專利名稱：對封閉容器進行滲漏試驗的方法和儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及對具有至少一個撓性壁區的封閉容器進行滲漏試驗 的方法，并涉及對具有這種撓性壁區的封閉容器進行滲漏試驗的滲 漏試驗儀器，不涉及這種容器是否裝有產品。
背景技術：
一種已知的測試封閉容器的技術方法是將要測試的容器放置到 測試腔中，然后將測試腔密封起來，接著將測試腔內部所要測試容 器的周圍空間抽空，并在真空度達到預定水平之后，評價該容器周 圍空間中壓力隨時間的變化。雖然這種技術方法的精確度很高，但 是達到這種高精確度必需非常小心仔細。測試腔的體積及其形狀必 須恰好符合所要測試容器的外部形狀。 一方面要使體積減到最小以 相應地縮短抽真空的時間，另一方面體積減小的程度在很大程度上 決定了所能達到的檢測精度。當把容器周圍空間的壓力變化作為滲 漏測試指標時，由于滲漏使壓力受到影響的體積越小，測試精確度 越高。此外，精確度在很大程度上還受容器周圍空間的真空度影響， 因此，為了達到高精確度,必須使用較為昂貴的真空泵，如果要使 真空降至只有渦輪真空泵能達到的水平，甚至還要使用多級真空泵。
發明內容
本發明的目的是提供一種如上所述的方法和儀器，它能彌補現 有的通過壓力監測來進行滲漏試驗技術中的缺點。這一目的是通過 如上所述的滲漏試驗方法來實現的，其包括步驟使偏壓件朝容器 的撓性壁區作相對移動并到達容器的撓性壁區上，停止移動并監測 所述容器上的偏壓力。在第 一時間點對所監測的偏壓力進行取樣而 得到第 一力測量信號，并在其后的至少 一個第二時間點進行取樣而 得到第二力測量信號。將根據這兩個測量信號產生的差異信號作為 滲漏指示信號。因此，本發明的原理是，當偏壓所要測試的容器時，會使這容 器壓縮或膨脹，作為容器膨脹或壓縮反作用力的偏壓力將作用在容 器壁的外表面上。這種反作用力很容易監測。如果使這種偏壓達到 預定的水平然后停止，根據所達到的偏壓水平，將監測到封閉容器 恒定的反作用力。如果容器是有滲漏的，那么在容器的周圍空間及 其內部之間將發生介質交換，使得所監測到的反作用力隨著時間的 4,移而減小。因此，這種技術的精確度基本上與試驗時容器周圍空間的體積 無關，而主要是由偏壓程度以及偏壓容器反作用的力檢測表面所決 定。在本發明方法的優選實施例中，偏壓達到預定的偏壓力。 在達到這一預定的偏壓力后，建議在對第 一和第二力測量信號 分別進行取樣之前，先等待一定的時間，而根據第一和第二力測量 信號可產生差異信號。于是，在這段時間中，偏壓容器的形狀可以 保持穩定。在實際操作的實施例中，試驗中容器的偏壓是根據所產 生差異信號的變化來控制的，從而可使所述差異信號保持為預定值, 并將偏壓件的動作作為一種滲漏指示。于是，設立負反饋回路，其 中偏壓件可控制地反作用于所監測的力因滲漏而產生的變化，使得 基本上不會有力的變化發生，因為偏壓件通過適當的動作可以保持 恒定的反作用力。
在更優選的實施例中，偏壓容器不是通過將外部表面相對移動 到容器壁上實現的，而是在容器內部及其周圍空間之間形成壓差來 實現的。所以在這種更優選的實施例中，壓差是通過抽空容器周圍 空間來建立的。于是容器的撓性壁區具有向外彎曲的趨勢，而如果 這種向外彎曲被容器外部的靜止表面所阻擋，那么容器將以相應的 力作用在這些表面上。可對這個力進行監測。
在采用這種偏壓方法時，為了避免有滲漏的壁區壓在外部表面 上時將容器的滲漏堵住，建議在容器壁偏壓時所接觸的表面區域中設置一種結構。這種結構可以通過在容器的壁區和外部表面之間加 入網狀或格狀部件來實現，或者最好通過比如蝕刻或機械加工使外 部表面變粗糙來實現。
在還有一個優選實施例中，第一力測量信號^f皮存儲起來，而差 異信號是根據所存儲的第 一力測量信號和第二測量信號產生的。
在還有一個優選工作模式中，在第 一時間點已根據存儲的第一 力測量信號和未存儲的第 一力測量信號產生差異信號。所得到的差 異信號作為零點偏移信號存儲起來，而后來產生的差異信號的零點 偏移由所存儲的該零點偏移信號補償。
為了及早檢測到較大的滲漏，然后再檢測較小的滲漏，還建議 最遲在所述第 一時間點取樣時將所監測的偏壓力與至少 一個預定閾 值作比較，這將導致確定非常大的泄漏，并最好進一步將差異信號 與至少 一個預定閾值作比較。
根據本發明的滲漏試驗儀包括用來使試驗中的容器壓縮或膨脹 的偏壓機構，還包括可應用在試驗容器的器壁上并產生電輸出信號 的力檢測計。力4企測計的輸出端連接到存儲單元上，而存儲單元的 輸出端連接到比較單元上。比較單元的第二輸入端與力檢測計的輸 出端相連。
本發明尤其適合于容器都是撓性壁的裝有比如糊狀材料的所謂 袋式容器進行滲漏試驗。
本發明涉及 一 種制造具有至少 一 個撓性壁區的無滲漏的封閉容 器的方法，包括以下步驟使偏壓件朝所述壁區相對移動并到達所述壁區上；停止所述移動；監測所述容器上的偏壓力；在第 一時間點對監測的所述偏壓力進行取樣，得到第 一力測量信號；在其后的至少 一個第二時間點對監測的所述偏壓力進行取樣， 得到第二力測量信號；根據所述第 一和第二力測量信號產生差異信號作為滲漏指示信—弓—，如果所測試的容器不存在滲漏問題，利用所述差異信號更新在 早前容器的測試期間產生的差異信號的平均信號；將所述差異信號與至少一個閾值作比較，所述至少一個閾值根 據所述平均信號控制；利用所述滲漏指示信號排除被認為滲漏的容器。通過閱讀以下詳細說明和所附權利要求書，本領域的專業人員 更加清楚實現本發明方法和儀器的更多優選方式。
作為實例，以下附圖中圖1示意性地示出了根據本發明方法工作的本發明儀器的第一 個實施例，其中試驗的容器是通過壓縮進行偏壓的，偏壓件和力檢 測計布置在容器相對的側面上；圖2示出了根據圖l的另一個實施例，其中容器放置在支座上， 而偏壓件和力;f企測計布置在與支座相對的容器側面上；—圖3示意性地示出了圖1和2本發明儀器和方法的另一個優選 實施例，其中容器的偏壓是通過抽空試驗容器周圍的空間來實現的； 圖4是定性的力與時間關系曲線圖，說明由本發明儀器進行的本發明方法；圖5是示意性的和簡化的功能塊/信號流程圖，用來說明根據本 發明方法工作的本發明儀器的一個實施例；圖6以簡化形式示意性地示出了本發明儀器中優先采用的存儲 和比較單元的優選方式；圖7和8是實現圖3所示本發明實施例并用來測試袋式容器的 試驗腔室的示意性透視圖；圖9和10示意性地示出了根據圖3工作的測試腔的其它優選特征；圖lla至llc是力信號與時間的關系曲線圖，示出了本發明儀器 實現本發明方法的優選形式；圖12是功能塊/信號流程圖，用來說明進行圖lla至llc所述測量的本發明儀器的實施例；圖13是力信號與時間的關系曲線圖，示出了相同類型的無滲漏 容器在預定的偏壓時間之后由于如制造誤差而產生的偏壓力統計分 布；圖14是簡化的功能塊/信號流程圖，示出了本發明儀器和方法的 另一個優選特征，用來在根據圖12的實施例中產生自適應閾值；圖15定性地示出了通過圖14和16實施例實現的本發明儀器和 方法中自適應變化閾值的時間曲線；圖16示出了通過本發明優選儀器實現的本發明方法中用來自適應調整另一個參考值或閾值的實施例；和圖17示意性地示出了用來串聯安裝與測試容器的串聯設備。
具體實施方式
圖1示意性地示出了根據本發明的原理。進行滲漏試驗的容器1 中，器壁3的某個區域是撓性的。本發明的原理是，當對容器l進
行滲漏試驗時，利用驅動裝置7使偏壓件5移動到容器1的器壁上，然后用力檢測計9監測反作用力F并根據力F產生電信號Fd。如圖 2所示，在一種優選模式中，力檢測計9直接連接到偏壓件5上，驅 動力檢測計9和偏壓件5相對容器1器壁移動到撓性區域3上，其 中容器1置于比如底板11上。
在如圖3所示的另一個優選實施例中，用來使偏壓件5和力檢 測計9的其中之一或力檢測計和偏壓件組合件5/9相對于容器1器壁 的撓性區域3移動的驅動裝置7實際上是由氣動驅動裝置來實現的。 力檢測計9和偏壓件5在試驗腔室13中保持靜止。
利用真空泵15將試驗腔室13抽成真空，從而在容器1的周圍 空間和其內部之間產生壓差△ p，該壓差是從容器內部指向外部的。
于是，撓性壁部分3向外彎曲并移動到力檢測計9上，在此優選實 施例中，力^r測計9同時充當偏壓件和力4企測計。如虛線所示，還 可以用帶壓氣體源16對容器1加壓，取決于容器l的器壁構造，使 區域3向外彎曲。
不管采用本發明的哪一種技術，即不管偏壓件5以及力^r測計 9布置在哪里，也不管驅動裝置7是由如圖1或2所示的機械驅動 裝置或者通過圖3所示的利用壓差來實現，當容器1根據圖1或2 所示實施例被壓扁或是根據圖3所示優選實施例膨脹時，偏壓件5 朝容器1作相對移動并到達容器1上而偏壓容器1，使得力檢測計9 檢測到增大的力F。根據圖4 ，從偏壓件5接觸到容器1器壁的時間 t。開始，當偏壓件5進一步壓容器1的器壁時，反作用力F增加。在 預定的時間t,之后使容器壁3和偏壓件5的相對運動停止。如果容 器是不滲漏的，容器器壁就不會有進一步的反應而達到形狀的平衡， 這樣會產生恒定的反作用力F。。
如果在受力狀態下的容器發生如過程(b)所示的大滲漏LL，那么 偏壓件的偏壓移動所引起的反作用力F根本無法達到F。，在t,-t。的 時間間隔之后，力檢測計9將測量或監測到小得多的力Fll。 因此，根據本發明，如果將偏壓件以預定的速率或速度移動到容器壁上，而在預定的時間間隔Vt。之后達不到預定的力如F。，就 可以檢測出有大的滲漏LL。容器的這種行為最好是在比Vt。更短的時間間隔后就已經檢測出，因此就可以在容器所含物質被擠出或吸入到其周圍空間中之前 極早停止對容器進行偏壓。所以，最好設置一更短的時間間隔t^-t。，并在增加偏壓此時間間隔之后檢查是否達到預定閾值力，如圖4中 所示的Fll。如果按照偏壓過程(b)而不能達到預定鬮值力，應停止進 一步偏壓，并盡快使嚴重滲漏容器上沒有任何的偏壓。如果容器1不是嚴重滲漏，所監測到的反作用力F在增加偏壓 預定時間間隔t,-t。之后將按要求達到閾值FQ,因而容器的滲漏情況 只能在后來4企測。在4企查了是否有大的滲漏LL并在時間t,中止容器的進一步偏壓 之后，最好"^殳置到達t2的預定時間間隔W在此期間由容器l、偏 壓件5和力4企測計9構成的系統達到平衡，比如容器形狀的平衡。所以，在一種優選模式中，t2的最大值是根據tm^來設置的，于 是有t2 = tmax。對于試驗的容器在偏壓力作用下不經歷比如體積變化 的情況尤其是這樣，不經歷體積變化會使瞬變階段的反作用力減小， 而減小不是因為滲漏。在到達t2時或在^之后，將所監測的反作用力F取樣為F2并存 儲起來。在到達13經過另一個時間間隔1342之后，又將所監測的反作 用力F取樣為F;并與已存儲的反作用力FJ乍比較。因此，F;和F2的 差AF基本上可作為滲漏指示信號。如圖4中進一步所示，還可以在容器1偏壓的上升斜率時取樣 并存儲力F2,然后在t,停止進一步偏壓之后等待所監測的力F在下 降斜率中重新到達根據F2的值，從而表示系統實際上已穩定。在這 種情況下，時刻^將由所監測的力F重新達到預置的存儲值F2來限 定。
在圖5中示意性地示出了本發明儀器的原理圖，其工作過程可 借助于圖4來說明。因此，對于已經介紹過的部件將使用與前面附 圖中相同的參考數字。在真空的試驗腔室13中，放有所要測試的容器l。真空泵15由定時單元17控制操作。真空泵15最好以恒定和 可調的速率抽空試驗腔室13。力檢測計和偏壓件組合件9/5牢固地安裝在試驗腔室13中并最 好相對和靠近容器1的撓性壁區3 。力檢測計9由于作用在區域3 和力檢測計/偏壓件組合件9/5接觸面之間的力而產生電信號S (F), 該接觸面如圖中所示意性示出具有表面結構19，當區域3中的滲漏 處正巧位于區域3與組合件9/5接觸或將要接觸處時，表面結構19 可防止封閉區域3的滲漏。在試驗腔室13的底部表面上最好設有相 同的結構19a。如圖中示意性所示，在時間tLL通過定時單元17的控制和開關裝置SW,將信號S ( F )輸送至比較單元21 ，從而將時刻t"的輸出信 號S (F)與預置在單元23中的大滲漏指示閾值S。 (FLJ作比較。 只要力信號S (F)在時刻k不能達到S。 (FLL)，輸入端與S(F)相連的開關單元SW2就打開，從而通過控制單元25中止真空 泵15對容器的進一步偏壓。如果S (F)在時刻t^至少達到閾值S。(F^)，那么就將信號S (F)輸送到另一個開關單元SW3，并在時 刻t2由定時單元17控制將信號取樣并存儲在存儲單元27中。于是， 在單元27中存儲按照圖4中力F2的值。存儲單元27的輸出信號被 輸送至比較單元28，并在時刻t3由定時單元17控制將信號S ( F ) 的值F3也輸送到比較單元28中。于是，比較單元28將時刻t2的力 值與時刻t;的力值作比較。比較單元28的輸出信號AF表示出試驗 中容器1除了大滲漏以外的滲漏情況，而大滲漏在前面已進行檢測。 除了直接評價比較單元28的輸出信號之外，還可以根據比較單 元28的輸出信號的變化來控制偏壓。于是，設立負反饋控制回路(未 示出)，其中比較單元28把根據存儲單元27中所存儲信號的額定 值與即時信號S (F)作比較，作為負反饋控制回路中的調整單元的偏壓件使比較單元28的輸出信號減到最小。因此，偏壓件15的控 制信號被用作滲漏指示信號。圖6示出了圖5中示意性表示的存儲單元27和比較單元28的 優選實現方式。組合件9/5中力檢測計9的輸出信號輸入到轉換單元121中，轉 換單元121包括作為輸入級的模數轉換器121a，其后是數模轉換器 121b。轉換單元121的輸出信號被輸送至差分放大器123，差分放大 器123另外還直接從力檢測計9接收輸出信號。圖5中比較單元28 的差分放大器123的輸出信號作用到另一個放大器125上，放大器125 的輸出信號通過存儲器127在128迭加到輸入信號上。存儲單元127 的輸入信號來自放大器125的輸出端。與圖5中定時單元17—樣， 定時單元129控制此結構。為了存儲圖5中力FJ直的信號，在時刻12 定時單元129使單元121實現一個轉換周期，于是在模擬輸出端出 現再轉換的模擬輸出信號el。(F2)。同時，來自力檢測計9的基本上相同的信號S(F)作為信號el(F2) 施加到單元123的第二輸入端。于是，輸出單元125將出現零信號。 然而，單元125的輸出端通常出現零點偏移信號，該信號由與圖5 中單元17類似的定時單元129控制存儲在存儲單元127中。在時刻 t3 (圖5 5 )，單元121中沒有觸發轉換，所以在放大器123的輸入 端出現直接來自力檢測計9的t3時刻力F3值的信號，以及來自轉換 單元121的根據t2時力F2值存儲的信號。而且，存儲在存儲單元127 中的零點偏移信號現在作為偏移補償信號迭加到單元123的輸出端 上，所以在放大器125輸出端得到的信號被零點偏移補償。使得對 圖4中力的差AF的測量能夠非常精確。參考圖1、 2或3中的任何一個可以看出，即使利用真空來使容 器的器壁偏壓到力一t測計上，試驗腔室13的體積相對于所要測試容 器的體積來說也不是十分重要的。在現有技術的滲漏測試裝置中是
評價壓力的，而在本發明中是評價力的。當評價壓力，如要測試容 器周圍空間中的壓力時，那么測量精度在很大程度上取決于試驗腔 室壁和容器壁之間所留的體積，因為所選擇的中間體積越小，滲漏 對中間體積中的壓力影響就越大。根據本發明，通過偏壓容器的器 壁部分，使容器的器壁部分靠緊到力檢測計上。向周圍空間的滲漏 將影響所測得的力，而與周圍空間的體積以及試驗腔室相對所要測 試容器的相對體積無關。不過，為了縮短測試周期，如果偏壓是通過圖3的抽真空來進 行的，那么建議使用相對于所要測試容器體積最小的試驗腔室。根據圖4中F。選定建立的偏壓以及力和信號S (F)，可以設定 和選定測量水平。對于圖3中的實施例，由于撓性壁部分彎曲時在 力檢測計和/或偏壓件上的接觸區域逐漸增大，所以建立較大的偏壓 壓差Ap，使偏壓力F超比例上升。這樣可以放大根據圖4所采用的 信號AF。而且還可以大大提高整個測量系統的精度并能更加容易地 確定評價信號的范圍。在根據圖3的一個優選實施例中，對裝有某種物質的袋狀容器 進行測試。在圖7和8中以簡化形式示出了根據圖3試驗腔室13而 專門設計的用來測試袋狀容器的試驗腔室或測試腔的兩半部分。根據圖7，底座30中設有形狀基本上符合所要測試袋狀容器34 (虛線)的凹進部分32。舉例來說，在底板30中設有一根或多根吸 氣管36,與當作真空泵15的抽氣泵相連。圖8中頂板37的構造與底板30類似，帶有凹進部分38,當把 頂板37放置在底板30上時，凹進部分38與凹進部分32—起形成 試驗腔室或測試腔。兩塊板30和37的底面40b和頂面40a —樣大小 并氣密接合，如果有必要的話，可在凹進部分32/38周圍設置相應的 密封件。板30、 37其中一個(或者也可以是兩個)安裝有力檢測裝 置42,其較大的檢測面44與測試腔的形狀相配。力4企測裝置42最 好根據電阻計的原理來工作，即對表面44加壓，將根據壓力乘以接 觸面積產生力，使電阻計測量元件輕微彎曲，從而產生圖5的電信號S (F)。不過，顯然也可以使用不同物理原理的其它力檢測計，最好是 使用機械運動最小的力檢測計。因此，如可以使用壓電力檢測計。尤其是當由圖7和8中兩個凹進部分32和38構成的測試袋狀 容器的測試腔恰好符合所要測試容器1 (袋狀容器)的形狀時，通過 測量試驗容器外部的阻抗，尤其是，可以得到有關大滲漏的額外信 息，只要滲漏的容器中的液體物質被壓出或吸出該容器，容器外部 的阻抗都會發生變化。如圖7的底板30而非圖8的頂板37所示， 可以將測試腔的內表面再分別設置導電電極44。電才及中每隔一個電 極44就與阻抗測量裝置48的輸入接頭46相連，每個間中電極與輸 入接頭49相連。阻抗測量裝置48可以測量交流和/或直流阻抗，最 好是測量直流阻抗。因此，只要容器如袋狀容器34被偏壓并有液體 或糊狀物質被壓入測試腔中，不管上述根據圖4和5的大滲漏測量 結果如何，裝置48中所測得的阻抗變化都將表示滲漏，且阻抗測量 裝置48的輸出信號將停止容器進一步偏壓。為了清潔測試腔，比如在滲漏的容器中的物質流出到測試腔中 的情況下，可以在測試腔中設置其它管路或管道(未示出)并與液 體和/或氣體清潔介質如空氣源連接，最好是氮氣和/或帶壓液體沖洗 介質，還可以在測試腔的側壁中設置加熱器(未示出)以千燥和另 外對弄臟的測試腔進行清潔。現在將借助于圖9和10來介紹一個十分重要的特征，不論系統 是按照圖1或2還是按照圖3工作，都最好具備這一特征。不管是按照圖IO顯示的圖l或2的方式，還是按照圖9所顯示 的圖3的方式，只要待測容器1被偏壓，至少容器的兩個相對壁部， 在圖9和10中用51a和51b表示，將緊緊地壓到偏壓件/力檢測裝置 上，或者更一般地來說，將緊緊地壓到偏壓件/力^r測裝置的表面上。 當容器器壁的這一 區域中發生滲漏時，這種滲漏可能會被該表面堵
住。所以，如圖9和10中示意性所示，容器偏壓時容器壁壓住的所有表面區域設有表面結構，使得表面只在個別的接觸區域與容器1的器壁接觸，而與器壁的絕大部分不接觸。這可以通過在相應的表 面和容器1的壁部之間設置網狀或格狀部件來實現，或者可以通過比如蝕刻或噴砂使表面變粗糙來實現。圖9和10中示意性示出的與 相應的容器壁個別區域接觸的機械接合點53是由相應表面的這種微 觀結構構成的。因此對于圖7和9的實施例，建議用機械方法加工 形成凹進部分32和38的各板30和37的表面，使其具有粗糙的微 觀結構。由此可以防止容器壁中的任何滲漏由于發生滲漏的容器壁 區壓到系統表面上而被堵住，不管這一表面是偏壓件表面、力檢測 計表面還是測試腔表面的另 一部分。圖lla、 llb和llc中示出根據本發明方法和儀器的優選方式測 得的力與時間關系曲線，其中圖lla表示有非常大的滲漏VGL,圖 llb表示有小的滲漏，而圖llc表示容器無滲漏。將結合圖12來介 紹這些附圖，圖12中示出了一種優選的監控單元。按照圖lla，圖12中的定時單元201在時刻tw開始偏壓試驗的 容器1,不論是^f艮據圖1或2還是根據圖3中的實施例。按照圖3中 的實施例，定時單元201開始抽空測試腔13。這在圖12中用偏壓啟動信號BIST/t,。表示。在固定的預定時間AT之后，將力檢測計的輸出信號S (F)與 預置在預置源107中的第一參考信號RFVGL作比較。為此，由定時 單元201在時刻tm+AT啟動比較單元102。如果在時間間隔AT之后，根據圖12中電信號S (F)所實際監 測到的力依照圖lla中過程曲線I而沒有達到值RFVGL，這就意味 著有很大的滲漏VGL。這是在比較器109產生輸出信號VGL時檢測 到的。如果根據圖12的方塊109中所示特性曲線，在時刻111=110 + △ T啟動的該比較單元的輸出信號假如仍處在高位值，就表示存在很 大的滲漏VGL，這在VGL輸出端輸出。如果偏壓力F依照圖lla中
的過程曲線II達到并超過參考水平RFVGL，就不會產生VGL輸出 信號。VGL信號最好能中止偏壓周期，因為繼續偏壓只會導致將試驗 中容器內的物質壓入周圍空間中。如圖lla中的過程曲線II所示，當VGL不發生時，繼續偏壓試 驗的容器至另一時刻t13。在時刻M，定時單元201使偏壓驅動停止， 不論是利用圖1和2中實施例的機械驅動裝置7還是圖3中實施例 的真空泵15。此外，定時單元201的位置還啟動比較單元111,由參考信號源 113產生的另一參考值RFGL輸送到比較單元111中。如果在時刻t^ 由力檢測計4企測到的力沒有達到RFGL，那么比較單元111產生表示 試驗容器有大的滲漏GL的輸出信號GL。在這里同樣也要對測試系 統的進一步工作作出一定的反應。如果信號VGL或GL中的任何一個由相應的比較器109、 111產 生，定時單元201就要被重置，因為測試已經完成且所測試容器1 的質量已經被確定。這在圖12中用信號RS加示意性表示。如果在 時刻113之后定時單元201沒有被立即重置，由力檢測計檢測到的力 的值S (F) (t,3)將被存儲在保持器或存儲器117中。保持器或存儲器 117的輸出信號被輸送到差分形成單元119的一個輸入端，而該單元 119的另一個輸入端與力檢測計的輸出信號S (F)相連。在一可預 置的起始于時刻t。或起始于數據存儲到存儲器117中時刻的測試周 期時間Tt之后，力的差值信號AF被輸送到經過測試時間；而啟動 的另一個比4交單元125中，如圖12中單元121示意性所示。通過另一個參考值源127,參考值AFREF被輸送到比較單元125 中。如后面所要說明的，可以使AFREF的值可控制地隨時間而變化， 和/或還可以使AFREF所參考的參考值①R可控制地隨時間而變化。如果信號AF在時刻t,3+TT大于參考值AFREF，那么在單元125 中會產生信號FL,表示試驗的容器1存在細微的滲漏FL。這符合圖 llb所示的情形。如果信號AF沒有達到AFREF,那么容器被認為是 無泄漏的，因為信號VGL、 GL和FL都沒有產生。這符合圖llc的 情形。不管是根據圖1、 2和3中的哪一個實施例，如果按照圖12產 生了信號VGL，那么應立即停止進一步偏壓。在使用真空泵15作為 偏壓驅動的圖3實施例中，應立即將真空泵15與相應的試驗腔室13 斷開。這是因為在有很大滲漏的情況下，真空泵15可能會被容器1 的滲漏物質污染。在利用圖3實施例的具有多個試驗腔室的多箱串聯測試系統中， 當產生表示有大的滲漏的信號GL、甚至當產生表示有細微滲漏的信 號FL時，最好停用或"旁路"有滲漏發生的試驗腔室，以免與其他 待測試容器繼續試驗，而其它腔室仍可工作并對新放入的容器進行 測試。對于其中的容器已被確定為嚴重滲漏乃至輕微滲漏的試驗腔室 13,應將其旁路，以免影響該試驗腔室中的其它測試結果，尤其是可防止與之連接的真空泵15由于滲漏容器中的物質被吸入泵內而損 壞。在將滲漏的容器取出后，可在其它試驗腔室繼續進行測試周期 時對旁路的試驗腔室進行修復。可以通過加熱試驗腔室13、用液體和/或氣體沖洗，最好是用氮氣，尤其是加熱氣體沖洗來進行修復。從圖lla和lib中可以看到，參考值RFGL的設置尤其是參考 力差值AFREF的設置是十分關鍵的，并在很大程度上會影響到系統的精確度。所以，環境溫度、容器的制造誤差等因素會影響所測得 的力曲線，而且如果這些關鍵的參考水平尤其是△ FREF設置得不夠精確的話將導致錯誤的結果。在圖13中定性示出了圖lla至lib曲線的偏壓力曲線，但所測 量的相同類型的容器已被證明是無滲漏的。這可以通過長期的實驗 和/或滲漏檢測系統來得到，這些滲漏檢測系統十分標準并具有非常
高的精度，但是卻很隄和/或非常昂貴。在時刻113對封閉容器所測得的力的值稍有不同，并形成如圖13所示的統計分布。于是具有平均值(RFGL)m。用在圖12的比較器111 中或是圖1 la至1 lc的RFGL值是從(RFGL、中減去偏移值△ RFGL 得到的。在對很多同樣的容器進行測試時，這些容器的溫度和制造 誤差可能是不同的。這些參數會緩慢變化并改變(RFGL)m。在多個連續試驗中，每當在相應的時刻t,3容器被確定為沒有嚴 重滲漏時，力檢測計的實際輸出信號送入如圖14所示的求平均值單 元130中，在那里不嚴重滲漏容器的最后m個實際力的值進行平均。 所輸出的平均結果信號符合圖13中的(RFGL)m，并會因為同一類型 容器的制造參數變化而隨時發生變化。根據圖13將偏移量ARFGL 從輸出的平均結果^中減去，從而得到動態變化的參考值RFGL， 參考值RFGL施加到圖12的比較單元111上。圖15中定性示出了 這種動態變化的參考值RFGL，其初始設置可借助于對無滲漏試驗容 器的測量來說明。從圖15中可以清楚地看到，平均力值^(t,3)現在也是AFREF 所參考的基礎。因此，如圖12中所示，力差參考值AFREF并不是 和絕對靜態值如①R有關，而是和冗巧有關。通過實現動態RFGL和基于該動態RFGL的AFREF的動態上 限，還可以進一步提高精度。根據圖16，在時間間隔7V的最后，只 要輸出信號FL表示試驗中容器是無滲漏的，實際的力差異信號△ F 就被輸送到求平均值單元135中。單元135的輸出信號是在最后m 個測試周期上求平均值的平均力差異信號KF,用△ AF進行偏移后， 其結果被用作施加到圖12中單元127上隨時間變化的信號AFREF。回過頭來看圖15，圖中使用了恒定的AFREF信號，而對AF求 平均值的技術可得到如圖中用曲線(△ FREF)t示意性表示的動態變化 值AFREF,它是根據影響這一力差的擾動參數的變化而變化。很明 顯，不必提供動態變化的基準值^，通過(AFREF)t參考如圖12所
示用虛線表示的恒定值①R而不是動態變化的耳巧值，就可以提供圖15中所示的動態變化的(AFREF)t信號。很顯然，上述一個或多個力檢測計對輸出信號S (F)的評價最好是通過數字方式來進行的。圖17中示出了串聯設備，其中的容器的裝配與測試一般是串聯 進行的。舉例來說，首先對焊接臺60上圖7所示底板30中的袋狀 容器進行焊接，其中底板30用作載體和裝配支座。在通過焊接裝配 好袋狀容器之后，把由底板30構成的載體移動到加壓臺，在此把圖 8中的頂板37裝配到底板30上。然后，將封閉起來的測試腔移動 到測試臺64上并進行根據本發明的測試。因此由焊接臺60和/或加 壓臺62和/或測試臺64構成的系統相對于底板30的傳送帶66可以 是靜止的。不過，取決于操作過程所需要的時間，尤其是測試臺64 可以與傳送帶66 —起移動預定的時間，使得測試過程與傳送帶66 的速度無關。通過本發明的方法和儀器，提供了一種滲漏試驗技術，可以達 到與評價壓力的滲漏試驗技術相同的精度，但技術要求卻低得多。 根據本發明使容器偏壓比在這種容器周圍建立完全真空要簡單得 多，而且測量偏壓力也比要精確地測量容器周圍空間中真空壓力隨 時間變化容易很多。與本發明中采用的力測量相比，在真空測量中 有更多未知和無法控制的因素會影響測量實體即真空壓力。在真空 測量技術中測量水平的設置會在很大程度上影響真空泵方面的費 用，而設置偏壓力和使偏壓力變化要省事很多。本發明的方法和儀器尤其適合于測試袋狀容器，但顯然也可以 用來測試各種容器直至很大的罐，只要其器壁部分是撓性可彎曲的。 本發明可以在帶有多個試驗臺的串聯設備中實施，這些試驗臺比如 可以布置在具有很高輸送能力的圓盤傳送帶上。—
權利要求
1.一種制造具有至少一個撓性壁區的無滲漏的封閉容器的方法，包括以下步驟使偏壓件朝所述壁區相對移動并到達所述壁區上；停止所述移動；監測所述容器上的偏壓力；在第一時間點對監測的所述偏壓力進行取樣，得到第一力測量信號；在其后的至少一個第二時間點對監測的所述偏壓力進行取樣，得到第二力測量信號；根據所述第一和第二力測量信號產生差異信號作為滲漏指示信號；如果所測試的容器不存在滲漏問題，利用所述差異信號更新在早前容器的測試期間產生的多個差異信號的平均信號；將所述差異信號與至少一個閾值作比較，所述至少一個閾值根據所述平均信號控制；利用所述滲漏指示信號排除被認為滲漏的容器。
2. 根據權利要求1所述的方法，進一步包括，在另一時間點對 所監測的所述偏壓力進行取樣，從而得到另一力測量信號，如果所 述滲漏指示信號表示容器不存在滲漏問題，利用所述另一力測量信 號更新在早前無滲漏容器的測試期間所取樣的多個另 一 力觀"量信號的另一平均信號，并且根據所述另一平均信號產生所述差異信號。
3. 根據權利要求2所述的方法，進一步包括，選擇所述另一力測量信號作為所述第一力測量信號。
4. 根據權利要求2所述的方法，進一步包括，最遲在所述第一 時間點取樣時，將監測的所述偏壓力與至少 一個預定閾值作比較， 所述閾值根據所述另一平均信號而定。
5. 根據權利要求2所述的方法，還包括用預定信號量偏移所述平均信號，根據所述偏移的平均信號產生所述差異信號。
6. 根據權利要求1所述的方法，還包括偏壓所述壁區達到預定 偏壓力。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在達到所述預定 偏壓力和進行所述取樣之間設置時間間隔。
8. 根據權利要求1所述的方法，還包括根據所述差異信號的變 化來控制所述偏壓，使所述差異信號保持預定值并將所述偏壓件的 相應動作作為滲漏指示。
9. 根據權利要求1所述的方法，還包括通過在所述容器的內部 和周圍空間之間形成壓差來進行所述移動。
10. 根據權利要求9所述的方法，還包括通過抽空所述周圍空 間來形成所述壓差。
11. 根據權利要求1所述的方法，還包括使在所述容器被偏壓 時與所述容器壁接觸的表面區域設有一種結構。
12. 根據權利要求1所迷的方法，還包括儲存所述第一力測量 信號。
13. 根據權利要求12所述的方法，還包括在所述第一時間點根 據存儲的所述第一力測量信號和所述第一力測量信號產生差異信 號，將所述差異信號作為零點偏移信號存儲起來并用所述存儲的零 點偏移信號補償產生所述差異信號的零點偏移。
14. 根據權利要求1所述的方法，還包括在所述第一時間點啟動模數轉換器進行轉換來存儲所述第 一 力測量信號。
15. 根據權利要求14所述的方法，還包括將所述模數轉換器的數字輸出信號再轉換為模擬信號，并用所述再轉換的模擬信號產生 所述差異信號。
16. 根據權利要求15所述的方法，還包括在所述容器壁或至少 靠近所述容器壁處進行阻抗測量，并根據所述阻抗測量的結果使所 述偏壓件進一步朝所述壁區移動和到達所述壁區上，或中止所述偏 壓件的進一步移動。
17. 根據權利要求1所述的方法，還包括用電阻計監測所述偏 壓力。
18. 根據權利要求1所述的方法，還包括在不遲于所述第一時 間點的第三時間點對所監測的所述偏壓力進行取樣而得到第三力測 量信號，將所述第三力測量信號與預置的閾值信號作比較，如果所 述第三力測量信號不能達到所述閾值信號便產生大滲漏指示信號。
19. 根據權利要求1所述的方法，還包括為所述容器提供測試 腔，并在其中的容器檢測出有滲漏之后，清潔所述測試腔，所述清 潔用氣體進行沖洗、用液體沖洗和通過加熱來進行。
20. 根據權利要求1所述的方法，還包括在一組測試腔中串聯 測試一 系列所述容器的步驟，而且還包括當某一測試腔中所測試的 容器已被證明為達到預定滲漏量后中止所述測試腔中的測試至少一 個測試周期。
21. 根據權利要求1所述的方法，還包括以下步驟 以預定速率使所述偏壓件朝所述壁區移動并到達所述壁區上；通過在所述移動的預定時間之后監測所述偏壓力，并檢測所述 監測的偏壓力是否已達到第 一預定閾值來判別大滲漏。
22. 根據權利要求1所述的方法，還包括使所述偏壓件以恒定 的速率朝所述壁區移動并到達所述壁區上。
全文摘要
本發明提供了對具有至少一個撓性壁區的封閉容器進行滲漏試驗的方法和儀器。將偏壓件移動到該撓性壁區施加預定的壓力，并隨著時間推移對反作用力進行監測。
文檔編號G01M3/36GK101126672SQ20071014193
公開日2008年2月20日 申請日期2000年9月26日 優先權日2000年9月26日
發明者馬丁·萊曼 申請人:馬丁·萊曼
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