DE3908711A1 - Vorrichtung zum messen der durchlaessigkeit von textilien und anderen poroesen werkstoffen fuer dampf, insbesondere wasserdampf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Dampfmenge, die in einer Zeiteinheit durch poröses Material, z. B. eine Textilie, durchgeht, nach dem Prinzip einer Messung der Wärmemenge, die zur Verdampfung der ent­ sprechenden Menge des flüssigen oder festen Verdampfungs­ mediums benötigt wird.

In vielen Industrieproduktionszweigen ist es notwendig, die Durchlässigkeit verschiedener Verpackungs-, Konstruk­ tions- oder Schutzwerkstoffe im Prinzip poröser Werkstoffe für verschiedene Dämpfe, d. h. sowohl z. B. für Wasser­ dampf in der Textilindustrie als auch für den Dampf der Formaldehydderivate in der Bauindustrie, zu messen.

Die einfachsten Geräte dieser Art, welche z. B. beim Messen der Textiliendurchlässigkeit für Wasserdampf be­ nutzt werden, bestehen aus einem Wasser enthaltenden Gefäß, dessen Öffnung mit einer Probetextilie überdeckt wird. Die Textilienoberfläche wird mittels eines Luft­ stroms definiert abgeblasen, womit die Dampfabführung von der Textilienoberfläche noch mehr intensiviert wird. Die Dampfdurchlaßmenge wird durch Wiegen des Gefäßes vor und nach der Luftstromeinwirkung festgestellt. Dieses Verfah­ ren ist aber zeitraubend und ungenau, obwohl es einfach ist. Man kann es nicht durch ein direktes Messen, z. B. der Druckverluste in den Textilien bei einem heißen Dampf­ durchsatz ersetzen; denn ein Teil des Dampfes geht bei einer laufenden Textilienbenutzung als Bekleidung durch die Textilie mittels der Diffusion durch die Textilien­ struktur hindurch, was mit einer Sorption, einem Quellen und anderen spezifischen Effekten verbunden ist.

Ein genaueres Verfahren beruht dagegen in einer Messung der Wärmemenge, die zu einer Verdampfung einer gegebenen Wassermenge in einer Zeiteinheit benötigt wird. Weil die Verdampfungswärme hoch ist, kann man mit Hilfe dieses Verfahrens auch eine sehr kleine verdampfte Wassermenge feststellen.

Zur Bestimmung der Wärme, die durch die Verdampfung in die Atmosphäre abgeleitet wird, wird vorzugsweise ein modernes Meßelement, d. h. ein Flächenfühler des Wärmeflusses be­ nutzt, der ein direktes Messen des Wärmeflusses ermög­ licht. Eine der bekannten möglichen Vorrichtungen, die einen Flächenfühler des Wärmeflusses verwendet, besteht aus einem Gefäß mit Wasser, dessen Öffnung mit einer Probetextilie abgedeckt ist, wobei der Fühler des Wärme­ flusses an der Außenseite dieses Gefäßes befestigt ist. Das ganze System wird dann mit Hilfe von Luft einer regu­ lierbaren Temperatur abgeblasen. Der Kern dieser Vorrich­ tungsfunktion liegt darin, daß es bei einem Konvektions- Wärmeübergang von der Luftströmung in den Wasserspiegel infolge der Verdampfung, zu einer Abkühlung der Flüssig­ keit kommt. Je vorteilhafter die Wärmebilanz ist, desto mehr wird die Wasserschicht abgekühlt, und umso genauer ist das Messen. Solange keine Wärme von außen durch eine ungeeignete Konstruktion des Meßgefäßes in die Wasser­ schicht, insbesondere im von Luft umgebenen Meßgefäß, zugeführt wird, sind der Abkühlungsgrad und dadurch auch der gemessene Wärmefluß proportional nur zu der Gesamt­ wärmemenge, die zur Wasserverdampfung entnommen wurde, und damit auch zur Dampfmenge, die in der Zeiteinheit durch die Textilienfläche durchgegangen ist.

Das beschriebene Meßverfahren hat wegen der hohen Ver­ dampfungswärme des Wassers eine beträchtliche Empfind­ lichkeit, seine Nachteile sind jedoch eine niedrige Ge­ nauigkeit und eine betächtliche Meßträgheit, die durch eine ungeeignete Wärmebilanz des Systems herbeigeführt werden. Zwischen der Wasserschicht und dem Wärmeflußfühler befindet sich nämlich ein träges Material in Form des Ge­ fäßbodens bestimmter Dicke, in den noch dazu rund um den Gefäßumfang die Wärme von der Luft, die rund um das Gefäß strömt, eindringt.

Bedingung für ein genaues Messen ist die Erreichung einer möglichst niedrigen Temperatur der Flüssigkeitsschicht, die sich am Gefäßboden befindet, infolge deren Ver­ dampfung. Bei dem oben beschriebenen Meßverfahren wird aber diese theoretisch niedrigste Temperatur, deren Niveau proportional zu der verdampften Wassermenge ist, nicht er­ reicht. Der Grund dafür ist insbesondere die Wärmezufuhr zum System, einerseits durch die Leitung vom Gefäßumfang in den Gefäßboden, andererseits durch die Wärmezufuhr in die Flüssigkeitsschicht vom Umfangsmantel des Gefäßes. Die Temperaturabsenkung der Wasserschicht in der Vorrichtung ist dann nicht nur Funktion der verdampften Wassermenge, sondern auch der Konstruktion der ganzen Vorrichtung, der augenblicklichen Temperaturverhältnisse in der Geräteum­ gebung u. ä..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen der Durchlässigkeit von Textilien und anderen porösen Werkstoffen für Dampf, insbesondere Wasserdampf, zu entwickeln, die eine erhöhte Meßgenauigkeit und eine verringerte Meßträgheit ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine Vorrichtung zum Messen der Durchlässigkeit von Textilien und anderen porösen Werkstoffen für Dampf, insbesondere Wasserdampf, die aus einem Gefäß für das verdampfte flüssige oder feste Medium besteht, dessen Öffnung beim Messen durch ein Probematerial abgedeckt ist und das einen Flächenfühler des Wärmeflusses aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenfühler des Wärme­ flusses innerhalb des Gefäßes, das durch eine Umfangswand und durch einen eventuell abtrennbaren Boden gebildet ist angebracht ist, wobei eine Oberfläche des Flächenfühlers im Wärmekontakt mit dem verdampften Medium ist, während dessen zweite Oberfläche im Wärmekontakt mit dem Boden des Gefäßes ist.

Die Umfangswand des Gefäßes ist vorzugsweise, insbesondere an der Innenseite, mit einer Wärmeisolierung versehen.

An der Öberfläche des Flächenfühlers des Wärmeflusses ist vorteilhaft eine poröse Schicht für eine gleichmäßige Verteilung des Verdampfungsmediums auf dessen ganzer Oberfläche angebracht.

Das Gefäß für das Verdampfungsmedium oder wenigstens dessen abtrennbarer Boden ist zweckmäßig ein Bestandteil eines Metallblocks, der mit einem Heizorgan und Geräten zum Messen und Regulieren der geforderten Temperatur aus­ gestattet ist. Durch den beheizten Metallblock geht dann zweckmäßig auch wenigstens ein Teil einer Rohrleitung durch, die von einer Dosiereinrichtung des Verdampfungs­ mediums in das Gefäß führt.

Die Wirkungsweise und Vorteile dieser Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung eines Auführungsbeispiels anhand der schematischen Schnittdarstellung in der einzigen Figur der Zeichnung.

Das Gefäß 1 für das Verdampfungsmedium besteht aus der Um­ fangswand 2 und dem abtrennbaren Boden 3, der auf seiner ganzen Oberfläche durch den Flächenfühler 4 des Wärmeflus­ ses abgedeckt ist, der im direkten Wärmekontakt mit dem Verdampfungsmedium steht. Die Umfangs-, z. B. Metallwand 2 des Gefäßes 1 ist in einer vorzugsweisen Ausführung an der Innenseite mit einer Wärmeisolierung 5, z. B. aus Gummi oder Kunststoff, versehen. Über die Umfangswand 2, ggf. einschließlich der Wärmeisolierung 5, ist das Probemate­ rial 6, z. B. die geprüfte Textilie, leicht gespannt. Am Boden 3 des Gefäßes 1 kann alternativ ein Metallblock 7, der in einer vorzugsweisen Durchführung den Boden des Gefäßes 1 direkt bilden kann, anliegen. Der Metallblock 7 kann mit Hilfe eines Heizorgans 8, z. B. eines elektri­ schen Widerstandes, und der Geräte 9, 10 zum Messen und Regulieren der geforderten Temperatur, z. B. Thermometer, angewärmt und auf der geforderten Temperatur stabilisiert werden.

Die Oberfläche des Flächenfühlers 4 des Wärmeflusses kann durch eine poröse Schicht 12, die eine gleichmäßige Ver­ teilung des Verdampfungsmediums auf der ganzen Oberfläche des Flächenfühlers 4 sichert, abgedeckt werden.

In das Gefäß 1 mündet eine Dosiereinrichtung 11 des Ver­ dampfungsmediums, deren Rohrleitung 13 wenigstens zum Teil durch den vorzugsweise beheizten Metallblock 7 geht, wo­ durch es zur Vorerwärmung des Verdampfungsmediums auf die geforderte Temperatur kommt.

Beim Betrieb dieser Vorrichtung wird dann die freie Ober­ fläche der geprüften Textilie 6 mit Luft, am besten in Pfeilrichtung S, parallel zur Textilienoberfläche strö­ mend, abgeblasen. Die Temperatur und die Luftfeuchte werden dabei mit Hilfe nicht dargestellter Geräte ge­ messen.

Der Wasserdampfdruck bzw. der Druck des Dampfes eines anderen Mediums ist in der außen strömenden Luft niedriger als der Sättigungsdampfdruck direkt über dem Verdampfungs­ medium. Infolgedessen kommt es zur Mediumverdampfung und zu dessen Temperatursenkung. Die Wärmebilanz dieses Systems ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr vorteilhaft, da dank der Wärmeisolierung das Verdampfungs­ medium durch die Wärmeleitung von der außen strömenden Umgebungsluft nicht erwärmt wird. Im Gegenteil hält das Außenluftmedium die Temperatur der Umfangswand 2 und des Bodens 3 auf einer höchstmöglichen Temperatur, wodurch auf dem Flächenfühler 4 des Wärmeflusses, der im Wärmekontakt mit der Innenseite vorzugsweise des Metallbodens 3 ist, ein höchstmögliches Temperaturgefälle entsteht, so daß die Vorrichtungsempfindlichkeit wächst. Der Metallboden 3 kann vorzugsweise mittels einer Heizvorrichtung auf eine gewählte Temperatur beheizt werden, wodurch man an der Textilie Bedingungen nachbilden kann, die z. B. bei der Benutzung der Textilien als Bekleidung existieren , womit man noch genauer die Textilienbenutzung vom Blickpunkt der Schweißabführung voraussehen kann.

Zur Nachbildung der wirklichen Bedingungen beim Schwitzen des Bekleidungsträgers dient die Dosiereinrichtung 11 des Verdampfungsmediums, deren Rohrleitung 13 durch den Me­ tallblock 7 durchgeht, so daß die Verdampfungsflüssigkeit z. B. sofort auf die Temperatur des menschlichen Körpers vorgewärmt wird. Wenn aber noch zusätzlich der Ausgang der Rohrleitung 13 der Dosiereinrichtung 11 in die poröse Schicht 12 mündet, die auf dem Flächenfühler 4 des Wärme­ flusses innerhalb des Gefäßes 1 angebracht ist, kann man dadurch nicht nur eine gleichmäßige Verteilung der Flüs­ sigkeit auf dessen ganzen Boden im Gefäß 1 erreichen, sondern außerdem den physiologischen Prozeß beim Tragen von Unterwäsche, z. B. eines Leibchens, das in Kontakt mit flüssigem Schweiß ist, oder z. B. eines Hemdes, das den Schweiß nur in Dampfform durchläßt, nachbilden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktionsmäßig in Übereinstimmung mit dem Welttrend gestaltet und ermöglicht eine Objektivierung der bekleidungsphysiologischen Eigen­ schafen der Textilie, wodurch die Entwicklung neuer Texti­ lienarten, insbesondere für tropische und Polarbedingun­ gen, beschleunigt wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Messen der Durchlässigkeit von Texti­ lien und anderen porösen Werkstoffen für Dampf, insbe­ sondere Wasserdampf, die aus einem Gefäß für das ver­ dampfte flüssige oder feste Medium besteht, dessen Öffnung beim Messen durch ein Probematerial abgedeckt ist und das einen Flächenfühler des Wärmeflusses auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenfühler (4) des Wärmeflusses innerhalb des Gefäßes (1) das durch eine Umfangswand (2) und durch einen eventuell abtrennbaren Boden (3) gebildet ist, angebracht ist, wobei eine Oberfläche des Flächen­ fühlers (4) im Wärmekontakt mit dem verdampften Medium ist, während dessen zweite Oberfläche im Wärmekontakt mit dem Boden (3) des Gefäßes (1) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des Flächenfühlers (4) des Wärme­ flusses eine poröse Schicht (12) für eine gleichmäßige Verteilung des Verdampfungsmediums auf dessen ganzer Oberfläche angebracht ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand (2) innerhalb des Gefäßes (1) mit einer Wärmeisolierung (5) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) für das Verdampfungsmedium oder wenigstens dessen abtrennbarer Boden (3) Bestandteil eines Metallblocks (7) ist, der mit einem Heizorgan (8) und Geräten (9, 10) zum Messen und Regulieren der ge­ forderten Temperatur ausgestattet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den beheizten Metallblock (7) wenigstens ein Teil einer Rohrleitung (13) durchgeht, die von einer Dosiereinrichtung (11) des Verdampfungsmediums in das Gefäß (1) führt.