CN102628785A - 气体渗透性测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体渗透性测试装置；它包括真空泵，渗透池，渗透池被样品分为测试腔与试验气体腔，真空泵通过管路分别与测试腔、试验气体腔连接，真空泵与测试腔、试验气体腔连接的管路上分别设有阀门I，阀门II，所述测试腔与压力传感器I连接；试验气体腔与压力传感器II连接，所述试验气体腔通过管路III与测试气体气源相连，管路III上设有阀门III，具有结构简单，使用可靠，应用方便，实现对测试腔单独抽真空，并通过试验气体腔与测试腔间压差实现试样与测试腔间的有效密封；实现对测试腔的彻底抽真空；实现对测试过程的全面控制和多腔测试独立控制的优点。

Description

气体渗透性测试装置

技术领域

本发明涉及阻隔性检测技术领域，尤其涉及一种检测材料的气体渗透性测试装置。

背景技术

随着科技水平的不断提高，包装材料的生产和研制逐渐向着更轻、更薄、更便利、更经济的方向发展，功能性材料的广泛应用以及各种气体透过率对食品、药品、化妆品、工业品产品质量安全所产生的影响使得气体透过率测试的重要性日益突出。同时随着对产品特性了解的增多以及新型包装方式的普及应用，仅检测材料的氧气透过率已经不足以满足实际需要，因此其他气体的透过率，例如氮气透过率、二氧化碳透过率、氦气透过率等等指标的检测需求也逐渐增多，材料的阻隔性能是否达标已成为关系到一大批包装材料是合格还是报废的关键。检测材料的气体透过率有压差法和等压法两种方法，其中压差法是材料气体透过率测试领域的基础方法，压差法对测试气体的种类没有限制，具有极高的推广特性，因此具有极为广泛的实际应用基础。压差法测试结构是在渗透池的测试腔与真空泵之间设置控制阀门，试验测试时将试样放在渗透池试验气体腔和渗透池测试腔之间，把渗透池内的空间分成两部分，控制阀门打开时，可以实现对测试腔、试验气体腔同时进行抽真空操作；控制阀门关闭时，在测试腔与阀门间形成一段封闭空间。通过对渗透池抽真空，使试验气体腔中充满试验气体，测试腔中达到一定的真空度，在样品两侧就能保持一定的测试气体压力差，以适当的时间间隔用相应元器件检测渗透池测试腔中的气体压力，通过监测该封闭空间内的压力变化，计算出渗透通过试样进入渗透池测试腔中的气体量，通过分析透过气体量的变化计算材料的气体透过率。这种单阀门控制方式存在的弊端是：

首先，只能实现对试验气体腔和测试腔同时抽真空而无法对测试腔单独进行抽真空操作，无法实现在抽空状态下，测试腔处于真空而试验气体腔充满气体、利用气体的压差把测试材料试样很好地贴合在测试腔平面上，从而降低了测试腔的密封效果。同时也无法实现把测试腔的气体尽量彻底地抽干净，造成阀门关闭后，测试腔内释放的残余气体被认为是透过气体而计入透过气体量计算，从而造成误差。

其次，当多个渗透池并联在一起进行测试时，该阀门设置方式无法实现对部分渗透池的单独控制。

再次，传统阀门控制方式，虽然测试结果能满足对一般材料的透气性测试要求，但由于测试结果的准确性较差，制约了高阻隔材料的压差法测试，而本领域的技术人员没有意识到由于这种方式带来的测试结果准确性差的问题。

发明内容

本发明就是为解决现有技术存在的只能满足一般材料阻隔性能的检测要求，在测试过程的不能全面控制、多腔测试不能独立控制、试样无法进行有效密封控制以及无法对测试腔进行彻底抽真空的问题；提供一种气体渗透性测试装置；具有结构简单，使用可靠，应用方便，实现对测试过程的全面控制、多腔测试独立控制、试样密封的有效控制和对测试腔的彻底抽真空的优点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种气体渗透性测试装置，包括真空泵，渗透池，渗透池被样品分为测试腔与试验气体腔，真空泵通过管路分别与测试腔、试验气体腔连接，真空泵与测试腔、试验气体腔连接的管路上分别设有阀门I，阀门II。

所述测试腔与压力传感器I连接；试验气体腔与压力传感器II连接。

所述试验气体腔通过管路III与测试气体气源相连，管路III上设有阀门III。

所述渗透池设有多个，真空泵通过管路与多个测试腔相连，通过管路与多个试验气体腔相连；与每个测试腔相连的管路上均设有阀门；与多个试验气体腔相连的管路包括公共管路VI以及与每个试验气体腔相连的管路VII，公共管路VI上设有阀门II，与每个试验气体腔相连的管路VII上均设有阀门IV，通过控制阀门I、阀门II和阀门IV的状态能实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。

本发明工作原理：本发明包括渗透池、连接管路、真空泵、压力传感器、阀门、以及气源。渗透池被样品分为测试腔与试验气体腔两部分；测试腔与压力传感器I相连，并通过管路I与真空泵相连，管路I上设有阀门I；试验气体腔与压力传感器II相连，并通过管路II和管路III与真空泵和测试气体气源分别相连，管路II上设有阀门II，管路III上设有阀门III。真空泵通过管路I和管路II与测试腔及试验气体腔分别相连，通过控制阀门I和阀门II的状态实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。连接管路包括测试腔与真空泵相连的管路I、试验气体腔与真空泵相连的管路II、试验气体腔与测试气体气源相连的管路III、测试腔与压力传感器I相连的管路IV、以及试验气体腔与压力传感器II相连的管路V。压力传感器包括与测试腔相连的压力传感器I和与试验气体腔相连的压力传感器II。阀门包括管路I上所设的阀门I、管路II上所设的阀门II、以及管路III上所设的阀门III。气源为测试气体气源。

试验前先将样品安装在渗透池内，开启真空泵，开启阀门I则对测试腔抽真空，开启阀门II则对试验气体腔抽真空，同时开启阀门I和阀门II则对渗透池整体抽真空，同时关闭阀门I和阀门II则停止对渗透池抽真空。抽真空结束后开启阀门III，由测试气体气源向试验气体腔提供一定压力的测试气体，腔内压力值可通过压力传感器II获得，使样品两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下，试验气体通过样品渗透进入测试腔内，压力传感器I监测测试腔内的压力变化，通过单位时间内压力的上升量来计算得到样品的渗透性。

本发明还有另一种结构，即本发明中可增加渗透池数量以增加测试工位并实现对于多腔测试的独立控制。本发明包括渗透池、连接管路、真空泵、压力传感器、阀门、以及气源六部分。每个渗透池都被样品分为测试腔与试验气体腔两部分；每个测试腔均与相应的压力传感器I相连，并通过管路I分别与真空泵相连，与每个测试腔相连的管路I上均设有阀门I；每个试验气体腔均与相应的压力传感器II相连，并通过管路II和管路III分别与真空泵和测试气体气源分别相连，管路II包括公共管路VI以及与每个试验气体腔相连的管路VII，公共管路VI上设有阀门II，与每个试验气体腔相连的管路VII上均设有阀门IV；管路III包括公共管路VIII以及与每个试验气体腔相连的管路VII，公共管路VIII上设有阀门III，与每个试验气体腔相连的管路VII上均设有阀门IV。真空泵通过管路I和管路II与测试腔及试验气体腔分别相连，通过控制阀门I、阀门II和阀门IV的状态能实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。连接管路包括测试腔与真空泵相连的管路I、试验气体腔与真空泵相连的管路II(包括公共管路VI以及与每个试验气体腔相连的管路VII)、试验气体腔与测试气体气源相连的管路III(包括公共管路VIII以及与每个试验气体腔相连的管路VII)、测试腔与压力传感器I相连的管路IV、以及试验气体腔与压力传感器II相连的管路V。压力传感器包括与每个测试腔相连的压力传感器I和与每个试验气体腔相连的压力传感器II。阀门包括管路I上所设的阀门I、公共管路VI上所设的阀门II、公共管路VIII上所设的阀门III、管路VII上所设的阀门IV。气源为测试气体气源，通过控制阀门III和阀门IV的状态能实现对在测试状态的试验气体腔充入测试气体。

试验前先确定进行测试的渗透池。若所有个渗透池都要进行测试，将样品安装在渗透池内，开启真空泵，开启阀门I则对测试腔抽真空，开启阀门II和阀门IV则对试验气体腔抽真空，同时开启阀门I、阀门II和阀门IV则对渗透池整体抽真空，同时关闭阀门I、阀门II和阀门IV则停止对渗透池抽真空。抽真空结束后开启阀门III和阀门IV，由测试气体气源向试验气体腔提供一定压力的测试气体，腔内压力值可通过压力传感器II获得，使样品两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下，试验气体通过样品渗透进入测试腔内，压力传感器I监测测试腔内的压力变化，通过单位时间内压力的上升量来计算得到样品的渗透性。如果并非全部渗透池都进行测试，对于不进行测试的渗透池，在整个过程中与其测试腔相连的阀门I和与其试验气体腔相连的阀门IV始终处于关闭状态。

本发明的有益效果：

1.能实现对测试腔单独抽真空，并通过试验气体腔与测试腔间压差实现试样与测试腔间的有效密封；解决了现有测试腔无法单独抽真空的问题，同时有效改善了检测精度；

2.能实现对测试腔的彻底抽真空，减少了测试时的误差，避免了外部不良因素的干扰；

3.结构简单、原理清晰，能实现对测试过程的全面控制；

4.能实现多腔测试独立控制，通过管路与相应阀门的设置，可以灵活多样的根据需要进行控制；

5.造价低廉，采用单独控制方式后，故障率低。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

其中，1.测试气体气源，2.阀门III，3.管路III，4.管路V，5.压力传感器II，6.管路II，7.阀门II，8.真空泵，9.试验气体腔，10.样品，11.测试腔，12.压力传感器I，13.管路IV，14.管路I，15.阀门I，16.公共管路VIII，17.公共管路VI，20.1#管路VII，21.1#阀门IV，22.1#试验气体腔，23.1#样品，24.1#测试腔，25.1#压力传感器I，26.1#管路IV，27.1#管路I，28.1#阀门I，29.2#管路VII，30.2#阀门IV，31.2#试验气体腔，32.2#样品，33.2#测试腔，34.2#压力传感器I，35.2#管路IV，36.2#管路I，37.2#阀门I，38.3#管路VII，39.3#阀门IV，40.3#试验气体腔，41.3#样品，42.3#测试腔，43.3#压力传感器I，44.3#管路IV，45.3#管路I，46.3#阀门I。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

一种气体渗透性测试装置，结合图1，包括渗透池、连接管路、真空泵8、压力传感器、阀门、以及气源六部分。渗透池被样品10分为测试腔11与试验气体腔9两部分；测试腔11与压力传感器I12相连，并通过管路I14与真空泵8相连，管路I14上设有阀门I15；试验气体腔9与压力传感器II5相连，并通过管路II6和管路III3与真空泵8和测试气体气源1分别相连，管路II6上设有阀门II7，管路III3上设有阀门III2。真空泵8通过管路I14和管路II6与测试腔11及试验气体腔9分别相连，通过控制阀门I15和阀门II7的状态能实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。连接管路包括测试腔11与真空泵8相连的管路I14、试验气体腔9与真空泵8相连的管路II6、试验气体腔9与测试气体气源1相连的管路III3、测试腔11与压力传感器I12相连的管路IV13、以及试验气体腔9与压力传感器II5相连的管路V4。压力传感器包括与测试腔11相连的压力传感器I12和与试验气体腔9相连的压力传感器II5。阀门包括管路I14上所设的阀门I15、管路II6上所设的阀门II7、以及管路III3上所设的阀门III2。气源为测试气体气源1。

试验前先将样品10安装在渗透池内，开启真空泵8，开启阀门I15则对测试腔11抽真空，开启阀门II7则对试验气体腔9抽真空，同时开启阀门I15和阀门II7则对渗透池整体抽真空，同时关闭阀门I15和阀门II7则停止对渗透池抽真空。抽真空结束后开启阀门III2，由测试气体气源1向试验气体腔9提供一定压力的测试气体，腔内压力值可通过压力传感器115获得，使样品10两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下，试验气体通过样品10渗透进入测试腔11内，压力传感器I12监测测试腔11内的压力变化，通过单位时间内压力的上升量来计算得到样品10的渗透性。

实施例2：

一种气体渗透性测试装置，结合图2，是本发明的一个三腔测试结构，即本发明中可增加渗透池数量以增加测试工位并实现对于多腔测试的独立控制。包括渗透池、连接管路、真空泵8、压力传感器、阀门、以及气源六部分。每个渗透池都被样品分为测试腔与试验气体腔两部分，1#渗透池被1#样品23分为1#测试腔24与1#试验气体腔22两部分，2#渗透池被2#样品32分为2#测试腔33与2#试验气体腔31两部分，3#渗透池被3#样品41分为3#测试腔42与3#试验气体腔40两部分。每个测试腔均与相应的压力传感器I相连，并通过管路I分别与真空泵8相连，与每个测试腔相连的管路I上均设有阀门I，1#测试腔24与1#压力传感器I25相连，并通过1#管路I27与真空泵8相连，1#管路I27上设有1#阀门I28；2#测试腔33与2#压力传感器I34相连，并通过2#管路I36与真空泵8相连，2#管路I36上设有2#阀门I37；3#测试腔42与3#压力传感器I43相连，并通过3#管路I45与真空泵8相连，3#管路I45上设有3#阀门I46。每个试验气体腔均与相应的压力传感器II5相连，并通过管路II和管路III分别与真空泵8和测试气体气源1分别相连，管路II包括公共管路VI17以及与每个试验气体腔相连的管路VII，公共管路VI17上设有阀门II7，与每个试验气体腔相连的管路VII上均设有阀门IV；管路III包括公共管路VIII16以及与每个试验气体腔相连的管路VII，公共管路VIII16上设有阀门III2，与每个试验气体腔相连的管路VII上均设有阀门IV。1#试验气体腔22与压力传感器II5相连，通过公共管路VI17和1#管路VII20与真空泵8相连，通过公共管路VIII16和1#管路VII20与测试气体气源1相连，1#管路VII20上设有1#阀门IV21；2#试验气体腔31与压力传感器II5相连，通过公共管路VI17和2#管路VII29与真空泵8相连，通过公共管路VIII16和2#管路VII29与测试气体气源1相连，2#管路VII29上设有2#阀门IV30；3#试验气体腔40与压力传感器II5相连，通过公共管路VI17和3#管路VII38与真空泵8相连，通过公共管路VIII16和3#管路VII38与测试气体气源1相连，3#管路VII38上设有3#阀门IV39。真空泵8通过控制1#阀门I28、2#阀门I37、3#阀门I46、阀门II7和1#阀门IV21、2#阀门IV30、3#阀门IV39的状态能实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。连接管路包括测试腔与真空泵8相连的1#管路I27、2#管路I36、3#管路I45、试验气体腔与真空泵8相连的管路II(包括公共管路VI17、1#管路VII20、2#管路VII29、3#管路VII38)、试验气体腔与测试气体气源1相连的管路III(包括公共管路VIII16、1#管路VII20、2#管路VII29、3#管路VII38)、测试腔与压力传感器I相连的1#管路IV26、2#管路IV35、3#管路IV44、以及试验气体腔与压力传感器II5相连的管路V4。压力传感器包括与每个测试腔相连的1#压力传感器I25、2#压力传感器I34、3#压力传感器I43和与每个试验气体腔相连的压力传感器II5。阀门包括管路I上所设的1#阀门I28、2#阀门I37、3#阀门I46、公共管路VI17上所设的阀门II7、公共管路VIII16上所设的阀门III2、管路VII上所设的1#阀门IV21、2#阀门IV30、3#阀门IV39。气源为测试气体气源1，通过控制阀门III2和1#阀门IV21、2#阀门IV30、3#阀门IV39的状态能实现对在测试状态的试验气体腔充入测试气体。

试验前先确定进行测试的渗透池。若三个渗透池都要进行测试，将1#样品23、2#样品32、3#样品41安装在相应的渗透池内，开启真空泵8，开启1#阀门I28、2#阀门I37、3#阀门I46则对1#测试腔24、2#测试腔33、3#测试腔42抽真空，开启阀门II7、1#阀门IV21、2#阀门IV30和3#阀门IV39则对1#试验气体腔22、2#试验气体腔31、3#试验气体腔40抽真空，同时开启1#阀门I28、2#阀门I37、3#阀门I46、阀门II7、1#阀门IV21、2#阀门IV30和3#阀门IV39则对三个渗透池整体抽真空，同时关闭1#阀门I28、2#阀门I37、3#阀门I46、阀门II7、1#阀门IV21、2#阀门IV30和3#阀门IV39则停止对三个渗透池抽真空。抽真空结束后开启阀门III2、1#阀门IV21、2#阀门IV30和3#阀门IV39，由测试气体气源1向1#试验气体腔22、2#试验气体腔31、3#试验气体腔40提供一定压力的测试气体，腔内压力值(按照测试方法应该是一致统一的压力值)可通过压力传感器II5获得，使1#样品23、2#样品32、3#样品41两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下，试验气体通过1#样品23、2#样品32、3#样品41渗透进入1#测试腔24、2#测试腔33、3#测试腔42内，1#压力传感器I25、2#压力传感器I34、3#压力传感器I43分别监测1#测试腔24、2#测试腔33、3#测试腔42内的压力变化，通过单位时间内压力的上升量来计算得到1#样品23、2#样品32、3#样品41的渗透性。如果并非全部渗透池都进行测试，对于不进行测试的渗透池，在整个过程中与其测试腔相连的阀门I和与其试验气体腔相连的阀门IV始终处于关闭状态。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种气体渗透性测试装置，包括真空泵，渗透池，渗透池被样品分为测试腔与试验气体腔，其特征是，所述真空泵通过管路与测试腔、试验气体腔连接，真空泵与测试腔、试验气体腔连接的管路上分别设有阀门I，阀门II。

2.如权利要求1所述的气体渗透性测试装置，其特征是，所述测试腔与压力传感器I连接；试验气体腔与压力传感器II连接。

3.如权利要求1所述的气体渗透性测试装置，其特征是，所述试验气体腔通过管路III与测试气体气源相连，管路III上设有阀门III。

4.如权利要求1所述的气体渗透性测试装置，其特征是，所述渗透池设有多个，真空泵通过管路与多个测试腔相连，通过管路与多个试验气体腔相连；与每个测试腔相连的管路上均设有阀门；与多个试验气体腔相连的管路包括公共管路VI以及与每个试验气体腔相连的管路VII，公共管路VI上设有阀门II，与每个试验气体腔相连的管路VII上均设有阀门IV。

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