DE2814064A1

DE2814064A1 - Verfahren und einrichtung zum pruefen abgedichteter behaelter

Info

Publication number: DE2814064A1
Application number: DE19782814064
Authority: DE
Inventors: Michio Kakumoto; Hirosi Nakagawa; Eizi Oe
Original assignee: Otsuka Pharmaceutical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1977-11-30
Filing date: 1978-03-31
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2814064B2; JPS5476284A; DE2814064C3; JPS5737027B2; GB1601797A; US4243932A

Description

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OTSUKA PHARMACEUTICAL FACTORY, INC. 115, Aza-Kuguhara, Tateiwa, Muya-cho, Naruto-shi, Tokushima-ken
(Japan)

Verfahren und Einrichtung zum prüfen abgedichteter Behälter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung bzw. Einrichtung zum Prüfen abgedichteter Behälter aus Kunststoff, Glas od. dgl. elektrisch isolierendem Werkstoff auf feine Löcher oder Gasblasen mit eingeschlossenem Inhalt, wie eine parenterale Lösung oder wie destillierte Nahrung.

Herkömmlich werden derartig abgedichtete Behälter auf feine Löcher dadurch geprüft, daß der Behälter zwischen einem Elektrodenpaar angeordnet wird, daß eine Spannung über die Elektroden eingeprägt wird zur Erzeugung eines Entladungsstroms am Behälter und daß der Strom erfaßt wird, um zu beurteilen, ob der Behälter ein feines Loch besitzt oder nicht.

Dieses Verfahren bzw. die dazu verwendete Anordnung wird anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Fig.l zeigt dabei die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens und Fig. 2

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einen dazu äquivalenten Sehaltkreis. Fig. 1 zeigt einen zu prüfenden Behälter 4, der zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode 20 angeordnet ist. Die zweite Elektrode 20 ist mit einem Anschluß eines Impedanzglieds verbunden. Eine Wechselstromversorgung 60 ist mit der Elektrode 10 und dem anderen Anschluß des Impedanzglieds 70 verbunden. Ein Beurteilungsglied 50 ist an das Impedanzglied angekoppelt. Ein Anschluß der Stromversorgung 60 ist geerdet. Die herkömmliche Einrichtung bzw. Anordnung ist auch so zu betrachten, dai sie der elektrischen Schaltung gemäß Fig. äquivalent ist, in der dargestellt sind die Kapazität ©.„ zwischen der ersten Elektrode 10 und dem Inhalt des Behälters 4, die Kapazität Cp₀ zwtehen der zweiten Elektrode 20 und dem Inhalt und der elektrische Widerstand R des Inhalts.

Wenn eine Spannung über die Elektroden 10 und 20 bei dieser Anordnung eingeprägt wird, fließt ein Koronaentladungsstrom i., über die Elektroden, wenn der Behälter 4 kein feines Loch besitzt, während die Spannung einen Funkenentladungsstrom ip über die Elektroden 10, 20 bei Vorhandensein eines feinen Lochs erzeugt. Da gilt I_n > i. ist ein Schwellenwert i , ein definierter Bezugswert, mit der Beziehung ip > i > vorgegeben für die Nachprüfung derart, daß, wenn der über die Elektroden 10, 20 für den Behälter 4 erfaßte Entladungsstrom größer als i ist, das Ergebnis das Vorhandensein eines feinen Lochs anzeigt, während dann, wenn er kleiner als i_ ist, de:
anzusehen ist.

als i_ ist, der Behälter 4 als kein feines Loch aufweisend

Dieses herkömmliche Prüfverfahren ist vollständig verwendbar, wenn ein großer Unterschied zwischen dem Korona-

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entladungsstrom und dem Funkenentladungsstrom besteht, jedoch ist die tatsächliche Differenz dazwischen nicht so groß wie erwartet. Das Verhältnis des Signalwerts für Zurückweisung und des Signalwerts für Annahme, d. h. des Verhältnis S/N bzw. ip/i-j beim erläuterten herkömmlichen Verfahren, beträgt nämlicly etwa 2, obwohl es von der Art der geprüften Behälter abhängt. Dies bedeutet jedoch, daß eine erhebliche Wahrscheinlichkeit einer Fehlbeurteilung vorliegt.

Darüber hinaus erreicht das herkömmliche Verfahren sich stark ändernde Erfassungssignalwerte unter dem Einfluß von Änderungen der Wanddicke des Behälters, von Oberflächenschmutz darauf oder von Fehlern beim Positionieren des Behälters zwischen den Elektroden. Folglich besteht, wenn ein hoher Schwellenwert i_ verwendet wird, eine zunehmende Neigung eine Zurückweisung als für einen einwandfreien Gegenstand geltend anzusehen. Andererseits wird, wenn ein niedriger Schwellenwert verwendet wird, es wahrscheinlicher, fehlerhaft einen annehmbaren Gegenstand zur Zurückweisung anzusehen. Das ergibt sich am Besten aus Fig. 17*die die Erfassungssignalwerte in Spannungswerten darstellt, die beim Prüfen von eine parenterale Lösung enthaltenden Flaschen erhalten worden sind. Die Vollinie zeigt eine ideale fehlerfreie oder einwandfreie Flasche, die Strichlinie eine fehlerhafte Flasche, d. h. eine Zurückweisung und die Strichpunktlinie eine üblicherweise zulässige oder annehmbare Flasche. Fig. 17 zeigt, daß der Spannungswert für eine annehmbare Flasche nahe dem für die Zurückweisung ist und daß eine Fehlbeurteilung leicht auftreten kann, abhängig vom verwendeten Schwellenwert. In Fig. 17 ist die Zeit längs der Abszisse der Darstellung aufgetragen, was jedoch nicht die Phasendifferenz zeigt, um

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den Maximalwert des Wellenverlaufes zu zeigen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahre! und eine Einrichtung zur Prüfung derartiger Behälter anzugeben, die sicherer arbeiten.

Die Aufgabe wird J3ei einem Verfahren zum Prüfen abgedichteter Behälter auf feine Löcher gelöst durch einzelnes Erfassen von zwei Entladungsstromflüssen, die am Behälter zwischen einer ersten Elektrode einer ersten Elektrodeneinrichtung und zwei zweiten Elektroden von zweiten Elektrodeneinrichtungen erzeugt werden und durch Umsetzen der Differenz zwischen den einzeln erfaßten Werten in einen Erfassungssignalwert derart, daß ein zunehmendes Verhältnis des Zurückweisungssignalwertes gegenüber dem Annahmesignalwert (S/ίί.) erhalten wird, wodurch die Erfassung von feinen Löchern oder Gasblasen, falls solche vorliegen, erleichtert wird, was sich vom herkömmlichen Verfahren unterscheidet, bei dem ein Entladungsstrom am Behälter erfaßt wird zum Vergleich mit einem Schwellenwert, wodurch das so durchgeführte erfindungsgemäße Verfahren zur genauen Prüfung der Behälter geeignet ist, ohne daß es durch Änderungen der Wanddicke, der Oberflächenverschmutzung oder der Fehler beim Positionieren des Behälters, die dem jeweiligen einzelnen Behälter eigen sind, beeinflußt wird.

Die Erfindung gibt weiter eine Anordnung bzw. Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens an.

und Die Erfindung gibt also ein Verfahren /eine Einrichtung

zur Prüfung abgedichteter Behälter auf feine Löcher mit

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darin enthaltenem Inhalt an durch Anordnen · des abgedichteten Behälters zwischen der ersten und zweiten Elektroden,durch Einprägen einer Spannung über der ers ten Elektrode und den zweiten Elektroden zur Erzeugung zx*eier Entladungsstromflüsse am Behälter und zwischen der ersten Elektrode und je einer der zweiten Elektroden, durch einzelnes Erfassen der Entladungsströme und durch Umsetzen des Unterschiedes zwischen den erfaßten Werten in einen Erfassungssignalwert.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Einrichtung zur Durchführung eines herkömmlichen Prüfverfahrens)

Fig. 2 schematisch ein Blockschaltbild einer der Einrichtung gemäß Fig. 1 elektrisch äquivalenten Schaltung;

Fig. 5 schematisch eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens;

Fig. 4 schematisch ein Blockschaltbild einer der Einrichtung gemäß Fig. J elektrisch äquivalenten Schaltung;

Fig. 5 eine Darstellung eines fehlerfreien Behälters \ · während der Prüfung mittels des,erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 6 eine Darstellung des Erfassungssignalwertes über der Zeit zur Darstellung des für den Behälter gemäß Fig. 5'erhaltenen Ergebnisses;

Fig. 7 einen fehlerhaften Behälter während dessen Prüfung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 8 eine Darstellung des Erfassungsignalwertes über der Zeit zur Darstellung des für den Behälter gemäß Fig. 7 erhaltenen Ergebnisses;

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Pig. 9 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Annahmesignalwert und dem Zurückweisungssignalwert, die für das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird;

Fig.10 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Annahmesignalwert und dem Zurückweisungssignalwert, die für das herkömmliche Verfahren erhalten wird;

Fig.11 schematisch ein Blockschaltbild einer der ßrfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 3 bei fehlerfreiem Behälter elektrisch äquivalenten Schaltung;

Fig.12 schematisch ein Blockschaltbild einer der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 3 bei fehlerhaftem Behälter elektrisch äquivalenten Schaltung;

Fig.13 ein Blockschaltbild einer der herkömmlichen Einrichtung äquivalenten elek trischen Schaltung, korrespondierend zur Darstellung gemäß Fig. 11;

Fig.l4 einen einzigen unabhängigen Behälter bei dessen Prüfung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig.15 einen kontinuierlichen Satz von fünf Behältern während der Prüfung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig.lö eine Darstellung des Erfassungssignalwertes (Spannung) über der Zeit gemäß der Erfindung, wenn feine Löcher mit jeweils gleichem Abstand von den zweiten Elektroden angeordnet sind;

Fig.17 eine Darstellung des Erfassungssignalwertes (Spannung) über der Zeit gemäß dem herkömmlichen Verfahren zur Darstellung der Änderungen des Erfassungssignalwertes;

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Pig. l8, 19 schematisch Darstellungen anderer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung,bei der jede zweite Elektrode mehrere Elektrodenelemente aufweist,

Fig. 20 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung,bei der eine zweite Elektrode mehrere Elektrodenelemente aufweist, während die andere zweite Elektrode ein einziges Elektrodenelement besitzt.

Das herkömmliche Prüfverfahren und die herkömmliche Prüfeinrichtung wurde anhand der Pig. I, 2 und 17 bereits erläutert.

Gemäß Fig. 3 enthält eine Einrichtung oder Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine erste Elektrode 1 und zwei zweite Elektroden 2 und 3· Die erste Elektrode 1 enthält hier ein einziges Elektrodenelement und jede der zweiten Elektroden 2, 3 besitzt hier ein einziges Elektrodenelement. Die zweiten Elektroden 2, 3 sind gleichbeabstandet von der ers ten Elektrode 1 entfernt. Der zu prüfende Behälter 4 ist zwischen der ersten Elektrode 1 und den zweiten Elektroden 2, 3 angeordnet. Die eine zweite Elektrode 2 ist mit einem Anschluß eines ersten Impedanzglieds 71 verbunden. Die andere zweite Elektrode 3 ist mit einem Anschluß eines zweiten Impedanzglieds 72 verbunden, das parallel zum ersten Impedanzglied 7I angeordnet ist. Eine Stromversorgungseinheit 6 enthält einen Zusatztransformator 64, der weiter unten näher erläutert wird. Die Sekundärwicklung des Zusatztransformators 64 ist mit der ersten Elektrode 1 und mit den anderen Anschlüssen der

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Impedanzglieder 71* 72 verbunden. Ura sicheren Betrieb sicherzustellen, sind die letzten» Anschlüsse der Impedanzglieder 71, 72 geerdet. Die Stromversorgungseinheit 6 weist weiter eine Wechselstromversorgung 61, einen Oszillator zur Erzeugung der erwünschten Wechselsignalform aus dem Ausgangssignal der Stromversorgung 61 und auch zum Erhöhen der Frequenz des Ausgangssignals, einen Verstärker 63 zum Verstärken des Ausgangssignals vom Oszillator 62 und den erwähnten Zusatztransformator^ auf zur Erzeugungjder gewünschten Hochspannung aus dem ·Verstärkerausgangssignal an dessen Sekundärwicklung. Auf diese Weise erzeugt die Stromtfersorgungseinheit 6 aus irgendeiner Niederspannung und irgendeiner niederfrequenten Welle die gewünschte Hochspannung und gewünschte Hochfrequenzwelle in der Sekundärwicklung des Zusatztransformators 64. Die Stromversorgungseinheit 6 erreicht eine Spannung, die abhängig von der Größe und dem Werkstoff des zu prüfenden Behälters 4 eingestellt worden ist.

Die erfindungsgemäße Einrichtung oder Anordnung enthält weiter ein Beurteilungsglied 5 zum einzelnen Erfassen der beiden Entladungsstromflüsse, die am Behälter 4 erzeugt worden sind, und zur Beurteilung,ob der Behälter 4 ein feines Loch oder eine Gasblase besitzt oder nicht. Insbesondere erfaßt das Beurteilungsglied 5 einzeln den von der ersten Elektrode zur einen zweiten Elektrode 2 fließenden Strom und den von der ersten Elektrode 1 zur anderen zweiten Elektrode 3 fließenden Strom und setzt die Differenz zwischen den Strömen in die Differenz zwischen den Spannungen über den Anschlüssen der Impedanzglieder ¹Jl und 72 um. Das Beurteilungsglied 5 enthält einen Differenzverstärker 51, der mit den zweiten Elektroden 2 und 3 verbunden ist, einen Wellenformwandler 52 zum Herausführen lediglich von Wellenformen, die höher als ein vorgegebener Pegel sind^aus dem

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Ausgangs signal des Verstärkers 5I, eine Absolutwertischaltung um die Ausgangswellen oder Signale des Wellenformwandler 52 in positiver oder negativer Richtungfanzuordnen und einen Vergleicher 54 oder Spannungspegeldetektor,der mit der Absolutwertschaltung 53 verbunden ist.

Fig. 4 zeigt eine zur Einrichtung gemäß Pig, 3 elektrisch äquivalente Schaltung, mit einem Kondensator C, zwischen der ersten Elektrode 1 und dem Inhalt des zu prüfenden Behälters 4, einem Kondensator C₂ zwisbhen der einen aweiten Elektrode 2 und dem Inhalt, einem Kondensator C_ zwischen der anderen zweiten Elektrode 3 und dem Inhalt und einem Widerstand R des Inhalts. In der äquivalenten Schaltung wird die Impedanz des geschlossenen Kreises aus erster Elektrode I - Behälter 4 - erster zweiter Elektrode 2 - erstem Impedanzglied 71 - Strornversorgungseinheit 6 - ersterElektrode 1 Im wesentlichen gleich der Impedanz des geschlossenen Kreises aus erster Elektrode 1 - Behälter 4 - zweiter zweiter Elektrode 3 - zweitem Impedanzglied 72 - Stromversorgungseinheit 6 - erster Elektrode 1 gemacht. Das Impedanzglied 7I ist äquivalent dem Impedanzglied 72. Die Kondensatoren C₁. und C, werden im wesentlichen einander gleich gemacht. Die Impedanzen der Impedanzglieder 7I und 72 sind so klein, daß sie bezüglich der Impedanzen von C., Cp, C-, und Widerstand R vernachlässigbar sind.

Wenn eine Spannung über die erste Elektrode 1 und die zweiten Elektroden 2, 3 für einen fehlerfreien Behälter 4, d. h. einen keine feine Löcher aufweisenden Behälter 4 eingeprägt wird, werden Koronaentladungsströme i-, und ijL über dem

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Behälter 4 wie in Fig. 5 dargestellt, erzeugt. Wenn C, = Cp, sindjiie Ströme i₂ und I₁. theoretisch gleich. Der tatsächliche Prüfbetrieb erreicht jedoch einen bestimmten Unterschied zwischen den Strömen i-, und i^, da jedoch die Ströme i und I^ gleichzeitig an einem einzigen zu prüfenden Behälter 4 erfaßt werden, ist der Unterschied zwischen den erfaßten Werten im wesentlichen frei vom Einfluß von Änderungen durch die Wanddicke des Behälters_;durch Schmutz auf dessen Oberfläche oder durch durch die Positionierung des Behälters 4 zwischen den Elektroden 1, 2, 3 hervorgerufenen Fehlern. Folglich ist der Unterschied zwischen i^ und Iu nahezu Null. Fig. zeigt eine Darstellung des Unterschiedes_/dargestellt in Spannungswerten,zwischen den an einem fehlerfreien Behälter erfaßten Strömen. Die Darstellung zeigt, daß ein kleiner oder gar kein Unterschied zwischen den erfaßten Werten besteht.

Wenn der Behälter 4 ein feines Loch besitzt und fehlerhaft ist, wird ein Koronaentladungsstrom i, an einer Seite des Behälters 4,an der kein feines Loch vorliegt, erzeugt und tritt ein Funkenentladungsstrom I₂, an der anderen Seite auf, an der das feine Loch vorhanden ist, wie in Fig. 7 dargestellt. Der Funkenentladungsstrom i^ ist größer als der Koronaentladungsstrom 1-,, weshalb ein merklicher Unterschied dazwischen besteht. Fig. 8 zeigt eine Darstellung des Unterschiedes bei Umsetzung in Spannungswerte zwischen den an dem fehlerhaften Behälter 4 erfaßten Strömen. Der deutliche oder merkbare Unterschied ist offensichtlich zu erkennen.

Wenn der Behälter 4 mehrere feine Löcher an einer seiner Seiten besitzt, tritt eine Funkenentladung an dem feinen Loch auf, das den geringsten Abstand zu einer der zweiten Elek-

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troden 2, 3 besitzt, während die andere Elektrode 3, 2 lediglich eine Koronaentladung erzeugt, wodurch ein Differenzausgangssignal erhalten werden kann. Wenn weiter mehrere feine Löchernahe den zweiten Elektroden 2 bzw. 3 vorhanden sind, tritt eine Funkenentladung lediglich an einem feinen Loch auf, das den geringsten Abstand von den Elektroden 2 oder 3 besitzt. In diesem Fall, wenn beispielsweise die Elektrode 3 die Funkenentladung erzeugt, tritt lediglich eine Koronaentladung der Elektrode 2 auf, wodurch ein differentielles oder Differenzausgangssignal erreicht wird. Wenn feine Löcher mit gleichem Abstand von den Elektroden 2 bzw. 3 angeordnet sind, erzeugen die Elektroden 2 und 3 abwechselnd Funkenentladung, was ein Differenzausgangssignal ergibt. Fig. 16 zeigt eine Darstellung des Erfassungssignalwertes (Spannung) über der Zeit zur Darstellung der Spannungswellenformen oder Signalverläufe, die die Elektroden 2 und 3 abgeben. In Fig. 16 sind dargestellt ein Spannungssignalverlauf 8 für die Elektrode 2 und ein Spannungssignalverlauf 9 für die Elektrode 3· Daraus ergibt sich, daß bei einem Abschnitt 10 der Abszisse eine Funkenentladung lediglich an der Elektrode 3 auftritt, während an einem Abschnitt 11 der Abszisse eine Funkenentladung lediglich an der Elektrode 2 auftritt.

Bei der erläuterten erfindungsgemäßen Einrichtung erfaßt das Beurteilungsglied 5 die Ströme i^ und i^ einzeln und setzt die Differenz dazwischen in einen Spannungswert um. Der umgesetzte Wert zeigt das NichtVorhandensein von feinen Löchern an, wenn er Null oder nahezu Null ist, oder das Vorhandensein eines feinen Loches oder von feinen Löchern an, wenn er groß ist. Da das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein von feinen Löchern aufgrund eines Vergleiches zwischen den Entladungsströmen bestimmt werden kann, die am

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geprüften Behälter 4 erfaßt werden, erfordert die erfiridungsgemäße Einrichtung theoretisch nicht stets die Verwendung eines Schwellenwertes,jedoch kann ggf. die Differenz zwischen den erfaßten Werten mit einem Schwellenwert zur Beurteilung verglichen werden.

Während das erläuterte erfindungsgemäße Verfahren auf einen einzigen unabhängigen zu prüfenden Behälter anwendbar ist, wie das in den Fig. 3 und 14 dargestellt ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren in gleicher Weise zweckmäßig für mehrere seitlich miteinander zu einer Gruppe oder eihem, Satz verbundenen Behältern, wie das in Fig. 15 dargestellt ist. Im letzteren Fall werden die gruppierten, oder miteinander verbundenen Behälter zwischen den Elektroden nacheinander zur Prüfung angeordnet. Vorzugsweise sind die zweiten Elektroden 2* > gemäß Fig. 15 biegsam derart, daß keine Störung bei der Förderung der Behälter 4, 4A, 4b auftritt.

Fig. 9 zeigt eine Darstellung der Beziehung zwischen Annahmesignalwerten X und Zurückweisungssignalwerten Y, die von dem Differenzsystem gemäß der Erfindung erhalten werden. Diese Annahme - und Zurückweisungssignalwerte werden jeweils durch Umsetzen der Differenz zwischen den erfaßten Strömen i^ und I^ in einen Spannungswert erhalten. Fig. 10 zeigt . eine Darstellung der Beziehung zwischen Annahmesignalwerten X^f und Zurückweisungssignalwerten Y', die gemäß dem herkömmlichen Verfahren bestimmt sind. In ähnlicher Weise sind diese Signalwerte in Form von Spannungen dargestellt. Die Signalwerte gemäß Fig. 9 und 10 wurden auf folgende Weise erhalten. Es wurden sieben Sätze oder Gruppen von abgedichteten Polyäthylen-Behältern geprüft, die eine nichtelektrolytische

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Zuckerlösung enthielten,wobei jeder Satz oder jede Gruppe fünf miteinander seitlich verbundene Behälter aufwies (vgl. Fig. 15)» In jeder der Sätze oder Gruppen von Behältern war der erste Behälter 4A frei von jedem feinen Loch und war der benachbarte zweite Behälter 4B fehlerhaft (vgl. Fig. 15)· Der annehmbare Behälter 4A und der zurückzuweisende Behälter 4B jedes Satzes wurde gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren geprüft zur Bestimmung der Annahmesignalwerte X und Zurückweisungssignalwerte Y für die sieben Paare. Aufgrund der erhaltenen Ergebnisse wurden sieben Punkte (X, Y) auf einer Darstellung gemäß Fig. 9 aufgetragen. In gleicher Weise wurden die zulässigen oder annehmbaren Behälter 4A und die zurückzuweisenden Behälter 4b jedes Satzes gemäß dem herkömmlichen Verfahren geprüft zur Bestimmung von Annahmesignalwerten X¹ und Zurückweisungssignalwerten Y' für die sieben Paare und wurden sieben Punkte (X^r, Y^f) auf einer Darstellung wie gemäß Fig. 10 aufgetragen. Die Signalwerte wurden mittels eines Synchronoskops zur Messung von Spannungen gemessen.

Fig. 9 zeigt, daß die durch das Differenzverfahren gemäß der Erfindung erhaltenen Annahmesignalwerte im Bereich von 0 bis 50 mV liegen und daß die entsprechenden Zurückweisungssignalwerte im Bereich von 200 bis j500 mV liegen, weshalb das Verhältnis S/N zwischen 4 und 10 liegt. Fig.10 zeigt, daß die Verhältnisse S/N die durch das herkömmliche Verfahren erreichbar sind, bei 1,6 bis 2,0 ilegen. Daraus folgt, daß das erfindungsgemäße Verfahren außerordentlich günstig ist.

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Mit Bezug auf die Fig. 11 bis 13 werden die Unterschiede zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem herkömmlichen Verfahren im folgenden erläutert unter Verwendung von mathematischen Gleichungen. Fig. 11 zeigt eine der· erfindungsgemäßen Einrichtung (vgl. Fig. 3) elektrisch äquivalente Schaltung, wenn der Behälter 4 keinerlei feine Löcher aufweist, Fig. 12 zeigt eine der erfindungsgemäßen Einrichtung (Fig. 3) elektrisch äquivalente Schaltung, wenn der Behälter mit einem feinen Loch zurückzuweisen ist, und Fig. 13 zeigt eine einer herkömmlichen Einrichtung elektrisch äquivalente Schaltung entsprechend der Schaltung gemäß Fig. 11. Die Impedanz der Impedanzglieder 71, 72 gemäß Fig. 3 besitzt den Impedanzwert Z in den Fig. 11 und 12. Die Koronaentladungsströme i, und i^, die auf einen annehmbaren Behälter erzeugt werden, sind die Ströme Ib und Ic in Fig. 11. Der Funkenentladungsstrom und der Koronaentladungsstrom, die auf einen zurückzuweisenden Behälter erzeugt werden, sind in Fig. 12 die Ströme Ib' bzw. Ic'.

Ein Beispiel einer einfachen Analyse aufgrund der Wechselstromtheorie wird im folgenden erläutert, wobei die eingeprägte Spannung eine Sinuswelle 1st.

Wenn der erfindungsgemäß geprüfte Behälter keine feinen Löcher aufweist (Fig. 11), wobei die Impedanz Z so klein ist, daß sie gegenüber den Impedanzen von G₁, C_g, C„ und R vernachlässigbar ist, sind die Spannungen an den Punkten b.

und c: vb = Z ■ = ^ ,

Vc = Z

^{2 (} JScT ^{+ R +} ^- ⁾ ^ mit E = angelegte Spannung.

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Cp und C, sind die zwischen dem Behälter 4 und den zweiten Elektroden 2, J5 vorhandenen Kapazitätswerte. Da die Elektroden 2, 3 so ausgebildet sind, daß Cp = C-, beträgt das Differenzausgangssignal für den fehlerfreien Behälter:

Vo = Vb ~ Vc = 0 (V) (1)

Wenn der Behälter 4 ein feines Loch besitzt (vgl. Fig.12), das beispielsweise nahe C^ liegt, tritt eine Funkenentladung zwischen dem feinen Loch und der betrachteten Elektrode auf. Der erzeugte Strom enthält den Strom aufgrund des Flusses von Ionen, die aufgrund des Durchschlags von Luft freigesetzt sind, wobei dieser Strom größer ist als der sich von dem Kondensator ergebende Verschiebungsstrom. Der Kondensator bzw_a die Kapazität Cp kann als !Widerstand R^T angenommen werden, für den gilt:

R = _T ,

mit I = i,

V = Spannung über den entgegengesetzten Enden des Entladungsweges, und
I - Strom über den Entladungsweg.

Der Absolutwert von R^! ist erheblich kleiner als der Absolutwert der durch Cp gegebenen Impedanz. Folglich steht die als R' interpretierte Kapazität Cp nicht in Gegensatz zur Erläuterung, daß das erzeugte Ungleichgewicht ein Differenzausgangssignal ergibt.

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Die Spannungswerte an den Punkten b und c und das Differentialausgangssignal V_Q, die sich aufgrund des Vorhandenseins eines feinen Loches ergeben, ergeben sich

^zu: Vb =

Vc = Z»Ic^! /

daraus folgtsVo = Zw(Ib¹^Ic') ; (2),

mit

_Ia. = 1 ,

Ib^r = la¹·

R¹ + ^Tn-

Ic¹ = Ia¹ —

R¹ + -ττΓ,

Auf diese Weise ist bei Vorhandensein eines feinen Loches das sich ergebende Differenzausgangssignal nicht Null, sondern ein Wert proportional zur Differenz zwischen Ib' und Ic¹. Zusammenfassend ergeben gemäß dem Differenzsystem gemäß der Erfindung fehlerfreie Behälter theoretisch keine Ausgangsspannung, während fehlerhafte Behälter eine Ausgangsspannung von Z (Ib' - Ic') ergeben.

Wenn ein keine feine Löcher aufweisender Behälter gemäß dem herkömmlichen System (vgl. Fig. 13) geprüft wird, ergibt sich die Spannung Vb am Punkt b zu:

R +

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Im Pall eines fehlerhaften Behälters ist j ω Cp₀ ersetzbar durch R", was dem Widerstand des Weges der Entladung durchjdas feine Loch entspricht. Im Ergebnis wird die folgende Gleichung erhalten:

vb' = ζ · P-

ι (DU ίο

Es bestehen die folgenden Unterschiede zwischen dem herkömmlichen Verfahren und dem Differenzverfahren gemäß der. Erfindung. Beim herkömmlichen Verfahren zeigen die Gleichungen (3) und (4), daß die Spannung durch E, C-_o und Cp₀ beeinflußt wird. Insbesondere Bringen die entweder an fehlerfreien Behältern oder an fehlerhaften Behältern erfaßten Signal/ipegel Veränderungen mit sich bezüglich des Schwellenwertes infolge von Änderungen der eingeprägten Spannung E sowie von Änderungen von C₁₀ und C₀₀ aufgrund sich ändernder Wanddicke des Behälters und aufgrund von Fehlern bei der Positionierung des Behälters. Folglich ist das herkömmliche Verfahren nicht geeignet für genauen Prüfbetrieb. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist die Ausgangsspannung theoretisch vollständig unbeeinflußt von der eingeprägten Spannung E. Selbst bei ,Behältern unterschiedlicher Wanddicken ergibt sich kein Einfluß auf das erfaßte Ergebnis, wenn der Behälter eine insgesamt erhöhte Dicke besitzt anstatt von örtlichen Änderungen, da C„ ^da dann gleich C, ist. Während Behälter, bei denen Cp nicht gleich C, ist, nicht die Gleichung (l)erfüHßfl)_o zeigt Fig. an, daß das Differenzausgangssignal Vo für fehlerfreie Behälter wesentlich kleiner ist als dasjenige für fehlerhafte Behälter. Folglich ist das erfindungsgemäße Verfahren dem

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herkömmlichen Verfahren sowohl vom Prinzip als auch von den tatsächlich erreichten Ergebnissen her gesehen überlegen.

Wenn auch bei der beschriebenen Einrichtung die erste Elektrode ein einziges Elektrodenelement besitzt, können mehrere Elektrodenelemente verwendet werden, abhängig von der Größe, der Form, usw. des zu prüfenden Behälters, um eine verbesserte Prüfgenauigkeit mit einer zweckmäßigen Elektrodenanordnung sicherzustellen.

In ähnlicher Weise kann eine oder können beide zweiten Elektroden mehrere Elektrodenelemente enthalten. So zeigen Pig. 18 und Fig. I9 Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen jede zweite Elektrode 2, 3 mehrere Elektrodenelemente aufweist. Fig. 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die eine zweite Elektrode 2 ein einziges Element und die andere zweite Elektrode 3 mehrere Elektrodenelemente aufweist. Den Elektrodenelementen sind die Impedanzglieder Z, bis Z^ gemäß den Fig. l8 bis 20 zugeordnet.

Wenn auch Wechselspannung über die Elektroden beim erläuterten Verfahren eingeprägt wird, ist auch eine Gleichspannung beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar, wobei dann die Geschwindigkeit, mit der der Behälter zwischen den Elektroden gefördert wird, geeignet bestimmt werden muß in Bezug auf die dem Behälter inhärente Zeitkonstante R, G, wobei C eine kombinierte Kapazität darstellt.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden soll, muß der Inhalt des zu prüfenden Behälters etwas Leit-

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fähigkeit aufweisen. Das erflndungsgemäße Verfahren ist anwendbar, wenn der Widerstand des Inhalts ausreichend niedrig ist in Bezug auf den Isolationswiderstand des Behälters.

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Leerseite

Claims

BEETZ-LA MPRECHT-BEE TZ PATENTANWÄLTE Steinsdorfstr. 10 · D-8000 München 22 Dipl.-!ng. R. BEETZ sen. Telefon (089) 227201 - 227244 - 29 5910 Dipl.-lng. K. LAMPRECHT Telex 5 22048 - Telegramm Allpatent München Dr.-Ing. R. BEETZ jr. Rechtsanwalt Dipl.-Phys. Dr. jur. U. HEIDRICH Dr.-Ing. W. TIMPE 76-28.O6lP(28.O62H) Dipl.-lng. J. SIEGFRIED Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. SCHMITT-FUMIAN 31. März 1978 Ansprüche

1.J Verfahren zum Prüfen abgedichteter Behälter mit darin eingeschlossenem Inhalt auf feine Löcher, bei dem

ein abgedichteter Behälter zwischen einer ersten Elektrodeneinrichtung und einer zweiten Elektrodeneinrichtung angeordnet wird,

eine Spannung über die Elektrodeneinrichtungen eingeprägt wird zum Erzeugen eines Entladungsstroms am Behälter, und der Entladungsstrom erfaßt wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß für die zweite Elektrodeneinrichtung zwei zweite Elektroden vorgesehen werden,

daß der Entladungsstromfluß, der an dem Behälter und zwischen der ersten Elektrodeneinrichtung und den zweiten Elektroden erzeugt ist, einzeln erfaßt wird, und

daß die Differenz zwischen den einzeln erfaßten Werten in einen Erfassungssignalwert umgesetzt wird.

2. Einrichtung zur Prüfung abgedichteter Behälter mit darin eingeschlossenem Inhalt auf feine Löcher, gekennzeichnet durch

eine erste Elektrode (l) mit zumindest einem Elektrodenelement,

zwei zweite Elektroden (2, j5)> die gegenüber der ersten Elektrode (1) so angeordnet sind, daß ein abgedichteter Behälter (4) dazwischen positionierbar ist, wobei jede der zweiten Elektroden (2, 3) zumindest ein Elektrodenelement aufweist,

76-(OPFG-533-021)MeF

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ORIGINAL INSPECTED

ein erstes Impedanzglied (7I), das an einem Anschluß mit einer der zweiten Elektroden (2) verbunden ist,

ein zweites Impedanzglied (72), das an einem Anschluß mit der anderen zweiten Elektrode (3) verbunden ist,

eine Stromversorgungseinheit (6), die mit der ersten Elektrode (1) und den anderen Anschlüssen des ersten und des zweiten Impedanzglieds (71, 72) verbunden ist, und

ein Beurteilungsglied (5), das mit den zwei Elektroden (2, 3) verbunden ist zum einzelnen oder getrennten Erfassen der Entladungsströme(i^, i^^die am Behälter (4) und zwischen der ersten Elektrode (1) und den zweiten Elektroden (2, 3) erzeugt sind, und zum Beurteilen, ob der Behälter(4) ein feines Loch besitzt oder nicht aufgrund des Unterschiedes zwischen den erfaßten Strömen(i-,, i-u) ·

3. Einrichtung nach Anspruch 2,dadurcS gekennzeichnet, daß die Stromversorgungseinheit (6) aufweist eine Wechselstromversorgung (6l), einen Oszillator (62) zur Erzeugung eines gewünschten Wechselsignalverlaufes aus dem Ausgangssignal der Wechselstromversorgung (61) und zum Erhöhen der Frequenz des Ausgangssignals, einen Verstärker (63) zum Verstärken des Ausgangssignals des Oszillators (62) und einen Zusatztransformator (64) zum Erzeugen der gewünschten Hochspannung aus dem Ausgangssignal des Verstärkers (63).

4« Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beurteilungsglied (5) aufweist:

Einen Differenzverstärker (5I), der mit den beiden zweiten Elektroden (2, 3) verbunden ist,

einen Wellenformwandler (52), um aus dem Ausgangssignal des Verstärkers (5I) lediglich die Wellenformen oder Signale herauszuführen, die höher als ein vorgegebenerjPegel sind,

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eine Absolutwertschaltung (53) zum Anordnen der Ausgangssignalverläufe des 'Wellenformwandler (52) in positiver oder negativer Richtung und

einen Spannungspegeldetektor (54), der mit der Absolutwertschaltung (53) verbunden ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (1), die zwei zweiten Elektroden (2, 3), das erste und das zweite Impedanzglied (7I, 72) und die Stromversorgungseinheit (6) so gewählt und angeordnet sind, daß die Impedanz des geschlossenen Kreises aus erster Elektrode(l)- Behälter(4)- erster zweiter Elektrode (2)-erstem Impedanzglied (7I) - Stromversorgungseinheit (6) erster Elektrode (1) im wesentlichen gleich der Impedanz des geschlossenen Kreises aus erster Elektrode (1) - Behälter (4) ■ zweiter zweite^rElektrode (3) - zwei tem Impedanzglied (72) otromversorgungseinheit (6) - erster Elektrode (1) ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen von erstem und. zweitem Impedanzglied (7I, 72) einander gleich sind und so klein sind, daß sie bezüglich der Impedanz der Kapazität(C.)zwischen der ersten Elektrode (l) und dem Inhalt des Behälters (4), der Impedanz der Kapazitäten (Cp und Ο,-,)zwischen den zwei zweiten Elektroden (2, 3) und dem Inhalt des Behälters (4) und dem elektrischen Widerstand (R)des Inhalts des Behälters (4) vernachlässigbar ist, wobei die Kapazitäten Cp und C^ im wesentlichen einander gleich sind.