CN1875257A - 用于操作氢气检漏装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作包括由隔膜(22)限定的腔室(21)的氢气检漏装置的方法，根据该方法使用氢气和附加气体的测试气体混合物。该附加气体相对于隔膜(22)的材料有介于氢气的渗透系数的50％和200％之间的渗透系数。根据该方法，测试气体混合物的分离受到限制，而且腔室(21)中明显的浓度变化得以避免。优选的是，用氦气作为该附加气体。

Description

用于操作氢气检漏装置的方法
本发明涉及一种用于操作包括由隔膜限定的腔室的氢气检漏装置的方法，氢气和至少一种附加气体的测试气体混合物被引入该腔室。
检漏装置被用于校准泄漏流量计。检漏装置包括其中将测试气体或测试气体混合物的体积保持在受控压力下的容器。该腔室包括与毛细管或任何其它限定进入环境的检漏器件连接的出口。为了控制压力，该腔室包括用弹簧支撑并且在弯曲时将启动控制阀的隔膜，该控制阀对供气压力源进行开启和关闭。
氢气由于它的***性而不能作为纯气体在检漏装置中使用。所以，通常将无氧的氢气/氮气的混合物用作测试气体混合物(合成气体)。然而，密封压力控制阀的腔室的隔膜并非是气体不可渗透的。更确切地，它对不同的气体提供不同的渗透性。结果，氢气比氮气更快速地从腔室中逸出，以致腔室中的氮气浓度提高。通常，该测试气体混合物包含95％的N2和5％的H2。氢气含量可以提高到10％。但这导致***的危险。
本发明的一个目的是提供一种用于操作氢气检漏装置的方法，该氢气检漏装置提供时间稳定性高的泄漏速率。
根据本发明的方法限定在权利要求1中。根据本发明，将相对于隔膜的材料具有介于氢气的渗透系数的50％和200％之间的渗透系数的气体选作该“附加气体”。
本发明基于以下理念：为了避免由渗透作用导致的分层，测试气体混合物的组分应该相对于隔膜材料具有近似相同的渗透系数。渗透系数在很大程度上，但并不是唯一地，取决于分子大小。氢气分子是比较小的并通常具有比较高的渗透系数。这加以必要的变更可适用于氦气。另一方面，业已发现，即使比较大的分子(例如，CO2、CH4或C2H6)也可以显示出高的渗透性。
氦气已被证实是特别适合添加到氢气中的气体。实验已经表明：氢气和氦气通过隔膜的渗透以基本上相同的速率进行。这种组合显示出能将氢气含量减少到大约5％的优点。这对于危险的物质种类而言是重要的。另一个边界条件要求检漏装置的使用寿命应该是一年。迄今为止，实现5％的氢气含量尚未成为可行的，因为太多的气体经由所需要的旁路毛细管逸出，而且迄今仍不可能实现上述使用寿命。
适合添加的气体是氦气(He)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)。然而，该所列内容是不完全的。
被添加的气体应该是无氧的，以防止它与氢气一起形成***性的混合物。然而，这不是必要条件。通过减少氢气含量，能够降低测试气体混合物的***性。
现在将参照附图更详细地描述本发明的一个实施方案，其中：
图1示出了氢气检漏装置的工作原理图；
图2示出了氢气检漏装置的示意性构造。
如图1所示，测试气体混合物10被引入到压力受控体积11中。压力受控体积11包括配备控制隔膜12的减压阀。压力控制阀13在控制隔膜12的帮助下把压力受控体积11中的压力调节到恒定值。压力控制阀与测定泄漏速率的毛细管14连接，泄漏流15以测试气体的泄漏速率从该毛细管逸出。
压力受控体积11或压力控制阀13与将旁路流17引进环境的旁路毛细管16连接，以保证存在持久的流动通过压力受控体积11来防止分层。
图2显示了向其中提供测试气体混合物10的压力控制器20。压力控制器20包括向其中引入测试气体混合物的腔室21。该腔室利用隔膜22密封。隔膜22由弹性体材料制成。隔膜被抵制腔室21中的主导压力的弹簧23支撑。压力控制阀24包括用于将高度增压的测试气体混合物输送进腔室21中的导管25。导管25的出口由活动的阀元件26开启和关闭。经由限定双臂杠杆的杆27，阀元件26与将两个杠杆臂之一与隔膜22连接起来的耦合装置28连接。隔膜22的弯曲运动使压力控制阀24开启或关闭。以这种方式，在腔室21中调节和维持与弹簧23的力相对应的压力。
图2进一步显示了与通向环境的侧定泄漏速率的毛细管(未示出)连接的检漏出口30。
此外，在腔室21上提供旁路毛细管31，该旁路毛细管持久地将泄漏流导向环境。
隔膜22下方的空间由支撑弹簧23并且包括通气孔34的容器33限定。
图2中的小点代表混合的气体体积，而较大的点代表氢气分子。氢气分子经过隔膜22从腔室21向外扩散，而且经过通气孔34进入环境。
隔膜22是聚合物膜。在一个实施方案中，它由聚(丁二烯-共-丙烯腈)(Perbunan18)制成。在另一个实施方案中，它由73/27Perbunan制成。
下表针对所述隔膜材料示出渗透系数P。在下面给出的表(来自Yasuda，H.，Stannet，V.：“Polymer Handbook”，J.Wiley & Sons，New York，1975)中，渗透系数P具有以下量纲：
[cm3(STP)cm cm-2s-1(cm Hg)-1]。
                        表
  隔膜材料
  聚(丁二烯-共-丙烯腈)     80/20     P×1010
73/27(Perbunan)     HeH2N2O2CO2He     1 6.92 5.22.528.1663.112.2
    H2N2O2CO2C2H2C3H8     15.91.063.8530.824.977.7
取决于隔膜的材料，氢气的渗透系数P是25.2或15.9。选择要添加的气体，使得它的渗透系数介于氢气的渗透系数的50％和200％之间。为此，表中未指出的其它气体也可以作为附加气体使用。优选地，所述范围为50％-150％。

Claims (4)

1.一种用于操作氢气检漏装置的方法，该氢气检漏装置包括由隔膜(22)限定的腔室(21)，氢气和至少一种附加气体的测试气体混合物被引入所述腔室中，该方法的特征在于：
该附加气体相对于隔膜(22)的材料具有介于氢气的渗透系数的50％和200％之间的渗透系数(P)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于氦气、二氧化碳或甲烷被选作该附加气体。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于该附加气体是无氧的。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于该测试气体混合物中的氢气含量低于10％。
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