CZ28050U1 - Zařízení pro měření prodyšností porézních materiálů - Google Patents

Description

Stav techniky

Technické řešení se týká měření prodyšnosti porézních materiálů pomocí pracovního plynu, konkrétně zařízení pro toto měření prodyšnosti.

Dosavadní stav techniky

Prodyšnost porézních materiálů je často měřenou veličinou. Pro měření prodyšnosti materiálů se používají zkušební metody založené na měření rozdílů tlaku vzduchu při průchodu porézním materiálem a změření množství prošlého vzduchu vztažené k jednotce času a testované ploše.

Prodyšnost obvykle popisuje vztah mezi tokem vzduchu přes měřený materiál, tlakovým spádem a velkostí měřené plochy. Tok vzduchu může být realizován nasáváním přes měřený materiál v předem definované ploše nebo naopak zvýšeným tlakem. V zásadě jde o odpor proti proudění tekutin při malých rychlostech, který může být vyjádřen Darcyho zákonem.

Pro měření existují normalizované postupy, např. EN ISI 9237, EDANA 140.1 nebo ČSN 800817, jejichž podstatou je měření schopnosti propouštět vzduch za stanovených podmínek. Měřeným médiem je tedy vzduch, který nás obklopuje a nelze definovat, která část vzduchu prošla měřeným materiálem a v jakém časovém rozlišení a zda vzduch prochází materiálem v celém jeho objemu, neboje distribuován nějak jinak.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízem pro měření prodyšnosti porézních materiálů zahrnující řídící jednotku, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje horní neprodyšnou desku se vstupním otvorem obsahujícím vstupní těsnicí klapku a dolní neprodyšnou desku s výstupním otvorem přiléhající k měřenému materiálu, přičemž na vstupní otvor horní neprodyšné desky navazuje vstupní neprodyšný válec opatřený vstupním manometrem, vstupním čidlem koncentrace pracovního plynu, přepouštěcím ventilem a přívodem pracovního plynu se vstupním redukčním ventilem a na výstupní otvor dolní neprodyšné desky navazuje výstupní neprodyšný válec opatřený výstupním manometrem, výstupním čidlem koncentrace pracovního plynu a odvodem pracovního plynu.

Předkládané technické řešení je založeno na myšlence, že pří měření prodyšnosti se nepoužívá vzduch, nýbrž jiný pracovní plyn, který je však svou specifickou hmotností blízký hmotnosti vzduchu, a je ve vzduchu obsažen pouze v omezené míře, čímž je dosaženo přesnějších výsledků měření objemu plynu, který projde měřeným materiálem, a tím přesnějších výsledků měření prodyšnosti materiálu. Výhodné je, když plyn není zdraví škodlivý, a když k identifikaci pracovního plynu existují snadno dostupná čidla detekce a koncentrace. Zařízení také umožňuje přesně sledovat čas, který je třeba k překonám měřeného materiálu daným množstvím pracovního plynu. Pracovním plynem je výhodně CO₂, který splňuje výše uvedené požadavky.

Principiálně je možné tímto zařízením měřit prodyšnost libovolných porézních materiálů, které je možné vložit mezi horní neprodyšnou desku a dolní neprodyšnou desku. Jako velmi vhodné se toto zařízení jeví pro měření prodyšnosti porézního materiálu ve tvaru bloků, např. matrací.

Ve výhodném provedení je dolní neprodyšná deska dále opatřena alespoň jedním výstupním čidlem koncentrace pracovního plynu umístěným mimo výstupní otvor, které umožňuje získat informace o šíření pracovního plynu horizontálně. S výhodou je dolní neprodyšná deska opatřena soustavou výstupních čidel koncentrace pracovního plynu, které jsou uspořádány na alespoň jedné kružnici kolem výstupního otvoru. Všechna čidla koncentrace pracovního plynu jsou uzpůsobena tak, že umí detekovat přítomnost pracovního plynu i měřit jeho koncentraci.

-1 CZ 28050 Ul

V jiném výhodném provedení je odvod pracovního plynu opatřen výstupním redukčním ventilem, kterým je možné dosáhnout protitlaku pro případné dokonalejší měření horizontálního šíření pracovního plynu. Výhodně může být také výstupní otvor opatřen výstupní těsnicí klapkou.

Manometry a redukční ventily, případně čidla koncentrace pracovního plynu, jsou napojeny na řídicí jednotku, typicky počítač, pomocí které je řízeno otevírání ventilů, nastavení tlaku a měření času.

Ve výhodném provedení jsou vstupní neprodyšný válec a výstupní neprodyšný válec uspořádány protilehle.

Zařízení může být provedeno bez bočního utěsnění. Potom může plyn prostupovat i přes boky měřeného materiálu, kde se umístí dodatečná výstupní čidla koncentrace pracovního plynu. Případně mohou být boky zařízení opatřeny těsněním spojujícím na vnějším okraji neprodyšně horní neprodyšnou desku a dolní neprodyšnou desku, s výhodou těsněním pružným, které brání prostupu pracovního plynu.

Zařízení pracuje následujícím způsobem. Pracovní plyn je přívodem pracovního plynu pod tlakem stanoveným redukčním ventilem vháněn do vstupního neprodyšného válce uzavřeného vstupní těsnicí klapkou, kde je vstupním čidlem koncentrace pracovního plynu měřena vstupní koncentrace pracovního plynu a vstupním manometrem měřen jeho tlak a zároveň je otevřen přepouštěcí ventil pro odvod vzduchu, přičemž po dosažení požadované koncentrace pracovního plynu se tento přepouštěcí ventil uzavře a zároveň je vstupní těsnicí klapka otevřena a na každém z výstupních čidel koncentrace pracovního plynuje detekován pracovní plyn a dále měřena jeho výstupní koncentrace, a po dosažení rovnosti vstupní koncentrace pracovního plynu a výstupní koncentrace pracovního plynu je díky řídicí jednotce zaznamenána doba průchodu pracovního plynu různými částmi měřeného materiálu ke zjištění distribuce pracovního plynu v měřeném materiálu a zjištění časové závislosti průchodu pracovního plynu měřeným materiálem, přičemž pracovní plyn je po průchodu měřeným materiálem hromaděn ve výstupním neprodyšném válci opatřeným výstupním manometrem, který měří tlak pracovního plynu u výstupu pro vyhodnocení rozdílu tlaků pracovního plynu na vstupu a výstupu, přičemž pracovní plyn je z výstupního neprodyšného válce odváděn na bezpečné místo odvodem pracovního plynu.

Tímto zařízením a způsobem se získají komplexní výsledky a obraz toho, jak se pohybuje pracovní plyn v porézním materiálu, a časové rozlišení proudění plynného média přes porézní materiál. Pomocí vzduchu taková měření provést nelze.

Objasnění výkresu

Na obr. 1 je znázorněn řez příkladným zařízením pro měření prodyšnosti porézních materiálů. Příklady uskutečnění technického řešení

Technické řešení bude blíže osvětleno níže za pomoci výkresu. Na obr. 1 je uvedeno příkladné provedení zařízení pro měření prodyšnosti porézních materiálů 9. V horní části je trubicový přívod 4 vstupního pracovního plynu 17 v podobě CO₂ ústící do vstupního neprodyšného válce 5, jehož tlak lze měnit vstupním redukčním ventilem 2 na přívodu pracovního plynu 4 a průběžně měřit vstupním manometrem L Kontrolu koncentrace pracovního plynu snímá vstupní čidlo 3 koncentrace pracovního plynu na měření koncentrace. Pro odvod vzduchuje vstupní neprodyšný válec 5 opatřen přepouštěcím ventilem 20. Vstupní neprodyšný válec 5, který přiléhá ke vstupnímu otvoru horní neprodyšné desky 7 se vstupní těsnicí klapkou 6, která má plochu 100 cm², lze však mít provedení s větším průřezem, či menším, podle charakteru zkoušeného materiálu 9. Zrcadlově je zespodu umístěn na výstupním otvoru dolní neprodyšné desky 16 s výstupní těsnicí klapkou 19, která má stejnou plochu jako vstupní těsnicí klapka 6, výstupní neprodyšný válec 12 o stejném průřezu jako vstupní neprodyšný válec 5, který je rovněž vybaven výstupním manometrem H, výstupním čidlem 10 koncentrace pracovního plynu a na trubicovém

-2CZ 28050 Ul odvodu 14 pracovního plynu výstupním redukčním ventilem 13. Tak lze sledovat na výstupu tlak, koncentraci pracovního plynu a tlak lze regulovat pro případné měření prodyšnosti materiálu v horizontálním směru. Výstupní pracovní plyn 18 je odváděn odvodem 14 pracovního plynu do bezpečného prostoru. V soustředných kruzích je v navrtaných otvorech ve vzdálenosti 1, 2 a 3 násobku poloměru výstupního neprodyšného válce 12 umístěno rovnoměrně 24 čidel 10 koncentrace pracovního plynu, jimiž je možno sledovat šíření pracovního plynu do měřeného materiálu 9 v čase při určených tlakových poměrech na vstupu a výstupu měřicího přístroje.

Měřený porézní materiál 9 je uzavřen horní a dolní neprodyšnou deskou 7 a 16, které jsou uloženy na pružném těsnění 8, zajišťujícím rovnoběžné uzavírání. Pracovní plyn je přiveden přívodem 4 pracovního plynu do měřicího prostoru nad měřeným materiálem 9. Pomocí výstupních sběmic 15 jsou informace vedeny výstupem 20 k řídicí jednotce, pomocí které je řízeno otevírání ventilů 2 a 13, nastavení a měření tlaku a měření času.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení řeší měření prostupu plynu porézním materiálem a umožňuje podat obraz šíření měřeného média v materiálů jak v časovém rozlišení, tak v množstevním. To je důležité např. všude tam, kde potřebujeme stanovit prodyšnost porézních materiálů, které nejsou průtokem zatěžovány v celém průřezu, nýbrž jen v jeho části, jako je tomu třeba u matrací používaných ke spaní.

Claims (21)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro měření prodyšností porézních materiálů zahrnující řídicí jednotku, vyznačující se tím, že zahrnuje horní neprodyšnou desku (7) se vstupním otvorem obsahujícím vstupní těsnicí klapku (6) a dolní neprodyšnou desku (16) s výstupním otvorem přiléhající k měřenému materiálu (9), přičemž na vstupní otvor horní neprodyšné desky (7) navazuje vstupní neprodyšný válec (5) opatřený vstupním manometrem (1), vstupním čidlem (3) koncentrace pracovního plynu, přepouštěcím ventilem (20) a přívodem (4) pracovního plynu se vstupním redukčním ventilem (2) a na výstupní otvor dolní neprodyšné desky (16) navazuje výstupní neprodyšný válec (12) opatřený výstupním manometrem (11), výstupním čidlem (10) koncentrace pracovního plynu a odvodem (14) pracovního plynu.
2. 2. Zařízení pro měření prodyšnosti porézních materiálů podle nároku 1, vyznačující se tím, že dolní neprodyšná deska (16) dále zahrnuje alespoň jedno výstupní čidlo koncentrace pracovního plynu umístěné mimo výstupní otvor.
3. 3. Zařízení pro měření prodyšnosti porézních materiálů podle nároku 2, vyznačující se tím, že dolní neprodyšná deska (16) zahrnuje soustavu výstupních čidel koncentrace pracovního plynu, které jsou uspořádány na alespoň jedné kružnici kolem výstupního otvoru.
4. 4. Zařízení pro měření prodyšnosti porézních materiálů podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že odvod (14) pracovního plynu je opatřen výstupním redukčním ventilem (13).
5. 5. Zařízení pro měření prodyšnosti porézních materiálů podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje dodatečná výstupní čidla koncentrace pracovního plynu uspořádaná v bocích.

   -3CZ 28050 Ul
6. 6. Zařízení pro měření prodyšnosti porézních materiálů podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje těsnění (8) spojující na vnějším okraji neprodyšně horní neprodyšnou desku (7) a dolní neprodyšnou desku (16).

   1 výkres

   Seznam vztahových značek:

   1. Vstupní manometr

   2. Vstupní redukční ventil

   3. Vstupní čidlo koncentrace pracovního plynu

   4. Přívod pracovního plynu

   5. V stupni neprodyšný válec

   6. Vstupní těsnicí klapka
7. 7. Horní neprodyšná deska
8. 8. Pružné těsnění
9. 9. Měřený materiál
10. 10. Výstupní čidlo koncentrace pracovního plynu
11. 11. Výstupní manometr
12. 12. Výstupní neprodyšný válec
13. 13. Výstupní redukční ventil
14. 14. Odvod pracovního plynu
15. 15. Výstupní sběrnice
16. 16. Dolní neprodyšná deska
17. 17. Vstupní pracovní plyn
18. 18. Výstupní pracovní plyn
19. 19. Výstupní těsnicí klapka
20. 20. Výstup k řídicí jednotce
21. 21. Přepouštěcí ventil.