Prüfung des Innendrucks bei luftdicht verschlossenen Gefäßen

Luftdicht und unter Teilvakuum verschlossene Gefäße werden in vielen Industriezweigen verwendet.

In Glasbehältern, sogenannten Vials, konserviert und lagert die Pharmaindustrie gefriergetrocknete Inhaltsstoffe.

Die Leuchtmittelindustrie nutzt Edelgase in Innen- und Außenkolben von Entladungslampen während bei Solarthermie-Röhren ein möglichst vollständiges Vakuum und die Abwesenheit von Fremdgasen gefordert sind.

Die Kosmetikindustrie nutzt luftdicht verschlossene Schmuckverpackungen wie beispielsweise Flacons.

Konventionelle Prüfverfahren erfordern die Zerstörung der getesteten Proben und ermöglichen daher nur Stichprobentests.

Für einen 100% Test soll eine Lösung bereitgestellt werden, welche die Bestimmung des Fülldrucks und/oder der Gaszusammensetzung ohne Zerstörung der Probe erlaubt.

Durch frühzeitige Erkennung von Ausfällen oder Toleranzüberschreitungen können Kosten der Weiterbearbeitung effektiv eingespart werden.

Risse im Glas, Glasbrüche oder Undichtigkeiten der Versiegelung, die für das menschliche Auge nicht erkennbar sind, können zu einem schleichenden Verlust des Innendrucks führen. Dieser tritt erst im Verlauf der Lagerung oder des Transportes auf. Ein Schnelltest im Warenausgang oder direkt am Ort der Verwendung kann hier für Gewissheit sorgen.

Die Idee

Plasma wird als der „vierte Aggregatzustand“ der Materie bezeichnet. Unter Plasma versteht man in der Physik ein (teilweise) ionisiertes Gas, in dem sich zu nennenswertem Anteil freie Ladungsträger wie Ionen, Atomrümpfe oder Elektronen befinden. Durch Anregung der Gase entsteht eine Lichtabstrahlung im sichtbaren sowie im nahen Infrarot- und Ultraviolettbereich. Das Plasma wird durch Anlegen eines elektrischen Hochspannungsfeldes angeregt.

Testsysteme, die das Plasmaverfahren zur zerstörungsfreien Kontrolle  verschlossener Behälter anwenden, kommen erfolgreich in verschiedensten Industriezweigen zur Anwendung.

GNT hat ein verbessertes innovatives Verfahren entwickelt, um die Aussagekraft und Zuverlässigkeit zu optimieren, quantitative Ergebnisse zu ermöglichen und gleichzeitig die Belastung der getesteten Proben signifikant zu vermindern.

Die GNT Systeme 1202G, 1203IP und 1206S ermitteln vollautomatisch den Energielevel, der zum Betreiben des Plasmas erforderlich ist und leiten daraus einen quantitativen Wert für den Innendruck ab.

Wir nennen dieses Prinzip PASS Plasma Advanced Scan System.

Die Plasmaerzeugung

Das Bild zeigt ein mit „normaler Umgebungsluft“ gefülltes Glasgefäß, in dem ein Unterdruck von ca. 200 mBar herrscht. Durch Energiezufuhr  (Hochspannung) entsteht ein lilafarbiges Plasma (Lichtabstrahlung).

Im Unterschied zu den meisten bekannten Systemen erfolgt die Steuerung und Synthese der notwendigen Hochspannungssignale digital. Dies ermöglicht eine genaue Kontrolle bezüglich des Pegels, der Frequenz und vor allem auch der dynamischen Änderung des Hochspannungssignals während der Messung. Algorithmen zur Selbstkalibrierung stellen die Langzeitstabilität sicher. Die digital erzeugten Signale werden abschließend durch einen Teslatransformator auf den notwendigen hohen Spannungspegel angehoben.

Die Plasmaerkennung

Übliche Detektorsysteme nutzen Lichtsensoren mit Filtern oder Kameras um die Lichtabgabe der Plasmen zu bestimmen. Diese Lösungen sind meist sehr empfindlich gegenüber Fremdlicht und erfordern den Betrieb in abgedunkelter Umgebung.

Die GNT Plasmaerkennung wurde als integraler Bestandteil unserer Geräte PG1202, PG1203 und PG1206 konzipiert. Eine direkte Synchronisation von Plasmaerzeugung und Plasmadetektor und ein aufwändiger Signalverarbeitungsprozess (CPA – correlation processing algorithm) ermöglichen eine extrem hohe Erkennungsempfindlichkeit (oftmals besser als das menschliche Auge) und machen den Detektor zudem unempfindlich gegenüber Umgebungslicht.

Die Erfassung des Plasmas am Prüfling erfolgt durch eine optische Faser. Dadurch wird die Montage stark vereinfacht und der empfindliche Detektor wirksam vor der hohen Spannung geschützt.

Die Erfassung des Plasmas am Prüfling erfolgt durch eine optische Faser. Dadurch wird die Montage stark vereinfacht und der empfindliche Detektor wirksam vor der hohen Spannung geschützt.

GNT- Innendruckbestimmung mit PASS Plasmatechnologie


Die Kombination aus prozessorgesteuertem Generator und hochempfindlichen Detektor ermöglicht erstmals die quantitative Bestimmung des (Teil-)Vakuums. Ein spezieller Messalgorithmus führt zunächst die Erstzündung des Plasmas herbei und reduziert dann die Energie, um den Energielevel zu ermitteln, der zum Erhalt des Plasmas benötigt wird. Dieser Pegel kann als (relativer) Maßstab für den Innendruck des Vials herangezogen werden.

Der PASS Messzyklus


  • Die Leistungsabgabe startet auf mittlerem Level um leicht zündbare Gase zu ermitteln. Der Plasmadetektor testet kontinuierlich, ob ein Plasma vorhanden ist. Im Beispiel findet hier keine Zündung statt. (1)
  • Der Generator erhöht die Leistung auf einen (einstellbaren) Wert, um die Erstzündung auszulösen. (2)
  • Nach der Erstzündung (es haben sich freie Ladungsträger gebildet und ein Plasma ist entstanden) wird die Leistung sofort in groben Schritten verringert, bis das Plasma nicht mehr nachweisbar ist. (3)
  • Dann wird die Leistung wieder um eine Stufe erhöht, um das Plasma erneut zu zünden. (4)
  • Solange das Plasma “sichtbar” bleibt, wird die Leistung  kleinschrittig reduziert. (5)
  • Der niedrigste Leistungslevel, bei dem das Plasma vorhanden war, dient als Messwert und wird gespeichert. Die Messung wird beendet. (6)

FAQ

Besteht ein Risiko aufgrund der hohen Arbeitsspannung?

GNT Plasmageneratoren nutzen eine hochfrequente Modulation von ca. 400kHz. Dies verhindert das Eindringen der Hochspannung in den Körper. Da der Tesla-Transformator prinzipiell nur diese eine Frequenz überträgt, ist eine Gefährdung selbst im Falle eines technischen Defekts ausgeschlossen.

Auf eine spezielle Einhausung kann daher verzichtet werden.

Werden die getesteten Produkte belastet?

Der zur Plasmabildung notwendige Energieeintrag wird durch den GNT Messalgorithmus PASS  (Verfügbar in den Geräten PG1202G, PG1203IP und PG1206S) auf das absolut notwendige Maß beschränkt. Wenige Millisekunden nach Zündung des Plasmas wird die Anregungsenergie reduziert und nach weniger als 100ms ist die Messung abgeschlossen.
Der dem Produkt zugeführte Energieeintrag beträgt dabei nur wenige Prozent gegenüber einem kontinuierlich arbeitenden Plasmaverfahren.

Welche Messgeschwindigkeit ist möglich?

GNT Tester der Produktserie PG1202G und 1203IP wurden speziell für die Anforderungen an Massentests in Produktionslinien entwickelt. Durch die Integration an Maschinen-Steuerungsanlagen können gut/schlecht Tests oder quantitative Messungen innerhalb von 100ms erfolgen. Dadurch kann ein Durchsatz von 30.000 Einzeltests pro Stunde erreicht werden.

Wird ein abgedunkelter Raum benötigt, um das Plasma zu detektieren?

Nein. Die PASS Plasmaerkennung arbeitet mit einem hochempfindlichen korrelierend arbeitenden Detektor. Dadurch können auch bei normalem Tages- oder Kunstlicht Plasmen sicher erkannt werden. Eine Abdunkelung des Prüfumfeldes ist daher nicht notwendig.

GNT Produkte

für den manuellen netzunabhängigen Test

für den manuellen Einzeltest

für den Einzel- oder automatisierten Massentest

GNT PG10

Schnelltest im niedrigen Leistungsbereich

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PG 100Basic und PG 100BasicM

universeller Hochspannungsgenerator für Plasmaanwendungen

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PG 1200

universelle manuelle oder automatisierte Plasmaerzeugung

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für Einzel- und Massentests – mit Plasmaerkennung

 

Für Einzel- und Massentests in der Pharmazeutischen Industrie

 

für Einzel- und Massentests – Plug and Play Lösung

 

PG 1202G

Automatisches Testsystem zur zerstörungsfreien Gasprüfung nach dem Plasmaverfahren.

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PG 1203IP

Automatisches Testsystem zur zerstörungsfreien Innendruckbestimmung nach dem Plasmaverfahren.

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PG 1206S

Plasmabasierte Universal-All-In-One-Lösung. Zur Prüfung von Gefäßgrößen bis 300 ml und Innendrücken von bis zu 500mBar.

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Zubehör

 

Dienstleistungen

 

 

 

Prüfspitzen, Handstäbe (HV-Probe), Produktkoffer, Sonderanfertigungen

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Entwicklung kundenspezifischer Lösungen

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