Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары



Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары
Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары
Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары
Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары
Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары
Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары
Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары
Способ и устройство для измерения проницаемости газа через пленку или стенки тары

 


Владельцы патента RU 2447424:

ЭКСТРАСОЛЮШН С.Р.Л. (IT)

Изобретение относится к устройству и способу определения проницаемости газа через стенки тары, в основном тары для промышленной продукции, например тары из полимерной пленки для пищевых, химических, фармацевтических, электронных продуктов и т.п. Способ измерения проницаемости образца газа через тонкую пленку или стенку включает несколько стадий: стадию, на которой указанную тонкую пленку или стенку герметичным образом размещают как мембрану между первой и второй камерами, причем указанной мембраной разделяют и герметизируют указанные первую и вторую камеры; стадию, на которой обеспечивают протекание указанного образца газа в указанную первую камеру и обеспечивают протекание указанного газообразного носителя в указанную вторую камеру и из нее. Причем определенное количество указанного образца газа проникает в указанную вторую камеру через указанную мембрану и его уносит указанный газообразный носитель. Затем определяют скорость, с которой указанный образец газа проник в указанную вторую камеру и присутствовал в потоке указанного газообразного носителя, который выпускают из указанной второй камеры. Далее указанные стадии, на которых обеспечивают протекание указанного образца газа и указанного газообразного носителя, осуществляют под полным давлением указанного образца газа и газообразного носителя в указанных первой и второй камерах при заданном значении, значительно большем давления окружающей среды. Причем разность полных давлений между указанными первой и второй камерами оставляют практически равной нулю. При этом указанное заданное значение полного давления газа устанавливают в пределах между 2 и 15 барами, предпочтительно между 3 и 7 барами. Также заявленный способ предусматривает стадию, на которой указанное полное давление в указанных первой и второй камерах снижают до значения ниже указанного заданного значения. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений за счет увеличения выхода рассеянного лазерного излучения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к датчику проницаемости газа через стенки тары, в основном тары для промышленной продукции, например тары из полимерной пленки для пищевых, химических, фармацевтических, электронных продуктов и т.п.

Предпосылки изобретения

Для сохранения продуктов, в частности пищевых продуктов, в таре - полиэтиленовом пакете или упаковке из тонкого листа/пленки желательно минимизировать миграцию газа сквозь стенки тары. При этом можно сохранить органолептические свойства продуктов, сохраняя газообразную смесь, созданную в упаковке вокруг продуктов. Для того чтобы сохранить состав этой смеси в течение определенного времени, необходимо, чтобы упаковка блокировала или ограничивала любую миграцию газа не только через возможные укупорочные детали или зоны сваривания, но и через стенки самой тары.

Аналогичная потребность испытывается и в отношении других продуктов, таких как химическая и фармацевтическая продукция, электронные и оптоэлектронные устройства, которые могут измениться при контакте с газообразной атмосферой, присутствующей в окружающей среде.

Для определения проницаемости пленки, которая может использоваться для изготовления такой тары, измеряют поток проникающего газа через указанную пленку. Известны системы, предназначенные для измерения потока газа через тонкую пленку или стенку. Одна из них описана в документе DE4142064 и содержит измерительную ячейку, состоящую из двух оболочек, обращенных в противоположные стороны относительно образца тонкой пленки, проницаемость которой необходимо определить; тонкая пленка расположена между этими оболочками, причем эти оболочки уплотнены относительно образца, образуя две камеры, герметично отделенные от этой пленки. Обе камеры имеют впускной и выпускной каналы для газа или смеси газа, так что газ протекает в этих камерах и они контактируют с противоположными сторонами вышеописанной пленки. Из-за проницаемости пленки определенное количество газа проникает из одной камеры в другую, поэтому для измерения проницаемости пленки достаточно измерить концентрацию проникшего газа, который достигает датчика, переносимого газообразным носителем, расход которого известен. Эта проницаемость, выражаемая произведением коэффициента диффузии и коэффициента растворимости, типичных для конкретного материала пленки, определяемых известными системами, оценивается как возрастание со временем концентрации газа, проникающего в газообразный носитель, до достижения асимптоты, параллельной оси времени на графике концентрация/время, соответствующей стабилизации потока, проникающего сквозь пленку после сходимости.

Однако недостатком вышеописанных известных систем является то, что они обеспечивают очень медленное нарастание концентрации во времени, что приводит к довольно продолжительной стабилизации и, соответственно, продолжительному времени измерения. Кроме того, если необходимо сравнить разные пленки в части соответствующих характеристик проницаемости, время измерения является очень продолжительным.

Еще один недостаток известных систем заключается в том, что они выдают выходные сигналы очень низкой интенсивности, особенно при анализе пленок с низкой проницаемостью, что увеличивает время измерения до получения сигнала, достаточно сильного, чтобы его можно было обнаружить обычными датчиками.

Краткое описание изобретения

В последующем описании проницаемость пленки или стенки для газа - это поток проникшего газа через пленку или стенку в устойчивых состояниях.

Исходя из вышеизложенного целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для измерения проницаемости газа через часть тонкой пленки или стенки, который и которое устраняют вышеописанные недостатки.

Конкретной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства, предназначенных для выполнения измерения проницаемости газа через пленку быстрее по сравнению с известными системами.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание способа и устройства, предназначенных для выполнения измерения проницаемости газа через пленку, способных усиливать обнаруженный сигнал проницаемости по сравнению с известными системами.

Эти и иные цели достигаются способом измерения проницаемости образца газа через тонкую пленку или стенку, включающим следующие стадии:

- стадию, на которой указанную тонкую пленку или стенку герметичным образом размещают как мембрану между первой и указанной второй камерой, причем указанной мембраной разделяют указанные первую и вторую камеры;

- стадию, на которой обеспечивают протекание указанного образца газа в указанную первую камеру и обеспечивают протекание указанного газообразного носителя в указанную вторую камеру, причем определенное количество указанного образца газа проникает в тару в указанной второй камере через указанную мембрану и его уносит указанный газообразный носитель;

- стадию, на которой измеряют количество указанного образца газа, проникшего в указанную вторую камеру и присутствующего в потоке указанного газообразного носителя, который выпускают из указанной второй камеры,

отличающимся тем, что указанную стадию, на которой обеспечивают протекание указанного образца газа и указанного газообразного носителя, осуществляют под полным давлением указанного образца газа и газообразного носителя в указанных первой и второй камерах при заданном значении, значительно большим давления окружающей среды, причем разность полных давлений между указанными первой и второй камерами оставляют практически равной нулю.

Иными словами, даже если пленку уравновешивают, создавая одинаковое давление в первой и второй камерах, парциальное давление газа, проникающего в тару, повышают, чтобы нужным образом регулировать его поток через мембрану.

Предпочтительно, указанное заданное значение полного давления газа устанавливают в пределах между 2 и 15 барами, предпочтительно между 3 и 7 барами.

Преимущественно, предусматривают еще одну стадию, на которой указанное полное давление газа в указанных первой и второй камерах снижают до значения ниже указанного заданного значения.

В частности, указанное меньшее значение выбирают из группы, состоящей из:

значения ниже указанного первого заданного значения, но выше атмосферного давления;

значения, практически равного атмосферному давлению.

В соответствии с изобретением, обеспечивая протекание образца газа и газообразного носителя с давлением выше атмосферного, полное давление в первой камере всегда поддерживают практически равным полному давлению во второй камере, так что поток проникшего газа выше по сравнению с известными техническими решениями. При этом, поскольку количество проникшего газа во времени выше, достигают более быстрой переходной фазы, если учесть последующее изменение проникшего потока. Кроме того, поскольку количество проникшего газа выше, можно использовать датчики, которые в целом менее чувствительны и, следовательно, дешевле.

В частности, указанную стадию, на которой снижают полное давление, осуществляют нужным образом посредством

- автоматического управления с обратной связью, способного воздействовать на концентрацию газа и на полное давление в указанных первой и второй камерах;

- планового изменения, проводимого в указанных первой и второй камерах.

Преимущественно, предусмотрена стадия очистки указанных первой и второй камер и указанной мембраны, на которой получают управляемый поток газообразного носителя через указанные первую и вторую камеры, причем разность полных давлений указанных первой и второй камер поддерживают практически равной нулю, причем указанное полное давление повышают до заданного промывочного значения, предпочтительно большего давления окружающей среды.

В соответствии с другим аспектом изобретения вышеописанные цели достигаются и устройством для измерения проницаемости газа через мембрану из тонкой пленки или стенки, содержащим:

- первую и вторую камеры, имеющие соответственно первое и второе отверстия, обращенные друг к другу и находящиеся на противоположных сторонах относительно указанной мембраны, причем указанные первое и второе отверстия герметично соединены с наружными поверхностями указанной мембраны, причем указанные первая и вторая камеры имеют по меньшей мере один соответствующий впускной канал и один соответствующий выпускной канал, причем в указанной первой камере протекает образец газа, а в указанной второй камере протекает газообразный носитель, причем часть указанного образца газа проникает в тару в указанной второй камере и протекает с указанным газообразным носителем к указанному выпускному каналу указанной второй камеры;

- средства измерения и регулирования потока в указанных первой и второй камерах;

- средства измерения концентрации газа, выходящего из указанной второй камеры;

отличающимся тем, что предусмотрены средства измерения и регулирования давления в указанных первой и второй камерах, предназначенные для повышения полного давления указанных образца газа и газообразного носителя в указанных первой и второй камерах при заданном значении, значительно большим давления окружающей среды, причем разность полных давлений между указанными первой и второй камерами остается практически равной нулю.

Преимущественно, указанные средства измерения и регулирования давления предназначены и для снижения указанного полного давления в указанных первой и второй камерах до еще одного заданного значения полного давления, не превышающего указанное заданное значение.

Таким образом, предлагаемое устройство может осуществлять вышеописанный способ, заставляя полные давления газа в первой камере и во второй камере повышать свое значение выше заданного значения, обеспечивая, однако, что мембрана, расположенная как разделитель двух камер, подвергается давлениям на обе свои поверхности и, следовательно, не вынуждена деформироваться. Преимущественно, указанное устройство содержит устройство автоматического управления, предназначенное для управления указанными средствами регулирования потоков образца газа и газообразного носителя и указанными средствами регулирования полного давления газа в указанной первой камере и указанной второй камере, чтобы увеличить указанное полное давление выше заданного значения и так, чтобы указанное полное давление в указанной первой камере оставалось практически равным полному давлению в указанной второй камере.

Преимущественно, указанная первая камера получается в первом пустотелом предмете, а указанная вторая камера получается во втором пустотелом теле, причем указанное второе пустотелое тело образует основание, а указанный первый пустотелый предмет образует крышку, зацепляющуюся с указанным основанием, причем указанная мембрана расположена между указанным основанием и указанной крышкой.

В частности, указанная крышка прижимается к указанному основанию посредством фиксирующих средств, предпочтительно выбранных из группы, состоящей из

- по меньшей мере одного кронштейна,

- по меньшей мере одного винта,

- винтовой резьбовой поверхности между указанной крышкой и указанным основанием,

- жесткого соединения,

- по меньшей мере одного элемента для зацепления указанной крышки с указанным основанием, связанной шарнирно для вращения или связанной с возможностью скольжения относительно указанного основания.

В частности, указанные первая и вторая камеры, полученные в указанных первом и втором пустотелых телах, имеют цилиндрическую форму, предпочтительно определенную фрезерованием.

Преимущественно, указанные средства измерения и регулирования полного давления газа в указанных первой и второй камерах расположены перед указанными первой и второй камерами.

В предпочтительном варианте осуществления указанные средства регулирования потока расположены после указанных первой и второй камер.

Преимущественно, указанные средства для измерения концентрации газа, выходящего из указанной второй камеры, расположены после указанной второй камеры.

Преимущественно, указанное устройство содержит средства для добавления влажности в указанный образец газа, подаваемый в указанную первую камеру.

В частности, указанные средства для добавления влажности содержат:

- наружный резервуар, содержащий жидкость, которая содержит воду, причем указанный резервуар имеет впуск и выпуск для потока указанного образца газа через указанный резервуар;

- по меньшей мере один впускной канал, расположенный перед указанным резервуаром и выходящий в указанный впуск, и по меньшей мере один подающий канал, расположенный после указанного резервуара, причем указанный подающий канал выходит в указанную первую камеру.

В частности, указанный впускной канал указанного резервуара содержит клапан, предназначенный для переключения потока указанного образца газа между указанным впускным каналом указанного резервуара и указанным впуском указанной первой камеры. При этом можно иметь параллельно два входа для образца газа - один для сухого газа или газа в нормальных условиях и один для увлажненного газа, который проходит через резервуар и выходит из указанной первой камеры. Объединяя часть сухого газа и часть влажного газа, можно получить требуемую влажность.

Преимущественно, указанное устройство содержит средства для измерения влажности указанного образца газа, причем указанные средства предпочтительно расположены после указанного выпуска указанной первой камеры.

В частности, указанный образец газа, предназначенный для частичного проникания из указанной первой в указанную вторую камеру через указанную мембрану, выбирается из группы, состоящей из

- кислорода,

- углекислого газа.

В частности, указанный газообразный носитель, предназначенный для переноса указанного образца газа, проникшего в указанную вторую камеру, к выпуску указанной второй камеры, выбирается из группы, состоящей из

- азота,

- водорода,

- гелия,

- смеси указанных газов.

Краткое описание графического материала

Изобретение будет понятнее из последующего описания некоторых вариантов его осуществления, служащих примерами, не ограничивающими объем настоящего изобретения, со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:

на фиг.1 представлен схематический вид предлагаемого устройства, имеющего измерительную ячейку, предназначенную для измерения газопроницаемости через тонкую пленку;

на фиг.2 представлено покомпонентное изображение измерительного устройства, с помощью которого можно осуществлять предлагаемый способ;

фиг.3 представляет собой разрез части этого измерительного устройства;

на фиг.4 представлено сравнение графиков газопроницаемость-время известных устройств и предлагаемого устройства при проведении измерения проницаемости при высоком давлении;

на фиг.5 представлено сравнение графиков газопроницаемости, полученных для известных систем и в соответствии с настоящим изобретением, когда после первой стадии измерения при высоком давлении давление снижают до значения, близкого к атмосферному давлению;

на фиг.6 представлено сравнение графиков газопроницаемости, полученных для известных систем и в соответствии с настоящим изобретением, когда после первой стадии измерения при высоком давлении давление частично снижают до значения, в любом случае большего атмосферного давления;

на фиг.7 представлен график, описывающий изменение со временем концентрации в толщине пленки в соответствии с традиционным способом;

на фиг.8 представлен еще один график, описывающий изменение со временем концентрации в толщине пленки в соответствии с настоящим изобретением.

Описание предпочтительных примерных вариантов осуществления

В последующем описании будет проиллюстрирован пример предлагаемого способа измерения проницаемости образца газа через мембрану в виде тонкой пленки или стенки, например тары пищевых продуктов, лекарственных средств и вообще для всей продукции, которая для правильного сохранения должна сохраняться в вакууме или в присутствии заданной смеси газа. В этих случаях необходимо знать газопроницаемость через пленку тары.

Этот способ осуществляют с использованием устройства, показанного на фиг.1, которое содержит измерительную ячейку 1 известного типа, состоящую из первого пустотелого предмета 70 или крышки и второго пустотелого тела или тела основания 30, в каждом из которых выполнена камера фрезерованием цилиндрических поверхностей, соответственно обозначенные как первая камера или камера 3 крышки и вторая камера или камера 4 основания. При закрытии крышки 70 на теле основания 30 с расположенной между ними мембраной 2 две камеры разделяются мембраной, изготовленной из тонкого материала, проницаемость которого для газа необходимо измерить, например проницаемость упаковочного материала для кислорода. Каждая из двух камер 3 и 4, как показано на фиг.3, имеет соответствующие впускной и выпускной каналы для потока газа. В частности, первая камера имеет впускной канал 40 и выпускной канал 41 для потока 25 образца газа, например кислорода, проницаемость которого через мембрану 2 необходимо измерить, а вторая камера имеет впускной канал 31, по которому вводится поток 26 газообразного носителя, например азота, который предназначен для того, чтобы уравновесить полное давление первой камеры, чтобы не деформировать мембрану 2, и который предназначен для переноса к выпускному каналу 32 количества образца газа, проникшего в камеру 4 через мембрану 2 во время измерений, причем нормально поток 28 азота и кислорода. На фиг.1 перед каждым впускным каналом в измерительную ячейку 1 предлагаемое устройство содержит соответственно регулятор давления 6 и 9, связанный с соответствующим датчиком давления 5 и 8. Для добавки влажности в поток 26 входящего газообразного носителя может предусматриваться увлажнитель, не показанный на фиг.1, но указанный позицией 60 на фиг.2, расположенный на пути самого потока, содержащий резервуар воды снаружи тела основания. Увлажнитель (не показано) предпочтительно расположен непосредственно перед впускным каналом газа в ячейку в верхней линии и, если нужно, также в нижней линии (не показано). Кроме того, может предусматриваться катализатор 10 для улавливания и устранения возможных следовых количеств кислорода, присутствующих во впускной линии газообразного носителя.

Устройство содержит клапаны 11 и 12, предназначенные для переключения потоков газа между начальной стадией очистки и стадией фактического измерения. Фактически на начальной стадии очистки создают поток газообразного носителя, например азота, в обеих камерах 3 и 4, и в этом случае открывают лишь клапан 11. И наоборот, на стадии фактического измерения клапан 11 закрывают, а клапан 12 открывают для получения двух разных потоков - образца газа и газообразного носителя.

Кроме того, каждый поток газа регулируют на выпуске при помощи соответствующего регулятора расхода 15 и 16. Выходящий поток 28 анализируют датчиком 17, предназначенным специально для анализа проникшего газа. Клапаны 18 и 19 вместе с каналом 29 позволяют исключить датчик 17 из потока выходящего газа 28, коммутируя поток газа к каналу 29.

Устройство управления 23, предпочтительно, электронного типа управляет регуляторами давления 6 и 9 и регуляторами расхода 15 и 16, чтобы поддерживать полное давление в первой и во второй камерах всегда равным как на стадии очистки, так и на стадии измерения, чтобы избежать прогиба или избыточного напряжения мембраны 2, используя измерение давления датчиками давления 5 и 8. Кроме того, это устройство управления 23 способно записывать концентрацию, которую определяют датчиком 17, образца газа, проникшего в газообразный носитель через пленку, выдавая выходное значение, которое представляет проницаемость мембраны 2. Такая система, таким образом, значительно повышает парциальное давление образца газа, например кислорода, проникшего во вторую камеру 4, в которой протекает газообразный носитель, даже при поддерживании разности полных давлений двух камер 3 и 4, равной нулю. В частности, путем повышения полных давлений выше этого заданного значения обеспечивают более высокую проницаемость образца газа во вторую камеру по сравнению с известными системами, получая более высокие концентрации образца газа и, следовательно, намного более легкие и точные измерения, а также определенно менее продолжительное время стабилизации и измерения по сравнению с известными системами.

На фиг.2 представлен возможный примерный вариант осуществления предлагаемого устройства, уже описанного выше. Устройство содержит пустотелое тело основания 30, пустотелое тело или крышку 70, средства для добавления влажности в поток газообразного носителя, несколько каналов для перемещения газа. Камера 4 в теле основания 30 имеет впускной канал 31, предназначенный для перемещения газообразного носителя (азота), и выпускной канал 32 газообразного носителя и газа, которому удалось пересечь мембрану, причем нормально азота и кислорода. Отверстия 31 и 32 камеры тела основания 30 сообщаются с соответствующими впускным каналом 61 и выпускным каналом 62 газа, выполненными в теле основания 30, по пунктирным линиям, показанным позициями 42 и 43, причем во впускном канале 61 пропускается N2, а в выпускном канале - N22.

Крышка 70 имеет фланец 65, который прилегает к корпусу основания 30. Камера 3 крышки имеет впускные отверстия 63 и выпускное отверстие 64 газа, проницаемость которого через мембрану 2 необходимо измерить, сообщающиеся с соответствующими впускным каналом и выпускным каналом, выполненными в крышке 70, которые переходят в отверстия 40 и 41 на фланце 65, которые совпадают с соответствующими фитингами 38 и 39 на теле основания 30 и сообщаются с соответствующими впускным каналом 46 и выпускным каналом 47, которые пересекают тело основания 30 и предназначены для прохождения по ним N2 или О2.

Для добавления влажности в газ, подаваемый в камеру 3, вне тела основания 30 предусмотрен резервуар воды 60, сообщающийся с каналом 45, который соединяется с впускным каналом 46. Поэтому возможно, имея параллельно два входа для N2 или О2, для сухого газа или газа в нормальных условиях и увлажненного газа, который проходит через резервуар воды 60, попадать в тело основания 30 и во впускной канал 46. Объединяя часть сухого газа и часть влажного газа, можно получить требуемую влажность. Датчик регулировки влажности расположен возле выпускного канала 35.

В целом тело основания 30 пересекается двумя каналами соответственно впускным 42 и выпускным 43 газа в камере основания 30 и двумя каналами соответственно впускным 48 и выпускным 49 газа в камере 3 крышки.

Следовательно, можно, с одной стороны, вводить образец газа в камеру так и выводить из нее по путям 48 и 49, придавая газу требуемое управляемое давление, например атмосферное давление, и измеренную влажность. Кроме того, с другой стороны, можно обеспечить заполнение камеры 4 в теле основания нейтральным газообразным носителем, например азотом, при атмосферном давлении или регулируемом. Газообразный носитель, проходящий путями 42 и 43, смешивается с образцом газа (кислородом), проходящим из камеры крышки 3 через мембрану 2. Детектор газа (непоказанный) после канала 43 может выдавать данные об интересуемой проницаемости.

Комплект приборов (не показан) контролирует потоки газа на впуске и выпуске для выдачи данных о проницаемости мембраны для образца газа, проникшего во вторую камеру.

С помощью предлагаемого устройства, описанного на фиг.1, 2 и 3, осуществляют предлагаемый способ. Этот способ может включать первую стадию очистки мембраны 2, на которой регуляторами расхода 15 и 16 обеспечивают протекание регулируемого количества газообразного носителя, типично азота, в обе камеры 3 и 4 под регулируемым давлением. При этом возможное количество газа, поглощенное вначале в толщине мембраны 2, извлекают самой мембраной 2 и транспортируют в выпускном канале газообразного носителя. После первой стадии очистки выполняют стадию фактического измерения, на которой обеспечивают протекание регулируемого количества образца газа в камере 3 крышки, при этом в выпускном канале камеры 4 основания регистрируют результаты проницания. Эту стадию измерения осуществляют, повышая значение полного давления в обеих камерах 3 и 4 выше заданного значения, тем самым усиливая проницание образца газа в камере 4 основания и тем самым повышая его парциальное давление, обеспечивая более точное и, особенно, более быстрое измерение по сравнению с известными системами. Спустя заданное время, после того как проницание произошло, полные давления в двух камерах 3 и 4 могут снова уменьшить для перехода к стандартным условиям (1 бар) или к высшему значению. Снижение давления могут выполнять либо путем воздействия с помощью управления с обратной связью на сигнал, выданный проникшим газом, либо на давление и путем планового изменения давления.

На фиг.4 приведены графики зависимости проницаемость-время, на которых ось ординат 80 - это ось проницаемости, а ось абсцисс 81 - это ось времени. В частности, график 82 представляет собой график, полученный известными способами, а график 83 - график проницаемости, полученный предлагаемым способом. В частности, на фиг.4 график 83 получен путем проведения измерения при высоком значении полного давления в первой и второй камерах, например при давлении, равном троекратному максимальному давлению, которое используют в известных системах. Как видно на графике, определенная проницаемость принимает более высокие значения по сравнению с известными техническими решениями и стремится к горизонтальной асимптоте 85. Это решение может использоваться в случае пленки низкой проницаемости.

Обычно, если пленка должна использоваться для сохранения продуктов при атмосферном давлении, проводить измерение проницаемости следует при значении давления, близком к атмосферному давлению. В этом случае предлагаемый способ требует стадии, на которой давление уменьшают до значения, близкого к атмосферному давлению, чтобы получить график проницаемости, приведенный на фиг.5, на которой кривая 82 представляет график, полученный известными системами, а кривая 83 - график, полученный предлагаемым способом. Эту кривую 83 получают со стадией, которую начинают с повышения давления до высокого значения, а затем с точки 86 давление снижают до исходного атмосферного давления. Этот способ позволяет получить кривую проницаемости 83, имеющую часть, нарастающую намного круче, чем кривая 82, полученная известными системами, даже при проведении измерения при давлении, близком к атмосферному, а затем при стандартных условиях после переходной фазы, начиная при высоком давлении. Это приводит к более быстрой стабилизации, которая должна произойти до измерения проницаемости, что решает проблему необходимости долгого ожидания достижения этой стабилизации, присущую известным системам.

На фиг.6 представлена еще одна кривая 83 проницаемости, которую получили предлагаемым способом, на которой после переходной фазы, которую начинают при высоком давлении, это давление снижают до еще одного значения давления - ниже давления на фиг.4, но выше атмосферного давления. Как видно из этого графика, проницаемость выше, чем на фиг.5.

На фиг.7 показано время изменения концентрации в толщине пленки, полученное известным способом, а на фиг.8 показано соответствующее время изменения, полученное предлагаемым способом. На этих графиках на оси ординат (92 и 102) - концентрация газа в пленке, а на оси абсцисс (91 и 101) - положение обнаружения по толщине пленки относительно средней плоскости, выраженное в долях полтолщины. Кривые на фиг.7 и 8 в обоих случаях параметризированы относительно времени. В частности, на фиг.7 кривая 98 соответствует времени 0,04 часа, кривая 97 - времени 0,1 часа, кривая 96 - времени 0,2 часа, кривая 95 - 0,4 часа, кривая 94 - 0,6 часа и кривая 93 - 2,0 часам.

На фиг.8 кривая 107 соответствует времени 0,04 часа, кривая 106 - 0,1 часа, кривая 105 - 0,2 часа, кривая 104 - 0,4 часа и кривая 103 - 0,6 часа.

Вышеприведенное описание одного конкретного варианта осуществления может показать изобретение с концептуальной точки зрения так, что специалист в данной области, используя известные технические решения, сможет изменить этот конкретный вариант осуществления и/или адаптировать его для различных случаев применения без дополнительных исследований и без отступления от концепции, отвечающей требованию патентоспособности «новизна», и, следовательно, предназначено для того, чтобы эти адаптации и изменения рассматривались как эквивалент этого примерного варианта осуществления. Средства и материалы для обеспечения описанных различных функций могут иметь разный характер без отступления - по этой причине - от области изобретения. Следует понимать, что используемые выражения или терминология имеют цель чисто описательную, а не ограничения объема настоящего изобретения.

1. Способ измерения проницаемости образца газа через тонкую пленку или стенку, включающий стадии, на которых:
указанную тонкую пленку или стенку герметичным образом размещают как мембрану между первой и второй камерами, причем указанной мембраной разделяют и герметизируют указанные первую и вторую камеры;
обеспечивают протекание указанного образца газа в указанную первую камеру и из нее и обеспечивают протекание указанного газообразного носителя в указанную вторую камеру и из нее, причем определенное количество указанного образца газа проникает в указанную вторую камеру через указанную мембрану в течение определенного времени и его уносит из указанной второй камеры указанный газообразный носитель;
определяют скорость, с которой образец газа проник в указанную вторую камеру и присутствовал в потоке указанного газообразного носителя, который выпускают из указанной второй камеры,
указанные стадии, на которых обеспечивают протекание указанного образца газа и указанного газообразного носителя, осуществляют под полным давлением указанного образца газа и газообразного носителя в указанных первой и второй камерах при заданном значении, значительно большим давления окружающей среды, причем разность полных давлений между указанными первой и второй камерами оставляют практически равной нулю,
отличающийся тем, что указанное заданное значение полного давления газа устанавливают в пределах между 2 и 15 бар, предпочтительно между 3 и 7 бар, и
способ предусматривает также стадию, на которой указанное полное давление в указанных первой и второй камерах снижают до значения ниже указанного заданного значения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное меньшее значение выбирают из группы, состоящей из:
значения ниже указанного первого заданного значения, но выше атмосферного давления; или
значения, практически равного атмосферному давлению.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную стадию, на которой снижают полное давление, осуществляют посредством:
регулирования полного давления в указанной первой камере и полного давления в указанной второй камере с помощью системы автоматического управления с обратной связью на основе концентрации образца газа в потоке газообразного носителя, который выпускают из указанной второй камеры; или
планового измерения полных давлений указанных первой и второй камер.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает стадию очистки указанной первой камеры, указанной второй камеры и указанной мембраны путем прохождения управляемого потока газообразного носителя через указанные первую и вторую камеры, причем разность полных давлений указанных первой и второй камер поддерживают практически равной нулю, причем указанное полное давление повышают для заданного промывочного значения, которое выше, чем давление окружающей среды.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный образец газа представляет собой:
кислород; или
углекислый газ.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный газообразный носитель состоит существенным образом из:
азота,
водорода,
гелия, или
смеси указанных газов.

7. Устройство для измерения проницаемости газа через мембрану из тонкой пленки или стенки, содержащее:
первую и вторую камеры, имеющие соответственно первое и второе отверстия, обращенные друг к другу и находящиеся на противоположных сторонах относительно указанной мембраны, причем указанные первое и второе отверстия герметично соединены с наружными поверхностями указанной мембраны, причем указанные первая и вторая камеры имеют по меньшей мере один соответствующий впускной канал и один соответствующий выпускной канал, причем в указанной первой камере протекает образец газа, а в указанной второй камере протекает газообразный носитель, причем часть указанного образца газа проникает через мембрану в указанную вторую камеру и протекает с указанным носителем газа к указанному выпускному каналу указанной второй камеры;
средства измерения и регулирования потока в указанных первой и второй камерах;
средства измерения концентрации газа, выходящего из указанной второй камеры;
средства измерения и регулирования давления в указанных первой и второй камерах, предназначенные для повышения полного давления указанных образца газа и газообразного носителя в указанных первой и второй камерах при заданном значении, большем давления окружающей среды, причем разность полных давлений между указанными первой и второй камерами остается практически равной нулю,
отличающееся тем, что указанное заданное значение полного давления газа устанавливают в пределах между 2 и 15 бар, предпочтительно между 3 и 7 бар, и
указанные средства измерения и регулирования давления предназначены и для снижения указанного полного давления в указанных первой и второй камерах до еще одного заданного значения полного давления, не превышающего указанное заданное значение.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что указанная первая камера получается в первом пустотелом предмете, а указанная вторая камера получается во втором пустотелом теле, причем указанное второе пустотелое тело образует основание, а указанный первый пустотелый предмет образует крышку, зацепляющуюся с указанным основанием, причем указанная мембрана расположена между указанным основанием и указанной крышкой.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанная крышка прижимается к указанному основанию посредством фиксирующих средств, предпочтительно выбранных из группы, состоящей из
по меньшей мере, одного кронштейна,
по меньшей мере, одного винта,
винтовой резьбовой поверхности между указанной крышкой и указанным основанием,
жесткого соединения; или
по меньшей мере одного элемента для зацепления указанной крышки с указанным основанием, связанной шарнирно для вращения или связанной с возможностью скольжения относительно указанного основания.

10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанные средства измерения и регулирования полного давления газа в указанных первой и второй камерах расположены перед указанными первой и второй камерами.

11. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанные средства измерения и регулирования потока расположены после указанных первой и второй камер.

12. Устройство по п.8, отличающееся тем, что указанные средства для измерения концентрации газа, выходящего из указанной второй камеры, расположены после указанной второй камеры.

13. Устройство по п.8, отличающееся тем, что также содержит средства для добавления влажности в образец газа, которые содержат:
наружный резервуар, содержащий жидкость, которая содержит воду, причем указанный резервуар имеет впуск и выпуск для потока указанного образца газа через указанный резервуар;
по меньшей мере, один впускной канал, расположенный перед указанным резервуаром и выходящий в указанный впуск, и
по меньшей мере, один подающий канал, расположенный после указанного резервуара, причем указанный подающий канал выходит в указанную первую камеру,
причем указанные средства предпочтительно расположены после указанного выпуска указанной первой камеры.

14. Устройство по п.7, отличающееся тем, что указанный образец газа представляет собой:
кислород; или
углекислый газ.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области физико-химического применения, а именно к способам и устройствам для определения десорбционной ветви изотерм адсорбции кислорода при изменениях температуры от 20 до 500°С динамическим методом тепловой десорбции.

Изобретение относится к области исследования защитных свойств пакетов фильтрующих материалов средств индивидуальной защиты кожи (СИЗК) на основе активированных углеродсодержащих сорбентов (АУС) в динамических условиях.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к повышению достоверности определения относительных фазовых проницаемостей и коэффициента вытеснения нефти рабочим агентом.

Изобретение относится к исследованию свойств и характеристик образцов горных пород и может быть использовано для определения фазовой проницаемости при фильтрации двух несмешивающихся жидкостей через пористые среды.

Изобретение относится к области офтальмологии и направлено на обеспечение возможности исследования рабочих характеристик офтальмологических линз в условиях окружающей глаз среды, что обеспечивается за счет того, что устройство для исследования офтальмологической линзы содержит вставную форму и охватывающую форму, где указанная вставная форма содержит выпуклую поверхность для исследования, наружную вставную поверхность, вставной опорный ориентирующий выступ, проходящий от периметра выпуклой поверхности для исследования, и отверстие, проходящее от наружной вставной поверхности к выпуклой поверхности для исследования.

Изобретение относится к исследованию процессов многофазной фильтрации жидкостей и газов в пористой среде, в частности к вытеснению нефти водой, и может быть использовано для нахождения относительных фазовых проницаемостей (ОФП) и функции Баклея.

Изобретение относится к расчетно-экспериментальным способам определения фильтрующих свойств пористых сред, получаемых методом порошковой металлургии. .

Изобретение относится к способам экспериментального определения фрактальной размерности твердой поверхности электрода. .

Изобретение относится к технике и способам измерения проницаемости пористых материалов, мембранным технологиям и может быть использовано для характеризации транспорта жидкости через пористые и сплошные материалы.

Изобретение относится к области исследования фильтрующих материалов. .

Изобретение относится к способу измерения газопроницаемости тары вообще, такой, как бутылки, пакеты различных форм или также мембран и иных уплотнительных элементов, таких, как крышки
Изобретение относится к области исследований параметров грунтов, а конкретней к способам определения коэффициента фильтрации плывунного грунта

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности

Изобретение относится к теоретической теплотехнике и может быть использовано для определения коэффициента диффузии жидкости в материалах, имеющих капиллярно-пористую структуру

Изобретение относится к области нефтяной геологии и является петрофизической основой объемного моделирования нефтенасыщенности, подсчета балансовых и извлекаемых запасов залежи дифференцированно, с учетом предельно нефтенасыщенной и переходной зон, для прогнозирования результатов опробования и анализа разработки

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к области газовой дефектоскопии, может применяться при контроле сплошности покрытий с низкой водородопроницаемостью, наносимых на поверхность крупногабаритных металлических изделий сложной конфигурации

Изобретение относится к технологиям нефтедобычи, а именно к способам гидродинамического моделирования залежей и проектирования на их основе разработки месторождений

Изобретение относится к области исследования образцов мерзлых пород и может быть использовано для изучения пространственного распределения и концентрации ледяных и/или газогидратных включений в поровом пространстве образцов, определения размера включений, открытой или закрытой пористости и т.п

Изобретение относится к области исследования строительных материалов и контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для определения пористости керамических и силикатных материалов

Изобретение относится к области исследования образцов неконсолидированных пористых сред и может быть использовано для изучения открытой или закрытой пористости, распределения пор по размерам, удельной поверхности, пространственного распределения и концентрации ледяных и/или газогидратных включений в поровом пространстве образцов, определения размера включений и т.д
Наверх