter wie einen Behälter.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Ausführen einer Impedanz-(Z)-Messung bei oder mindestens in der Nähe des genannten Teils der Wand in der Umgebung, vorzugsweise einer Widerstandsmessung mit Gleichstrom und zum Freigeben oder Sperren eines weiteren Abpumpens des Drucks in der Umgebung aufgrund des Ergebnisses der Impedanzmessung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bereitstellen eines Testraums (1') mit einer Testkammer, die eng an die Außenform des genannten mindestens einen Behälters paßt, wobei mindestens an dem genannten Teil zwischen ihm und der Wand des Testraums ein abzupumpendes Restvolumen (V) beibehalten wird (20).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bereitstellen eines Testraums (1) für den genannten mindestens einen Behälter, wobei der Testraum eine Testkammer festlegt, die wesentlich größer als das Volumen des Behälters ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bereitstellen eines Testraums für den Behälter und zum Reinigen mindestens des Testraums, nachdem ein Behälter darin als leckend erkannt wurde, wobei das Reinigen durch Evakuieren des Raums und/oder durch Spülen mit Gas (36, 37) vorzugsweise mit Stickstoff und/oder durch Erwärmen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch einen Schritt zum reihenweisen Testen einer Reihe der Behälter in einem Satz Testräume und mit einem Schritt zum Sperren des Testens in einem Testräume für mindestens einen Testzyklus, wenn sich ein zuvor darin getesteter Behälter als leckend herausgestellt hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, mit einem Schritt zum Erhöhen des Innendrucks des genannten mindestens einen Behälters durch mechanisches Vorspannen mindestens eines Teils seiner Wand nach innen (7).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 für mindestens einen Behälter, wobei die genannte eine Komponente Wasser ist, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Durchführen des Abpumpens auf weniger als 20 mbar, vorzugsweise etwa 10^–2 mbar.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, mit folgenden Schritten: Einleiten des Pumpens mit einer vorbestimmten Saugleistung; Erkennen eines großen Lecks, wenn der überwachte Druck nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit (t₁₁, t₁₃) einen ersten vorbestimmten Druckwert (RFVGL, RFGL) erreicht; und Beenden des weiteren Abpumpens, wenn ein großes Leck erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Durchführen des Pumpens während einer vorbestimmten Zeit (t₁₁, t₁₃) und mit einer vorbestimmten Saugleistung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Einrichten eines Maximalschwellenwerts (RFVGL, RFGL), der für den überwachten Druck nach einer vorbestimmten Zeit des Pumpens erreicht werden soll, und zum Abschalten einer Pumpenanordnung (105), wenn der überwachte Druck zu einer vorbestimmten Zeit (t₁₁, t₁₃) den Maximalschwellenwert (RFVGL, RFGL) nicht erreicht.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschalten das Trennen der Pumpenanordnung (105) von der Umgebung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Umschalten der Umgebung auf eine weitere Pumpenanordnung, um nachfolgend einen Lecktest durchzuführen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeichnet durch Schritte zum Bereitstellen der Umgebung innerhalb eines Testraums (103) für den genannten mindestens einen Behälter (9) und zum Sperren des Testraums (103) für mindestens einen weiteren Testzyklus, wenn in ihm ein leckender Behälter erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Regenerieren des Testraums (103) während des genannten mindestens einen weiteren Testzyklusses.
Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Durchführen des Regenerierens durch Erwärmen, Spülen mit Gas und/oder einer Flüssigkeit.
Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Prüfen, ob der Testraum richtig regeneriert wurde, indem der Lecktest am Testraum ohne einen zu testenden Behälter durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, gekennzeichnet durch Schritte zum Vergleichen eines von dem überwachten Druck abgeleiteten Signals mit mindestens einem Schwellenwert (RFVGL, RFGL, DPREF), um einen Leckzustand des Behälters zu erkennen, und Ableiten des genannten mindestens einen Schwellenwerts (RFVGL, RFGL, DPREF) aus dem überwachten Druck an einem die genannte Umgebung festlegenden Testraum, der keinen solchen Behälter aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Überwachen des Drucks zu mindestens einem vorbestimmten Moment (t₁₃, t₁₃ + T_T) nach Beginn des Abpumpens, Vergleichen eines von dem überwachten Druck zum vorbestimmten Moment (t₁₃, t₁₃ + T_T) abgeleiteten Signals (A₅, DP) mit einem Schwellenwert (RFGL, DPREF) zur Erkennung eines Leckzustands des Behälters, Zulassen, daß ein weiteres von dem zu überwachenden Druck abgeleitetes Signal (A₅, DP) mit solchen weiteren Signalen (A₅, DP) für zuvor getestete Behälter gemittelt wird, wenn die Erkennung einen nicht leckenden Behälter ergibt, und Ableiten des Schwellenwerts (RFGL, DPREF) aus dem Ergebnis der Mittelung (130, 135).
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem überwachten Druck zum vorbestimmten Moment (t₁₃ + T_T) abgeleitete Signal ein Differenzsignal (DP) gegenüber einem von dem zu einem weiteren vorbestimmten Moment (t₁₃) überwachten Druck abgeleiteten Signal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 30, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bereitstellen mindestens eines Testraums für den Behälter und zum Kalibrieren des überwachten Drucks durch Durchführen des Lecktests an dem Testraum ohne einen Behälter und in Verbindung mit einer Referenzleckanordnung.
Verfahren nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bereitstellen der Referenzleckanordnung durch ein Nadelventil (142) zu einem Vorrat (144), der eine Flüssigkeit enthält und steuerbar unter Druck gesetzt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrat destilliertes Wasser enthält.
Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Steuern des Referenzlecks und -drucks, um zu verhindern, daß Flüssigkeit daraus austritt, und um zu erlauben, daß Dampf der genannten Flüssigkeit dadurch hindurchtritt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 34, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Bereitstellen der Umgebung in einem Testraum und zum darauffolgenden Durchführen des Lecktests mit dem Testraum für verschiedene der genannten Behälter, wobei verhindert wird, daß ein Testraum weiter testet, wenn über eine vorbestimmte Anzahl folgender Tests darin ein leckender Behälter erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 35, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Heizen der Umgebung während des Testens auf eine vorbestimmte Temperatur.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 36, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Durchführen eines Testbetriebs zur Erkennung größerer Lecks des genannten mindestens einen Behälters, bevor auf den genannten Wert abgepumpt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 37, gekennzeichnet durch einen Schritt zum reihenweisen Testen einer Reihe der genannten Behälter in einem Satz Testräume, wobei der überwachte Druck in jedem der Testräume in ein elektrisches Signal umgewandelt wird und mindestens ein elektrisches Referenzsignal durch Absenken des Drucks in den Testräumen, die keine Behälter enthalten, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 38, gekennzeichnet durch Schritte zum Bereitstellen eines Satzes an Testräumen, die jeweils eine der Umgebungen bereitstellen, und zum Überwachen des Drucks in den Umgebungen zu mindestens einem vorbestimmten Moment nach dem Beginn des Absenkens des Drucks in den jeweiligen Umgebungen, entsprechendes Vergleichen eines von dem überwachten Druck zum jeweiligen vorbestimmten Moment abgeleiteten Signals mit einem gemeinsamen Schwellenwert, um einen Leckzustand für Behälter in den Testräumen zu erkennen, und Zulassen, daß ein von dem jeweiligen Druck abgeleitetes weiteres Signal mit solchen zuvor erzeugten weiteren Signalen gemittelt wird, wenn die Erkennung einen nicht leckenden Behälter ergibt, und Ableiten des gemeinsamen Schwellenwerts von dem Ergebnis der Mittelung.
Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweils von dem überwachten Druck zum vorbestimmten Moment abgeleitete Signal ein Differenzsignal gegenüber einem jeweils von dem überwachten Druck zu einem weiteren vorbestimmten Moment abgeleiteten Signal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16, 24 und 35, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Regenerieren des Testraums, der vom Testen gesperrt ist, und zum Wiederzulassen des Testraums zum Testen nach dem Regenerieren.
Verfahren nach Anspruch 41, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Durchführen des Regenerierens durch Erwärmen, Spülen mit Gasspülen und/oder einer Flüssigkeit.
Verfahren nach Anspruch 41, gekennzeichnet durch einen Schritt zum Prüfen, ob der Testraum richtig regeneriert ist, indem der Lecktest an dem Testraum ohne den genannten mindestens einen Behälter durchgeführt wird.
Lecktestvorrichtung zum Lecktesten mindestens eines geschlossenen, gefüllten Behälters, wobei der Inhalt des Behälters mindestens eine flüssige Komponente enthält, aufweisend: mindestens einen dicht verschließbaren Testraum (103), mindestens eine Evakuierpumpe (105), die betriebsmäßig mit dem Testraum (103) verbunden ist, und mindestens einen Vakuum-Drucksensor (7), der betriebsmäßig mit dem Testraum verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Evakuierpumpe so ausgewählt ist, daß sie den Testraum mindestens bis zum Dampfdruck der flüssigen Komponente bei etwa Raumtemperatur abpumpt, und daß eine mit der Pumpe und dem Sensor betriebsmäßig verbundene Bewertungseinheit mit einer Zeitgebereinheit (201) verbunden ist, die ein Steuersignal erzeugt, das die Pumpe (105) für eine vorbestimmte Zeitspanne (t₁₁ – t₁₃) in Betrieb hält, wenn im Testraum (103) ein Druck erreicht wird, der höchstens der genannte Dampfdruck (P_V) ist, wobei die Beurteilungseinheit in Abhängigkeit von dem Druck während der genannten Zeitspanne (t₁₁ – t₁₃) ein leckanzeigendes Signal(GL) an einem Ausgang erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Evakuierpumpe (105) eine Schleppvakuumpumpe, eine Kolbenventilvakuumpumpe, eine Diffusionspumpe und/oder eine Turbovakuumpumpe ist.
Vorrichtung nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor einen Pirani-Sensor enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 46, wobei die Evakuierpumpe (105) so ausgewählt ist, daß sie den Testraum auf einen Druck abpumpen kann, der um eine, vorzugsweise um zwei oder weiter bevorzugt um drei Zehnerpotenzen kleiner als der genannte Dampfdruck ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 47, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit (121a, 117), die betriebsmäßig mit dem Ausgang (A₅) des Sensors (7) verbunden ist, und eine differenzbildende Einheit (123, 119), deren einer Eingang betriebsmäßig mit dem Ausgang der Speichereinheit (121a, 117) und deren zweiter Eingang betriebsmäßig mit dem Ausgang des Sensors (7) verbunden ist, wobei eine Zeitgebereinheit (129, 201) zu einem ersten Zeitpunkt (t₁₃) nach der genannten vorbestimmten Zeitspanne (t₁₁ – t₁₃) den Ausgang des Sensors (7) mit dem Eingang der Speichereinheit (121a, 117) verbindet und zu einem zweiten Zeitpunkt (t₁₃ + T_T) den Ausgang der differenzbildenden Einheit (123, 119) mit dem Ausgang (FL) der Bewertungseinheit verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinheit einen Analog-Digital-Wandler (121a) enthält und die Zeitgebereinheit (129) betriebsmäßig mit dem Wandelsteuereingang des Analog-Digital-Wandlers (121a) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitgebereinheit (129) zum ersten Zeitpunkt den Ausgang des Sensors betriebsmäßig mit beiden Eingängen der differenzbildenden Einheit (123) verbindet, und weiterhin gekenn zeichnet durch eine weitere Speichereinheit (127), die betriebsmäßig mit dem Ausgang der differenzbildenden Einheit (123) verbunden ist und zum ersten Zeitpunkt (t₁₃) freigegeben wird, wobei der Ausgang der weiteren Speichereinheit (127) zum zweiten Zeitpunkt (t₁₃, T_T) betriebsmäßig mit dem Ausgang (128, 125) der differenzbildenden Einheit verbunden wird.
Vorrichtung nach Anspruch 49 oder 50, gekennzeichnet durch einen Digital-Analog-Wandler (121b), der betriebsmäßig mit dem Ausgang des genannten Analog-Digital-Wandlers (121a) verbunden ist, wobei der Ausgang der Digital-Analog-Wandlers (121b) betriebsmäßig mit der differenzbildenden Einheit (123) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß der Testraum (1') eine Form aufweist, die eng an den mindestens einen Behälter (9) paßt, und eine Halteeinrichtung (20) an seiner Innenwand aufweist, um zwischen der Wand des Behälters und der Wand des Testraums einen Freiraum (V) aufrechtzuerhalten, sobald der Druck darin abgesenkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 52, gekennzeichnet durch mindestens ein Paar Impedanzmeßelektroden (34) innerhalb des Raums, die mit einer Impedanzmeßeinheit (35), vorzugsweise einer Widerstandsmeßeinheit verbunden sind, deren Ausgang ein weiteres Evakuieren des Testraums mittels der Evakuierpumpe (105) steuert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß der Testraum (1) groß genug ist, mindestens zwei, vorzugsweise eine Mehrfach-Behälter-Ladung (9') der genannten Behälter aufzunehmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß der Testraum wesentlich größer als der genannte Behälter ist und somit Behälter unterschiedlicher Form und unterschiedlichen Volumens flexibel aufnehmen kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum eine entfernbare Abdeckung (3) und mindestens ein Dichtungspaar (28) um die von der Abdeckung freigelegte Öffnung herum aufweist, wobei der Raum (29) zwischen den beiden Dichtungen abgepumpt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 56 zum reihenweisen Testen vieler Behälter, gekennzeichnet durch einen Satz der Testräume (1), denen eine entsprechende Anzahl Behälter zum Testen zugeführt wird, und mit einer Steuereinrichtung zum Verhindern, daß ein Testraum mit mindestens einem zu testenden Behälter gefüllt wird, sobald der in dem einen Testraum zuvor getestete Behälter als leckend erkannt wurde.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 57, mit mindestens einer Reinigungsgasleitung (36), die in den genannten Raum hineinführt und mit einem Reinigungsgastank verbunden ist, der vorzugsweise Stickstoff enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 58, mit mehreren Testräumen, die zum reihenweisen Lecktesten von Behältern auf einem Karussell angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 59, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertungseinheit mindestens einen Drucksignaleingang (A₅) aufweist und folgendes enthält: mindestens eine Vergleichseinheit (111, 125) deren einer Eingang betriebsmäßig mit dem mindestens einen Drucksignaleingang (A₅) und deren zweiter Eingang (RFVGL, DPREF) betriebsmäßig mit einer steuerbaren Schwellenwerteinheit (113, 127) verbunden ist; eine Mittelungseinheit (130, 135), die steuerbar und betriebsmäßig mit dem Drucksignaleingang (A₅) verbunden ist; wobei das leckanzeigende Signal (GL, FL) die betriebsmäßige Verbindung des in die Mittelungseinheit (130, 135) eingegebenen Drucksignals (A₅) steuert, und wobei der Ausgang der Mittelungseinheit (130, 135) die steuerbare Schwellenwerteinheit (113, 127) steuert.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 43 oder der Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 44 bis 60 zum Lecktesten von Blistern, Phiolen, medizinischen Anwendungsbehältern, Lebensmittel- oder Getränkebehältern bzw. Tanks.
Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 43 oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 44 bis 60 zum dauernden Testen von Tankwerken auf Lecks.