Устройство для измерения проницаемости мембран Советский патент 1992 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях влияния механического обжатия при давлении более 0,5 МПа на проницаемость и диффузию газов в мембранах.

Известно устройство для измерения проницаемости в условиях повышенного давления газа,

В таком устройстве при измерении мембрана и газ сжэты давлением одинаковой величины.

Известно также устройство, принятое за прототип, в котором ячейка установлена между пуансоном и матрицей пресса для обжатия мембраны. Каждый из двух фланцев, составляющих ячейку, имеет камеру - углубление. В камеры заподлицо вставлены жесткие пористые металлические диски, которые передают сжимающее устройство от фланцев к мембране, но не препятствуют прохождению газа-пермеата.

Однако при сжатии мембраны с неровной поверхностью выпуклые участки сжимаются сильнее, чем более тонкие. Таким образом, величина сжатия неравномерно распределена по площади мембраны, что является недостатком устройства-прототипа. Другим недостатком прототипа является небходимость применения мощного пресса для измерения проницаемости в условиях высокого давления. Например, для создания обжатия мембраны площадью 100см2 давлением 50 МПа необходим пресс с усилием 50 т, который является уникальным оборудованием для исследовательской лаборатории.

Цель изобретения - расширение диапазона величины давления сжатия мембраны на область свыше 0,5 МПа.

Для этого камера заполнена пластическим пористым материалом, у которого величина предела текучести при сжатии меньше давления сжатия мембраны, а стенш-сА

ка камеры имеет сквозное отверстие, в которое вставлен плунжер,

Известны различные гидравлические компрессоры, Б которых высокое давление создается воздействием плунжера с малой площадью сечения на жидкость. Однако при сжатии таким устройством мембраны гид- рзвлическая жидкость будет препягстчо- вать подводу и отводу гпза в процессе проницаемости через мембрану. Таким образом, известные ре шё1нчя: устройстео-про- тотип с же. Металлическими пористыми пластинами, а также гидравлические компрессоры не позволяют достичь положительного эффекта - проведения процесса газопроницаемости мембраны, находящейся о условиях сжатия.

Применение пористых пластических материалов обеспечивает равномерность сжатия образца мембраны при превышении давления сжатия величины предела текучести пластического материала, В этих условиях начинается объемное течсгие, материал ожижаетсл, Кажущаяся очевидное этого критерия не обоснована, поскольку стандартизованная величина предела текучести опоеделяется при одноосной дефоомации образца, имеющего вид продолговатого стержня. В нашем случае дренажная прокладка, равномерно распределяющая на мембрану механическое давление сжатия, имеет вид тонкого листа, а пластическая деформация носит сложно- объемный характер. Поэтому потребовался модельный эксперимент для обнаружения того, что при превышении давления сжатич величины предела текучести в материя те появляются объемные течение. Эксперимент проводился с ячейкой, используемой при измерении газопроницаемости мембраны (предлагаемое устройство), но вместо мембраны был вставлен шаблон. В шаблоне имелись отверстия для наблюдения пяасм- ческого течения

На чертеже изображено предлагаемое устройство

Между фланцами 1 с камерами, заполненными пористым пластическим материалом 2, расположена исследуема мембрана 3. Герметизация ячейки осуществляется с помощью прокладок 4, Давление сжатия мембраны создается плунжером 5, воспринимающим усилие or пуансона пресса б.

При проведении измерений собранная и загерметизированная ячейка устанавливается между пуансоном и матрицей пресса. Усилие пресса передается через плунжер и верхней пористой пластической массе, которая переходит в состояние объемипго плзпического течения и рявномер но обжимает мембрану в процессе измерений.

предлагаемое устройство было использовано для экспериментального исследоваиия слияния механического сжатия ембрчны на величину газопроницаемости, В качестве нластичессого материала использовались смеси, составленные мз ткани и меиулкатпировагного каучука (сырая резино-ткань), а также из пластилина, перемешанного с мелко порезанным микроф льтром типа МФЛ. Обьемное соотношение компонент составляло окопо 1:1, Пределы текучести пластических материзлов были менее 0,5 Мпа.

Эксперименты покачали, что при переходе от одного пористого материала к другому ит епечие результатов не выходило за предел погрешности измерений, равный

0%

Выли измерены коэффициенты проии- цасчогтч кислорода и гелия через мембрану из поь л-4--метилпентама--1 толщиной 100 мкм п| и температуре 293 К в диапазона

величин сжимающего давления 01 -35 МПч. Максимальная разность толщин мем- брэьы в различных точках сооаоляла 10 мкм.

Данные при давлении выше 0,1 МПа с

помощью устройства прототипа получить не удалось из-за невоспроизводимое™ резу л .

Формула изобретения

1. Устройство для измерения проницаемости мембран, находящихся в условиях сжатия, содержащее две камеры, одна из которых соединена со средствами давления, отличающееся тем, что, с целью

расширения диапазона величины давления сжатия мембраны на облзсть свыше 0,5 МПа, чамеры заполнены пластическим пористым материалом, у которого величина предела текучести при сжатии меньше давления

сжатия мембраны, а в стенке одной из капер выполнено отверстие, в котором размещено средство давления,

2, Уст ройство по п. 1, о т л и ч я ю щ е е- с я few, чю а качестве средства давления

иопользовян плунжер,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при экспериментальных исследованиях влияния механического обжатия при давлении более 0,5 МПа на проницаемость и диффузию газов в мембранах. Устройство содержит две камеры, заполненные пластическим пористым материалом, у которого величина предела текучести при сжатии меньше давления сжатия мембраны. Стенка камеры имеет сквозное отверстие, в которое вставлен плунжер. Устройство обеспечивает равномерное обжатие мембраны за счет объемного пластического течения пористого материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.