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专利名称：气体透过率测定仪的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型属于采用压差法测定气体透过率设备技术领域，具体涉及一种可测量聚合物膜、薄片、复合膜等膜、片状材料对各种非腐蚀性气体透过性的测试仪器。
二背景技术：
各种材料对气体都有一定的透过性或阻隔性，不同的材料在不同条件下对不同气体的透过性或阻隔性相差较大。聚合物材料和复合材料常被用作包装和容器材料，当其被用作特殊包装或容器制品，特别是被包装物品对某种气体比较敏感时，准确测量该材料对某种气体的阻隔性就显得十分重要。同时对材料气体透过率的准确测定也是包装设计时选择材料，进行包装产品生产过程中质量检测控制的重要手段。
目前，对材料的气体透过率的测试方法主要有压差法、容积法、浓度差法、热传导法及色谱法等。我国采用的是使用较多的压差法，对此，国家还颁布了相应的标准(GB/T1038-2000)，在该标准中给出了该方法测试的基本原理。根据该原理，国内研制生产了多种型号的透气率测定仪，如福州大学轻工业系的TQY-2型透气仪，济南兰光机电技术发展中心的BTY-B1型透气测试仪，广州标际包装设备有限公司的8000型氧气透过测定仪。这些测定仪普遍存在操作麻烦，工作效率低，密封性不好，不能反应材料真实的透气性，精度低，适用范围窄等缺陷，不仅如此，有的因使用水银测压计，易污染试样膜表面和环境，且受温度影响较大；有的因仪器使用玻璃制件，容易破损。但不管那种测定仪都难以准确测定近年来出现的一些高阻隔材料，如聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-乙烯醇共聚物、液晶聚合物等的气体透过率。
为了满足不断开发的高阻隔聚合物材料在包装行业使用的巨大需求，国内已陆续从美、日、德等国进口了多种透气性测试仪器。但由于各个国家采用的标准不一，透气性测试仪的结构、原理也大相径庭。采用压差法的如美国ASTM D1434-75标准，该标准与我国的GB1038-70标准相似，其气体压力测定因仍采用水银压力计，故按照此原理生产的仪器仍存在精度差，易污染环境的缺陷。除此之外，进口设备一般价格都比较昂贵，测试费用高，且所购进的仪器数量相对较少，远远不能满足国内的实际需要。
三
发明内容
本实用新型的目的是克服已有技术存在的缺陷，提供一种测试精度高、无污染，价格相对较低，可适用于高阻隔性聚合物材料气体透过率测试的测定仪。
本实用新型提供的气体透过率测定仪是由透气室、贮气容器、进气管路系统、抽空管路系统、微调放气系统、真空测试计和机箱组成。透气室安装于机箱的操作台面上，进气端通过连接管与进气管路系统相连，测试端位于机箱内并与真空测试计相连，同时还与抽空管路系统相连，贮气容器与进气管路系统相连，微调放气系统分别与进气管路系统和抽空管路系统相连。进气管路系统、抽空管路系统、微调放气系统、真空测试计中的各种阀门旋钮、显示仪表都位于机箱的外表面，其余部分和贮气容器一起安装在机箱内，其中透气室为二个以上，每个透气室与匹配的真空测试计相连的测试端采用带金属刀口法兰接口连接或与之焊接相连；贮气容器进气管路上安装有一进气阀，出气管路上安装有一压力表；进气管路系统是由充气总阀、分阀和管道组成，充气总阀有两个，安装在充气总管上，其间通过一个三通管与微调放气系统相连，充气分阀位于充气总阀之后，其个数与透气室个数匹配，并联安装于垂直平行排列的充气分管上；抽空管路系统是由真空表、截止阀、超高真空阀和抽空管道组成，抽空管道分抽空总管和抽空分管，真空表、截止阀串联安装于抽空总管中，位于截止阀一侧的抽空总管接抽真空系统，超高真空阀安装在位于真空表一侧抽空总管上垂直平行排列的抽空分管上，其个数与透气室个数匹配，且在真空表与抽空分管之间的抽空总管上有一三通管与微调放气系统相连；微调放气系统是由微调放气阀、隔断阀和管道组成，微调放气阀、隔断阀串联安装于管道中，其间通过一个三通管与进气管路系统相连，位于微调放气阀一侧的管道接大气，位于隔断阀一侧的管道接抽空管路系统；真空测试计为电容薄膜真空计。
由于本实用新型首先用电容薄膜真空计替代了已有技术采用的水银测压计，因而避免了水银带来的污染，而且精度也大为提高；其次每个透气室与匹配的真空测试计相连的测试端采用带金属刀口)法兰接口连接，即法兰连接面上各有一个尖角相对的环形凸起，且尖角相对的环形凸起之间还设置有金属密封圈，使原来密封效果较差的面密封改为密封效果更好的线密封，或焊接相连，提高了测试的准确性；第三，真空阀采用超高真空阀，解决了已有技术透气室测试端密封性差的问题，使之能够反映出高阻隔材料微弱的透气率，因而，本实用新型为研究开发新的高阻隔材料、包装设计选材以及包装物生产时进行质量检测监控提供了一个重要而客观、准确的测试辅助仪器。
为了进一步提高本实用新型的测试精度、适用范围以及工作效率，本实用新型还采取了以下技术措施1、选用的超高真空阀为超高真空挡板阀或超高真空插板阀，其漏率要求≤10-7Pa.L/S或≤10-8Pa.L/S，透气室为三个或三的整倍数个；2、透气室的上盖板和底座通过紧固外螺套连接，紧固外螺套为一底部开放的凸形壳体，顶部中央开有通孔，下部内壁上开有螺纹，当透气室上盖板顶部中央的连接管穿过紧固外螺套顶部中央通孔，该螺纹就可与透气室上盖板和底座外壁上的螺纹配合，拧紧时四周均匀受力，结构紧固连接为一体；3、透气室上盖板和底座放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈凹槽的外侧环面上为金属刀口或金属弧口密封，金属刀口密封即为上盖板和底座外侧环面上各有一个尖角相对的环形凸起，尖角相对的环形凸起之间设置有密封圈，或为上盖板上为一个环形尖角凸起，底座上为二个环形尖角凸起，当透气室安装好后，上盖板上的环形凸起的尖角刚好位于底座上二环形尖角凸起形成的凹槽中，且在上下环形尖角凸起之间设置有金属密封圈。金属弧口的形式也为以上两种，所不同的是上述结构中的尖角变为了圆角，圆角凸起之间也设置有金属密封圈。若是测试高透气性(或低阻隔性)材料时，此处可以为降低成本改为普通橡胶圈密封结构。
四

图1为本实用新型透气室为三个时的结构示意图；图2为本实用新型实施例1的透气室的剖视结构示意图；图3为本实用新型实施例2的透气室的剖视结构示意图。
五具体实施方式
以下结合附图给出实施例以对本实用新型进行具体的描述。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本实用新型作进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本实用新型的内容作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。
实施例1本实施例给出的气体透过率测定仪如图1所示，是由透气室1、贮气容器16、进气管路系统、抽空管路系统、微调放气系统、真空测试计31和机箱32组成。
透气室1如图2所示，是由上盖板2、底座5和紧固外螺套13构成。上盖板2板底面中部为一内凹的阶梯空腔，空腔外侧的板底面开有放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈8的凹槽，为了防止测试时，凹槽内侧直角沿边过于锋利，损坏待测样膜12，本实用新型将其凹槽内侧沿边3设计为截面呈圆弧形。上盖板2上中部有一垂直向上延伸的进气管4，该进气管4与空腔相通。底座5上表面中部也为一内凹的阶梯空腔，空腔外侧的底座上表面与上盖板底面开有凹槽的对应部位也开有放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈8的凹槽，底座下中部有一垂直向下延伸的主腔管6，该主腔管6与底座空腔相通，其端部为一三通管，一端7与真空测试计31相连，一端与抽空管路系统相连。与真空测试计31相连的一端7和真空测试计31的连接端为金属刀口法兰接口，即两者法兰连接面上各有一个尖角相对的环形凸起10，且尖角相对的环形凸起10之间还设置有密封圈。测试时，待测样膜12被夹持在位于上盖板2、底座5凹槽内的真空密封橡皮圈8之间，其下部底座的第一级阶梯台阶上还放置有一个起支撑作用的隔板9，该隔板9上均布通孔。为了满足测定高阻隔性材料的透气率要求，进一步提高透气室的密封性，本实施例透气室上盖板2和底座5放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈8凹槽的外侧环面上设计为金属刀口密封结构，具体为上盖板2上为一个环形尖角凸起10，底座5上为二个环形尖角凸起10，当透气室1安装好后，上盖板2上的环形凸起10的尖角刚好位于底座5上二环形尖角凸起10形成的凹槽中，且在上下环形尖角凸起10之间设置有密封圈11。密封圈11选用无氧铜密封圈。但如果不是测定高阻隔材料的透气率，就可不设置金属刀口密封结构。紧固外螺套13为一底部开放的凸形壳体，顶部中央开有通孔，下部内壁上开有螺纹，当透气室上盖板2顶部中央的进气管4穿过紧固外螺套13顶部中央通孔，该螺纹就可与透气室上盖板2和底座5外壁上的螺纹配合使之紧固连接为一体。采用外螺套13代替已有技术的螺栓或螺钉连接，避免了螺栓或螺钉紧固麻烦，容易导致透气室1各个方向受力不均衡，易漏气的弊病。考虑旋紧外螺套13更方便、省力，紧固外螺套13的外壁中部四周均布有紧固卡口14，该卡口14可与某种扳手头部有一凸起的结构匹配，使之更易旋紧。透气室1本实施例为三个，并列安装于机箱32的操作台面上，各进气管4通过连接管15与进气管路系统相连，各测试端即主腔管6位于机箱32内并与各真空测试计31相连，同时还与抽空管路系统相连。进气管4与进气管路系统之间的连接管15采用软管，具体可选用不锈钢波纹管。
贮气容器16位于机箱32内，其进气管路上安装有一进气阀17可与供气系统相连，出气管路上安装有一压力表18并与进气管路系统相连。
进气管路系统也位于机箱32内，是由充气总阀19、分阀21和管道20、22组成，充气总阀19有两个，安装在充气总管20上，其间通过一个三通管与微调放气系统相连，充气分阀21位于充气总阀19之后，其个数与透气室1个数匹配，并联安装于垂直平行排列的充气分管22上，充气分管22的出气管口位于机箱32操作台面后部竖立的机箱上。
抽空管路系统也位于机箱32内，是由真空表23、截止阀24、超高真空阀25和抽空管道26、27组成。抽空管道分抽空总管26和抽空分管27，真空表23、截止阀24串联安装于抽空总管26中，位于截止阀24一侧的抽空总管26可外接抽真空系统。超高真空阀25安装在位于真空表23一侧抽空总管上垂直平行排列的抽空分管27上，其个数与透气室1个数匹配，本实施例的超高真空阀25选用超高真空阀挡板阀，漏率≤10-7Pa.L/S。在真空表23与抽空分管27之间的抽空总管26上还有一三通管与微调放气系统相连。
微调放气系统也位于机箱32内，是由微调放气阀28、隔断阀29和管道30组成，微调放气阀28、隔断阀29串联安装于管道30中，其间通过一个三通管与进气管路系统相连，位于微调放气阀28一侧的管道30外接大气，位于隔断阀29一侧的管道30接抽空管路系统。
真空测试计31也位于机箱32内，其个数本实施例为三个，具体选用电容薄膜真空计，该真空计是由成都成华电子仪器厂生产。
以上进气管路系统、抽空管路系统、微调放气系统、真空测试计31中的各种阀门旋钮、显示仪表都位于机箱的外表面，以便于操作和观察。
实施例2本实施例除主腔管6的测试端与真空测试计31的连接为焊接；超高真空阀25选用超高真空插板阀，漏率≤10-8Pa.L/S；透气室上盖板和底座放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈凹槽的外侧环面上设计为金属弧口密封，结构形式为上盖板2上为一个环形圆角凸起10，底座5上为二个环形圆角凸起10，圆角相对的环形凸起之间设置有金属密封圈(见图3)外，其余与实施例1相同，略。
权利要求1.一种气体透过率测定仪，是由透气室(1)、贮气容器(16)、进气管路系统、抽空管路系统、微调放气系统、测试计(31)和机箱(32)组成，透气室(1)安装于机箱(32)的操作台面上，进气端通过连接管(15)与进气管路系统相连，测试端位于机箱(32)内并与测试计(31)相连，同时还与抽空管路系统相连，贮气容器(16)与进气管路系统相连，微调放气系统分别与进气管路系统和抽空管路系统相连，进气管路系统、抽空管路系统、微调放气系统、测试计(31)中的各种阀门旋钮、显示仪表都位于机箱(32)的外表面，其余部分和贮气容器(16)一起安装在机箱(32)内，其中透气室(1)为二个以上，每个透气室(1)与匹配的测试计(31)相连；贮气容器(16)进气管路上安装有一进气阀(17)，出气管路上安装有一压力表(18)；进气管路系统是由充气总阀(19)、分阀(21)和管道(20、22)组成，充气总阀(19)有两个，安装在充气总管(20)上，其间通过一个三通管与微调放气系统相连，充气分阀(21)位于充气总阀(19)之后，其个数与透气室(1)个数匹配，并联安装于垂直平行排列的充气分管(22)上；抽空管路系统是由真空表(23)、截止阀(24)、真空阀(25)和抽空管道(26、27)组成，抽空管道分抽空总管(26)和抽空分管(27)，真空表(23)、截止阀(24)串联安装于抽空总管(26)中，位于截止阀(24)一侧的抽空总管(26)接抽真空系统，真空阀(25)安装在位于真空表(23)一侧抽空总管上垂直平行排列的抽空分管(27)上，其个数与透气室(1)个数匹配，且在真空表(23)与抽空分管(27)之间的抽空总管(26)上有一三通管与微调放气系统相连；微调放气系统是由微调放气阀(28)、隔断阀(29)和管道(30)组成，微调放气阀(28)、隔断阀(29)串联安装于管道(30)中，其间通过一个三通管与进气管路系统相连，位于微调放气阀(28)一侧的管道接大气，位于隔断阀(29)一侧的管道接抽空管路系统，其特征在于每个透气室(1)与匹配的测试计(31)相连的测试端(7)采用带金属刀口法兰接口连接或与之焊接相连；测试计(31)为电容薄膜真空计；抽空管路系统中的真空阀(25)为超高真空阀。
2.根据权利要求1所述的气体透过率测定仪，其特征在于超高真空阀(25)为超高真空挡板阀或超高真空插板阀，其漏率≤10-7Pa.L/S，透气室(1)为三个或三个的整倍数个。
3.根据权利要求1所述的气体透过率测定仪，其特征在于超高真空阀(25)为超高真空挡板阀或超高真空插板阀，其漏率≤10-8Pa.L/S，透气室(1)为三个或三个的整倍数个。
4.根据权利要求1或2或3所述的气体透过率测定仪，其特征在于透气室(1)的上盖板(2)和底座(5)通过紧固外螺套(13)连接，紧固外螺套(13)为一底部开放的凸形壳体，顶部中央开有通孔，下部内壁上开有螺纹，当透气室上盖板(2)顶部中央的进气管(4)穿过紧固外螺套(13)顶部中央通孔，该螺纹就可与透气室上盖板(2)和底座(3)外壁上的螺纹配合使之紧固连接为一体。
5.根据权利要求4所述的气体透过率测定仪，其特征在于紧固外螺套(13)的外壁中部四周均布有紧固卡口(14)。
6.根据权利要求1或2或3所述的气体透过率测定仪，其特征在于透气室上盖板(2)和底座(5)放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈(8)凹槽的外侧环面上各有一个尖角或圆角相对的环形凸起(10)，尖角或圆角相对的环形凸起(10)之间设置有密封圈(11)，或上盖板上为一个环形尖角或圆角凸起(10)，底座(5)上为二个环形尖角或圆角凸起(10)，当透气室(1)安装好后，上盖板(2)上的环形凸起(10)的尖角或圆角刚好位于底座(5)上二环形尖角或圆角凸起(10)形成的凹槽中，且在上下环形尖角或圆角凸起(10)之间设置有密封圈(11)。
7.根据权利要求4所述的气体透过率测定仪，其特征在于透气室上盖板(2)和底座(5)放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈(8)凹槽的外侧环面上各有一个尖角或圆角相对的环形凸起(10)，尖角或圆角相对的环形凸起(10)之间设置有密封圈(11)，或上盖板上为一个环形尖角或圆角凸起(10)，底座(5)上为二个环形尖角或圆角凸起(10)，当透气室(1)安装好后，上盖板(2)上的环形凸起(10)的尖角或圆角刚好位于底座(5)上二环形尖角或圆角凸起(10)形成的凹槽中，且在上下环形尖角或圆角凸起(10)之间设置有密封圈(11)。
8.根据权利要求1或2或3所述的气体透过率测定仪，其特征在于透气室上盖板(2)放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈(8)凹槽内侧沿边(3)截面呈圆弧形。
9.根据权利要求6所述的气体透过率测定仪，其特征在于透气室上盖板(2)放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈(8)凹槽内侧沿边(3)截面呈圆弧形。
10.根据权利要求7所述的气体透过率测定仪，其特征在于透气室上盖板(2)放置夹持待测样膜真空密封橡皮圈(8)凹槽内侧沿边(3)截面呈圆弧形。
专利摘要本实用新型提供的气体透过率测定仪，是由透气室、贮气容器、进气管路系统、抽空管路系统、微调放气系统、真空测试计和机箱组成。其技术要点是透气室上盖板和底座夹持待测样膜真空密封橡皮圈凹槽的外侧环面上设计有金属刀口密封或金属弧口密封；透气室上盖板和底座用紧固外螺套连接为一体；透气室阀门采用超高真空挡板阀或超高真空插板阀；真空测试计选用电容薄膜真空计。本实用新型测试准确、精度高，可避免使用水银测压计带来的污染，操作方便，效率高，而且可测试高阻隔性材料的气体透气率，因而，本实用新型为研究开发新的高阻隔材料、包装设计选材以及包装物生产时进行质量检测监控提供了一个重要而客观准确的辅助仪器。
文档编号G01N7/10GK2750316SQ20042006166
公开日2006年1月4日 申请日期2004年10月15日 优先权日2004年10月15日
发明者傅强, 殷勤俭, 杨红, 杜荣妮, 孔维 申请人:四川大学