用于确定密封容器中是否存在裂缝的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定密封容器中是否存在裂缝的方法和装置。根据本发明的方法和装置，其被设置成能检测密封容器的流体泄漏。更具体，但非排它性地，所述流体可以是气体或蒸气状态，并且可以由气体或气体混合物，或由蒸气或蒸气混合物，或由气体和蒸气混合物组成。所述容器可以是刚性容器，例如玻璃罐或瓶子，也可以是具有至少一个柔性壁部分的容器，例如塑料桶、袋和不同类型的柔性包装。

背景技术

目前，许多饮料和用作食品或用于其它用途的产品主要通过以下包装方式之一进行保存。

根据主要用于保存液体的第一种方式，对刚性或半刚性容器通过设置在容器上的合适开口装入要保存的物质。随后，开口通过合适的封闭元件例如，盖子密封。在其它情况下，要保存的产品用带子或薄膜包裹或被引入到柔性塑料材料管中，随后，由此获得的包装通过沿着一条或多条连接线熔接密封。在其它情况下，已知使用预先形成的塑料材料桶。该桶通过其上提供的开口填充，随后该开口通过熔接到桶壁的塑料薄膜密封。

更普遍而言，食品，但不仅仅是食品，被保存在密封包装中，目的是尽可能长时间地保持产品在包装时具有的化学物理特性不变。

因此，在应用上述方法时遇到的主要问题之一是如何获得包装的最佳密封，以避免受到外部环境的污染。在许多应用中，最佳密封导致封闭件必须在保持包装的外部压力下或在包装正常使用、运输和储存期间其所经受的压力之下基本上是气密的。例如，在食品产品的情况下，包装在大气压下必须基本上是气密的，以防止包装内部的环境与外部环境连通，从而导致物质和空气从一种环境传递到另一种环境，从而防止污染所包装的产品及其感官特性腐败的风险。

在容器通过熔接密封的情况下，例如由于熔接过程的错误执行而导致的熔接不善可能危及包装的气密密封。设置熔接温度的错误、粘合剂熔接材料的选择错误、熔接区域接触面的平整度不佳以及熔接区域中存在杂质或异物都是可能影响容器的气密密封的因素。

如果是刚性或半刚性容器，例如众所周知的由盖子封闭的瓶子，则气密密封可能由于，例如在要施加盖子的区域中该盖子或瓶子的畸形，或由于封盖机的操作问题，例如盖子施加步骤中的对齐问题而受到损害。

通常，细心的操作者甚至通过目视就可以容易地检测出由于容器封闭件的明显缺陷而发生的容器的物质缺损。这种缺损通常会导致物质从容器中明显溢出。因此，在这种情况下，负责监督包装生产线的细心的操作员可以很容易地识别有缺陷的容器，并在必要时立即在填充和密封步骤的下游将其移除，主要是为了丢弃它们并防止将它们提供给消费者，或是将它们提交给进一步检查或给维修。

很容易理解的是，容器的泄漏检测对于操作者来说泄漏越小越困难，例如由于微裂缝和微孔导致的泄漏。这些泄漏被定义为微泄漏，即容器上的极少量泄漏，由于它们不会导致明显的液体或其它物质溢出，因此无法立即检测到，但从长远来看，它们会损害产品质量。这种微泄漏通常是由大约10微米以及甚至小到几微米，例如3-7微米的裂缝引起的。

为了解决如何有效地检测密封容器是否存在微泄漏的问题，迄今为止已经提出了几种解决方案。

第一种已知解决方案是例如在US 3708949(A)中公开了如何检测热密封容器的泄漏问题。该文献公开了一种用于形成并随后检查热密封封套的密封性的方法和装置。该文件中公开的方法基本上包括：在引入改性气氛之后密封容器的步骤；使容器承受机械压力以减小由容器壁封闭的体积并因此增加封闭在容器中的气体的压力，从而在如果存在微裂缝时，则会促进它们溢出的步骤；气体检测器检测容器外部是否有存在于改性气氛中的示踪气体的步骤；以及移除未通过检查的容器的步骤。

WO2013/011329(A2)中公开了另一种已知的用于测试热密封容器的密封性的方法。根据该文献的教导，容器填充有示踪气体并经受压缩以促进气体通过可能存在于密封区域中的微裂缝溢出。合适的检测器，包括成对的电极，位于更可能发生气体微泄漏的容器区域附近。检测器电极上电压的变化使得能检测到示踪气体的存在。

WO2017125386(A2)公开了一种方法，其中将通常呈条带形式的化学物质施加到容器上。该物质的物理和/或化学性质根据与该物质接触的气体例如氧气的浓度而变化。物质性质的变化引起发射的电磁辐射的频率、波长或相位的变化，其可被位于容器外部的检测器检测到。

DK201570808(A1)公开了一种用于检测来自引入了示踪气体的密封容器的气体泄漏的装置。该装置包括：分析室，在气密密封性测试期间容纳所述容器；以及能够在分析室内产生真空的装置。气体检测器被设置为与该分析室连通以检测示踪气体的存在。

因此，根据现有技术的教导，检测微泄漏的步骤通常会借助在容器被密封之前引入容器的示踪气体，通常是二氧化碳(CO

本发明的第一个目的是提供一种用于确定密封容器中是否存在裂缝的方法和装置，其不受上述现有技术的限制和缺点的影响。

本发明的另一个目的是提供一种上述类型的方法和装置，其能检测来自不同种类的容器的泄漏，无论容器是刚性还是柔性，无论是否对容器进行机械挤压，甚至泄露是由于小的或非常小的裂缝，即它对应于微泄漏，并且是由几微米的开口引起的。

本发明的又一个目的是提供一种用于检测密封容器泄漏的方法和装置，如果与现有技术相比，其可以改善操作速度，即如果有泄露的话，其是可以更快地检测出泄漏的方法和装置，从而最大限度地提高生产或容器加工厂的操作速度。

本发明的再一个目的是提供一种上述类型的方法和装置，即使在周围环境的条件发生扰动或改变的情况下，其也能以较高精度实现泄漏检测。

本发明还有一个但不是最后一个目的是提供一种可靠且可以廉价使用的方法和装置，从而使它们可以大规模工业应用。

通过如所附权利要求中所要求保护的方法和装置来实现上述和其它目的。

发明内容

用于确定密封容器中是否存在裂缝的方法主要包括：确定要放置密封容器的检测区的步骤；以及当所述容器位于所述检测区时，确定是否存在用于指示所述容器存在裂缝的热梯度的步骤。

与基于特定示踪气体浓度传感器的现有技术装置相反，根据本发明的方法和装置能够通过测量热梯度来确定容器泄漏是否存在，因此不需要存在和测量示踪气体，以及不需要利用压差。

有利的是，根据本发明的装置可以可选地包括机械施力装置，用于使待测试的样品容器经受挤压，以促进样品与进行检测的环境之间的热交换。

所述机械施力装置可包括挤压组件，其优选包括一对可旋转辊，所述辊优选相对于待检查的产品的前进方向横向布置并且具有基本上平行于产品前进的平面的旋转轴线。因此，当待检查的产品在传送带上前进时，可旋转辊优选布置成使它们的旋转轴线横向于该带的前进方向并且位于平行于该带平面的平面上。

根据本发明，温度为Tc的待检查密封容器优选通过定位组件设置在检测区中，该定位组件包括至少一条传送带，或转盘，或输送机或任何其它能够将容器转移到检测区的装置。

根据本发明的具体实施例，检测区被限定在检测通道内，其气氛保持在温度Ta。优选在检测通道中设置至少一个温度传感器和/或至少一个热成像仪，抽吸装置以及挤压装置。

在本发明的另一具体实施例中，检测通道被制造为确保雷诺数保持尽可能低。检测区内的雷诺数增加会引起涡流或空气湍流，这种现象会对热梯度检测产生不利影响。为了精确地区分由于通过的样品容器中的泄漏引起的热梯度与由于流体的湍流运动和通过的容器的几何形状引起的梯度，因此有必要尽可能地增加Ta和Tc之间的差异，并提供通道几何形状使得尽可能保持通道中的空气运动为层流，从而保持低雷诺数。

根据本发明的优选实施例，检测通道至少一米长并且至少在入口处、更优选在入口和出口处配备有空气屏障。空气屏障可以例如，通过配备有直线槽的空气扩散器产生，其被配置为限定相应的空气幕或叶片，即当气流通过适当配置的槽扩散时，其基本上散布在平面表面上，并且，得益于流速，在距扩散器一定距离内保持这种配置。

优选检测通道还配备有加热和/或冷却装置，用于使待测样品容器通过的通道中的温度保持恒定。所述装置能够保持整个通道中的温度恒定和均匀，从而避免湍流或热梯度。

在该装置的一个特别优选的实施例中，通道被配置为基本上限定一恒温器，即，能够产生或吸收热量而不改变其温度的系统。在优选实施例中，通道配备有管道，恒温流体在该管道中流动。优选地，管道位于通道壁附近，以便不妨碍样品通过检测区。

根据本发明的第一实施例，通过至少一个热成像仪来确定热梯度的存在。有利的是，根据本发明的该第一实施例的方法可以通过使用多个热成像仪来实施，这些热成像仪被布置成利用它们的作用范围来监控至少部分检测区。然而，相对于工业工厂中容器控制生产线的需求而言，通过热成像仪实施可能会导致速度缓慢且成本高昂，而且，基于通过热成像仪检测热梯度的方法可能导致对通过检测区的样品的微泄漏不够敏感。

根据本发明的第二实施例，通过温度传感器确定热梯度的存在。

优选地，根据本发明的该第二实施例的装置包括位于检测通道中的检测头，其设置有抽吸装置，该抽吸装置从通道中的多个点抽吸气体混合物并将混合物引导至几个温度传感器。

优选地，检测区通过至少一个管道与至少一个温度传感器连通，从所述检测区抽吸的空气通过该管道被传送到温度传感器。

附图说明

本发明的一些优选实施例将参照附图以非限制性示例的方式提供，其中：

图1是本发明优选实施例的示意图。

图2是根据本发明优选实施例的装置的侧视立体图。

图3是结合到图1所示装置中的检测通道的侧视立体图。

在所有附图中，相同的附图标记用于表示相同或功能等效的组件。

具体实施方式

参照图1，其示意性地示出了根据本发明的优选实施例制造并且包括检测区13的检测装置11。检测区13被布置成接收密封容器CT，该密封容器CT将接受检查以确定是否存在可能的泄漏，即能够使容器CT的内容物与容器外部的周围环境连通的开口。根据本发明的优选实施例，检测区13由包括框架17的支撑结构15限定，并且它与外部环境连通。

装置11还包括温度传感器器件19，其被布置成产生电信号，该电信号指示通过或碰触所述传感器19的气体混合物中热梯度的存在。在本发明的特定实施例中，传感器19是由烧结半导体材料制成的热敏电阻，其响应于小的温度变化，表现出很大的电阻变化。待分析的气体混合物在通过传感器19时，引起在与传感器相关联的电路中通过的电信号的至少一个参数的变化。该变化与通过传感器19的气体混合物引起的热梯度成比例。在其它实施例中，可以使用不同类型的温度传感器。这种类型的传感器是本领域技术人员已知的，因此不再对其进行更详细的描述。

装置11还包括与检测区13和所述温度传感器19连通的管道21。根据本发明，并且从下面的描述会变得更加明显的是，在从所述检测区13抽吸气体的步骤中，气体沿箭头f1所示的方向经管道21从检测区13流动到传感器19。

在本发明的该优选实施例中，管道21通过输送机29与检测区13连通。根据本发明，单个检测区13可以配备有多个输送机29。例如，可提供围绕通过区13的容器CT的输送机29，使得借助输送机29，通过区13的容器CT的基本上整个侧表面都受到的空气抽吸的影响。

回到图1A，下文将描述本发明的用于检测密封容器的泄漏的方法的优选实施例。

该方法主要包括：将待检查密封性的容器放置在检测区13中的步骤；以及通过与所述检测区13连通的至少一个抽吸管道21抽吸所述检测区13中存在的空气的步骤。

因此，根据本发明，检测泄漏的方法主要并优选包括以下步骤：

限定检测区13，密封容器将放置在该检测区中；

使所述检测区13通过管道21与温度传感器19连通；

将容器放置在所述检测区13中；

通过所述管道21从所述检测区13抽吸气体样品并将其传送到传感器19以确定所述容器中是否存在气体泄漏。

可选地，根据本发明的方法包括样品容器经受压缩或挤压步骤以促进可能的气体溢出的步骤。优选所述挤压步骤通过包括可旋转辊的挤压组件来执行。

参照图2，根据所示的本发明的实施例，通过定位组件51将待测试的样品容器放置在检测区13中，检测区13限定在包含本发明的装置11的设备10中。根据该实施例，定位组件51包括相应的传送带，用于将容器引入或使其进入检测区13以及用于将所述容器从检测区13中取出或使其退出。优选所述定位组件51还包括一对侧面引导件55a、55b，以用于将容器正确定位在检测区13中，优选位于区13的中央。

参照图3，示出了本发明的特定实施例，其中检测区13限定在相应的检测通道14内。根据本发明的该实施例，通道14配备有加热和/或冷却装置16，以用于保持待检测样品容器CT通过的通道内的温度恒定。所述装置16被布置成保持温度在整个通道中恒定和均匀，从而避免湍流或热梯度。

在所示的实施例中，通道14配备有管道18，恒温流体，例如水在管道18中流动。优选管道18靠近或位于通道壁20处，以免妨碍样品CT通过限定在同一通道内的检测区13。优选所述管道18可以包括单个对应管，该管限定一蜿蜒路径，其在围绕检测区13的通道18的壁20表面的大部分或很大一部分上延伸。

始终根据本发明，样品产品CT的进入开口22优选被空气幕或叶片占据，该空气幕或叶片分布在基本上垂直于通过检测区13的样品产品的前进方向的平面上。

工业适用性

本发明在多个领域都具有工业应用，用于检测基本上任何类型的容器的泄漏和微泄漏，无论容器是可压缩的还是刚性的。本发明还可以用于检测来自加压刚性容器的液体，例如水或饮料的泄漏。

所描述和图示的本发明可以在相同的发明原理内的进行多种变化和修改。