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Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING DEFECTS IN THE INSULATION OF A COOLING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/078866
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for detecting defects in the insulation of a cooling device, comprising the following steps: providing a housing portion (KG) of the cooling device (K), the housing portion (KG) comprising a first wall (6), at least one second wall (4) and an insulation layer (5) arranged between the first wall (6) and the at least one second wall (4, 4x), the insulation layer (5), the insulation layer (5) and at least one of the first wall (6) and of the at least one second wall (4, 4x) each being formed by a material at least partially transparent to microwaves or submillimeter waves; providing a transmitting unit (1) and a receiving unit (1) for microwave radiation or submillimeter-wave radiation; irradiating a surface portion, to be examined, of the housing portion (KG) with microwave radiation or submillimeter-wave radiation by means of the transmitting unit, said microwave radiation or submillimeter-wave radiation being modulated using the FMCW method; receiving the modulated microwave radiation or submillimeter-wave radiation transmitted through the housing portion (KG) by means of the receiving unit; evaluating the transmitted and the received modulated microwave radiation or submillimeter-wave radiation in an evaluation unit in such a way that defects (7, 17) in the irradiated surface portion are determined from the time-of-flight differences between the emitted and the received modulated microwave radiation or submillimeter-wave radiation. The invention further relates to an apparatus suitable therefor and to a system for producing cooling devices, in particular refrigerators.

Inventors:
ZAREBA SEBASTIAN (DE)
FRANKEN KLAUS (DE)
LYDING ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/077692
Publication Date:
April 23, 2020
Filing Date:
October 14, 2019
Export Citation:
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Assignee:
COVESTRO DEUTSCHLAND AG (DE)
International Classes:
G01N22/00; G01N21/3581
Domestic Patent References:
WO2019201564A12019-10-24
Foreign References:
EP0252453A21988-01-13
Other References:
MARC GEORGES ET AL: "Imagerie Terahertz pour l'inspection des composites", 27 March 2018 (2018-03-27), XP055667812, Retrieved from the Internet [retrieved on 20200212]
HOLGER QUAST ET AL: "Investigation of foam and glass fiber structures used in aerospace applications by all-electronic 3D Terahertz imaging", 2012 37TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON INFRARED, MILLIMETER, AND TERAHERTZ WAVES, 28 October 2010 (2010-10-28), pages 1 - 2, XP055667528, ISSN: 2162-2027, ISBN: 978-1-4673-1598-2, DOI: 10.1109/ICIMW.2010.5612524
CRISTOFANI EDISON ET AL: "Nondestructive testing potential evaluation of a terahertz frequency-modulated continuous-wave imager for composite materials inspection", OPTICAL ENGINEERING, SOC. OF PHOTO-OPTICAL INSTRUMENTATION ENGINEERS, BELLINGHAM, vol. 53, no. 3, 1 March 2014 (2014-03-01), pages 31211, XP060048380, ISSN: 0091-3286, [retrieved on 20140321], DOI: 10.1117/1.OE.53.3.031211
YU ZHOU ET AL: "High-precision terahertz frequency modulated continuous wave imaging method using continuous wavelet transform", OPTICAL ENGINEERING., vol. 57, no. 02, 26 February 2018 (2018-02-26), BELLINGHAM, pages 1 - 7, XP055593863, ISSN: 0091-3286, DOI: 10.1117/1.OE.57.2.023108
Attorney, Agent or Firm:
LEVPAT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Detektion von Fehlstellen (7, 17) in der Isolation eines

Kühlgerätes (K), insbesondere eines Kühlschranks, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Verfahrensschritte:

Bereitstellen eines Gehäuseabschnitts (KG) des Kühlgeräts (K), wobei der Gehäuseabschnitt (KG) eine erste Wand (6) und wenigstens eine zweite Wand (4) sowie eine zwischen der ersten Wand (6) und der wenigstens einen zweiten Wand (4, 4x) angeordnete Isolationsschicht (5) aufweist, wobei die Isolationsschicht (5) und wenigstens eine der ersten Wand (6) und der wenigstens einen zweiten Wand (4, 4x) jeweils durch ein für Mikrowellen oder Submillimeterwellen zumindest teilweise transparentes Material gebildet werden,

Bereitstellen einer Sendeeinheit (1) und einer Empfangseinheit (1) für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung,

Bestrahlen eines zu untersuchenden Flächenabschnitts des

Gehäuseabschnitts (KG) mit nach dem FM CW- Verfahren modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung mittels der Sendeeinheit, Empfangen der durch den Gehäuseabschnitt (KG) transmittierten modulierten Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung mittels der

Empfangseinheit,

Auswerten der gesendeten und der empfangenen modulierten Mikrowellen oder Submillimeterwellenstrahlung in einer Auswerteeinheit, derart, dass aus den Laufzeitunterschieden zwischen ausgesendeter und empfangener modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung Fehlstellen (7,

17) in dem bestrahlten Flächenabschnitt ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

in der Auswerteeinheit ein Frequenzspektrum der in der Empfangseinheit empfangenen Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung erzeugt wird, wobei das Frequenzspektrum (12, 13, 14, 16, 18) mit einem Referenzspektrum eines baugleichen, fehlstellenfreien Gehäuseabschnitts verglichen wird und wobei basierend auf den Abweichungen im Frequenzspektrum des untersuchten Gehäuseabschnitts gegenüber dem Referenzspektrum Fehlstellen (7, 17) im untersuchten Gehäuseabschnitt (KG) charakterisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Abstand zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit und die Dicke der Isolationsschicht (5) zwischen der ersten Wand (6) und der wenigstens einen zweiten Wand (4, 4x) des Gehäuseabschnitts (KG) bekannt ist oder gemessen wird,

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3

dadurch gekennzeichnet, dass.

die Messung in Reflexion erfolgt, wobei die von der Sendeeinheit ausgestrahlte Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung an einer für Mikrowellen oder Submillimeterwellenstrahlung reflektierenden Oberfläche (4, 28) auf die Empfangseinheit zurückreflektiert wird, wobei der zu untersuchende

Gehäuseabschnitt (KG) wenigstens einmal von der Mikrowellen- oder

Submillimeterwellenstrahlung durchstrahlt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die reflektierende Oberfläche durch eine Retroreflektoreinheit (28) gebildet wird, wobei die Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung die

Isolationsschicht (5) zweifach durchstrahlt.

6. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die reflektierende Oberfläche durch die wenigstens eine zweite Wand (4) gebildet wird, wobei die Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung die Isolationsschicht (5) zweifach durchstrahlt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Sendeeinheit und die Empfangseinheit für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung gemeinsam auf einer zur ersten Wand parallelen Ebene angeordnet sind, wobei bevorzugt die Sendeeinheit und die

Empfangseinheit kombiniert in einer Baueinheit (1) angeordnet sind. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Gehäuseabschnitt (KG) mittels einer wenigstens einer Linearführung gegenüber der Sendeeinheit und der Empfangseinheit verfahrbar ist. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

parallel zur Bestrahlung des Gehäuseabschnitts (KG) mit Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung Umgebungsparameter, insbesondere

Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Umgebungstemperatur und/oder CCk-Gehalt in der Umgebungsluft, und/oder die Temperatur des Materials des Gehäuseabschnitts gemessen werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Gehäuseabschnitt (KG) mit modulierter Mikrowellen- oder

Submillimeterwellenstrahlung in einem Frequenzbereich von 10 und 500 GFlz bestrahlt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Isolationsschicht Polyurethan enthält, insbesondere vollständig durch Polyurethan gebildet wird.

12. Vorrichtung zur Detektion von Fehlstellen in der Isolation eines Kühlgerätes, insbesondere eines Kühlschranks (K), gemäß einem Verfahren nach einem der

Ansprüche 1 bis 11

mit einer Sendeeinheit für Mikrowellen- oder

Submillimeterwellenstrahlung, wobei die Sendeeinheit konfiguriert ist, einen eine erste Wand (6) und wenigstens eine zweite Wand (4) sowie eine zwischen der ersten Wand und der wenigstens einen zweiten Wand angeordnete Isolationsschicht (5) aufweisenden Gehäuseabschnitt (KG) des Kühlgeräts mit nach dem FMCW-Verfahren modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung zu bestrahlen,

mit einer Empfangseinheit für Mikrowellen- oder

Submillimeterwellenstrahlung, wobei die Empfangseinheit konfiguriert ist, die durch den Gehäuseabschnitt (KG) transmittierte modulierte

Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung zu empfangen, und mit einer Auswerteeinheit für die gesendete und die empfangene modulierten Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung, wobei die Auswerteeinheit konfiguriert ist, dass aus den Laufzeitunterschieden zwischen ausgesendeter und empfangener modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung Fehlstellen in dem bestrahlten

Flächenabschnitt zu ermitteln.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Vorrichtung eine verformungsfeste Rahmenstruktur (22) umfasst, auf der die Sendeeinheit und die Empfangseinheit in definierter relativer Position angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Rahmenstruktur einen C-Bügel (22) umfasst, in dessen offenen Bereich der zu untersuchende Gehäuseabschnitt einführbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Rahmenstruktur (22) eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit (1) für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung, insbesondere in einer Baueinheit, sowie eine, insbesondere als Retroreflektor ausgebildete,

Reflektoreinheit (28) umfasst, wobei die Detektion der Fehlstellen mittels an der Reflektoreinheit reflektierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung durchführbar ist.

16. Anlage zur Produktion von Kühlgeräten, insbesondere Kühlschränken (K), mit einer Vorrichtung zur Detektion von Fehlstellen in der Isolation eines

Kühlgerätes, insbesondere eines Kühlschranks (K), gemäß einem der Ansprüche

12 bis 15.

Description:
Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Fehlstellen in der Isolation eines

Kühlgerätes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion von Fehlstellen in der Isolation eines Kühlgerätes, insbesondere eines Kühlschranks.

Bei der Herstellung energieeffizienter Kühlgeräte kommt es insbesondere auf eine wirksame Isolation des Kühlvolumens des jeweiligen Gerätes an. Dabei wird in der Regel ein zweischichtiges Gehäuse mit einem Isolationsmaterial ausgeschäumt. Im Einzelnen wird ein Reaktionsgemisch in die einen innen liegenden Kunststoffkörper und ein diesen umgebendes Metallgehäuse umfassende Kühlschrankform injiziert, wobei der Schäumvorgang zwischen dem Kunststoffkörper und der metallischen Umhausung stattfindet. Ziel ist die gleichmäßige und vollständige Ausschäumung des Zwischenraums mit dem Isolationsmaterial, in der Regel einem

Polyurethanwerkstoff. Bei der Ausschäumung von gedämmten Kühlgeräten, beispielsweise Kühlschränken, treten immer wieder technisch bedingte Fehlstellen auf. Diese Fehlstellen haben unterschiedliche Ursachen und äußern sich unter anderem in Dichteanomalien, veränderten Zellstrukturen oder Funkern, d.h.

unerwünschte Hohlräumen, an denen eine Fuftblase die Aufschäumung verhinderte. Auch kann es sich um Fremdkörper im Schaummaterial handeln. Derlei Fehlstellen sind unerwünscht, da sie die Dämmeigenschaften verändern und je nach Schwere zur Aussortierung des Kühlgerätes führen können.

Optische Prüfverfahren erweisen sich für die Ermittlung der Fehlstellen in dem Isolationsmaterial als ungeeignet, da das Metallgehäuse, der Kunststoffkörper und das Isolationsmaterial jeweils für visuelles Ficht undurchlässig sind.

Dementsprechend können die Fehlstellen bei Verwendung solcher Verfahren nach dem Aushärten des Schaumes nur durch eine invasive und destruktive Methode ermittelt werden. Nichtzerstörende Prüfverfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei handelt es sich insbesondere um thermografische Verfahren, bei denen die Güte der Ausschäumung durch Auswertung eines Wärmebildes erfolgt, wobei oberflächennahe Fehlstellen oder Schwankungen in der Schaumdichte farblich dargestellt werden. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass solche Verfahren nur in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum nach dem Schäumvorgang eingesetzt werden können, da nach erfolgter Abkühlung des Schaumes keine thermografische Auswertung mehr möglich ist. Eine thermografische Analyse der Isolation kann zwar noch nachträglich nach einer oberflächlichen Erwärmung des Gehäuses des

Kühlgerätes erfolgen. Hier verfälscht jedoch der Wärmeabfluss in tiefere, kalte Schichten der Isolation das Ergebnis. Ein bekanntes thermografisches Verfahren zur Untersuchung der Isolierung von Kühlschränken ist beispielsweise in der EP 0 252 453 Bl beschrieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche/s eine zuverlässige Ermittlung von Fehlstellen verschiedener Art in der Isolation eines Kühlgerätes, insbesondere eines Kühlschranks, in einem zerstörungsfreien Prüfverfahren und unabhängig von der Temperatur und damit vom Produktionszeitpunkt erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Detektion von

Fehlstellen in der Isolation eines Kühlgerätes, insbesondere eines Kühlschranks, gelöst, welches folgende Verfahrensschritte umfasst:

Bereitstellen eines Gehäuseabschnitts des Kühlgeräts, wobei der

Gehäuseabschnitt eine erste Wand und wenigstens eine zweite Wand sowie eine zwischen der ersten Wand und der wenigstens einen zweiten Wand angeordnete Isolationsschicht aufweist, wobei die Isolationsschicht und wenigstens eine der ersten Wand und der wenigstens einen zweiten Wand jeweils durch ein für Mikrowellen oder Submillimeterwellen zumindest teilweise transparentes Material gebildet werden,

Bereitstellen einer Sendeeinheit und einer Empfangseinheit für Mikrowellen oder Submillimeterwellenstrahlung,

Bestrahlen eines zu untersuchenden Flächenabschnitts des

Gehäuseabschnitts mit nach dem FMCW-Verfahren modulierter

Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung mittels der Sendeeinheit, Empfangen der durch den Gehäuseabschnitt transmittierten modulierten Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung mittels der

Empfangseinheit,

Auswerten der gesendeten und der empfangenen modulierten Mikrowellen oder Submillimeterwellenstrahlung in einer Auswerteeinheit, derart, dass aus den Laufzeitunterschieden zwischen ausgesendeter und empfangener modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung Fehlstellen in dem bestrahlten Flächenabschnitt ermittelt werden.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass durch den Einsatz von nach dem FMCW-Verfahren modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung ein zuverlässiges und in verschiedenen Anwendungen etabliertes Messverfahren zur präzisen Bestimmung von Entfernungen verwendet wird, um basierend auf Laufzeitbetrachtungen beim Durchstrahlen des zu untersuchenden Gehäuseabschnitts Aussagen über die Qualität der Isolationsschicht im durchstrahlten Bereich machen zu können. Informationen zum FMCW-Verfahren finden sich beispielsweise unter der URL„www.radartutorial.eu“ oder in einschlägiger Fachliteratur.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in der

Auswerteeinheit ein Frequenzspektrum der in der Empfangseinheit empfangenen Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung erzeugt, wobei das

Frequenzspektrum mit einem Referenzspektrum eines baugleichen, fehlstellenfreien Gehäuseabschnitts verglichen wird und wobei basierend auf den Abweichungen im Frequenzspektrum des untersuchten Gehäuseabschnitts gegenüber dem

Referenzspektrum Fehlstellen im untersuchten Gehäuseabschnitt charakterisiert werden. Dies bedeutet, dass anhand eines einfachen Vergleichs bei einer Messung an jeweils gleicher Position zwischen einem Frequenzspektrum einer fehlstellenfreien Probe gleicher Abmessung und dem durch schnelle Fourier-Transformation (FFT) ermittelten Frequenzspektrum der untersuchten Probe Laufzeitunterschiede bei der die Probe jeweils durchdringenden Strahlung detektiert werden können, aus denen sich Dichteanomalien im Isolationsmaterial ableiten lassen. So kann beispielsweise aus einer verkürzten Laufzeit bei der zu untersuchenden Probe gegenüber der Referenzprobe auf einen Hohlraum bzw. Lunker geschlossen werden. Ebenso kann bei einer verlängerten Laufzeit auf eine anomale Verdichtung des Isolationsmaterial entlang der Propagationsrichtung der Strahlung geschlossen werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand zwischen der Sendeeinheit und der Empfangseinheit und die Dicke der Isolationsschicht zwischen der ersten Wand und der wenigstens einen zweiten Wand des Gehäuseabschnitts bekannt oder wird parallel zur Strahlungsbeaufschlagung gemessen. Sind die vorgenannten Größen bekannt oder werden sie parallel präzise gemessen, kann die Auswertung der Messung auch ohne Vergleich mit einer Referenzprobe erfolgen, da bei Kenntnis der Abmessungen und der Ausbreitungsgeschwindigkeit im

(fehlerfreien) Isolationsmaterial nach entsprechender Auswertung ebenso präzise Aussagen über Dichteanomalien entlang der Strahlpropagation gemacht werden können. Beispielsweise können hierdurch Lunker mit verschwindender

Materialdichte oder auch komprimiertes Isolationsmaterial mit entsprechender erhöhter Materialdichte detektiert werden. Die Position einer Lunkerstelle oder einer Dichteanomalie entlang der Strahlpropagationsrichtung kann hier jedoch nicht eindeutig bestimmt werden. Hierzu könnte mit einem zweiten Messstrahl, welcher winklig zum ersten in das zu untersuchende Material eingestrahlt wird, auch eine Tiefeninformation zur Fehlstellenposition ermittelt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Messung in Reflexion , wobei die von der Sendeeinheit ausgestrahlte Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung an einer für Mikrowellen- oder

Submillimeterwellenstrahlung reflektierenden Oberfläche auf die Empfangseinheit zurückreflektiert wird, wobei der zu untersuchende Gehäuseabschnitt wenigstens einmal von der Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung, bevorzugt zweimal, durchstrahlt wird. Eine mehrfache Durchstrahlung der zu untersuchenden Probe sorgt in jedem Falle für ein verbessertes Signal-zu-Rauschverhältnis. Hierbei kann einerseits vorgesehen sein, dass die reflektierende Oberfläche durch eine bezogen auf den Gehäuseabschnitt separate Reflektoreinheit, insbesondere eine Retroreflektoreinheit, gebildet wird. Andererseits ist ebenso möglich, dass die reflektierende Oberfläche durch die wenigstens eine zweite Wand gebildet wird, wobei die Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung die Isolationsschicht zweifach durchstrahlt.

Im Falle der Messung in Reflexion ist einer nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Sendeeinheit und die

Empfangseinheit für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung gemeinsam auf einer zur ersten Wand parallelen Ebene angeordnet sind, wobei bevorzugt die Sendeeinheit und die Empfangseinheit kombiniert in einer Baueinheit angeordnet sind. Dies vereinfacht den Messaufbau und die Durchführung des Verfahrens.

Um einen flächig ausgedehnten Gehäuseabschnitt zu untersuchen, ist nach einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass der Gehäuseabschnitt mittels einer wenigstens einer Linearführung gegenüber der Sendeeinheit und der

Empfangseinheit verfahrbar ist.

Wie an sich bekannt, können Laufzeitmessungen mittels Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung durch schwankende Umgebungsparameter beeinflusst werden. Um diesen Einfluss in der Auswerteeinheit zu kompensieren, kann weiterhin vorgesehen sein, dass parallel zur Bestrahlung des Gehäuseabschnitts mit

Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung Umgebungsparameter, insbesondere Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Umgebungstemperatur und/oder CO2- Gehalt in der Umgebungsluft, und/oder die Temperatur des Materials des

Gehäuseabschnitts gemessen werden.

In Bezug auf die eingesetzte modulierte Mikrowellen- oder

Submillimeterwellenstrahlung ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Gehäuseabschnitt mit modulierter Mikrowellen- oder

Submillimeterwellenstrahlung in einem Lrequenzbereich von 10 und 500 GHz bestrahlt wird.

Weiterhin bevorzugt ist, dass die Isolationsschicht Polyurethan enthält, insbesondere vollständig durch Polyurethan gebildet wird.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner mit einer Vorrichtung zur Detektion von Lehlstellen in der Isolation eines Kühlgerätes, insbesondere eines Kühlschranks, gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist:

mit einer Sendeeinheit für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung, wobei die Sendeeinheit konfiguriert ist, einen eine erste Wand und wenigstens eine zweite Wand sowie eine zwischen der ersten Wand und der wenigstens einen zweiten Wand angeordnete Isolationsschicht aufweisenden Gehäuseabschnitt des Kühlgeräts mit nach dem FMCW-Verfahren modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung zu bestrahlen,

mit einer Empfangseinheit für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung, wobei die Empfangseinheit konfiguriert ist, die durch den Gehäuseabschnitt trän smi tti erte modulierte Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung zu empfangen, und

mit einer Auswerteeinheit für die gesendete und die empfangene modulierten Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung, wobei die Auswerteeinheit konfiguriert ist, dass aus den Laufzeitunterschieden zwischen ausgesendeter und empfangener modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung Fehlstellen in dem bestrahlten Flächenabschnitt zu ermitteln.

Für die Vorteile der Vorrichtung gilt das Vorstehende entsprechend.

Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst diese eine verformungsfeste Rahmenstruktur, auf der die Sendeeinheit und die Empfangseinheit in definierter relativer Position angeordnet sind. Im Einzelnen kann die Rahmenstruktur einen C-Bügel umfassen, in dessen offenen Bereich der zu untersuchende Gehäuseabschnitt einführbar ist.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass die Rahmenstruktur eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung, insbesondere in einer Baueinheit, sowie eine, insbesondere als Retroreflektor ausgebildete, Reflektoreinheit umfasst, wobei die Detektion der Fehlstellen mittels an der

Reflektoreinheit reflektierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung durchführbar ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Anlage zur Produktion von Kühlgeräten, insbesondere Kühlschränken, mit einer Vorrichtung zur Detektion von Fehlstellen in der Isolation eines Kühlgerätes, insbesondere eines Kühlschranks, gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15.

Wiederum gilt für die Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage das vorstehend Gesagte entsprechend. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel

darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kühlschrankgehäuse in schematischer perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 das Kühlschrankgehäuse der Fig. 1 mit einer Mehrzahl von innenseitigen, stegartigen Vorsprüngen zur Auflage von Einlegeböden,

Fig. 3 die Durchführung einer ersten Messung in Reflexion zur Detektion von

Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt des Kühlschrankgehäuses der Fig. 1 in schematischer Darstellung, Fig. 4 die Durchführung einer zweiten Messung zur Detektion von Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt des Kühlschrankgehäuses der Fig. 2 in schematischer Darstellung mit stegartigen Vorsprüngen,

Fig. 5 die Durchführung einer dritten Messung in Reflexion zur Detektion von

Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt des Kühlschrankgehäuses der Fig. 1 in schematischer Darstellung mit dargestellter Strahlungskeule,

Fig. 6a-c der Aufbau der zweiten Messung gemäß Fig. 4 mit den zugehörigen

Frequenzspektren,

Fig. 7 die Darstellung eines Gehäuseabschnitts in Schnittansicht mit einem

ausgedehnten rückseitigen Funker,

Fig. 8a, b den bestrahlten Gehäuseabschnitt aus Fig. 7 mit zugehörigem

Frequenzspektrum,

Fig. 9 die Durchführung einer vierten Messung in Reflexion zur Detektion von

Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt des Kühlschrankgehäuses der Fig. 2 in schematischer Darstellung mit dargestellter Strahlungskeule und einem Messaufbau mit C-Bügel und rückseitiger Abstandsmessung, und

Fig. 10 die Durchführung einer fünften Messung in Reflexion zur Detektion von

Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt des Kühlschrankgehäuses der Fig. 2 in schematischer Darstellung mit einem Messaufbau mit C-Bügel und Reflektoreinheit.

In Fig. 1 ist ein Kühlschrankgehäuse K in schematischer perspektivischer Ansicht dargestellt. Das Kühlschrankgehäuse K ist lediglich schematisch ohne Tür und Aussparung für den Kompressor dargestellt. Die sichtbaren außenseitigen Flächen 4* stehen beispielhaft für die nichtsichtbaren außenseitigen Flächen. Die außenseitigen Flächen 4* sind oft, aber nicht immer, aus einem metallischen, für elektromagnetische Strahlung, für diese konkreten Anwendungsfall für Mikrowellen oder Submillimeterwellenstrahlung, nicht durchlässigen Material gefertigt. Das Kühlschrankgehäuse K besitzt innenseitig einen in der Regel auf Kunststoff basierenden Einleger E, welcher den Innenraum und die Isolationsschicht (nicht sichtbar in Fig. 1) trennt. Die sichtbaren innenseitig liegenden Flächen 6* stehen hier beispielhaft für die weiteren nicht sichtbaren innenseitig liegenden Flächen. Die innenseitigen Flächen 6* sind in der Regel nicht plan, sondern haben weitere geometrische Konstruktionsmerkmale, wie in Fig.2 dargestellt. Die innen- und außenliegenden Flächen 6*, 4* werden durch die front- und rückseitige Flächen begrenzt (nicht im Einzelnen dargestellt).

In Fig. 2 ist ein Kühlschrankgehäuse, wie in Fig. 1 beschrieben, mit weiteren konstruktiven Merkmalen 21 dargestellt. Diese können zum Beispiel eine Mehrzahl von innenseitigen, stegartigen Vorsprüngen 21 zur Auflage von Einlegeböden, Aussparungen für Fichtquellen, das oder die Thermostate, oder weitere für den Innenausbau des Kühlgerätes notwendige Anpassungen sein. Die konstruktiven Merkmale können auf allen innenseitigen Flächen 6 realisiert werden oder nur auf einzelnen Flächen.

In Fig. 3 ist die Durchführung einer ersten Messung in Reflexion zur Detektion von Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt des Kühlschrankgehäuses aus Fig. 1 in schematischer Darstellung dargestellt. Vorgesehen ist schematische eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit 1. Die dargestellte Vorwölbung der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 stellt eine dielektrische Linse dar, welche die durch die innenliegende Antenne ausgesandte Strahlung formt. In dieser Darstellung soll es exemplarisch die Ausstrahlungs- und Empfangsrichtung der in einer Baueinheit kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 darstellen. Die kombinierte Sende- und Empfangseinheit 1 sendet in Richtung des Prüfgutes, in diesem Fall eines Kühlschrankgehäuseabschnitts KG, Mikrowellen- oder Submillimeterwellen strahlung 2 und empfängt die vom Kühlschrankgehäuseabschnitts KG reflektierte Strahlung 3. Der Kühlschrankgehäuseabschnitts KG umfasst vorliegend eine für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung zumindest teilweise transparente erste Wand 6 als Bestandteil der innenseitigen Flächen 6* des Kühlschrankgehäuses K der Fig. 1, eine undurchlässige, reflektierende zweite Wand 4 als Bestandteil der außenseitigen Flächen 4* des Kühlschrankgehäuses K sowie eine zwischen der ersten Wand 6 und der zweiten Wand 4 angeordnete für Mikrowellen- oder Submillimeterwellen-strahlung zumindest teilweise transparente Isolationsschicht 5 auf. Diese kann beispielsweise durch einen Polyurethanschaum gebildet sein. Die ausgesendete Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung 2, bevorzugt in einem Frequenzbereich von 10 und 500 GHz, durchstrahlt dabei auf dem Weg die erste Wand 6 und die Isolationsschicht 5 und wird an der zweiten Wand 4 reflektiert. Dabei durchläuft die Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung nochmals die Isolationsschicht 5 und die erste Wand 6 und kann als reflektierte Strahlung 3 an der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 empfangen werden. Die kombinierte Sende- und Empfangseinheit 1 ist mit einer Auswerteeinheit für die gesendete und die empfangene modulierten Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung verbunden, wobei die Auswerteeinheit konfiguriert ist, dass aus den Laufzeitunterschieden zwischen ausgesendeter und empfangener modulierter Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung Fehlstellen in dem bestrahlten Flächenabschnitt zu ermitteln. In die Fig. ist die Auswerteeinheit jeweils nicht dargestellt.

In Fig. 4 ist die Durchführung einer zweiten Messung zur Detektion von Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt KG des Kühlschrankgehäuses K mit zwei der in Fig. 2 beschriebenen stegartigen Vorsprünge 21 dargestellt. Die in einer Baueinheit kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 sendet und empfängt die verwendete Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung wie in Fig. 3 beschrieben. Zwischen der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 und den einzelnen Wände/Isolationsschicht 4,5,6 können verschiedene Abstände definiert werden und sind als Doppelpfeile 9, 10, 11 dargestellt. Der Abstand 11 bezeichnet die Distanz zwischen der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 und der zweiten Wand 4, der Abstand 10 die Distanz zwischen der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 und einem planen Abschnitt der innenseitigen Fläche 6. Der Abstand 9 stellt den geringsten Abstand zwischen dem Vorsprung 21 und der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 dar. Durch die innenseitige Aufschäumung der Isolationsschicht 5 können unterschiedlichste Fehlstellen entstehen. Eine mögliche Fehlstelle 7 ist in in Fig. 4 dargestellt und befindet sich in der Nase des stegartigen Vorsprungs 21. Hierbei ist die Nase nicht gänzlich mit Isolationsmaterial gefüllt und weist eine mit Luft gefüllte Lunkerstelle auf. Die Detektion einer solchen Lunkerstelle wird im Zusammenhang mit den Fig. 6a, 6c erläutert.

In Fig. 5 ist die Durchführung einer dritten Messung in Reflexion zur Detektion von Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt des Kühlschrankgehäuses der Fig. 2 in schematischer Darstellung mit einer Strahlungskeule dargestellt. Die Ausbreitung elektromagnetischer Strahlung ist komplex. Während in den Fig. 3 und 4 die Ausbreitung nur sehr schematisch dargestellt wurde, ist in der Fig. 5 schematisch die Abstrahlcharakteristik der durch die kombinierte Sende- und Empfangseinheit 1 abgestrahlten Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung dargestellt. Vereinfacht verhält sich die hier emittierte elektromagnetische Strahlung im Frequenzbereich zwischen 10 und 500 GHz, bezugnehmend auf Brechung und Beugung, vergleichbar zu sichtbaren Licht. Dielektrische Linsen und andere Apparaturen ermöglichen ein Formen der ausgesendeten Strahlung. Hierdurch kann zum Beispiel der Öffnungswinkel der Hauptkeule 8 beeinflusst werden. Die ausgesendete Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung 2 wird durch den Strahlverlauf 8 dargestellt.

In Fig. 6a-c sind der Aufbau der zweiten Messung gemäß Fig. 4 mit den zugehörigen Frequenzspektren schematisch dargestellt. Fig. 6a stellt den Sachverhalt wie in Fig. 4 beschrieben dar. Fig. 6b. zeigt ein Frequenzspektrum, wie es bei einer Distanzmessung mittels Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung im FMCW-Verfahren ermittelt werden kann. Es ist das Ergebnis der Berechnung des Frequenzspektrums aus dem ausgesendeten und empfangendem Signal. Je nach Frequenz der verwendeten Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung, dem Abstand zur reflektierenden zweiten Wand 4 und dem Öffnungswinkel der Strahlenkeule 8 sind unterschiedliche Ergebnisse messbar. Für das aus dem Stand der Technik bekannte FMCW-Verfahren gilt, dass eine verringerte Frequenz einen entsprechend geringeren Abstand markiert. Fig. 6b stellt hierbei vier Frequenzmaxima dar. Das nicht nummerierte erste Maximum ist auf Reflexionen innerhalb der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 zurückzuführen. Diese sind sensorspezifisch und fallen in Form, Intensität und Breite unterschiedlich aus. Das zweite Maximum 12 wird durch die Reflexion an der Auswölbung der stegartigen Vorsprünge 21 verursacht und stellt somit den Abstand 9 dar. Analog kennzeichnet das dritte Maximum 13 den Abstand 10 und das vierte Maximum 14 den Abstand 11. Fig. 6c zeigt ein mögliches Frequenzspektrum für eine für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung detektierbare Funkerstelle. Hier erfolgt eine Signalreflexion an der Grenzfläche zwischen Isolationsmaterial und Hohlraum. Hierdurch ist ein zusätzliches Maximum 16 sichtbar. Für beide Frequenzspektren Fig. 6b und 6c wird eine Hauptkeule 8 angenommen, welche größer als eine einzelne Auswölbung der stegartigen Vorsprünge 21 ist. Hierdurch sind mehrere Maxima möglich. Die Frequenzspektren sind nicht maßstabsgerecht.

In Fig. 7 ist die Schnittansicht eines Gehäuseabschnitts KG wie in Fig. 2 beschrieben mit einem zusätzlichen ausgedehnten rückseitigen Funker 17 dargestellt. Fig. 7 symbolisiert damit eine Fehlstelle, welche sich überwiegend an der reflektierenden zweiten Wand 4 befindet. Die Fehlstelle 17 kann aber auch nur innerhalb der Isolationsschicht 5 liegen. Form, Ausrichtung, Größe und Anzahl der Fehlstellen können beliebig sein.

In Fig. 8a-b werden der bestrahlte Gehäuseabschnitt KG aus Fig. 7 mit zugehörigem Frequenzspektrum dargestellt. Für den Fall, das die Fehlstelle 17 größer als die Hauptkeule 8 ist, äußert sich dies in einer Änderung der Signallaufzeit bzw. (Zwischenkreis)frequenz im dargestellten Frequenzspektrum und damit in einer Änderung des gemessenen Abstandes zwischen kombinierter Sende- und Empfangseinheit 1 und zweiter Wand 4. Dementsprechend ist das

Frequenzmaximum an Stelle 18 in Fig. 8b verschoben.

In Fig. 9 ist in schematischer Darstellung die Durchführung einer vierten Messung mittels Reflexion zur Detektion von Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt KG des Kühlschrankgehäuses K der Fig. 2 mit Strahlungskeule 8 und einem Messaufbau mit C-Bügel 22 und rückseitiger Abstandsmessung 23,26,27 dargestellt. Der in Fig. 9 dargestellte C-Bügel 22 dient zur exakten Bestimmung des Abstandes 25 zwischen der reflektierenden zweiten Wand 4 und der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1. Hierzu misst ein am vorliegend linken Schenkel des C-Bügels 22 angeordneter geeigneter Sensor 23, zum Beispiel ein optischer Abstandssensor, den Abstand 27 zur zweiten Wand 4. Mit Kenntnis der Anordnung des Sensors 23 kann der Abstand 26, welcher zwischen dem C-Bügel 22 und der zweiten Wand 4 besteht, ermittelt werden. Die kombinierte Sende- und Empfangseinheit 1 ist am vorliegend rechten Schenkel des C-Bügels 22 montiert und zeigt in Richtung der zumindest teilweise transparenten ersten Wand 6. Die von der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 ausgesendete Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung durchstrahlt die teilweise transparente erste Wand 6 und die Isolationsschicht 5 und wird an der im Kühlgerätegehäuse K innenliegenden zweiten Wand 4 reflektiert, so dass die Strahlung die Isolationsschicht 5 und die erste Wand 6 nochmals durchleuchtet und durch die kombinierte Sende- und Empfangseinheit 1 detektiert werden kann. Durch diese Anordnung kann ein Abstand 25 gemessen werden. Der gemessene Abstand 25 ist dabei nicht der geometrische Abstand zwischen kombinierter Sende- und Empfangseinheit 1 und der Innenseite der reflektierenden zweiten Wand 4, sondern ein durch die erste Wand 6 und Isolationsschicht 5 beeinflusster Abstand, welcher in Abhängigkeit der dielektrischen Materialparameter, insbesondere Brechungsindex im Frequenzbereich der eingesetzten Mikrowellen- oder Submillimeterstrahlung, verändert wird. Der Abstand 24 beschreibt den Abstand zwischen den beiden Schenkeln des C-Bügels 22. Sind die dielektrischen Parameter bekannt, kann mit dieser Anordnung 1, 22, 23 und den Abständen 24, 25, 26 die Dichte des durchleuchteten Materials ermittelt werden. Für den Fall des Gehäuseabschnitts KG des Kühlschrankgehäuses K ist eine Messung vor und nach der Verschäumung möglich, um so die Dichte oder Fehlstellen des Isolationsmaterials 5 in Strahlpropagationsrichtung zu ermitteln. In Fig. 10 wird schematisch die Durchführung einer fünften Messung zur Detektion von Fehlstellen in einem Gehäuseabschnitt KG des Kühlschrankgehäuses K der Fig. 2 in mit einem Messaufbau mit C-Bügel und Reflektoreinheit 28 dargestellt. In Fig. 10 ist die zweite Wand 4x, vorliegend die außenseitige Fläche des

Kühlschrankgehäuses K, jedoch anstatt durch ein metallisches Material ebenfalls durch ein für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung teilweise transparentes Material gebildet. Analog zu Fig. 9 wird mit der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung in Richtung des Gehäuseabschnitts KG Kühlschrankgehäuses K der Fig. 2 emittiert. Die emittierte Strahlung, angedeutet durch den Strahlkeule 8, durchstrahlt die für Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung teilweise transparente erste Wand 6, die Isolationsschicht 5 sowie die zweite ebenfalls teilweise transparente Wand 4x. Am zur kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 gegenüberliegenden Schenkel des C-Bügels 22 ist eine Reflektoreinheit oder Fläche, vorliegend ein Retroreflektor

28, montiert, um die von der kombinierten Sende- und Empfangseinheit 1 emittierte Strahlung derart zu reflektieren, dass die Wände 4x, 6 sowie die Isolationsschicht 5 nochmals durchstrahlt werden und die Mikrowellen- oder Submillimeterwellenstrahlung durch die kombinierte Sende- und Empfangseinheit 1 wieder empfangen wird. Durch die Reflexionen an den Grenzschichten ist wiederum der Abstand 25 sowie der Abstand zum Retroreflektor 28 ermittelbar. Durch die Anordnung 1, 22, 28, den gemessen Abstand 25 und den bekannten Abstand 24 zwischen Reflektoreinheit 28 und kombinierter Sende- und Empfangseinheit 1, ist eine Bestimmung der Dichte des durchleuchteten Gehäuseabschnitts KG des Kühlschrankgehäuses K möglich. Sind die dielektrischen Parameter bekannt, kann für den Fall des Kühlschrankgehäuses K bei einer Messung vor und nach der Verschäumung die Dichte oder Fehlstellen des Isolationsmaterials 5 ermittelt werden.