泄漏測試的方法與裝置的制作方法

專利名稱：泄漏測試的方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及一用來測試封閉填充容器是否存在泄漏的技術，對此，容器的填充材料至少包括一液體成分。
背景根據大家熟悉的測漏技術，將封閉容器放在一測試空腔中，在測試空腔氣密封閉之后，由抽空泵對其進行降壓處理。如果容器不存在泄漏，那么在測試空腔內的氣壓達到預定值后，也就是容器周圍所測的氣壓達到預定值后，該氣壓值將會基本保持不變。倘若容器有個地方存在泄漏，且該地方收集有空氣，那么這些空氣便會流出容器使得容器周圍的氣壓升高。如果該泄漏位于容器中裝集填充物的區域，那么此泄漏是否會引起容器周圍的氣壓升高很多將在很大程度上處決于填充物的種類，如其粘性，還處決于填充物中是否存在固體顆粒，很明顯，泄漏的大小也是一決定因素。
不管泄漏是在容器的空氣收集區，還是在容器內覆蓋有填充物的區域，目前都有許多方法可精確地測出帶填充物的容器是否存在泄漏。歐洲專利申請EP-A-0791814及美國專利申請NO.08/862993其主題就是這樣一測試方法，它們提供了一阻抗測試法，尤其為一電阻測試方法，在靠近容器外壁的地方安放一電極裝置一旦液體從漏孔中滲出，它們便會碰到一對阻抗測試電極，使得該電極間的測量電阻產生較大變化。
但是，如果在每個測試空腔內都裝上阻擋測試裝置，特別是在裝設多空腔流水檢驗器的情況下，這種方法將會帶來相當大的額外費用，此外，它不能檢測遠遠低于1微米的小漏孔，但是它在很大程度上都跟容器形狀及填充物的種類無關。
發明目的本發明的主要目的為提供一測試泄漏的方法及裝置，如果容器內至少含有一液體，那么本發明對于大量不同的容器及不同的填充物都是可以適用的。
本發明的另一目的為提供一比電子與其它設備都是便宜的測漏方法及裝置，這樣，測試工作將變得更為經濟。
發明還有一目的，即提供一測漏方法及裝置，其測量時間較短，而且準確度很高。
發明概述在對至少一封閉填充容器進行泄漏測試時，利用以下測試方法可實現上述目的，其中，容器內至少含有一液體成分，且至少在一部分容器器壁上制造一壓差，再利用這部分器壁來進行測漏工作，壓差指向容器周圍內的地方，同時，對容器周圍的氣壓進行監視，其監視結果作為泄漏的指示信號，其特征在于，通過降低容器周圍的氣壓來獲取上述壓差，鑒于待測容器內的填充物至少含有一液體成分，所以容器周圍的氣壓至少要降至該液體成分的蒸氣壓值。
發明的出發點在于，假使容器存在泄漏，容器內的液體便會由于容器周圍的氣壓較低而滲至容器外邊-在容器周圍體積恒定的情況下-這些滲出的液體便會在容器周圍氣壓達到其蒸氣壓后產生蒸發作用。這將使得容器周圍的氣壓產生很大變化，而如果容器不存在泄漏，那么在采用同種方法進行測試時，容器周圍的氣壓將基本保持不變。
在監視含有容器的測試空腔氣壓時，如果該氣壓達到了泄漏液體的蒸氣壓，那么這種技術在測試泄漏時將會非常準確。值得一提的是，對于一很大范圍的填充物，利用這種技術都可對容器進行精確測漏，目前它還能夠準確地檢測出小于0.02μm的漏孔。
此外，還應指出，測試空腔的體積大小并不重要，因而根據本發明，可以對成組的容器同時進行測試，以準確地檢測出該組容器中是否存在泄漏容器。
一旦泄漏容器的周圍氣壓低于其內部氣壓，便會有一些液體從該容器里吸出來，當周圍氣壓達到蒸氣壓時，液體開始蒸發。由于容器周圍的體積是恒定的，因而液體的蒸發將使得氣壓升高，而用于降低周圍氣壓的抽空泵也必須將液體蒸汽排走，為此，尤其在容器周圍的氣壓降至低于該蒸氣壓之后，測試工作將會變得更有利。而在優選的方案中，利用抽空泵將待測容器周圍的氣壓降至一遠遠低于蒸氣壓的值，也就是說，至少要低于蒸汽壓百倍，優選地，采取低于蒸氣壓千倍。
如果填充物中含有幾種液體成分，那么，當其中一液體開始蒸發時，就可以檢測到一由泄漏引起的明顯氣壓變化-在容器的含量超過一液體成分的情況下-為此建議選擇幾種液體成分中較高的蒸氣壓，并將容器周圍的氣壓至少降至該蒸氣壓值。
大家知道，蒸氣壓為一溫度函數，因此在有些情況下，可把容器周圍加熱至一預定溫度，以給預定的液體確立一相關的蒸氣壓，這樣是比較有利的，但是，如果在室溫時進行測試工作，本發明的方法及裝置就會變得非常簡單，而且在室溫，亦即20℃左右時就可至少到達蒸氣壓。
此外，如果在兩個相鄰的時間點上對容器周圍氣壓進行測量，那么就可實現一非常準確的測漏方法，在此，我們所說的“時間點”是指一時間間歇，在該間歇內，必須能夠準確測量出主氣壓值。利用抽空泵對容器周圍進行抽空，然后在一預定的時間段過后再測量容器周圍的絕對氣壓值，這種方法絕對可以實現泄漏檢測，但是，假使我們在兩個特定的時間點上對容器周圍的氣壓實施測量，那么就可利用第一測量值作為參考值，而將第二個測量值同第一參考值相比較，以形成一差值。由此實現一氣壓差測量法，以取代原來的絕對氣壓測量法。具體地講，我們將第一時間點上測得的第一氣壓信號存為一電信號，接著在測完第二個氣壓信號后，在第一值(依然被存儲)與第二個值之間形成一差。
PCT專利申請No.WO 94/05991有一美國申請，即美國專利第5239859號，其申請人與本發明為同一人，它講述了一準確測量氣壓差的方法及裝置，該方法帶有偏差補償。在實施本發明方法及實現本發明裝置時，有一優選的模式，即采用氣壓差測量技術及裝置。因此，本發明需要完全引入WO 94/05991或其相應的美國專利NO.5239859以作參考，下面將詳細講述它們在本發明中應用的一些重要特性。
相對待測容器的體積而言，容器周圍測試空腔體積實在無關緊要，因此，本發明的方法及裝置還有其它一些重要的優點假如待測的至少一容器其器壁能夠經受住容器內壓(通常等于周圍環境的壓力)與降低的周圍氣壓之間的壓差，那么，不管這種容器相對于測試空腔有多大，都可以將它簡單地放入測試空腔內，以在容器周圍形成一空間。盡管如此，本發明還是可以獲得一高精度泄漏指示。為此，一及同一測試空腔可以供許多不同尺寸、不同體積的容器使用。這樣便帶來另一優點，即在一測試空腔內放入成組的，甚至是很多組容器，容器周圍也會形成一空間，盡管單個容器只占整個空腔體積的一很小百分比，但是，只要容器組中有一容器向周圍氣體發生泄漏，它都會很準確地被檢測出來。
本發明的其它重大優點如下有時填充容器并沒有完全填滿，但在容器封閉后收集了一定數量的空氣。如果容器的泄漏區靠近于收集的空氣或氣體，那么通過降低周圍氣壓，這些空氣就會通過漏孔被吸出容器。隨著容器內收集的空氣氣壓變得越來越低，容器中的液體成分也會開始蒸發，而這些蒸汽也將通過漏孔跑出。也就是說，先是空氣通過漏孔跑出，然后蒸汽也通過漏孔跑出，兩者均使得周圍氣壓增大，因此，如果容器內收集有空氣的區域存在泄漏，必將導致周圍氣壓發生變化，也即使得周圍氣壓升高，這種情況與容器器壁在液體成分覆蓋區存在泄漏的情形是相似的。為此，根據周圍氣壓所允許的最小波動偏差，選定一合適的測漏閾值，那么至于該泄漏是在容器內空氣覆蓋區還是在液體覆蓋區就已經無關緊要了。
對于一或同一漏孔，如果它在容器空氣收集區內時所引起的周圍氣壓變化比它在液體覆蓋區內時所引起的氣壓變化小，那么這種小的氣壓變化就作為檢測容器是否泄漏的閾值。與此相反，如果一或同一漏孔在液體覆蓋區內時所引起的周圍氣壓變化小于它在空氣區時所引起的氣壓變化，那么同樣還是采用了小的氣壓變化值作為判斷容器泄漏/不泄漏的閾值。
假若測試的容器泄漏比較大，那么在檢測出泄漏后必須馬上終止降低周圍氣壓，以防止容器中的成分破壞測試空腔，總的說來，這樣還可以保護容器的四周，甚至還可保護抽空裝置，這是決對必要的。它可通過以下方式來實現，一是監視抽空泵是否已將周圍氣壓降至預定值，另一是通過一阻抗來檢測容器的成分是否擴散到了容器周圍，對此，優選地在容器周圍靠近待測容器器壁的地方采取一DC電阻測量法。通過在容器器壁附近以及至少在一部分待測容器的周圍裝設一電極裝置，便可以實現上述目的。一旦容器內的填充成分被吸出外壁，它們便跨接在電極裝置上，使得顯示的阻抗產生突然變化，在檢測完畢后，利用該阻抗變化信號來終止容器周圍的氣壓繼續降低。
由于有些容器器壁不能經受所給定的氣壓差，所以必須先用膠囊將其緊密封裝，然后再放至測試空腔內，對于這種情況，上述第二種快速測試大漏孔的方法尤為適用。在此情形下，用于阻抗測試的電極裝置可加在測試空腔的內壁上，且與至少一容器保持緊密配合。如果這種容器需要測試，那么測試空腔就可與其形狀緊密配合，盡管如此，在容器的外壁和測試空腔器壁之間依然存在一連續的體積，并以之定義為容器的周圍空間，其方法在于，在測試空腔的內壁上嵌入一支撐柵格或網孔，或者直接對此內壁進行粗加工，這樣，在測試空腔的器壁上就會形成許多細小的突起，由它們來支撐容器的器壁，并可防止容器器壁由于給定氣壓差而發生向外彎曲。為此，這些突起之間的互通空間就可定義為容器的周圍空間。
測試空腔為容器確立了一周圍空間，而一旦容器在測試空腔內被測出存在泄漏以后，測試空腔就有可能被一些容器內的成分沾染。于是，在泄漏容器拿走以后，需要對該空腔進行清凈，可采用抽空及/或用噴氣沖洗等辦法，優選地，氣體采用氮，也可采用加熱法，或將這些技術組合起來使用，如一熱噴氣。
如果利用本發明的方法或裝置對容器進行一條線測試，則需要兩個或多個本發明方法及其裝置同時對一批容器實行操作，若檢測出這些容器當中有一存在泄漏，那么在下一測試周期內，該提供周圍空間的相應測試空腔將不再裝設容器，而保持空狀態，其它空腔則處于測試工作狀態，可能受到沾染的空腔便利用該測試周期進行清凈和修復。此外，對于有些情況，如果容器存在泄漏，可通過機械力向內壓扁容器器壁，使得容器內氣壓高于周圍空氣壓力，這樣，液體便可加速滲出。
為實現該目的，本發明建議一測試泄漏的裝置，以對至少一封閉的填充容器進行泄漏測試，其中，容器內的含量至少包括一液體成分，裝置至少包括一可氣密封閉的測試空腔，而且至少有一抽空泵接在測試空腔上，此外，至少還有一壓力探測器接在測試空腔上，對此，在大約室溫溫度下，所選的抽空泵可將測試空腔內氣壓至少抽到容器液體成分的蒸氣壓值，壓力探測器為一真空壓力探測器，優選地，它至少含有一Pirani探測器。
在從屬權利要求2-44及45-63中分別講述了本發明方法及本發明裝置的優選實施方案。發明的方法及裝置可優選地用于權利要求64及65。因此，應該指出的是，除了對小容器進行泄漏測試外，本發明還可以用來對巨型的儲罐裝置進行長期監視，譬如用于火車或街道運輸的汽油罐，煤氣罐等，一旦檢測到泄漏，就可發出警報信號。
附圖簡述現在參照附圖，我們再對本發明進行一些補充敘述，圖中示出了本發明幾種詳細的現行實施范例。
其中附

圖1定性地示出了一液體的蒸氣壓對溫度的依賴關系；附圖2利用圖解方式示出了本發明的一測試裝置，它按照本發明方法進行工作；附圖3為解釋本發明方法及裝置的工作情況，本圖定性地示出了按本發明測試時的容器周圍氣壓-時間過程；附圖4用功能方框圖的形式示出了本發明測試裝置的一優選實施形式，它按照本發明的方法進行工作；附圖5用功能方框圖的形式示出了本發明裝置上的測量電子設備的一優選實施形式；附圖6本發明裝置的成批操作圖；附圖7一測試空腔圖，它用于測試帶柔性器壁的容器；附圖8一測試空腔的半透視圖，利用本發明方法，它可以一批測試三個容器；附圖9一雙壁儲罐圖，利用本發明裝置可直接實現本發明的方法，以達到測定儲罐是否泄漏的目的；附圖10本發明裝置的測試空腔優選密封圖；附圖11a-11c示出了測試周期中的壓力變化過程，其中，容器或醫用泡存在大的或甚至很大的泄漏(附圖11a)，或只有很小的泄漏(附圖11b)，或認為不存在泄漏(附圖11c)。這些測試是利用附圖8所示的測試空腔完成的，它不帶阻抗測量，因而也就沒有電極32，34。
附圖12本發明裝置上一測量單元的簡化優選實施方案信號流圖/功能方框圖，它按照本發明的方法進行工作；附圖13在一不漏的容器內或在不裝任何容器的測試空腔內所測得的氣壓統計變化過程，它用一壓力-時間圖表示；附圖14用一簡化功能方框圖/信號流圖的形式示出了本發明裝置的一部分，它按照本發明方法的一優選模式進行工作，由此，通過隨后更新求得平均值，可以形成一測漏動態參考值；附圖15一簡化的信號-時間圖，它定性地示出了本發明的優選方法以及發明優選裝置的相應工作過程，由此以形成一些動態更新參考值，以確定到底是否存在泄漏；
附圖16一簡化的信號流圖/功能方框圖，它示出了本發明方法在工作時的另一優選模式，以及與該方法相應的發明裝置，對此，動態更新平均值信號作為參考值的基礎，而在容器測漏期間，所測得的壓差信號要同該參考值進行比較；附圖17在時間軸上示出了一些任意氣壓測量值單元，它們是在發明裝置帶有多個空腔且由這些空腔依次工作時測下的，這樣便可示出動態更新平均值信號，并把它作為比較參考值，以判斷是否存在泄漏；附圖18本發明一測試空腔簡圖，測試時它可圍著樞軸轉動；附圖19附圖18所示的測試空腔在圍著樞軸轉動后，使得漏孔與填充物的相對位置發生改變；附圖20一簡化功能圖，它帶有一校準標準漏孔，在實施本發明方法時利用它來校準本發明的裝置。
附圖1定性地示出了蒸氣壓Pv(T)相對于溫度的變化過程圖。在預定溫度Tx時，若達到了液體的相應蒸氣壓Pvx，液體便開始蒸發。在蒸氣壓曲線以上為液體物質，下面則為氣體物質。
根據附圖2，本發明裝置包括一測試空腔1，測試空腔1帶有一可氣密封閉的蓋3。真空泵5接在測試空腔1上，它可以是一牽引泵，活塞回轉泵，擴散泵，或渦輪真空泵，渦輪分子泵等。這處決于空腔1需要造成的真空程度。此外，還有一真空壓力探測器7，它為一Pirani探測器，用來測量測試空腔1內的主氣壓。至少還有一封閉容器9，其內至少裝有一定程度的填充物，而該填充物至少含有一液體成分，打開蓋3，將封閉容器9放入測試空腔1，然后再把測試空腔1氣密封閉起來。真空泵5起動工作后，容器9的周圍空間變小，也就是說，測試空腔1與容器9之間的體積V減小了。
在附圖3中，體積V內的氣壓從周圍環境氣壓Po開始，一直降到至少低于值Pv，Pv為容器9內填充物其液體成分的蒸氣壓值。在選擇真空泵5時，它應該至少能夠將測試空腔1中的氣壓抽至低于Pv十倍，優選地將其抽至低于Pv百倍，當然，如果能將其抽至低于Pv千倍就更好了，在此，Pv為填充物液體成分的蒸氣壓值。
優選地，在室溫情況下進行測試工作，即溫度約為20℃。假如液體成分是水，而水在室溫時的蒸氣壓Pv約等于20毫巴，那么，可以優選地采用抽空泵5將測試空腔內氣壓抽至約10-2毫巴。
如果置入測試空腔1內的容器帶有一比較堅硬的器壁11，且該器壁不存在泄漏，那么體積V中的氣壓便會定性地按附圖3中的(a)曲線進行變化，最終降到氣壓恒定值上下，利用上述真空泵可以實現這個目的。另一方面，如果容器9在附圖2所示的位置13存在泄漏，那么填充物就會有少量的液體成分14通過漏孔13滲出容器9，這時，只要體積V內的主氣壓達到Pv，該液體成分14便開始蒸發到體積V內。此時的氣壓-時間變化過程可由附圖(3)中的(b)曲線來定性地表示，也就是說，液體蒸發后將使得體積V內的氣壓升高，從而消解了一些真空泵5的作用。真空泵5還必須將蒸汽排出，以最后形成一如同(a)曲線所示的真空狀態。假如漏孔位于容器9的空氣收集區，如附圖2所示的13′位置，那么在對體積V進行抽空后，首先是空氣被抽出容器9，消解掉一些真空泵5的作用，然后再是容器9的液體成分在容器9內開始蒸發，蒸發的蒸汽將被吸出漏孔13′。這樣也會使得體積V內的氣壓升高，倘若空氣只有通過真空泵5才能排走，那么原來所遵循的氣壓變化過程將會由此而被消解一些。
體積V內的氣壓變化由真空探測器7進行監視。實驗表明，在經過幾秒的時段τ后(1至3秒)，就會形成一如附圖3所示的明顯壓差，即(a)與(b)曲線之差，該過程基本上與測試空腔內體積V的大小無關，如果漏孔小于1微米(0.02μm)，則泄漏容器與不泄漏容器之間的氣壓將會相差十倍。測量時以水作為液體成分。
在時間段τ過后，利用測量體積V內的絕對氣壓值來檢測容器是否存在泄漏，這是絕對可行的，但是，如果對氣壓差也進行測量，效果將會更好，為此，我們首先利用附圖4來進行說明。回過頭來參看附圖2，測量單元15上接有一壓力探測器7，而且它還設有特殊的泄漏指示閾值，在此由圖中的預置單元17表示。測量單元15的輸出為一兩狀態信號，分別指示泄漏或不漏。
如附圖4所示，真空探測器7的輸出信號被送至存儲單元19，并通過一定時探測信號S1進行控制，信號控制在圖中由開關S表示。該過程從附圖3中的第一時間點t1開始。到了附圖3所示的第二個時間點t2時，存儲單元19與探測器7的輸出信號便分別接至它們在壓差形成單元21的相應輸入端上，以生成一壓差輸出信號ΔP，如附圖3所示。
附圖5展示了測量電子設備的一極優選的實施辦法。探測器7的輸出信號被送入轉換單元121，轉換單元121作為一輸入器它包括一模擬-數字轉換器121a，以及一跟在其后的數字-模擬轉換器121b。轉換器121的輸出端接在差放單元123上，而探測器T的輸出信號直接送至差放單元123的另一輸入端。此處的差放單元123對應于附圖4所示的壓差形成單元21，其輸出信號作用在另一放大器125上，而放大器125的輸出信號在經過存儲單元127后在128處與其輸入信號產生疊加。存儲單元127的輸入信號取自放大器125的輸出端。該裝置由計時器129進行時間控制。在附圖3所示的t1時刻，為存入探測器所測的第一氣壓值，計時器129將給予單元121一轉換周期的時間，使得單元121的輸出端產生一經過再轉換的模擬輸出信號el0同時隨后探測器7所測的同種信號el被送至單元123的第二個輸入端。因此，單元125的輸出端將出現一零信號。盡管如此，在單元125的輸出端上通常會出現一零偏移信號，該信號在計時器129的作用下被存在存儲單元127中。在t2時刻，單元121停止轉換工作，這樣，在放大器123的一輸入端子上將直接接有探測器7在t2時刻所測得的主氣壓值，而另一輸入端上則是級121在t1時刻存儲的氣壓值。此外，存儲在單元127內的零偏移信號將作為一零補償信號而得到疊加，因而放大器125的輸出結果信號是帶零偏移補償的。
這樣可以對附圖3所示的氣壓差ΔP進行一很精確的測量。
假使測試的容器存在較大泄漏，那么從真空泵開始工作時起，測試空腔1內體積V的主氣壓就是另外一變化情形，如附圖3中的曲線(c)所示。這可以很容易地檢測出來，譬如，在較早的t0時刻，通過比較探測器7的輸出信號與給定的閾值(沒有示出)，便可實現該目的，如果實際氣壓沒有達到該閾值，裝于測試空腔1上的真空泵便不起作用。由于泄漏較大，容器內的大量成分將會被吸至測試空腔內，并由此沾染了空腔，這是要避免的。
我們已經講過，上述方法可以實現準確測試，它基本上同測試空腔1與待測的至少一容器之間的體積V沒有關系。為此，根據附圖6，可以同時對成批9′的容器9進行測試，以準確測出容器9是否存在一或多個泄漏。此外，由于檢測精度與體積V大小沒有關系，所以可利用測試空腔1對多個不同形狀、不同容積的容器9進行測試。
假如待測容器的機械強度不能經受約1巴的壓力，那么就可照附圖7所示，在測試空腔1′上裝設一套3′，該套3′同容器9的形狀緊密配合。因此，如附圖7所示，在抽空的作用下，突起20可以防止容器的器壁被吸到測試空腔的內壁上，從而使得容器與測試空腔器壁之間仍然存在體積V，以供發明對其進行抽空操作。這種突起可由一柵格或網孔來實現，優選地，可以對空腔內壁進行機械粗加工，利用這些微小的突起來支撐容器的器壁，以形成一連續的內部空間V。
如附圖7中的劃線所示，在封住蓋3或3′之后，可用力將容器的一部分器壁向內壓扁，以增大容器9內的氣壓，如果存在泄漏，還可以將填充物的液體成分壓出漏孔。
根據本發明，附圖9所示的方法及裝置可用來對大型儲罐進行泄漏監視。附圖9示出了一雙壁儲罐，即內壁23與外壁25。利用兩壁之間的體積，也即附圖2所示的體積V，可以對內外壁的緊密度進行測試。該技術可用于公路或鐵路運輸中的儲罐，也可用于靜止的大型儲罐裝置，如儲存汽油等。
附圖8示出了測試空腔1的一半，它為本發明方法的一裝置，在29處裝有三個容器，它們為三個較小的塑料容器，且用在醫藥事業上。由于測試空腔1可與容器形狀保持緊密配合，所以容器器壁可以為柔軟型。此處還示出了另一快速檢測是否有容器存在大泄漏的技術。在空腔1的器壁上集成了阻抗測量電極32、34它們相互電氣絕緣。它們接在一阻抗上，或優選地接到電阻測量單元35上。如果測試空腔優選地帶有一粗加工過的內壁，在它被抽成真空后，液體填充物便會吸到容器的外壁上，于是電極32與34之間所測的阻抗將發生急劇變化，由此便可迅速測出泄漏。阻抗測量單元35的輸出信號可以終止測試空腔1繼續被抽空(沒有示出)。
一旦測試空腔被泄漏容器的溢出填充物破壞，可通過抽空清洗及噴氣等辦法將其清洗干凈，優選地，采用氮氣與/或加熱方法。附圖8示出一條噴氣或清洗氣的輸送線，通過控制，氣體從儲氣罐37送至被染測試空腔1，在此，優選地采用一氮氣。
附圖8的1a所示的一半空腔被氣密地放到另一半上，以形成附圖2所示的完整測試空腔1。
由于本發明的測試周期較短，所以特別適合于對容器進行一條線測試，譬如，在一旋轉式傳送帶上裝設多個，也即幾個一組的測試空腔，讓該傳送帶自動地從傳送器中裝上容器去進行測試(沒有示出)，由此可利用上述測試技術同時進行測試工作。假使這種空腔測出有一容器存在泄漏，那么在隨后的測試中，該空腔不再裝設其它容器，在對下一組容器進行測試的測量周期內，該空腔保持空狀態。同時，此空閑空腔需按前文方法進行清洗，如采取抽空與/或噴氣及/或加熱方法等等。
顯然，在測試空腔的蓋3或3′與測試空腔1的主體之間，或者，在附圖8所示的測試空腔的兩半1a之間，必須實現一較好的真空密封。優選地，通過采用至少一對密封墊28來實現，密封墊28呈同心圓狀，然后再對兩密封墊之間的空間29進行單獨抽空處理，如附圖10所示。如果待測容器所含的填充物帶有多種特定的液體成分，那么測漏所選的蒸氣壓為液體成分中蒸氣壓最高值，也就是說，該液體成分在其最高的蒸氣壓時才開始蒸發。對此，還必須考慮液體的粘度，即在選擇液體成分的蒸氣壓時，該液體成分必須能達到充分的液態，以穿透極小的漏孔。如果測試空腔在抽空后，其內壓遠遠低于任意一液體成分的蒸氣壓，那么，至于考慮何種液體的蒸氣壓值就已經無關緊要了。
根據本發明的優選方法及優選裝置，可以測出容器內的氣壓-時間變化過程，其中，附圖11a為容器存在大漏的情形，附圖11b為小漏的情形，附圖11c為不漏的情形。
附圖12示出了一優選的監視及控制單元，它們分別對應于附圖2的15，17單元，聯系此圖，我們來對附圖11a-11c進行討論。
附圖11a中，當附圖12所示的測試空腔103由抽空裝置105進行抽空時，計時單元201便從t10時刻起開始計時。這在附圖12中由一抽空開始信號EVST/t10來表示。
經過預定時間ΔT后，如0.75秒，測試空腔103(附圖12中沒有示出)內的氣壓探測輸出信號A5同第一參考信號RFVGL進行比較，該RFVGL信號是通過預置源107預置出來的。出于該目的，比較單元109在t10+ΔT時刻由計時單元201打開。
在時間ΔT過后，如果實際測到的氣壓電信號(附圖12中的A5)沒出達到RFVGL值，就說明存在極大的泄漏VGL，該過程對應于附圖11a中的I曲線。這可通過比較器109的輸出信號Δ109檢測出來。根據附圖12方框109所示的特性，如果比較單元109在t11＝t10+ΔT時刻輸出的信號仍然為高電平，就表示存在極大泄漏VGL，它將在VGL輸出端輸出。假使容器103所在測試空腔內的周圍空間其主氣壓達到并穿過參考值RFVGL，VGL輸出端將沒有信號輸出，該過程對應于附圖11a中的II曲線。
優選地，利用生成的VGL信號來終止抽空循環，因為在測試時，由于容器泄漏較大，真空泵105可能已被沾染或將被沾染。
如附圖11a的II曲線所示，由于不會生成VGL信號，所以抽空過程將一直持續到t13時刻。在t13時刻，計時單元201停掉抽空裝置105，同時通過閥106把抽空裝置105與箱103斷開。此外，計時單元201激活比較單元111，在該比較單元111上另外還接有一參考值RFGL，它由參考信號源113生成。假如測試空腔周圍的主氣壓在t13時刻還沒有達到RFGL，比較單元111就會生成一輸出信號GL，以指示所測的容器存在較大泄漏。在測試系統繼續工作過程中，采用了一些反饋作用，這將在后文再作闡述。
假使比較器109，111其中有一發出了VGL或GL信號，那么計時單元201將在原理上重新復位，因為測試工作已經完成，而被測容器的質量在很短時間內已被鑒定出來。這在附圖12中用一信號RS201表示。如果計時單元201沒被復位，那么在t13之后，容器周圍的主氣壓值A5(t13)就會迅速存入保持或存儲單元117。保持或存儲單元117的輸出端接在差形成單元119上，而單元119的第二個輸入端上接有監視待測容器周圍氣壓的氣壓探測器其輸出信號A5，自t13開始，過了一預置測試周期TT后，如附圖12的單元121所示，在單元119的輸出端上將測到一壓差值DP，在附圖12中用開關單元123表示。壓差DP被送至另一比較單元125，該比較單元125在測試時間TT期間為激活狀態。另一參考值源127生成參考值DPREF送至比較單元125。DPREF值可按時間控制變化，而且/或者，供DPREF參考的參考值φR也可以按時間控制變化，這將在后文闡述。
在t13+TT時刻，如果DP大于參考值DPREF，單元125便產生一信號FL，以指示在測的容器存在較細泄漏。這種情況如附圖11b所示。如果DP達不到DPREF，就不會產生VGL，GL，FL信號，因此認為容器不存在泄漏。這種情況如附圖11c所示。
假如附圖12產生了VGL信號，那么，不管空腔103是單個的空腔，或是在一條線上與同一泵105相連的多個測試空腔103，抽空泵105都必須立即同與其相連的所有空腔103斷開。這是因為，在極大泄漏情況下，真空泵105可能已被容器的泄漏成分沾染。為此，在該情形下，可以裝設一冗余的抽空裝置，將它接到一或多個測試空腔上，以繼續進行測試工作，而在此期間，可以對有可能被沾染的第一抽空裝置進行修復。
在一多空腔一條線測試系統中，譬如，在一旋轉式傳送帶裝置上裝設多個測試空腔，對此，假如出現指示較大泄漏的GL信號，或出現指示較細泄漏的FL信號，它們都會優選地將帶有泄漏容器的空腔分離開來或“旁路掉”，使它不再繼續裝設待測容器，而其它空腔則繼續工作，并裝上新的容器進行測試。如果容器被測定帶有嚴重或輕度泄漏，那么它所在的測試空腔就會被旁路掉，由于容器的泄漏成分可能已經沾染該空腔，而該空腔不再用來進行工作，所以不會影響以后的測試結果。
在其它測試空腔繼續工作的測試周期內，被旁路的空腔得以重新修復。
修復工作可通過加熱該空腔的方法來實現，或用一液體與/或氣體對其進行沖洗，尤其可采用一熱氣。該空腔是否已被合格修復，可對它直接進行測試，就當里面裝有被測容器一樣。對此，如附圖12所示，如果該空態空腔的DP值沒有達到DPREF或適當設置的“空態空腔DPREF”值(ECDP-REF)，就說明它已被合格修復。
在測試空腔保持干凈且為空態的情況下，測得一DPe值，并將此測量值DPe作為一相應參考值存儲起來，以此以獲得這種ECDP-REV值，利用它便可檢測空腔是否已被合格修復。
現在參考附圖11a-11b，應該注意到，設置參考值RFGL，尤其是設置參考壓差值DPREF時應該非常嚴格，它們會在很大程度上影響到系統的準確度。對此，如果這些嚴格的參考值，尤其是DFREF值設置得過于精確的話，那么，環境溫度，周圍空氣溫度，抽空泵輕度沾染等等，都會影響主氣壓的變化過程，從而導致測試結果錯誤。
附圖13定量地示出了附圖11a-11c的壓力變化過程曲線圖，它們是在測試空腔內不含容器時測得的。在t13時刻，根據統計分布，氣壓值具有一些輕微的變化。因此，在利用多個測試空腔對容器進行測漏之前，需要將空態的測試空腔進行緊密封閉，然后按附圖13確立一平均值(RFGL)m。附圖12的比較器111中，或附圖11a-11c中所采用的RFGL值都可以通過在(RFGL)m上加以一偏移量ΔRFGL得到。必須指出的是，在對空態且具備條件的測試空間進行標定，以得出附圖3所示的測量結果期間，可以認為周圍環境參數是恒定的，如溫度，周圍空氣濕度等等。但是，在進行在線測試期間，這些干擾參數可能會發生緩慢變化，也可能改變(RFGL)m值。
每次進行多個或一條線測試期間，不管是采用單個測試空腔，還是采用串接大量或多于一的測試空腔，在相應的t13時刻，若已檢測出相應容器不存在重大泄漏，氣壓探測器的實際輸出信號便會進入平均單元113，在此對最后m個無重大泄漏容器的實際氣壓進行求平均值。該輸出平均值信號由附圖13中的(RFGL)m表示，但隨著周圍環境參數的變化，它也將隨著時間發生變化。根據附圖13，在輸出平均值A5的基礎上再加上偏差ΔRFGL，其結果便等于動態變化參考值RFGL，該值被送入附圖12所示的比較單元111。這種動態變化參考值RFGL如附圖15所示，它從初始設置狀態開始，通過對空態測試空腔103進行輔助測量，可得出這種情形。
從附圖15中可清楚地看出，平均氣壓值A5(t13)同時也作為DPREF的參考基準值。為此，如附圖12所示，壓差參考值DPREF不是參考絕對靜態值φR，而是參考A5。
現在來講述另一提高測試精度的辦法，它由以下方法實現，即通過單獨或額外地實現一動態RFGL值，并在其基礎上建立一動態上限DPREF。對此，根據附圖16，在時間段TT的末尾，只要輸出信號FL指示出在測容器不存在泄漏，實際氣壓差DP便被輸入平均單元35。單元135對最后m個測試周期進行求平均值，得出一平均壓差輸出信號DP，該信號再被偏移一ΔDP量，其結果便作為附圖12單元127的DPREF信號。
回過來再看附圖15，如上文所述，圖中帶有一恒定DPREF信號，通過采取一對DP進行求平均值的技術，可以產生一動態變化的檢驗值DPREF，它可隨著影響壓差的干擾參數的變化而變化，如圖中曲線(DPREF)t所示。
很明顯，無需動態變化基值A5就可實現附圖15所示的動態變化信號(DPREF)t，如附圖12中的劃線所示，(DPREF)t的參考值為一穩定、恒值的φR，而不是動態值A5。
事實上，在測量一或多于一的測試空腔的輸出信號A5時，采用數字方法是比較有利的，也就是說，將相應探測器的輸出信號進行模擬-數字轉換處理。
附圖17中，在時間軸上以任意單元的形式示出了實際氣壓差值DP，它們是在位于一條線測試裝置上的大量測試空腔中連續測得的。根據附圖16，附圖17示出了計算平均壓差值DP以及偏移值ΔDP，最后形成附圖15或16所示的(DPREF)t。很顯然，在連續測試過程中，平均值DP及(DPREF)t隨時間的變化而變化，由于A點的壓差值要大于瞬時(DPREF)t值，所以在形成平均值DP時，它被忽略掉，因為該測量值是在附圖11b所示容器存在泄漏的情況下測得的。
此外，對于一特定的測試空腔，假如它在測試容器的過程中先后出現的泄漏指示次數達到一預定數目，如先后三次泄漏指示，那么該測試空腔在以后的測試過程中也將被旁路掉，由于它可能被沾染，或自己本身出現泄漏，所以它需要進行再修復。這種測試空腔在連續測試帶泄漏的容器時，可能被沾染，或發生不緊密情形，通過修復和修復檢驗，可對上述情況進行確認，這在上文已經講述過。
此外，我們已經講過，針對一些待測容器，尤其是一些填充物，我們可以將測試空腔加熱到一預定的溫度，優選地，每個測試空腔內的這種溫度可通過一溫度負反饋來進行控制。為此，依賴于溫度的填充物蒸氣壓可設置在一預定的范圍之內。根據附圖11a-11c，在實際測試周期開始之前，可優選地利用預熱周期這段時間來完成上述加熱過程。
上文提到，不管泄漏是暴露在容器內的氣體收集區，還是位于填充物區，都可以將容器的泄漏檢測出來。但是，對于有些填充物，如液體中帶有粒子成分，那么在構成被測容器周圍的相應氣壓差時將可能出現意外不同情況。
因此，如附圖18所示，在有些情況下，可以給被測容器9設計一或幾個可移動的測試空腔103。為此，可將測試空腔103安裝在樞軸A上，使得它能夠圍著旋轉軸140轉動。在此，測試空腔內氣壓探測器的接入接出，以及該測試空腔內加熱裝置的接入接出等都可經過驅動軸140來進行連接。優選地，空腔1，103不作旋轉運動，而是作一振幅±的振蕩運動，如附圖18所示。利用該技術，如附圖19，漏孔L被移至空氣中，然后又移到液體內，因此，不管是在附圖19a的位置，還是在附圖19b的位置，測試都認為有液體成分在產生蒸發。
不管是帶有一空腔的測試器，還是一用于一條線測試的多空腔測試裝置，都可優選地利用一標準泄漏裝置來對測試裝置的正常功能進行檢驗，也可用它來校準測量單元，優選地，這種標準泄漏裝置裝設在測試裝置上，因此，在任何需要時刻，都可對裝置進行校準與/或全面測試。該標準或校準泄漏裝置如附圖20所示。
在附圖20中，從測試空腔至真空泵105的管路上裝有一針狀閥142，測試空腔對應于附圖12中的103，針狀閥142是可調的，但它優選地由用戶設置在一預定的漏值上，且大小不變。通過針狀閥142，管路將真空泵105同液體貯存器144連接起來，優選地，在貯存器144內裝有蒸餾水。貯存器144可通過增壓管路及閥146進行調節增壓。在設置針狀閥值時，使得貯存器144內的蒸餾水不能滲入空腔103同真空泵105的連接管路中，而只有蒸汽才能進入。但是，利用管路及閥146，通過調節增大貯存器144內的壓力后，可以模擬形成不同程度和大小可變的漏孔，但沒有液體穿入和破壞空腔及/或連接管路及/或真空泵。對于一設有大量測試空腔的裝置，該帶針狀閥142的校準裝置可以居中放置，并同時接在所有的空腔103上，同時，在該裝置內設有一居中的抽空裝置105，它也可同時對所有的空腔產生作用。對于每個空腔103，可選擇單獨地給它們裝設該種校準裝置。
已經發現，利用上述測漏技術，在把被測容器周圍的氣壓降至低于容器含量的液體成分蒸氣壓后，就沒有必要再進行電阻測量了，這在參考附圖8時已經闡明過，因此，可以省掉測試空腔上的電極裝置及測量單元，這樣可以大大降低整個裝置的成本及其復雜性。本發明特別適用于測試小瓶或泡疤，尤其是用在醫藥器具上，在生產過程中可對單個的小瓶或泡疤進行一條線測試。按照附圖6所示，將大量容器9機械地連在一塊，以形成一組容器，顯然，在進行泄漏測試時，把這樣一組容器看作為一容器。
利用本發明的方法及裝置對泡疤進行測漏，其整個測試周期將小于2秒，在附圖11中，該過程為t10到TT末尾。若采用設有大量測試空腔的一條線裝置進行測試，如在一旋轉式傳送帶上裝設24個測試空腔，這樣的生產率將會很高。
權利要求
1.一種用于制造無泄漏容器的方法，包括制造容器；將至少一個所述容器置于測試條件下，并且由此監視與所述容器的泄漏情況有關的信號；產生至少一個來自所述監視信號的信號；進一步監視來自所述監視信號的信號是否在一個動態信號范圍內；根據所述進一步監視的結果將所述一個容器識別為無泄漏；如果所述識別的所述結果顯示所述容器無泄漏，使下一個來自所述監視信號的信號更新所述動態范圍。
2.如權利要求1所述的方法，包括形成所述監視信號和至少一個參考信號的差信號，并且利用所述差信號更新下一個動態范圍，所述動態范圍與所述下一個動態范圍有關。
3.如權利要求2所述的方法，包括利用將所述下一個動態范圍加上一個恒定信號值得到的結果信號來形成所述動態范圍。
4.如權利要求2所述的方法，還包括建立所述至少一個參考信號作為一個動態參考信號。
5.如權利要求4所述的方法，包括如果實際測試的容器被識別為無泄漏，通過將與所述監視的信號有關的信號與同先前識別為無泄漏的容器有關的此類信號求平均來建立所述動態參考信號。
6.如權利要求2所述的方法，其中在第一時間點對與所述監視信號有關的信號進行采樣，建立所述參考信號，并且在隨后的第二時間點對所述有關的信號進行采樣，所述得到的信號是從在隨后的第二時間點采樣的有所述關信號得到的。
7.區權利要求6所述的方法，其中從所述有關信號得到的信號是從所述有關信號和所述參考信號的差信號得到的。
8.如權利要求6所述的方法，其中在所述第一時間點采樣的有關信號作為一個電信號被存儲到至少所述第二時間點上。
9.如權利要求8所述的方法，其中通過在所述第一時間點被激活轉換功能的模擬-數字轉換器存儲在所述第一時間點采樣的有關信號。
10.如權利要求1所述的方法，包括作為所述容器來同時識別一批容器。
全文摘要
一封閉容器(9)，其中裝有填料，此填料至少包含一液體成分，為了對容器(9)進行泄漏測試，將它放到測試空腔(1)內，然后抽空空腔(1)，使其氣壓至少小于上述液體成分的蒸汽壓。對容器(9)周圍的壓力進行監視，也就是說，監視測試空腔(1)內的壓力。監視過程由一真空壓力探測器(7)實現，利用真空泵(5)來降低容器(9)周圍的壓力。如果有液體從漏洞中滲出，它便會蒸發到低壓空腔內，這種蒸發作用使得容器周圍的壓力發生變化，從而通過監視該壓力來檢測出是否存在泄漏。
文檔編號G01M1/00GK1519549SQ200310120980
公開日2004年8月11日 申請日期1998年3月10日 優先權日1997年5月26日
發明者馬丁·萊曼, 馬丁 萊曼 申請人:馬丁·萊曼, 馬丁 萊曼