Способ и устройство для испытания герметичности

 

Изобретение относится к испытательной технике и используется для испытания герметичности закрытых сосудов, заполненных наполняющим их продуктом, одним из компонентов которого является жидкость. Техническим результатом изобретения является обеспечение короткого цикла испытаний при высокой точности измерений, а также создание экономичных и недорогостоящих способа и устройства для испытания герметичности. Это обеспечивается за счет того, что закрытые сосуды, заполненные продуктом, который содержит по меньшей мере один жидкий компонент, устанавливают в испытательной камере, которую откачивают до давления пара этого жидкого компонента. Контролируют давление в окружающем сосуд пространстве и в испытательной камере. Контроль осуществляется датчиком давления, а понижение давления окружающего сосуд пространства осуществляется вакуумным насосом. Утечка обнаруживается посредством контроля изменения давления в окружающем сосуд пространстве, которое происходит за счет испарения жидкости, выходящей из места утечки и испаряющейся в окружающем сосуд пространстве с низким давлением. 2 с. и 67 з.п. ф-лы, 20 ил.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)к

Формула изобретения

1. Способ испытания герметичности, по меньшей мере, одного закрытого и заполненного сосуда, содержимое которого включает, по меньшей мере, один жидкий компонент, включающий размещение сосуда в испытательной герметически закрываемой камере с образованием свободного пространства в испытательной камере после помещения туда сосуда, прикладывание разности давления поперек, по меньшей мере, части стенки сосуда, подлежащей проверке на герметичность, при этом разность давлений направляют изнутри сосуда к окружающему пространству в камере, давление которого контролируют в качестве сигнала, показывающего герметичность или негерметичность сосуда, а разность давлений устанавливают посредством понижения давления в окружающем свободном пространстве камеры, по меньшей мере, до значения, соответствующего давлению пара, по меньшей мере, одного жидкого компонента, находящегося в испытуемом сосуде.

2. Способ по п.1, в котором давление в окружающем пространстве снижают до значения давления, которое ниже давления пара, по меньшей мере, на два порядка (10²).

3. Способ по п.1 или 2, в котором содержимое сосуда включает больше, чем один жидкий компонент, а давление пара является более высоким, чем давление пара, по меньшей мере, двух компонентов.

4. Способ по п.1, в котором испытание выполняют при комнатной температуре.

5. Способ по п.1, в котором давление контролируют посредством показывающего утечку сигнала после достижения давления пара.

6. Способ по п.1, в котором контролируемое давление отбирают в первый момент времени, дающий первый сигнал измерения давления, и отбирают во второй, последующий момент времени, дающий второй сигнал измерения давления, при этом разницу давлений, образованную двумя сигналами измерения давления, оценивают как показывающую утечку сигнала.

7. Способ по п.6, который включает этап вырабатывания первого и второго сигналов измерений в виде электрических сигналов и запоминание первого сигнала, по меньшей мере, до второго момента времени.

8. Способ по п.6 или 7, который включает этап обеспечения датчика измерения давления в окружающем пространстве и подсоединения датчика к обоим входам блока формирования разности в первый момент времени, вырабатывания сигнала ухода нуля, зависимого от выходного сигнала блока формирования разности, запоминания сигнала ухода нуля и компенсации ухода нуля в разнице сигналов двух сигналов измерений посредством запомненного сигнала ухода нуля.

9. Способ по п.6, который включает этап обеспечения датчика измерения давления в окружающем пространстве и сравнения выходного сигнала датчика с одним или более чем одним предварительно определенными значениями сигнала.

10. Способ по п.6, который включает этап запоминания первого сигнала измерения посредством аналого-цифрового преобразователя, разблокируемого для преобразования в первый момент времени.

11. Способ по п.10, который включает этап обратного преобразования цифрового выходного сигнала аналого-цифрового преобразователя в аналоговый сигнал.

12. Способ по п.1, который дополнительно включает этап одновременного испытания группы сосудов как одного сосуда.

13. Способ по п.1, который дополнительно включает этап выполнения измерения полного сопротивления на части или, по меньшей мере, рядом с частью стенки в окружающем пространстве, причем измерение полного сопротивления является измерением активного сопротивления постоянным током и разблокирования или блокирования дальнейшего откачивания давления в окружающем пространстве посредством результата измерения полного сопротивления.

14. Способ по п.1, который включает этап обеспечения испытательной камеры, приспособленной к внешней форме, по меньшей мере, одного сосуда для удерживания, по меньшей мере, в этой части остаточного объема и между этой частью и стенкой испытательной камеры, в котором откачивают давление.

15. Способ по п.1, который включает этап обеспечения испытательной камеры для, по меньшей мере, одного сосуда, при этом испытательная камера имеет значительно больший объем, чем сосуд.

16. Способ по п.1, который включает этап обеспечения испытательной камеры для сосуда и очистки, по меньшей мере, испытательной камеры после обнаружения в ней сосуда с утечкой, причем очистку камеры выполняют посредством откачивания и/или посредством продувания газом, предпочтительно азотом, и/или посредством нагрева.

17. Способ по п.1, который включает этап испытания расположенных в ряд группы сосудов в группе испытательных камер и этап блокирования испытания в испытательной камере, по меньшей мере, в течение одного цикла испытания, если ранее испытываемый сосуд оказался с утечкой.

18. Способ по п.1, который дополнительно включает этап увеличения внутреннего давления, по меньшей мере, одного сосуда посредством механического смещения, по меньшей мере, части его стенки внутрь.

19. Способ по п.1, в котором одним компонентом для, по меньшей мере, одного сосуда является вода, а этап откачивания окружающего пространства проводят менее чем до 2000 Па, предпочтительно до приблизительно 1 Па.

20. Способ по п.1, в котором давление в окружающем пространстве снижают до значения давления, которое ниже давления пара, по меньшей мере, на три порядка (10³).

21. Способ по одному из пп.1-20, который дополнительно включает этапы инициирования понижения давления с предварительно определенной мощностью отсасывания, идентификации большой утечки, если контролируемое давление не достигает первого предварительно определенного значения давления в предварительно определенное время, блокирования дальнейшего откачивания, если утечка не обнаружена.

22. Способ по одному из пп.1-21, который включает этап выполнения откачивания в течение предварительно определенного времени и с предварительно определенной отсасывающей мощностью.

23. Способ по одному из пп.1-22, который включает этап установления максимального порогового значения для контролируемого давления, которое достигают после предварительно определенного времени откачивания и блокирования устройства откачивания, если контролируемое давление не достигает максимального порогового значения к предварительно определенному времени.

24. Способ по п.23, в котором этап блокирования включает отсоединение устройства откачивания от окружающего пространства.

25. Способ по п.24, который включает этап переключения окружающего пространства на другое устройство откачивания для выполнения последующего цикла испытания герметичности.

26. Способ по одному из пп.1-25, который включает этапы обеспечения окружающего пространства в испытательной камере для, по меньшей мере, одного сосуда и блокирования испытательной камеры, по меньшей мере, в течение одного дальнейшего цикла испытания, если определяют, что сосуд в испытательной камере имеет утечку.

27. Способ по п.26, который включает этап восстановления испытательной камеры во время, по меньшей мере, одного дальнейшего цикла испытания.

28. Способ по п.27, который включает этап выполнения восстановления посредством выполнения, по меньшей мере, одного нагрева, продувания газом и жидкой очистки.

29. Способ по п.27, который включает этап проверки правильности восстановления испытательной камеры посредством выполнения испытания герметичности в испытательной камере, не занятой сосудом для испытания.

30. Способ по одному из пп.1-29, который включает этапы сравнения сигнала, полученного из контролируемого давления с, по меньшей мере, одним пороговым значением для идентификации состояния утечки сосуда и получения, по меньшей мере, одного порогового значения из контролируемого давления в испытательной камере, определяющей окружающее пространство, и освобождения от такого сосуда.

31. Способ по одному из пп.1-30, который включает этап контроля давления, по меньшей мере, в один предварительно определенный момент начала понижения, сравнения сигнала, полученного из контролируемого давления в предварительно определенный момент, с пороговым значением для идентификации состояния утечки сосуда, разблокирования дополнительного сигнала, полученного из контролируемого давления, подлежащего усреднению с такими же дополнительными сигналами для ранее испытываемых сосудов, если идентификация показывает сосуд без утечки, и получения порогового значения из результата усреднения.

32. Способ по п.30, в котором сигнал, полученный из контролируемого давления в предварительно определенный момент, является сигналом, отличным от сигнала, полученного из контролируемого давления в следующий предварительно определенный момент.

33. Способ по одному из пп.1-32, который включает этап обеспечения, по меньшей мере, одной испытательной камеры для сосуда и калибрования контролируемого давления посредством выполнения испытания герметичности испытательной камеры, не занятой сосудом и соединенной с устройством эталонной утечки.

34. Способ по п.33, который включает этап обеспечения устройства эталонной утечки, подсоединенного посредством игольчатого клапана к резервуару, содержащему жидкость, в котором управляемым образом повышают давление.

35. Способ по п.34, в котором резервуар содержит дистиллированную воду.

36. Способ по п.34, который включает этап управления эталонной утечкой и давлением для предотвращения утечки жидкости из него и прохождения через него пара жидкости.

37. Способ по одному из пп.1-36, который включает этап обеспечения окружающего пространства в испытательной камере и дальнейшего выполнения испытания герметичности в испытательной камере различных сосудов, блокируя при этом испытательную камеру от дальнейшего испытания в течение предварительно определенного ряда последующих испытаний, если в ней был идентифицирован сосуд с утечкой.

38. Способ по одному из пп.1-37, который включает этап нагрева окружающего пространства во время испытания до предварительно определенной температуры.

39. Способ по одному из пп.1-38, который включает этап выполнения испытания для идентификации более сильных утечек, по меньшей мере, одного сосуда перед выполнением откачивания до необходимого значения.

40. Способ по одному из пп.1-39, который включает этап испытания расположенной на одной линии ряда сосудов в группе испытательных камер, преобразуя при этом контролируемое давление в каждой из испытательных камер в электрический сигнал и вырабатывая, по меньшей мере, один опорный электрический сигнал посредством понижения давления в испытательных камерах, свободных от сосудов.

41. Способ по одному из пп.1-40, который включает этапы обеспечения группы испытательных камер, каждая из которых определена для одного из окружающих пространств, и контроля давления в окружающих пространствах, по меньшей мере, в один предварительно определенный момент после начала понижения давления в соответствующих окружающих пространствах, сравнения, соответственно, сигнала, полученного из контролируемого давления в соответствующий предварительно определенный момент, с общим пороговым значением, для идентификации состояния утечки сосудов в испытательных камерах, разблокирования дополнительного сигнала, полученного из контролируемого давления для усреднения с такими дополнительными ранее генерируемыми сигналами, если идентификация показывает негерметичность сосуда, и получения общего порогового значения из результата усреднения.

42. Способ по п.41, в котором сигнал, полученный из контролируемого давления в предварительно определенный момент времени, отличается от сигнала, полученного из контролируемого давления в следующий заранее определенный момент.

43. Способ по одному из пп.17, 26 и 37, который включает этап восстановления испытательной камеры, блокированной от испытания, и вновь разблокирования испытательной камеры для испытания после восстановления.

44. Способ по п.43, который включает этап выполнения восстановления посредством, по меньшей мере, одного нагрева, продувания струёй газа, жидкой промывки.

45. Способ по п.43, который включает этап проверки правильности восстановления испытательной камеры посредством выполнения испытания герметичности испытательной камеры, не имеющей, по меньшей мере, одного сосуда.

46. Способ по одному из пп.1-45, в котором устанавливают разность давления посредством откачивания окружающего пространства камеры, продолжают откачивание после достижения величины указанной разности давления и осуществляют контроль давления в окружающем пространстве после достижения этой величины.

47. Способ по одному из пп.1-46, в котором проводят испытания герметичности пузырьков, пробирок, сосудов для медицинского применения, сосудов для продуктов питания или напитков, цистерн.

48. Способ по одному из пп.1-46, в котором проводят постоянное испытание герметичности резервуарных установок.

49. Устройство испытания герметичности, по меньшей мере, одного закрытого и заполненного сосуда, в котором содержимое сосуда включает, по меньшей мере, один жидкий компонент, содержащее, по меньшей мере, одну уплотняемую закрываемую испытательную камеру, по меньшей мере, один насос откачивания, подсоединенный к испытательной камере, по меньшей мере, один датчик давления, подсоединенный к испытательной камере, при этом насос откачивания выбирают таким, чтобы обеспечить откачивание испытательной камеры, по меньшей мере, до давления пара компонента приблизительно при комнатной температуре, а датчик давления является вакуумным датчиком давления, блок синхронизации, обеспечивающий работу насоса откачивания до образования значения давления в испытательной камере такого низкого, как, по меньшей мере, давление пара компонента, и до вырабатывания датчиком давления сигнала индикации утечки.

50. Устройство по п.49, в котором насос откачивания представляет собой, по меньшей мере, один из отсасывающего вакуумного насоса, поршневого вакуумного насоса с клапаном, диффузионного насоса, турбовакуумного насоса.

51. Устройство по п.49 или 50, в котором датчик содержит датчик Пирани.

52. Устройство по п.49, в котором блок синхронизации соединяет выход датчика с выходом блока оценки, вырабатывающего сигнал индикации утечки, когда давление внутри испытательной камеры достигает, по меньшей мере, значения давления пара.

53. Устройство по п.49, в котором насос откачивания выбирают таким, чтобы он обеспечивал откачивание испытательной камеры до давления, по меньшей мере, меньшего, чем давление пара на один порядок (10).

54. Устройство по одному из пп.49-53, которое содержит блок запоминания, соединенный с выходом датчика и блоком формирования сигнала разности, причем один его вход соединен с выходом блока запоминания, второй его вход соединен с выходом датчика, причем блок синхронизации соединяет выход датчика в первый момент времени после заранее определенного интервала времени со входом блока запоминания, и во второй момент времени выход блока запоминания со входом блока формирования сигнала разности и выход датчика с другим входом блока формирования сигнала разности.

55. Устройство по п.49, в котором блок синхронизации обеспечивает соединение выхода датчика с блоком запоминания после того, как датчик обнаружит давление в испытательной камере, достигающего давления пара.

56. Устройство по п.54, отличающееся тем, что блок запоминания содержит аналого-цифровой преобразователь, причем блок синхронизации соединен со входом блока управления преобразованием аналого-цифрового преобразователя.

57. Устройство по п.56, которое дополнительно содержит цифроаналоговый преобразователь, соединенный с выходом аналого-цифрового преобразователя, причем выход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом блока формирования сигнала разности.

58. Устройство по п.49 или 52, в котором блок синхронизации соединяет в первый момент времени выход датчика с обоими входами блока формирования сигнала разности и содержит дополнительный блок запоминания, соединенный с выходом блока формирования сигнала разности и разблокируемого в первый момент времени, причем выход дополнительного блока запоминания соединен с выходом блока формирования сигнала разности во второй момент времени.

59. Устройство по п.49, в котором испытательная камера имеет форму, плотно подгоняемую, по меньшей мере, к одному сосуду, и содержит средство поддержки у его внутренней стенки для сохранения свободного пространства между стенкой сосуда и стенкой испытательной камеры после снижения объема между ними.

60. Устройство по п.49, которое содержит, по меньшей мере, одну пару электродов измерения полного сопротивления внутри камеры, соединенной с блоком измерения полного сопротивления, предпочтительно с блоком измерения активного сопротивления, причем его выход контролирует дополнительное откачивание испытательной камеры посредством насоса откачивания.

61. Устройство по п.49, в котором испытательная камера имеет достаточно большой объем для размещения, по меньшей мере, двух, предпочтительно группы из множества сосудов.

62. Устройство по п.49, в котором испытательная камера имеет значительно больший размер, чем сосуд, для упругого размещения сосудов различных форм и различных объемов.

63. Устройство по п.49, в котором испытательная камера содержит передвижную крышку и, по меньшей мере, пару уплотнителей вокруг отверстия, открываемого крышкой, причем пространство между двумя уплотнителями откачивается.

64. Устройство по п.49, которое включает расположенное в ряд множество сосудов для испытания и группу испытательных камер, в которых установлено соответствующее количество сосудов для испытания, а также дополнительно содержит средство управления для предотвращения размещения в испытательной камере, по меньшей мере, одного подлежащего испытанию сосуда, как только обнаружится, что ранее испытанный сосуд в одной испытательной камере имел утечку.

65. Устройство по п.49, которое дополнительно включает, по меньшей мере, один трубопровод очищающего газа, примыкающий к камере и соединенный с баллоном очищающего газа, предпочтительно содержащим азот.

66. Устройство по п.49, которое включает множество испытательных камер, расположенных на вращающемся устройстве для расположенных в ряд сосудов для испытания герметичности.

67. Устройство по одному из пп.49-66, которое включает блок оценки, по меньшей мере, с одним входом сигнала давления, который содержит, по меньшей мере, один блок компаратора, причем один его вход подсоединен к, по меньшей мере, одному входу сигнала давления, второй его вход подсоединен к блоку управляемого порогового значения, блок усреднения, соединенный с входом сигнала давления, блок оценки, вырабатывающий сигнал идентификации утечки, который управляет входом сигнала давления и блока усреднения, а выходной сигнал блока усреднения управляет блоком управляемого порогового значения.

68. Устройство по одному из пп.49-67, в котором в качестве сосудов для испытания герметичности используются пузырьки, пробирки, сосуды для медицинского применения, сосуды для продуктов питания или напитков, цистерны.

69. Устройство по одному из пп.49-68, в котором в качестве сосудов для постоянного испытания герметичности используются резервуарные установки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42, Рисунок 43, Рисунок 44, Рисунок 45, Рисунок 46, Рисунок 47, Рисунок 48, Рисунок 49, Рисунок 50, Рисунок 51, Рисунок 52, Рисунок 53, Рисунок 54, Рисунок 55, Рисунок 56, Рисунок 57, Рисунок 58, Рисунок 59, Рисунок 60, Рисунок 61, Рисунок 62, Рисунок 63, Рисунок 64