WO2013143028A1

WO2013143028A1 - 气体渗透性测试装置

Info

Publication number: WO2013143028A1
Application number: PCT/CN2012/000444
Authority: WO
Inventors: 姜允中
Original assignee: 济南兰光机电技术有限公司
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-10-03

Abstract

一种气体渗透性测试装置；它包括真空泵（8），渗透池，渗透池被样品（10）分为测试腔（11）与试验气体腔（9），真空泵（8）通过管路分别与测试腔（11）、试验气体腔（9）连接，真空泵（8）与测试腔（11）、试验气体腔（9）连接的管路上分别设有阀门I（15），阀门II（7），所述测试腔（11）与压力传感器I（12）连接；试验气体腔（9）与压力传感器II（5）连接，所述试验气体腔（9）通过管路III（3）与测试气体气源（1）相连，管路III（3）上设有阀门III（2），具有结构简单，使用可靠，应用方便，实现对测试腔（11）单独抽真空，并通过试验气体腔（9）与测试腔（11）间压差实现试样（10）与测试腔（11）间的有效密封；实现对测试腔（11）的彻底抽真空；实现对测试过程的全面控制和多腔测试独立控制的优点。

Description

气体渗透性测试装置技术领域

本发明涉及阻隔性检测技术领域，尤其涉及一种检测材料的气体渗透性测试装置。背景技术

随着科技水平的不断提高，包装材料的生产和研制逐渐向着更轻、更薄、更便利、更经济的方向发展，功能性材料的广泛应用以及各种气体透过率对食品、药品、化妆品、工业品产品质量安全所产生的影响使得气体透过率测试的重要性日益突出。同时随着对产品特性了解的增多以及新型包装方式的普及应用，仅检测材料的氧气透过率已经不足以满足实际需要，因此其他气体的透过率，例如氮气透过率、二氧化碳透过率、氦气透过率等等指标的检测需求也逐渐增多，材料的阻隔性能是否达标已成为关系到一大批包装材料是合格还是报废的关键。检测材料的气体透过率有压差法和等压法两种方法，其中压差法是材料气体透过率测试领域的基础方法，压差法对测试气体的种类没有限制，具有极高的推广特性，因此具有极为广泛的实际应用基础。压差法测试结构是在渗透池的测试腔与真空泵之间设置控制阀门，试验测试时将试样放在渗透池试验气体腔和渗透池测试腔之间，把渗透池内的空间分成两部分，控制阀门打开时，可以实现对测试腔、试验气体腔同时进行抽真空操作；控制阀门关闭时，在测试腔与阀门间形成一段封闭空间。通过对渗透池抽真空，使试验气体腔中充满试验气体，测试腔中达到一定的真空度，在样品两侧就能保持一定的测试气体压力差，以适当的时间间隔用相应元器件检测渗透池测试腔中的气体压力，通过监测该封闭空间内的压力变化，计算出渗透通过试样进入渗透池测试腔中的气体量，通过分析透过气体量的变化计算材料的气体透过率。这种单阔门控制方式存在的弊端是：

首先，只能实现对试验气体腔和测试腔同时抽真空而无法对测试腔单独进行抽真空操作，无法实现在抽空状态下，测试腔处于真空而试验气体腔充满气体、利用气体的压差把测试材料试样很好地贴合在测试腔平面上，从而降低了测试腔的密封效果。同时也无法实现把测试腔的气体尽量彻底地抽干净，造成阀门关闭后，测试腔内释放的残余气体被认为是透过气体而计入透过气体量计算，从而造成误差。

其次，当多个渗透池并联在一起进行测试时，该阀门设置方式无法实现对部分渗透池的单独控制。

再次，传统阀门控制方式，虽然测试结果能满足对一般材料的透气性测试要求，但由于测试结果的准确性较差，制约了高阻隔材料的压差法测试，而本领域的技术人员没有意识到由于这种方式带来的测试结果准确性差的问题。

发明内容

本发明就是为解决现有技术存在的只能满足一般材料阻隔性能的检测要求，在测试过程的不能全面控制、多腔测试不能独立控制、试样无法进行有效密封控制以及无法对测试腔进行彻底抽真空的问题；提供一种气体渗透性测试装置；具有结构简单，使用可靠，应用方便，实现对测试过程的全面控制、多腔测试独立控制、试样密封的有效控制和对测试腔的彻底抽真空的优点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案- 一种气体渗透性测试装置，包括真空泵，渗透池，渗透池被样品分为测试腔与试验气体腔，真空泵通过管路分别与测试腔、试验气体腔连接，真空泵与测试腔、试验气体腔连接的管路上分别设有阀门 I , 阀门 II。

所述测试腔与压力传感器 I连接；试验气体腔与压力传感器 II连接。

所述试验气体腔通过管路 ΠΙ与测试气体气源相连，管路 ΠΙ上设有阀门 III。

所述渗透池设有多个，真空泵通过管路与多个测试腔相连，通过管路与多个试验气体腔相连；与每个测试腔相连的管路上均设有阀门；与多个试验气体腔相连的管路包括公共管路

VI以及与每个试验气体腔相连的管路 VII，公共管路 VI上设有阀门 II，与每个试验气体腔相连的管路 VII上均设有阀门 IV, 通过控制阀门 I、阀门 II和阀门 IV的状态能实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。

本发明工作原理： .本发明包括渗透池、连接管路、真空泵、压力传感器、阀门、以及气源。渗透池被样品分为测试腔与试验气体腔两部分；测试腔与压力传感器 I相连，并通过管路 I与真空泵相连，管路 I上设有阀门 I；试验气体腔与压力传感器 II相连，并通过管路 II 和管路 III与真空泵和测试气体气源分别相连，管路 II上设有阀门 II，管路 III上设有阔门 III。真空泵通过管路 I和管路 II与测试腔及试验气体腔分别相连，通过控制阔门 I和阀门 Π的状态实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。连接管路包括测试腔与真空泵相连的管路 I、试验气体腔与真空泵相连的管路 II、试验气体腔与测试气体气源相连的管路 III、测试腔与压力传感器 I相连的管路 IV、以及试验气体腔与压力传感器 II相连的管路 V。压力传感器包括与测试腔相连的压力传感器 I和与试验气体腔相连的压力传感器 II。阀门包括管路 I上所设的阀门 I、管路 II上所设的阀门 II、以及管路 III上所设的阀门 III。气源为测试气体气源。

试验前先将样品安装在渗透池内，开启真空泵，开启阀门 I则对测试腔抽真空，开启阀门 II则对试验气体腔抽真空，同时开启阀门 I和阀门 II则对渗透池整体抽真空，同时关闭阀门 I和阀门 II则停止对渗透池抽真空。抽真空结束后开启阀门 III，由测试气体气源向试验气体腔提供一定压力的测试气体，腔内压力值可通过压力传感器 II获得，使样品两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下，试验气体通过样品渗透进入测试腔内，压力传感器 I监测测试腔内的压力变化，通过单位时间内压力的上升量来计算得到样品的渗透性。

本发明还有另一种结构，即本发明中可增加渗透池数量以增加测试工位并实现对于多腔测试的独立控制。本发明包括渗透池、连接管路、真空泵、压力传感器、阀门、以及气源六部分。每个渗透池都被样品分为测试腔与试验气体腔两部分；每个测试腔均与相应的压力传感器 I相连，并通过管路 I分别与真空泵相连，与每个测试腔相连的管路 I上均设有阀门 I；每个试验气体腔均与相应的压力传感器 II相连，并通过管路 II和管路 III分别与真空泵和测试气体气源分别相连，管路 II包括公共管路 VI 以及与每个试验气体腔相-连的管路 VII，公共管路 VI上设有阀门 II，与每个试验气体腔相连的管路 VII上均设有阀门 IV；管路 III 包括公共管路 VIII以及与每个试验气体腔相连的管路 VII，公共管路 VIII上设有阀门 III，与每个试验气体腔相连的管路 VII上均设有阀门 IV。真空泵通过管路 I和管路 II与测试腔及试验气体腔分别相连，通过控制阀门 I、阔门 II和阔门 IV的状态能实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。连接管路包括测试腔与真空泵相连的管路 I、试验气体腔与真空泵相连的管路 II (包括公共管路 VI以及与每个试验气体腔相连的管路 νπ )、试验气体腔与测试气体气源相连的管路 III (包括公共管路 VIII以及与每个试验气体腔相连的管路 VII )、测试腔与压力传感器 I相连的管路 IV、以及试验气体腔与压力传感器 II相连的管路 V。压力传感器包括与每个测试腔相连的压力传感器 I和与每个试验气体腔相连的压力传感器 II。阀门包括管路 I上所设的阀门 I、公共管路 VI上所设的阔门 II、公共管路 VIII 上所设的阀门 III、管路 VII上所设的阀门 IV。气源为测试气体气源，通过控制阀门 in和阔门 IV的状态能实现对在测试状态的试验气体腔充入测试气体。

试验前先确定进行测试的渗透池。若所有个渗透池都要进行测试，将样品安装在渗透池内，开启真空泵，开启阀门 I则对测试腔抽真空，开启阀门 II和阀门 IV则对试验气体腔抽真空，同时开启阀门 I、阀门 II和阀门 IV则对渗透池整体抽真空，同时关闭阀门 I、阀门 II和阔门 IV则停止对渗透池抽真空。抽真空结束后开启阀门 III和阀门 IV，由测试气体气源向试验气体腔提供一定压力的测试气体，腔内压力值可通过压力传感器 II获得，使样品两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下，试验气体通过样品渗透进入测试腔内，压力传感器 I监测测试腔内的压力变化，通过单位时间内压力的上升量来计算得到样品的渗透性。如果并非全部渗透池都进行测试，对于不进行测试的渗透池，在整个过程中与其测试腔相连的阀门 I和与其试验气体腔相连的阀门 IV始终处于关闭状态。

本发明的有益效果：

1.能实现对测试腔单独抽真空，并通过试验气体腔与测试腔间压差实现试样与测试腔间的有效密封；解决了现有测试腔无法单独抽真空的问题，同时有效改善了检测精度；

2.能实现对测试腔的彻底抽真空，减少了测试时的误差，避免了外部不良因素的干扰；

3.结构简单、原理清晰，能实现对测试过程的全面控制；

4.能实现多腔测试独立控制，通过管路与相应阀门的设置，可以灵活多样的根据需要进行控制；

5.造价低廉，釆用单独控制方式后，故障率低。

附图说明：

图 1为本发明的结构示意图；

图 2为本发明的结构示意图；

其中， 1. 测试气体气源， 2. 阀门 III， 3. 管路 III， 4. 管路 V， 5. 压力传感器 II， 6. 管路 II， 7. 阀门 II， 8.真空泵， 9. 试验气体腔， 10.样品， 11. 测试腔， 12. 压力传感器 I , 13. 管路 IV， 14. 管路 I , 15. 阀门 I , 16. 公共管路 VIII， 17. 公共管路 VI， 20. 1#管路 VII , 21. 1#阀门 IV， 22. im式验气体腔， 23. 1#样品， 24. 1#测试腔， 25. 1#压力传感器 I , 26. 1#管路 IV， 27. 1#管路 I， 28. 1#阀门 1， 29. 2#管路 VII， 30. 2#阀门 IV， 31. 2#试验气体腔， 32. 2#样品， 33. 2#测试腔， 34. 2#压力传感器 I， 35. 2#管路 IV， 36. 2#管路 I， 37. 2# 阀门 I， 38. 3ft管路 VII， 39. 3#阀门 IV， 40. 3#试验气体腔， 41. 3#样品, 42. 3#测试腔， 43. 3U 压力传感器 I， 44. 3#管路 IV， 45. 3#管路 I， 46. 3#阔门 1。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例 1 :

一种气体渗透性测试装置，结合图 1，包括渗透池、连接管路、真空泵 8、压力传感器、阀门、以及气源六部分。渗透池被样品 10分为测试腔 11与试验气体腔 9两部分；测试腔 11 与压力传感器 Π2相连，并通过管路 114与真空泵 8相连，管路 114上设有阀门 115; 试验气体腔 9与压力传感器 115相连，并通过管路 116和管路 ΠΙ3与真空泵 8和测试气体气源 1 分别相连，管路 116上设有阀门 117，管路 ΙΠ3上设有阔门 1112。真空泵 8通过管路 114和管路 116与测试腔 11及试验气体腔 9分别相连，通过控制阀门 115和阀门 117的状态能实现对渗透池每侧的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。连接管路包括测试腔 11与真空泵 8 相连的管路 114、试验气体腔 9与真空泵 8相连的管路 116、试验气体腔 9与测试气体气源 1 相连的管路 1113、测试腔 11与压力传感器 112相连的管路 IV13、以及试验气体腔 9与压力传感器 115相连的管路 V4。压力传感器包括与测试腔 11相连的压力传感器 112和与试验气体腔 9相连的压力传感器 115。阀门包括管路 114上所设的阀门 115、管路 Π6上所设的阀门 117、以及管路 III3上所设的阀门 1112。气源为测试气体气源 1。

试验前先将样品 10安装在渗透池内，开启真空泵 8，开启阀门 115则对测试腔 11抽真空，开启阀门 117则对试验气体腔 9抽真空，同时开启阀门 115和阀门 Π7则对渗透池整体抽真空，同时关闭阀门 115和阀门 117则停止对渗透池抽真空。抽真空结束后开启阀门 ΙΠ2, 由测试气体气源 1向试验气体腔 9提供一定压力的测试气体，腔内压力值可通过压力传感器 Π5获得，使样品 10两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下，试验气体通过样品 10渗透进入测试腔 11内，压力传感器 112监测测试腔 11内的压力变化，通过单位时间内压力的上升量来计算得到样品 10的渗透性。

实施例 2:

一种气体渗透性测试装置，结合图 2，是本发明的一个三腔测试结构，即本发明中可增加渗透池数量以增加测试工位并实现对于多腔测试的独立控制。包括渗透池、连接管路、真空泵 8、压力传感器、阀门、以及气源六部分。每个渗透池都被样品分为测试腔与试验气体腔两部分，」 1#渗透池被 1#样品 23分为 1#测试腔 24与 1#试验气体腔 22两部分， 2#渗透池被 2#样品 32分为 2#测试腔 33与 2#试验气体腔 31两部分， 3#渗透池被 3#样品 41分为 3#测试腔 42与 3#试验气体腔 40两部分。每个测试腔均与相应的压力传感器 I相连，并通过管路 I 分别与真空泵 8相连，与每个测试腔相连的管路 I上均设有阀门 I， 1#测试腔 24与 1#压力传感器 125相连，并通过 1#管路 127与真空泵 8相连， 1#管路 127上设有 1#阀门 128; 2#测试腔 33与 2#压力传感器 134相连，并通过 21管路 136与真空泵 8相连， 2#管路 136上设有 2# 阀门 137 ; 3#测试腔 42与 3#压力传感器 143相连，并通过 3#管路 145与真空泵 8相连， 3# 管路 145上设有 3#阀门 146。每个试验气体腔均与相应的压力传感器 115相连，并通过管路 II和管路 III分别与真空泵 8和测试气体气源 1分别相连，管路 II包括公共管路 VI 17以及与每个试验气体腔相连的管路 VII，公共管路 VI 17上设有阀门 117，与每个试验气体腔相连的管路 VII上均设有阀门 IV；管路 III包括公共管路 VIII 16以及与每个试验气体腔相连的管路 VII，公共管路 VIII 16上设有阀门 1112，与每个试验气体腔相连的管路 VII上均设有阀门 IV。 1#试验气体腔 22与压力传感器 115相连，通过公共管路 VI 17和 1#管路 VI I20与真空泵 8相连，通过公共管路 VIII16和 1#管路 VII20与测试气体气源 1相连， 1#管路 VII20上设有 ltt阀门 Π21 ; 2tt试验气体腔 31与压力传感器 115相连，通过公共管路 VI17和 2#管路 VII29与真空泵 8相连，通过公共管路 VIII16和 2#管路 VII29与测试气体气源 1相连， 2# 管路 VII29上设有 2#阔门 IV30; 3fr试验气体腔 40与压力传感器 115相连，通过公共管路 VI17 和 3#管路 VII38与真空泵 8相连，通过公共管路 VIII16和 3#管路 VII38与测试气体气源 1 相连， 3#管路 VII38上设有 3#阀门 IV39o 真空泵 8通过控制 1#阔门 128、 2#阀门 137、 3#阀门 146、阀门 117和議门 IV21、 2咖 Ί IV30、 3#阀门 IV39的状态能实现对渗透池每恻的单独抽真空以及对渗透池整体的抽真空。连接管路包括测试腔与真空泵 8相连的 1#管路 127、 2#管路 136、 3#管路 145、试验气体腔与真空泵 8相连的管路 II (包括公共管路 VI17、 1#管路 VII20、 2#管路 VII29、 3#管路 VII38)、试验气体腔与测试气体气源 1相连的管路 III (包括公共管路 VIII 16、 1#管路 VII20、 2#管路 VII29、 3#管路 VII38)、测试腔与压力传感器 I 相连的 1#管路 IV26、 2#管路 IV35、 3#管路 IV44、以及试验气体腔与压力传感器 115相连的管路 V4。压力传感器包括与每个测试腔相连的 1#压力传感器 125、 2#压力传感器 134、 3#压力传感器 143和与每个试验气体腔相连的压力传感器 115。阀门包括管路 I上所设的 1#阀门 128、 2#阀门 137、 3#阀门 146、公共管路 VI17上所设的阀门 117、公共管路 VIII16上所设的阀门 1112、管路 VII上所设的 1#阀门 IV21、 2ίί阀门 IV30、 3#阀门 IV39。气源为测试气体气源 1 , 通过控制阀门 ΙΠ2和謂门 IV21、 2#阀门 IV30、 3#阀门 IV39的状态能实现对在测试状态的试验气体腔充入测试气体。

试验前先确定进行测试的渗透池。若三个渗透池都要进行测试，将 1#样品 23、 2#样品 32、 3#样品 41安装在相应的渗透池内，开启真空泵 8，开启 1#阀门 128、 2#阀门 137、 3#阀门 146则对 1#测试腔 24、 2#测试腔 33、 3#测试腔 42抽真空，开启阀门 117、 1#阀门 IV2 2tt阀门 IV30和 3#阀门 IV39则对 1IH式验气体腔 22、 2#试验气体腔 31、 3ίΗ式验气体腔 40抽真空，同时开启幽门 128、 2#阀门 137、 3#阀门 146、阀门 117、 1#阀门 IV2K 2咖、， IV30 和 3鋼门 IV39则对三个渗透池整体抽真空，同时关闭賴门 128、 2鋼门 137、 3#阀门 146、阀门 117、 1#阔门 ^21、 2#阀门 IV30和 3#阀门 IV39则停止对三个渗透池抽真空。抽真空结束后开启阀门 1112、賴门 IV2K 2咖、， IV30和 3#阀门 IV39' 由测试气体气源 1向 1#试验气体腔 22、 2#试验气体腔 31、 3#试验气体腔 40提供一定压力的测试气体，腔内压力值（按照测试方法应该是一致统一的压力值）可通过压力传感器 115获得，使 1#样品 23、 2#样品 32、 3#样品 41两侧形成一定的压力差，在压力差的作用下，试验气体通过 1#样品 23、 2#样品 32、 3#样品 41渗透进入 1#测试腔 24、 2#测试腔 33、 3#测试腔 42内， 1#压力传感器 125、 2tt压力传感器 134、 3#压力传感器 143分别监测 1#测试腔 24、 2#测试腔 33、 3#测试腔 42内的压力变化，通过单位时间内压力的上升量来计算得到 1#样品 23、 2#样品 32、 3#样品 41的渗透性。如果并非全部渗透池都进行测试，对于不进行测试的渗透池，在整个过程中与其测试腔相连的阀门 I和与其试验气体腔相连的阀门 IV始终处于关闭状态。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

权利要求书

1.一种气体渗透性测试装置，包括真空泵，渗透池，渗透池被样品分为测试腔与试验气体腔，其特征是，所述真空泵通过管路与测试腔、试验气体腔连接，真空泵与测试腔、试验气体腔连接的管路上分别设有阀门 I，阀门 II。

2.如权利要求 1所述的气体渗透性测试装置，其特征是，所述测试腔与压力传感器 I连接；试验气体腔与压力传感器 II连接。 .

3.如权利要求 1所述的气体渗透性测试装置，其特征是，所述试验气体腔通过管路 III与测试气体气源相连，管路 III上设有阀门 III。

4.如权利要求 1所述的气体渗透性测试装置，其特征是，所述渗透池设有多个，真空泵通过管路与多个测试腔相连，通过管路与多个试验气体腔相连；与每个测试腔相连的管路上均设有阀门；与多个试验气体腔相连的管路包括公共管路 VI 以及与每个试验气体腔相连的管路 VII，公共管路 VI上设有阀门 II , 与每个试验气体腔相连的管路 VII上均设有阀门 IV。