CN204882321U - 一种测试多孔材料渗透率的装置 - Google Patents

Abstract

一种测试多孔材料渗透率的装置，包括储液仓和夹持装置，夹持装置包括带有出口的上壳体和带有入口的下壳体，上壳体内开设上流体通道，下壳体内开设下流体通道，上流体通道和下流体通道之间设置有用于放置待测多孔材料且能够伸缩的密封腔，储液仓经第一压力表与下流体通道的入口相连，上流体通道的出口经第二压力表、流量计与储液仓相连。本实用新型通过设置能够伸缩的密封腔，调节密封腔的不同的高度，能够测量不同高度管状多孔材料的液体渗透率、分离效率，并且能测试多孔材料的渗透的均匀性，可以更加快速便捷评估多孔材料的性能要求。本测试装置能够测量管状、规则片状、不规则形状多孔过滤材料的渗透率。

Description

一种测试多孔材料渗透率的装置

技术领域

本实用新型涉及一种测试装置，具体涉及一种测试多孔材料渗透率的装置。

背景技术

近些年来，随着技术进步、工业化生产等的快速发展，能源、资源、三废治理等问题更加受到关注。例如化工企业排放出来的污水不但造成自然环境的污染，给周边人群的健康也带来了巨大的危害。如今水的处理净化成为环境治理的重要组成部分；对不同废水的处理净化分离显得尤为重要；特殊功能性的过滤材料的开发和应用也日趋重要。由于开孔的多孔材料具有比表面积大、相对密度小、热导率低及强度高等优异性能，己广泛作为污水处理、提纯、净化器载体使用。多孔材料用于过滤、提纯与分离时,液体渗透性能是最主要的质量指标,将为净化器的选择、设计和工艺提供重要的参考依据。渗透率是表征压力作用下流体在多孔介质中通过难易程度的参数，渗透率越高表示多孔介质对流体的通过的阻力越小。由于实际的多孔材料结构复杂，其渗透率和材料的开孔数量、孔径分布、和材料几何形状等宏、微观因素密切相关，难以直接计算评估；因此快速测量出具有连通孔的多孔材料渗透率，可以评估该材料在不同的环境下的用途的适用性十分重要，对于开发新型多孔材料，检测材料质量等有重要的意义和价值。

通常，已知的实验室测量渗透率的方法是测量施加于该材料的气体压力和/或液体渗透进该材料的深度。如专利号为CN102141504A公开一种在铺层厚度方向上测试气体渗透率的测试装置。专利号为CN1123571公开一种评估岩石介质渗透性的装备，该装置通过测量使流体产生相对于岩石介质运动时产生的磁场来评估岩石介质的渗透性。上述专利主要针对自然资源的开发，而针对实验室通常测量渗透率装置的研究对象如特定形状、特定大小、厚度的片状材料，但是由于实际开发需要，多孔过滤材料可以具备不同形状，如管状、规则片状，不规则形状等，而这种不断变化需求的形状对此需要更加灵活的渗透率测量装置以满足研究需求。

实用新型内容

为克服现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供了一种测量多孔渗透率的装置，该装置可以测量不同厚度、不同渗透面积、包含非标准形状的块状多孔材料以及具有不同厚度、不同高度的管状多孔材料的液体渗透率、分离效率，且能测试多孔材料的渗透的均匀性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种测试多孔材料渗透率的装置，包括储液仓和夹持装置，所述夹持装置包括带有出口的上壳体和带有入口的下壳体，上壳体内开设上流体通道，下壳体内开设下流体通道，上流体通道和下流体通道之间设置有用于放置待测多孔材料且能够伸缩的密封腔，储液仓经第一压力表与下流体通道的入口相连，上流体通道的出口经第二压力表、流量计与储液仓相连。

所述储液仓与第一压力表之间设置有进液泵和第一阀门，第二压力表与流量计之间设置有第二阀门。

所述下壳体通过法兰和螺栓进行固定，上壳体通过夹子夹持，且夹子与升降台相连。

所述上壳体的出口处设置有螺纹，出口连接有出水软管，下壳体的入口处设置有螺纹，入口连接有入水软管。

所述密封腔内设置有用于夹持待测多孔材料且具有通孔的第一压片和第二压片。

所述第一压片和第二压片的通孔相同，第一压片的通孔横截面为圆形孔、三角形孔或正多边形孔；所述第一压片、第二压片上开设有凹槽，待测多孔材料的上端设置有与凹槽相匹配的凸台。

所述凹槽和凸台之间设置有用于密封流体的密封垫。

所述待测多孔材料为管状时，待测多孔材料底端通过第二压片固定，顶端通过设置固定件，固定件上设置第一压片，且待测多孔材料的顶端与固定件之间设置密封垫。

所述密封腔上端设置有套装在密封腔外侧且与上壳体相接触的环形钢板，环形钢板通过密封胶与上壳体相连；所述密封胶按质量百分比计，包括70％的松香粉，15％的氯丁胶以及15％的苏打粉。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果：

本实用新型通过设置能够伸缩的密封腔，调节密封腔的不同的高度，能够测量不同高度管状多孔材料的液体渗透率、分离效率，并且能测试多孔材料的渗透的均匀性，测试时，打开第一阀门、第二阀门后，进液泵将流体从储液仓中输送到下流体通道的入口，流体进入下流体通道后在水流的驱动下经过管状多孔材料，渗透出的流体流经流体上通道后送回储液仓。从第一压力表、第二压力表分别读出渗透前后流体的压力，流量计读出渗透通量。根据渗透前后的流体的压力和渗透通量，可以计算多孔材料的渗透率。通过多次测量，可以得到多孔材料的渗透均匀性。本实用新型可以更加快速便捷评估多孔材料的性能要求。

进一步的，上壳体上设置有夹子，并且夹子与升降台相连，通过调节升降台的高度可以调节密封腔的高度，使得本实用新型可以灵活的测定2～20mm高度范围内的材料的渗透率。

进一步的，第一压片和第二压片带有通孔，且通孔的横截面为圆形、三角形或正多边形，可根据待测多孔材料的形状，相应的旋转第一压片和第二压片进行夹持，从而使得本测试装置能够测量管状、规则片状、不规则形状多孔过滤材料的渗透率。第一压片和第二压片上通孔的横截面积为20～80mm²，即渗透面积为20～80mm²，通过选择合适的渗透面积实现对非标准形状多孔试样的渗透率测量。

进一步的，第一压片、第二压片上设置有凹槽，待测试多孔材料上设置有与凹槽相匹配的凸台，可以避免待测多孔材料在测试时位置发生移动的问题。

进一步的，凸台和凹槽时间设置有密封垫，可以更好的密封流体，保证测得的渗透率的准确性。

进一步的，待测多孔材料为管状时，待测多孔材料为管状时，待测多孔材料通过固定件夹持，可以更好的固定管状待测多孔材料，且待测多孔材料的上端与固定件之间设置密封垫，保证了流体不渗透，从而保证渗透率测试的准确性。

进一步的，密封腔上端设置有套装在密封腔外侧且与上壳体相接触的环形钢板，环形钢板通过密封胶与上壳体相连；密封时，将密封胶均匀涂覆于环形钢板上，采用环形加热板对其进行加热，同时对环形刚板施压使其与上壳体紧密接触，待冷却后即可实现密封，保证在测试过程中，流体无泄漏。

附图说明

图1为本实用新型测试装置的结构示意图；

图2为夹持装置的装配图；

图3为测量块状多孔材料时，图2中A-A截面图；

图4(a)为测量管状多孔材料时，图2中沿A-A线的截面图；图4(b)为固定件的结构示意图；

图5为第一压片的结构示意图，图(a)为通孔横截面为圆形的第一压片的结构示意图，图(b)为图(a)中沿B-B线的剖视图，图(c)为通孔横截面为正多边形的第一压片的结构示意图，图(d)为图(c)中沿B-B线的剖视图；

图6为第二压片的结构示意图，(a)为通孔横截面为正方形的第二压片的结构示意图，(b)为图(a)中沿B-B线的剖视图，图(c)为通孔横截面为三角形的第二压片的结构示意图，图(d)为图(c)中沿B-B线的剖视图；

图7(a)为测量块状多孔材料均匀性的第一压片示意图，图7(b)为图7(a)中沿B-B线的剖面图；

图8为环形加热板的结构示意图；

图9为上端带有环形钢板的可伸缩性密封腔的结构示意图；

图中，1为储液仓，2为进液泵，3为第一阀门，4为第一压力表，5为夹持装置，6为第二压力表，7为第二阀门，8为流量计，9为上壳体，10为法兰，11为环形加热板，12为升降台，13为螺栓，14为片状多孔材料，15为入口，16为出口，17为第一压片，18为第二压片，19为密封腔，20为环形钢板，21为管状多孔材料，22为固定件，23为下壳体。

具体实施方式

为使本实用新型的目的，技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。

参见图1，本实用新型的测试多孔材料渗透率的装置，包括储液仓1和夹持装置5，所述夹持装置包括带有出口的上壳体9和带有入口的下壳体23，上壳体9内开设上流体通道，下壳体23内开设下流体通道，上流体通道和下流体通道之间设置有用于放置待测多孔材料且能够伸缩的密封腔19，储液仓1经进液泵2、第一阀门3、第二阀门7、第一压力表4与下流体通道的入口相连，上流体通道的出口经第二压力表6、流量计8与储液仓1相连。第一压力表4和第二压力表6分别测试多孔材料渗透前后的压力变化，流量计8能够测试渗透通量。

上壳体9的出口处设置有螺纹，且入口15与进水软管相连，下壳体23的出口处设置有螺纹，且出口16与出水软管相连；

参见图2，下壳体23通过设置在下壳体外侧的法兰10和螺栓13进行固定，法兰通过四个定位六角头螺栓进行固定。上壳体9通过夹子夹持，且夹子与升降台12相连，可通过调节升降台12来适应待测片状多孔材料14厚度及管状多孔材料21高度的变化。

参见图3和4，所述密封腔19内上部设置第一压片17，下部设置第二压片18，第一压片17和第二压片18将待测多孔材料进行夹持，且第一压片17和第二压片18形状相同，均为圆形、三角形或正多边形。依据待测块状多孔材料的形状，选择所需的第一压片17、第二压片18夹持固定，从而实现对非标准形状多孔试样的渗透率测量；

参见图5和图6，所述第一压片17、第二压片18上开设有凹槽，待测多孔材料上设置有与凹槽相匹配的凸台，凸台和凹槽之间设置有用于密封流体的密封垫，测试时，将第一压片17和第二压片18放置于待测多孔材料的上部和下部，凸台和凹槽相匹配，可以避免待测多孔材料在测试时位置发生移动的问题。

能够伸缩的密封腔19上端设置有环形钢板20，环形钢板20套装在密封腔19外侧，且与上壳体9相接触，具体的，将密封胶均匀涂覆于环形钢板20上，采用环形加热板11对其进行加热，同时对环形刚板20施压使其与上壳体9紧密接触，待冷却后即可实现密封。其中，密封胶按质量百分比计，包括70％的松香粉，15％的氯丁胶以及15％的苏打粉。

另外，所述法兰包括上法兰和下法兰，上法兰和下法兰采用一般低碳钢来制造，并通过点焊的方式固定在下壳体23上。

所述的夹持固定待测多孔材料的第一压片17、第二压片18以及管状多孔材料固定用的底部封闭的固定件22采用了高强度，耐腐蚀的特种钢制得。

参见图3，当待测多孔材料为块状材料时，只需要将块状多孔材料放入到密封腔19中，块状多孔材料上的凸台和第一压片17、第二压片18上的凹槽相匹配。

参见图4(a)和图4(b)，测量管状多孔材料时，待测多孔材料通过以下方法固定，待测材料的底端通过设置第二压片，待测材料的顶端设置固定件22，固定件顶部设置第一压片，固定件22包括上下两个圆钢圈，两个圆钢圈之间通过4条加强筋连接，其中一个圆为空心圆，另一个圆圈为实心圆圈，测试时，将固定件放置在待测多孔材料上，使得流体从流体下通道进入管状多孔材料内部，从管状多孔材料壁上流出，然后从第一压片的通孔流出，由于管状多孔材料的顶部被实心圆圈挡住，所以不能从管状多孔材料的顶部流出，只能从待测多孔材料的侧壁上流出，从而达到测试渗透率的目的。

本实用新型可通过调节升降台来适应待测片状多孔材料厚度及管状多孔材料高度的变化，其可调节的厚度变化范围为2mm～20mm。根据待测多孔材料的形状，可更换具有不同形状通孔的第一压片和第二压片来夹持固定多孔材料，并且第一压片和第二压片的通孔的面积为20～80mm²，即渗透面积变化范围为20～80mm²。

基于上述装置的测试多孔材料渗透率的方法：将待测多孔材料上的凸台放入第一压片、第二压片上的凹槽内，使得第一压片、第二压片将待测多孔材料夹持，然后放入密封腔内，根据待测多孔材料高度调节升降台高度，将密封胶均匀涂覆于环形钢板上，采用环形加热板对密封胶进行加热，同时对环形刚板施压使环形刚板与上壳体紧密接触，待冷却后实现密封；打开第一阀门、第二阀门后，进液泵将流体从储液仓中通过软管流经第一阀门后输送到下流体壳体内下流体通道的入口，第一压力表测出流体经渗透之前的压力，流体进入流体下通道后在水流的驱动下经过待测多孔材料，渗透出的流体流经上流体通道后从出口经软管流出。渗透后的流体经第二阀门流进流量计后，通过软管送回储液仓中，第二压力表测量渗透后流体的压力，流量计用以测量渗透通量；根据第一压力表、第二压力表和流量计所测得的数据计算多孔材料的渗透率。

实施例1

如图1和图4所示，利用测试多孔材料渗透率的装置测量多孔材料渗透率的方法，包括如下步骤：

将厚度为2mm、半径为30mm的圆形多孔材料，用渗透面积为25cm²、带有横截面为圆形通孔的第一压片17、第二压片18夹持固定后，放在密封腔19内，调节升降台12固定上壳体9，从而将整个装置进行固定。

打开第一阀门3、第二阀门7后，进液泵2将流体从储液仓1中通过软管流经第一阀门3后输送到下流体壳体内下流体通道的入口，第一压力表4测出流体经渗透之前的压力。待测液进入流体下通道后在水流的驱动下经过管状多孔材料21，渗透出的流体流经上流体通道后从出口16经软管流出。渗透后的流体经第二阀门7流进流量计8后，通过软管送回储液仓1中。第二压力表6测量渗透后流体的压力，流量计8用以测量渗透通量。根据第一压力表4、第二压力表6和流量计8所显示的数据计算多孔材料的渗透率。

实施例2

如图1和图3所示，利用测试多孔材料渗透率的装置测量多孔材料渗透率的方法，包括如下步骤：

将长、宽、高分别为28mm、25mm、7mm的块状多孔材料，用渗透面积为24.62cm²、带有横截面为矩形的第一压片17、第二压片18夹持固定后，装配到密封腔中。

打开第一阀门3、第二阀门7后，进液泵2将流体从储液仓1中输送到下壳体内下流体通道的入口，流体进入流体下通道后在水流的驱动下经过块状多孔材料14，渗透出的流体流经上流体通道后送回储液仓1。第一压力表4、第二压力表6分别读出渗透前后流体的压力，流量计8读出渗透通量。根据第一压力表4、第二压力表6和流量计8读出的数据计算多孔材料的渗透率。

实施例3

如图1、图7(a)和图7(b)所示，利用测试多孔材料渗透率的装置测量多孔材料渗透率的方法，包括如下步骤：

将长、宽、高分别为25mm、40mm、7mm的块状多孔材料，用带有通孔横截面为圆形且通孔偏离中心线的第一压片17、第二压片18夹持固定后，装配到密封腔19中。

打开第一阀门3、第二阀门7后，进液泵2将流体从储液仓1中输送到下壳体内的下流体通道的入口15，流体进入下流体通道后在水流的驱动下经过块状多孔材料14，渗透出的流体流经上流体通道后送回储液仓1。第一压力表4、第二压力表6分别读出渗透前后流体的压力，流量计8读出渗透通量。根据第一压力表4、第二压力表6和流量计8读出的数据计算多孔材料的渗透率。

测完后，转动压片，重复上述过程。多次测量，得到块状多孔材料的渗透均匀性。

实施例4

如图1和图4所示，利用灵活测试多孔材料渗透率的装置测量管状多孔材料渗透率的方法，包括如下步骤：

将直径、高、壁厚分别为25mm、40mm、5mm的管状多孔材料21，用通孔横截面为圆形的第二压片18将管状多孔材料下端固定，管状多孔材料上端通过设置固定件22，固定件11上端设置第一压片，装配到密封腔19中。

打开第一阀门3、第二阀门7后，进液泵2将流体从储液仓1中输送到下流体通道的入口15，流体进入下流体通道后在水流的驱动下经过管状多孔材料21，渗透出的流体流经流体上通道后送回储液仓1。第一压力表4、第二压力表6分别读出渗透前后流体的压力，流量计8读出渗透通量。根据第一压力表4、第二压力表6和流量计8读出的数据计算多孔材料21的渗透率。

实施例5

如图1所示，利用测试多孔材料渗透率的装置测量多孔材料渗透率的方法，包括如下步骤：

在厚度为10mm、半径为30mm的多孔材料表面覆盖有一层孔径为1微米的氧化铝质微滤膜，再将多孔材料和其表面覆盖的膜用渗透面积为24.62cm²、通孔横截面为正六边形的第一压片17、第二压片18夹持固定后，装配到密封腔19中。

打开第一阀门3、第二阀门7后，进液泵2将流体从储液仓1中输送到下流体通道的入口15，流体进入流体下通道后在水流的驱动下经过多孔材料14及其表面的膜后经上流体通道后送回储液仓1。第一压力表4、第二6分别读出渗透前后流体的压力，流量计8读出渗透通量。根据第一压力表4、第二压力表6和流量计8读出的数据计算多孔材料的渗透率。

实施例6

如图1所示，利用测试多孔材料渗透率的装置测量多孔材料渗透率的方法，包括如下步骤：

将厚度为7mm，表面带有微型弧度的圆形多孔材料，用渗透面积为24.62cm²、通孔横截面为三角形的第一压片17、第二压片18夹持固定，多孔材料与变截面压片周边的缝隙用气垫密封后，将其装配到密封腔19中。

打开第一阀门3、第二阀门7后，进液泵2将流体经下流体通道的入口15输送到密封腔19中，流体进入下流体通道后在水流的驱动下经过表面带有微型弧度的多孔材料后，经上流体通道后送回储液仓1。第一压力表4、第二压力表6分别读出渗透前后流体的压力，流量计8读出渗透通量。根据第一压力表4、第二压力表6和流量计8读出的数据计算多孔材料的渗透率。

Claims (9)

1.一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，包括储液仓(1)和夹持装置(5)，所述夹持装置包括带有出口的上壳体(9)和带有入口的下壳体(23)，上壳体(9)内开设上流体通道，下壳体(23)内开设下流体通道，上流体通道和下流体通道之间设置有用于放置待测多孔材料且能够伸缩的密封腔(19)，储液仓(1)经第一压力表(4)与下流体通道的入口相连，上流体通道的出口经第二压力表(6)、流量计(8)与储液仓(1)相连。

2.根据权利要求1所述的一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，所述储液仓(1)与第一压力表(4)之间设置有进液泵(2)和第一阀门(3)，第二压力表(6)与流量计(8)之间设置有第二阀门(7)。

3.根据权利要求1所述的一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，所述下壳体(23)通过法兰(10)和螺栓(13)进行固定，上壳体(9)通过夹子夹持，且夹子与升降台(12)相连。

4.根据权利要求1所述的一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，所述上壳体(9)的出口处设置有螺纹，出口连接有出水软管，下壳体(23)的入口处设置有螺纹，入口连接有入水软管。

5.根据权利要求1所述的一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，所述密封腔(19)内设置有用于夹持待测多孔材料且具有通孔的第一压片(17)和第二压片(18)。

6.根据权利要求5所述的一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，所述第一压片(17)和第二压片(18)的通孔相同，第一压片(17)的通孔横截面为圆形孔、三角形孔或正多边形孔；所述第一压片(17)、第二压片(18)上开设有凹槽，待测多孔材料的上端设置有与凹槽相匹配的凸台。

7.根据权利要求6所述的一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，所述凹槽和凸台之间设置有用于密封流体的密封垫。

8.根据权利要求7所述的一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，所述待测多孔材料为管状时，待测多孔材料底端通过第二压片固定，顶端设置固定件(22)，固定件(22)上设置第一压片，且待测多孔材料的顶端与固定件(22)之间设置密封垫。

9.根据权利要求1所述的一种测试多孔材料渗透率的装置，其特征在于，所述密封腔(19)上端设置有套装在密封腔(19)外侧且与上壳体(9)相接触的环形钢板(20)。