CZ24216U1 - Zařízení pro měření permeace plynů a par vrstvami testovaného materiáluZařízení pro měření permeace plynů a par vrstvami testovaného materiálu - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro měření permeace plynů a par vrstvami testovaného materiálu, obsahujícího chromatograf, kjehož vstupuje připojen výstup dávkovacího ventilu.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy laboratorní analytické aparatury, využívající plynové chromatografie a sloužící k měření permeace kapalných a plynných chemických látek, tzv. permeantů, u vzorků membránových a fóliových materiálů. U těchto aparatur se ke vstupu dávkovacího ventilu připojí výstup směsi nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou testovaného materiálu permeaění nádoby. Tato permeaění nádoba obsahuje vstupní komoru a výstupní komoru, oddělené od sebe vrstvou testovaného materiálu. Vstupní komora obsahuje zpravidla vstup a výstup měřeného média a výstupní komora obsahuje zpravidla vstup nosného média a výstup směsi nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou testovaného materiálu. Do vstupní komory permeaění nádoby se přivádí měřené médium pod určitým tlakem. Současně se do výstupní komory přivádí s předem nastaveným průtokem nosné médium, které sebou strhává molekuly měřeného média a směs nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou testovaného materiálu permeaění nádoby se přivádí ke chromatografú, který analyzuje obsah směsi a z výsledku analýzy určí propustnost testovaného materiálu, který odděluje vstupní a výstupní komoru permeaění nádoby.

Nevýhodou tohoto řešení je, že měření probíhá velmi pomalu a zejména při hledání alternativ je třeba stále znova rozebírat permeaění nádoby a vyplachovat přívodní potrubí, takže výsledky měření jsou k dispozicí až velmi pozdě.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry eliminuje zařízení pro měření pemieace plynů a par vrstvami testovaného materiálu, obsahující chromatograf, k jehož vstupuje připojen výstup dávkovacího ventilu, podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že ke vstupu dávkovacího ventiluje připojena výstupní trubice přepínacího ventilu s N vstupy, kde N je přirozené číslo v rozmezí od 3 do 16, přičemž alespoň jeden n-té vstup přepínacího ventilu, kde n je přirozené číslo v rozmezí od 1 do N, je spojen s výstupem směsi nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou testovaného materiálu n-té permeaění nádoby. Každá n-tá permeační nádoba obsahuje vstupní komoru a výstupní komoru, oddělené od sebe vrstvou testovaného materiálu, Každá vstupní komora přitom obsahuje vstup a výstup měřeného média a každá výstupní komora obsahuje vstup nosného média spojený s výstupem zásobníku nosného média a výstup směsi nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou testovaného materiálu ze vstupní komory.

Ve výhodném provedení tohoto zařízení jek výstupu zásobníku měřeného média při pojen první vstup třícestného solenoidového ventilu. Ke druhému vstupu třícestného solenoidového ventiluje připojen výstup zásobníku kalibračního plynu a ke třetímu vstupu třícestného solenoidového ventiluje připojen výstup hmotnostního průtokoměrů, jehož vstup je přes tlakoměr připojen k výstupu zásobníku proplachovacího plynu. K výstupu třícestného solenoidového ventiluje pak připojen vstup dávkovacího ventilu, spojeného svým výstupem se vstupem Čerpadla pro odsávání média propouštěného trojcestným solenoidovým ventilem.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude dále podrobněji popsáno podle přiložených výkresů, kde na obr. 1 je schematicky znázorněno příkladné provedení zařízení proměření permeace plynů a par vrstvami

- 1 CZ 24216 Ul testovaného materiálu a na obr. 2je detailněji znázorněno zapojení navazující na zásobník měřeného média a dávkovači ventil.

Příklady provedení technického řešení

Na obr. 1 je schematicky znázorněno příkladné provedení zařízení pro měření permeace plynů a par vrstvami testovaného materiálu. Toto zařízení obsahuje chromatograf 1, k jehož vstupuje připojen výstup dávkovacího ventilu 2. Ke vstupu dávkovacího ventilu 2 je připojena výstupní trubice přepínacího ventilu 3 s N vstupy, kde N je přirozené číslo v rozmezí od 3 do 16, přičemž alespoň jeden n-tý vstup přepínacího ventilu 3, kde n je přirozené číslo v rozmezí od 1 do N, je spojen s výstupem směsi nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou 4g testovaného io materiálu n-té permeační nádoby 5η. Každá permeační nádoba 5_a obsahuje vstupní komoru 6_Q a výstupní komoru 7η, které jsou od sebe oddělené vrstvou 4„ testovaného materiálu. Každá vstupní komora 6_n obsahuje vstup a výstup měřeného média a každá výstupní komora 7,, obsahuje vstup nosného média a výstup směsi nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou testovaného materiálu. Vstup vstupní komory 6g je spojen se zásobníkem 8η měřeného média.

Zařízení pro měření permeace plynů umožňuje současné vícemístné měření několika druhů vzorků s odlišnými permeanty. Testovaný materiál ve vrstvě 4₀ Odděluje od sebe vstupní komoru 6η a výstupní komoru 7η. Měřené médium se přivádí do vstupní komory 6η ze zásobníku 8η měřeného média, kde je pod stálým tlakem regulovaným neznázorněným ventilem na výstupu vstupní komory 6η, Podle propustnosti vrstvy 4η testovaného materiálu prochází testovaný materiál do výstupní komory 2». kde je unášen nosným médiem ze zásobníku 9 nosného média ke vstupu přepínacího ventilu 3. Přepínací ventil 3 střídavě propouští směs nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou testovaného materiálu do dávkovacího ventilu 2, který odesílá dávky směsi nosného media s měřeným médiem do chromatografu 1. Výstupem měření je tzv. průniková křivka, která je podkladem pro další výpočty veličin charakterizujících permeaci.

Na obr. 2 je detailněji znázorněno zapojení navazující na zásobník 8η měřeného média a dávkovači ventil 2, které umožňuje dekontaminaci měřicích cest mezi přepínáním jednotlivých zásobníků 8„ měřeného média. Toto zařízení je opatřeno zásobníkem 10 kalibračního plynu a zásobníkem 8η měřeného média, jejichž výstupy jsou připojeny ke dvěma vstupům troj čestného solenoidového ventilu 12. Výstup zásobníku H proplachovacího plynuje ke třetímu vstupu troj čestného solenoidového ventilu 12 připojen přes tlakoměr 14 a hmotnostní průtokoměr 15. Výstup solenoidového ventilu 12 je přes dávkovači ventil připojen ke vstupu čerpadla 13, pro odsávání, toho média, které propouští troj čestný solenoidový ventil 12, Hmotnostní průtokoměry jsou řízeny neznázoměnými řídicími jednotkami. Tyto řídicí jednotky nastavují okamžitý průtok, jehož velikost může být řízena buď ručně, např. tlačítky, nebo automaticky, a tento okamžitý průtok zobra35 zují na svém displeji. Řídicí jednotky dále chrání hmotnostní regulátory před zničením, které by mohlo nastat v případě, že dojde plyn v lahvi.

V činnosti zařízení pro měření permeace plynů a par vrstvami testovaného materiálu se nejdříve nachystají vrstvy 41 až 4η testovaného materiálu pro první až N-tou permeační nádobu 5_l až 5_n. Mezi vstupní komoru 6η a výstupní komoru 7η se vloží příslušná vrstva 4η testovaného materiálu a vstupní komora 6η a výstupní komora 7η se k sobě přiloží a spojí se tak, aby jejich vnitřní prostory byly navzájem propojeny pouze přes vrstvu 4η testovaného materiálu. Výstupy výstupních komor Zn se propojí se vstupy přepínacího ventilu 3 a ke vstupům vstupní komory 6η se připojí zásobník 8η měřeného média. Přepínací ventil 3 střídavě propojuje jednotlivé zásobníky 8η měřeného média s dávkovacím ventilem 2, který dávkuje směsi měřeného média snosným plynem do chromatografu 1, který provádí analýzy jednotlivých dávek směsí plynů.

Do vstupní komory 6η tak proudí ze zásobníku 8η měřeného média toto médium, jehož tlak je neznázorněným regulačním prvkem na výstupu vstupní komory 6η udržován na požadované stálé hodnotě. Toto měřené médium částečně prochází přes vrstvu 4g testovaného materiálu ze vstupní komory 6g do výstupní komory a 7η a tam je strhováno nosným médiem ze zásobníku 9 nosného média, které proudí definovanou rychlostí výstupní komorou 7η do přepínacího ventilu 3. Tento

CZ 24216 Ul průtok se u příkladného provedení nastavuje v rozmezí od 20 do 200 ml/min a udržuje se na konstantní hodnotě. Stálý tlak ve vstupní komoře 6„ a stálý proud nosného média výstupní komorou 7₀ zajišťuje stálé a definované podmínky pro měření, takže výsledky prostupnosti měřeného média přes vrstvu 4_n testovaného materiálu jsou přesné pro všechny testované materiály, všechna měřená média i všechny permeační nádoby 5₀. Pokud je třeba změnit měřené médium, přepne se trojcestný solenoidový ventil J_2 a namísto měřeného média pustí do systému proplachovací plyn ze zásobníku H proplachovacího plynu a po propláchnutí systému přepne zpět na zásobník 8t, měřeného média. Pro zkalibrování systému se přepne trojcestný solenoidový ventil 12 na zásobník 10 kalibračního plynu a provede se kalibrace. Součástí zařízení je i klimatická jednotka, která io má za úkol udržet konstantní teplotu permeačních nádob 5₀ pri měření. To je u příkladného provedení zajištěno pomocí digitálního termostatu s reverzním systémem řízení výkonu Peltierova článku. Na vnější i vnitřní stranu Peltierova článku foukají ventilátory, které zajišťují rychlejší výměnu vzduchu a v případě vnitřního ventilátor u konstantní teplotu vzduchu uvnitř box u klimatické jednotky. Vnější i vnitřní obal kruhové klimatické jednotky je v příkladném provedení vyroben zpoly propylenu o tloušťce 3 mm. Mezi vnitřním a vnějším obalem je vložena tepelná izolace o síle 22 mm zajišťující lepší tepelné vlastnosti klimatické jednotky.

Průmyslová využitelnost

Zařízení podle technického řešení je možno využít pro testování prostupnosti materiálů pro různé plyny nebo kapaliny.

Claims (2)

1. 20 NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro měření permeace plynů a par vrstvami (4) testovaného materiálu, obsahující chromatograf(l), k jehož vstupu je připojen výstup dávkovacího ventilu (2), vyznačující se tím, že ke vstupu dávkovacího ventilu (2) je připojena výstupní trubice přepínacího ventiluj) s N vstupy, kde N je přirozené číslo v rozmezí od 3 do 16, přičemž alespoň jeden n-tý

   25 vstup přepínacího ventilu (3), kde n je přirozené číslo v rozmezí od 1 do N, je spojen s výstupem směsi nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou (4) testovaného materiálu n-té permeační nádoby (5_n), která obsahuje vstupní komoru (6η) a výstupní komoru (7_n), oddělené od sebe vrstvou (4) testovaného materiálu, přičemž každá vstupní komora(6_n) obsahuje vstup a výstup měřeného média a každá výstupní komora (7_n) obsahuje vstup nosného média spojený s výstu30 pem zásobníku (9) nosného média a výstup směsi nosného média s měřeným médiem prošlým vrstvou (4) testovaného materiálu.
2. 2. Zařízení pro měření permeace plynů a par vrstvami (4) testovaného materiálu podle nároku 1, vyznačující se tím, že k výstupu zásobníku (8_n) měřeného média je připojen první vstup třícestného solenoidového ventilu (12), k jehož druhému vstupuje připojen výstup zásob35 niku (10) kalibračního plynu a k jehož třetímu vstupuje je připojen výstup hmotnostního průtokoměru (15), jehož vstup je přes tlakoměr(14) připojen k výstupu zásobníku (11) proplachovacího plynu, přičemž k výstupu třícestného solenoidového ventilu (12) je připojen vstup dávkovacího ventiluj), spojeného svým výstupem se vstupem čerpadla (13) pro odsávání média propouštěného trojcestným solenoidovým ventilem (12).