CS225409B1 - Measuring of the diffusing permeability of gases through membranes - Google Patents

Description

‘ 225 409

Vynález sa týká sposobu merania difúznej priepust-nosti plynov cez membrány.

Koeficient priepustnosti membrány je dóležitá fyzi-kálnochemická veličina, uplatňovaná v zdravotnictvo, najmav pulmonálnej diagnostike. Přitom sa vyžaduje kvantitativnéurčovat’ priepustnosť membrány pre binárně kombinaci©:kyslík -♦ vzduch, kysličník uhličitý —> vzduch, kysličníkdusný -> vzduch a pod.

Doteraz sa uplatňujú při meraní priepustnosti ply-nov cez membrány manoraetrické metody, váženie plynov, kon-centračně metody a pod. Nevýhodou týchto spósobov meraniapriepustnosti plynov je, že vyžadujú speciálně přístrojezahraníčnej výroby, ktoré sú často ťažko dostupné.

Uvedené nedostatky odstraňuje spósob merania difúz-nej priepustnosti plynov cez membrány podlá vynálezu, kto-róho podstata spočívá v tom, že sa do rozvodného systémuvstriekne injekčnou striekačkou cez dávkovacie teleso urče-né objemové množstvo plynu.v dósledku čoho sa zvýši hladinaantidifúznej kvapaliny v nádobě, ktorej výška sa zaznamenána stupnici, pričom sa čas potřebný na difúziu cez membrá-nu zistí podlá trvania poklesu hladiny antidifúznej kvapa-liny na póvodnú výšku v nádobě.

Vynález spósobu merania difúznej priepustnosti ply-nov cez membrány umožňuje dostatočne presne merať prie-pustnosť plynov pomocou jednoduchých a dostupných prost-riedkov a pomócok. - 2 - 22S 409

Zostava zariadenía na meranie difuznej priepustnos-ti plynov cez membrány je schématicky znázorněná na pripo-jenom výkrese.

Na pripojenom výkrese je znázorněný zásobník plynu 1s hlavným uzáverom 2 spojený cez tlakový manometer 3 a re-gulačný prietokomer 4 pomocou rozvodného systému 5 š elas-tickým vakom 6. Rozvodný systém 5 je pospájaný spojkami 7,kohútikmi 8 a 9 a vložená je zavzdušňovacia rúrka 10 akohut 11. Nádoby 12 a 13 sú spojené hadicou 14 a napojenéna rozvodný systém 5 pomocou odbočky 15, utěsněnou tesnia-cim krúžkom 16. Nádoby 12 a 13 sú naplněné antidifúznou kva-palinou 17, pričom na nádobě 13 je stupnica 18 a priezor 19.Ďalej je napojené dávkovacie a odběrové teleso 20 s tesnia-čou zátkou 21, injekónou striekačkou 22 a spojené odbočkou23 s kontrolnou nádobou 24. Membránové teleso 25 s odvzduš-ňovacou skrutkou 26, gumenným těsněním 27, membránou 28 akomorou 29 je spojené pomocou kábla 31 s indukčnou cievkou30 a elektrickým indikačným prístrojom 32 so stupnicou 33a registračným zariadením 34. Z plynového zásobníka 1 saplyn /kyslík, kysličník uhličitý, kysličník dusný a pod./vpúšťa do skleněného rozvodného potrubia 5 pomocou hlavné-ho uzávěru 2 cez kontrolný tlakový manometer 3 a regulačnýprietokomer 4.

Vzhladom na to, že sa plyn pri vypúšťaní zo zásobní-ka 1 expanziou ochladzuje, privádza sa do plynotesnéhoelastického vaku 6 v ktorom sa teplota plynu vyrovnávás teplotou okolitého prostredia. Tým sa zabezpečí, že v ce-lom meracom systéme je teplota plynu v priebehu merania kon-štantná /T = konšt./. Ďalej sa plyn pomocou odbočky 15 pri-vádza cez tesniaci krúžok 16 do nádoby 12, naplnenej anti-difúznou kvapalinou 17 /dibutylftalát/· V nádobě 12 sa kine-tická energia plynu změní na tlak, ktorý sa prejaví zvýšenímhladiny v nádobě 13.. Výška zvýšenia hladiny 4h sa odčítána stupnici 18 cez priezor 19. Nádoby 12 a 13 sú spojené gu-menou hadicou 14. Z hfadiska přesného merania je dóležité, 3 229 409 aby změna barometrického tlaku nemalavplyv na merané vý-sledky. Z tohoto dovedu je vzdušný priestor nádoby 13 volnéspojený s atmosférou. Do rozvodného systému 5 je sériovo za-pojené dávkovacie a odběrové teleso 20 s tesniacou zátkou21, ktorá umožxiuje napichnúť injekčnústriekačku 22 určenúpre odběr vzoríek plynu alebo pre zisťovanie konstanty prí-stroja, připadne chromotografický rozbor. Odbočka 23 zasa-huje svojim koncom do kontrolnej nádoby 24 naplnenej vodou,ktorej úlohou je opticky indikovat’ prúdiaci plyn vo forměrovnoměrného prebublávania plynu. Plyn vniká do lávej komo-ry 35 membránového telesa 25 s odvzdušňovacou skrutkou 26a gumeným těsněním 27« Pravá membránová komora 36 tvořenáspolu so skúšobnou membránou 28 a vyměnitelnou, vzduchotěs-ně zasuvatelnou komorou 29. Zníženie tlaku yjp sa prejavízměnou priehybu membrány 28, ktorý možno merať pomocou in-dukonej cievky 30 spojenej káblom 31 s elektrickým indikač-ným prístrojom 32, so stupnicou 33 priehybu membrány a re-gistračným zariadením 34. Pomocou spojok 7 vyhotovenýchz TYGONU sa pospájajú jednotlivé časti prístroja do vzdu-chotechnického celku. Kohútiky 8, 9 a 11 umožňujú manipu-láciu pri plnění a vypúšťaní plynu z meřacieho systému.

Pri meraní sa pootočením hlavného uzávěru 2, priuzavretom dvojcestnom kohúte 8 naplní plynotesný elastickývak 6 na tlak p > p a nechá sa temperovat’ na teplotu oko-litého priestoru. Po vytemperovaní plynu sa otvorí dv.ojcest-ný kohút 8, trojcestný kohút 9 a dvojcestný kohút 11. Týmsa umožní, aby plyn naplnil merací systém. Plnenie plynomsa kontroluje pomocou rovnoměrného prebublávania plynuv kontrolnej nádobě 24. Ďalej sa uvolní odvzdušňovaciaskrutka 26, čím sa umožni, aby plyn naplnil membránová ko-moru. Po arčitom čase plyn naplní komoru 35 a aj celý mera- « - ~cí přístroj. Odvzdušňovacia skrutka 26 sa zaskrutkuje a po-stupné sa uzavrú dvojcestnó kohútiky 8 a 11. Celý meracísystém je naplněný plynom s pretlakom p p . Hodnota 4Psa určí jednak na stupnici 18 zvýšením hladiny o hodnotlMh a - 4 -

225_W okrem toho aj na stupnici 33 elektrického indikačnóho prí-stroja 32. Potom sa zapne registračně zariadenie 34» čím samerací proces zautomatizuje. V dósledku zníženia přetlaku,spósobenóho priepustnosťou membrány v meracom systéme začnevýška hladiny A h antidifúznej kvapaliny 17 v nádobě 13 kle-sat’, pričom priehyb meranej membrány 28 sa přiblíží k nulo-vej hodnotě. Tento proces sa kontroluje na stupnici 33elektrického indikátora 32. Celý priebeh zníženia tlaku4Pv závislosti na čase sa zaznamená na registračný papier re-gistračného zariadenia 34. Po ukončení pokusu sa celý sys-tém opáť ódvzdušní odskrutkovaním odvzdušňovacej skrutky 26a otvorením trojcestnóho kohútika 9 v zavzdušňovacej rúrke10. Koeficient priepustnosti membrány P& sa určí podlá vzta-hu

kde Q je prete-sčené objemové množstvo plynu za časovújednotku v m3 * o S - plocha membrány v m , 1 - hrubka membrány v m,

Cj - Cg = Ac - koncentračný spád plynu po obochstranách membrány.

Pro určenie difúznej priepustnosti je rozhodujúcim faktoremurčenie okamžitého prietoku Q, ktorého hodnota bývá velmimalá /řádové 0,1 mm . s /. Hodnoty S, 1, C sú pre určitúmembránu konstantně.

Pri výpočte prístrojovej konštanty sa injekčnou strie-kačkou 22 vstriekne do meracieho systému cez tesniacu zátku21 určené množstvo plynu aV, v dósledku čoho sa zvýši tlako Ap. Tým sa zvýši aj hladina v nádobě 13 o áh = 8*. AP·Měrná hmotnost? dibutylftalátu t* = 1039,1 kg · m*"3. Pri di-fúzii plynu eez membránu, sa po přetečení množstva AV, znížitlak na póvodnú hodnotu , t.j. atmosferický tlak a v mera- c* com systéme prebieha izotermický jav. Například pri AV «

Claims (1)

1. 5 223 409 q 9.10 m sa zvýši tlak v meracom systéme na 96 Pa a pří-strojová konštanta sa vypočítá podlá vzťahu K - .. ίο”6 = 0,09375 - lO^rAPa“1. Δρ . 96 Je to množstvo přetečeného vzduchu pri tlakovom spáde 1 Pa.Pre výpočet priepustnosti cez membránu třeba vypočítat’ ešteokamžité přetečené množstvo Q, ktoré sa vypočítá podlá vzta-hu q - --dV_ / m3 .· s ”1/dT Spósob merania diíúznej priepustnosti plynov cez mem-brány možno využit’ v zdravotnictvo v pulmonálnej diagnosti-ko, v chemicko-fyzikálnych laboratóriach a skúšobniach. PREDMET VYNÁLEZU Spósob merania difúznej priepustnosti plynov cez mem-brány vyznačujú/ia tým, že sa do rozvodného systému /5/vstriekne injekčnou striekačkou /22/ cez dávkovacie teleso/20/ určené objemové množstvo plynu, v dósledku čoho sa zvý-ši hladina antidifúznej kvapaliny /17/ v nádobě /13/, ktorejvýška sa zaznamená na stupnici /18/, pričom sa čas potřeb-ný na difúziu cez membránu /28/ zistí podlá trvania poklesuhladiny antidifúznej kvapaliny /17/ na póvodnú výšku v ná-době /13/· 1 fík·»