包括运载气体供应的膜室和方法

本发明涉及一种用于对含有测试流体(测试气体或测试液体)的测试试样进行泄漏测试的膜室。

膜室用作气体测试室，用于测试样品(例如食品包装)的气密性。在这里，试样充满了测试气体，并放置在膜室。膜室是封闭的并被抽真空。由气体检测器检测从试样逸入膜室的测试气体。作为测试气体检测的替代方法，测量了膜室中总压力的增加。因此，检测试样中的泄漏与从试样中逸出的测试气体的类型无关。

在刚性测试室中，已知通过一种不同于测试气体的运载气体连续流动通过测试室，以便将从测试试样中逸出的测试气体与运载气体一起提供给检测器。

例如，在EP1522838B1中描述了这种运载气体方法。

对于具有柔性壁或壁部分的测试室，即所谓的膜室，也可以使用运载气体，例如DE10214224799A1中所描述的运载气体。

特别是在具有柔性测试室壁的膜室中，当测试室处于真空状态且膜室壁已经附着在试样上时，很难产生均匀的运载气体流动。在非均匀运载气体流分布在膜表面的情况下，泄漏率信号取决于试样的位置或泄漏在膜室中的位置。

本发明的目的是提供一种改进的膜室，用于根据运载气体法对含有测试流体的测试试样进行泄漏测试，以及相应的方法。

根据本发明的膜室由权利要求1的特征定义。

本发明的膜室包括真空口，用于连接真空泵和气体检测器，气体通过该真空口从膜室内部抽出。所述膜室包括至少一个界定膜室容积的柔性壁部分。特别地，可将膜室的至少一个壁设计为完全柔性。优选地，所有膜室壁都是柔性的。在这种情况下，膜室可以由两个相互相对放置的柔性膜形成。围绕外侧柔性壁部分的框架用于封闭膜室容积。框架可以夹紧膜并使它们相互压紧。具体地，可以想象，每个膜壁具有其自身的框架，其中，所述膜壁的框架以气密方式相互压紧，从而封闭所述膜室容积。

发明的特殊性是真空口设置在相对于所述框架位于中心的区域内，并在所述外侧被所述框架径向包围，而用于将运载气体供应到膜室容积中的至少一个进气口设置在外框体的区域中，使得通过进气口流入的运载气体沿柔性壁部分从外侧向内流经膜室容积流至真空口。这允许在柔性壁部分的区域内均匀地流过膜室容积。在泄漏测试中，当膜室被抽真空时，膜室容积较小，膜室容积沿柔性壁部分表面分布。

“相对于框架中心并在外侧被所述框架的包围”是指，在膜室的顶视图中，例如在图1中，真空口与框架在所有方向上的间隔大约相等，并且框架以环形方式包围真空口，而框架不必在形状上为环形。例如，当膜室在顶平面视图中看到时，真空口可位于或靠近框架的几何中心或重心。

根据本发明的第二种变型，真空口和进气口在运动学上的反转的意义上互换，使得进气口相对于框架的中心布置，并在外侧被所述框架包围；而在外框的区域内设置至少一个真空口，使得通过进气口进入的运载气体沿柔性壁部分从内到外流经膜室容积至真空口或多个真空口。

测试流体可以是测试气体和/或测试液体，即也可以是气体和液体的混合物。

根据本发明，运载气体在通过进气口流入膜室后或在通过真空口流出膜室之前，按照径向电导值沿周向以高于电导值沿径向流向真空口是有利的。根据本发明的第一变型，气体在流入膜室后，在气体沿膜室壁之间从外侧向真空口径向流动之前，首先沿着膜室壁的外缘在外侧沿周向扩散。根据本发明的第二变型，气体在流出膜室之前，气体在膜室壁之间由内向外径向流向真空口或多个真空口后，沿膜室壁的外缘在外侧沿周向扩散。

在这两种变型中，气体沿径向朝向真空口均匀分布在周围上。为此，特别是当未包含试样时，或在薄膜未被包含试样隔开的区域内，在膜室容积相邻的相对内框架表面之间的距离d

在本发明的一个实施例中，沿所述框架的周围分布有多个进气口或真空口。特别地，膜室可以被设计成径向对称，真空口被设计成相对于环形圆周框架同心。这使得均匀分布的运载气体沿膜表面在径向方向上由外向内流过膜室。

具有相互相对放置的两个膜室壁的膜室，两个壁中的每一个可设有相对于框架中心且同心布置的真空口或进气口。

至少在面向膜室容积的一侧，柔性壁部分有利地包括或由不吸收测试流体和/或运载气体的材料组成。这种材料可以是，例如，硅胶，丁基橡胶或EPDM(ethylene-propylene-diene-monomer，乙烯-丙烯-二烯单体)橡胶。

在膜室壁或柔性壁区域的内侧，可以提供由于其结构而具有高气体导电性的材料的附加层，例如，作为薄网或网，以促进气体从外框架流向真空口或从内部进气口流向聚集在一起的壁之间的外框架。作为替代或补充，面向膜室容积的至少一个壁或柔性壁部分的表面可以构造为，即粗糙、不均匀和/或具有许多凸起和/或凹陷，从而给出有限的气体电导值。

根据本发明的方法由权利要求13的特征定义。据此，首先将试样引入膜室，然后用连接真空口的真空泵将膜室封闭并抽真空。运载气体通过进气口供应到膜室，在真空状态下，膜室容积减小。在泄漏试样的情况下，测试流体从试样内部漏出进入膜室，在膜室内与运载气体混合。运载气体和测试流体的混合气体由真空泵通过真空口抽吸，并供应给同样连接到真空口的气体检测器进行分析。运载气体沿柔性壁部分由外向内(变型1)或由内向外(变型2)经膜室容积沿柔性壁部分向真空口供气，使运载气体沿柔性壁部分均匀分布。

在下文中，参照附图更详细地解释本发明的示例性实施例。在图中:

图1是第一实施例的示意图；

图2是第二实施例和的示意图；

图3是第三实施例的透视图。

前两个实施例的膜室10包括环形周向的框架12。在第三实施例中，框架12也是周向环形的，即使形状不是环形的，但也几乎是具有圆角的矩形的形状。框架12的其他环形几何形状也是可以想象的。

框架12可以是由两个互补形状的框架部件组成的两部分设计，每个框架部件12a、12b支撑各自的膜室壁14。如图2所示，两个框架部件12、12b通过两个密封件16、18以气密方式相互连接，密封件16、18也是环形的。

两个薄膜14中的每一个都夹在两个框架部件12a、12b中的一个中，并且其中至少一个薄膜具有相对于周向的框架12同心且中心设置的真空口20。所述框架12具有进气口22，用于通过所述框架向膜室内部供应运载气体。在图1的实施例中，提供了进气口22、30。在图2和图3的实施例中，在框架12的相对两侧形成用于运载气体的两个进气口22、30。在图1中，冲洗气源和运载气体源通过阀门V1、V2连接到进气口22。所述框架还包括另一进气口24。在两个密封16、18之间形成的间隙26可以通过连接到气孔24的真空泵28通过气孔24进行抽真空。在图1实施例中，真空泵28通过阀门V3连接到气孔24。

所述两个框架部件12a、12b在其两侧各具有与膜室容积相邻且彼此面向的内框架面13。所述两个框架部件12a、12b的内框架面13彼此以距离d

两种膜14分别在其面向膜室容积的一侧包括内膜表面15。在膜室的封闭状态下，如图2所示，在真空状态和非真空状态下，两个内膜表面15之间保持距离d

如图1所示，真空泵32连接到真空口20。在图1实施例中，真空泵32通过阀门V4、V6连接到真空口20。气体检测器36连接到连接真空泵32和真空口20的气体传导路径34，通过该气体检测器可以分析从膜室10排出的气体是否存在测试流体。其中，气体检测器36与检测气体传导路径38相连，其两端分别通过阀门V7、V8与气体传导路径34相连。

这允许在引入试样后，在真空泵32运行时，在阀门V4和V6打开的情况下，将膜室容积抽真空。当达到足够的真空时，关闭阀门V5，在阀门V2打开的情况下，通过进气口22向膜室容积提供经过节流的连续运载气体，运载气体在膜室容积中沿膜室壁14内侧沿真空口20方向由外向内径向流动。阀门V6关闭，阀门V7和V8打开，从膜室容积抽出的混合气体通过打开阀门V4和V7供给气体检测器36，最终通过打开阀门V8到达真空泵32，并从那里逸出进入环境大气。

泄漏测试完成后，阀门V2关闭，阀门V1打开，可通过进气口22向膜室容积提供一冲洗气流，冲洗膜室容积。在这里，通过阀门V1的冲洗气体没有供应或至少没有通过打开的阀门V2的运载气体供应进行强烈的节流。

当阀门V3打开，真空泵28运行时，可将两个密封件16、18之间的框架间隙(也称为腔环间隙)抽走，从而使两个框架部件12a、12b相互压紧，从而关闭膜室12。

有利的是，运载气体流从外室框架径向对称地向内流过测试室壁之间的空间，到达壁或膜中心的真空口。这样可以以相同的灵敏度和相同的速率(响应时间)检测到在测试样品的某一点泄漏的气体。

气体流动的均匀性在很大程度上受到沿膜空间的电导值和入口(分别从室环到膜空间的过渡处)与膜中心真空口之间的压差的影响。

最后，腔室环隙内的压力应该是均匀的。为此，气体电导值在圆周方向沿腔室环隙从载体进气口22的点到距离进气口22最远的腔室环隙内的点必须大于至少一个因素10，该至少一个因素10为所述气体传导值在径向方向上沿由所述膜室壁形成的空间(膜室体积)从所述腔室环隙到所述各自的膜室壁的中心处。

关于本发明的第二变型的实施例除了真空口和进气口互换的区别之外，本质上对应于图1-3中所示的实施例。