CH618013A5

CH618013A5 -

Info

Publication number: CH618013A5
Application number: CH622277A
Authority: CH
Inventors: Georges H Dr Lyssy
Original assignee: Lyssy Georges H
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1980-06-30
Also published as: GB1590718A; FR2391465B3; JPS5417799A; DE2820294C2; FR2391465A1; JPS612174B2; US4112739A; DE2820294A1

Description

Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, ein isostatisches m Verfahren zur Messung der Gasdurchlässigkeit einer Wand oder einer Folie zu schaffen, bei dem die Durchlässigkeit auf gaschro-matographischem Weg für mehrere Gase oder Dämpfe gleichzeitig festgestellt und gemessen wird. Ein solches Verfahen entspricht mehr der Wirklichkeit, indem auch während der if Messung inner- und ausserhalb der Verpackung derselbe Druck herrscht.

Erfindungsgemäss lässt sich diese Aufgabe lösen durch ein Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, dass man das Refe-20 renzgas, das denselben Druck wie das Gas im Hüllkörper hat bzw. dem Druck auf der Folienaussenseite entspricht, in geschlossenem Kreislauf um den Hüllkörper herum bzw. entlang der Folie und durch die Probespirale eines Gaschromatographen umwälzt und dass man periodisch durch Umschalten das sich jeweils in der Probespirale befindliche, verunreinigte Referenzgas zwecks Messung der Verunreinigung in den Trägergasstrom eines mit demselben Referenzgas betriebenen Gaschromatographen injiziert.

30 Da naturgemäss nur sehr geringe Gas- oder Dampf mengen durch die Verpackung dringen, muss man eine Einrichtung verwenden, die verhindert, dass die fast unvermeidliche, wenn auch sehr geringe Undichtigkeit bei den Hahnen und andern Verbindungselementen die Messung beeinträchtigt. Die Erfin-35 dung bezieht sich daher auch auf die Einrichtung, welche die Durchführung des Verfahrens ermöglicht. Sie umfasst eine Messkammer, die den zu prüfenden Hüllkörper enthält, bzw. durch die zu prüfende Fqlie in zwei Teile getrennt ist, einen Gaschromatographen mit Probespirale und eine Umwälz-

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pumpe.

Zum Messen der Gas- und/oder Dampfdurchlässigkeit der Wandung eines dreidimensionalen Hüllkörpers oder einer Folie sind verschiedene Verfahren bekannt. In der CH-PS 551005 ist beispielsweise ein manometrisches Verfahren zur Bestimmung der Gasdurchlässigkeit von Folien beschrieben. Das Vorgehen ist dabei im allgemeinen so, dass man einen Druckunterschied t zwischen den beiden Seiten der Wand oder Folie schafft, damit man möglichst rasch messbare Resultate bekommt. Bei dieser sog. manometrischen Messmethode wird dann der Druckanstieg infolge des durch die Wand oder Folie hindurchdiffundieren

Die erfindungsgemässe Vorrichtung enthält eine Messkammer, die zur Aufnahme des zu prüfenden Hüllkörpers dient, bzw. durch die zu prüfende Folie in zwei Teile getrennt wird, 45 sowie eines Gaschromatographen mit Messkammer mit Probespirale und einer Umwälzpumpe. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die Elemente, die mittels Leitungen und Hahnen miteinander verbunden sind und in Wirkverbindung stehen, welche das Ausspülen der Messkammer, das Umwälzen des Referenzgases 50 und das Injizieren des Inhaltes der Probespirale in den Gaschromatographen ermöglichen, wobei mindestens die Dichtungselemente der Hahnen und anderen Verbindungen mit einem Gehäuse (G) umgeben sind, welches dauernd mindestens vom Trägergas des Gaschromatographen, welches dem Referenzgas 55 entspricht, durchspült wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt und deren Wirkungsweise erläutert.

60 Es zeigen:

Fig. la-c Schemata einer Eichrichtung in verschiedenen Betriebsphasen,

Fig. 2 und 3 eine Variante der Messkammer,

Fig. 4 die Aufzeichnung einer Eichung,

« Fig. 5 ein Messresultat.

Die Figuren la-c zeigen verschiedene, an sich bekannte Elemente. In Fig. la ist 1 eine Gasflasche, die beispielsweise Helium enthält. Sie ist mit zwei Reduzierventilen 11,12 verse-

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hen. Das Reduzierventil 11 reduziert den Druck des Heliums auf diese Weise eine Eichung des Gaschromatographen zu auf 1 atm und führt über die Hahnen Hl5 H2 und die Pumpe P bekommen.

zur Messkammer M, aus der es über den Hahnen H3 in das In Fig. 2 ist dieser Vorgang des Einbringens dargestellt.

Gehäuse G gelangt, aus dem es bei der Oeffnung 2 ins Freie Natürlich stellt eine solche durchstochene Membrane, obwohl entweicht. In Fig. la ist diese sogenannte Spülphase dargestellt. 5 sich die Oeffnung wieder selbsttätig schliesst, ein mögliches

Das Reduzierventil 12 reduziert den Druck der Flasche 1 Leck dar. Es ist daher wichtig, dass in diesem Fall auch dieses beispielsweise auf 4 atm und durchspült den Gaschromatogra- mögliche Leck innerhalb des vom Heliumgas durchspülten phen. Es durchsetzt dabei zuerst den thermischen Detektor- Gehäuses Gx liegt. Die Oeffnung 7 wird nachher durch einen block TD das Gaschromatographen, eine Bohrung des Hahnes Deckel wieder geschlossen.

H2 und schliesslich noch die beiden Spiralen 4 und 5 des 10 In Fig. 3 ist eine Messkammer M2 dargestellt, die durch eine

Chromatographen. Schlieslich gelangt das Gas in das Gehäuse Folie F in zwei Hälften unterteilt ist. Im oberen Teil, oberhalb G und entweicht bei 2. Im Detektorblock TD sind elektrisch der Folie F, befindet sich Luft oder ein Probegas, von dem man beheizte Spiralen angebracht, die in einer Brückenschaltung wissen will, wieviel die Folie pro Zeiteinheit durchlässt. Unteraufgenommen sind, und deren Widerstandsänderung infolge der halb der Folie befindet sich das Referenzgas. Der Gasdruck ist Abkühlung unterschiedlicher Gase mit unterschiedlicher Leitf ä-15 an beiden Seiten der Folie gleich !

higkeit wird gemessen und von einem Schreibgerät aufgezeichnet. Der verwendete Gaschromatograph ist mit einem nicht dar-

Die Pumpe P ist eine absolut dichte Membranpumpe ohne gestellten Schreiber verbunden, der nur während der Messung Leck, wie sie für Raumfahrtexperimente entwickelt worden ist. in Betrieb genommen wird. Bei der Eichung geht man beispiels-Die Messkammer M ist in den Spülkreislauf des Referenz- 20 weise so vor, dass man zuerst die ganze Einrichtung während 24 gases aufgenommen. Sie enthält beispielsweise einen in einer Stunden durchspült, wie im Schema nach Fig. la angegeben. Folie verpackten Käse K. Diese wurde bei Atmosphärendruck Jetzt werden die Hahnen Hi und H3 in die Stellung nach Fig. lb verpackt, und das Helium, das hier als Referenzgas benützt gebracht. In den nun geschlossenen Referenzgas-Kreislauf wird wird, hat ebenfalls denselben Druck von 1 atm. nun beispielsweise 1 cm3 Luft eingebracht, wie in Fig. 2 schema-

Der in Fig. la dargestellte Spülvorgang wird so lange fortge- 25 tisch angedeutet ist. Die so zirkulierende Referenzgasmenge setzt, bis die in der Messkammer enthaltene Luft so gut wie enthält dieses bekannte Volumen an Luft.

vollständig verschwunden und durch das Referenzgas ersetzt ist. Nach einer relativ kurzen Umwälzzeit kann eine Messung

Ist die Luft aus der Messkammer ausgetrieben, ist die Spül- vorgenommen werden. Dazu wird dann der Hahn H2 kurzzeitig phase, wie sie in Fig. la dargestellt ist, beendet. Nun werden die umgeschaltet, wie in Fig. lc dargestellt, damit der Inhalt der Hahnen Ht und H3 umgeschaltet, wie in Fig. lb dargestellt, so .1« Probespirale 3, die nun durch die injizierte Luft «verunreinig-dass ein in sich geschlossenener Kreislauf entsteht, in dem die tes» Referenzgas enthält, in die Spiralen des Gaschromatogra-vom Motor m angetriebene Pumpe P das Referenzgas umwälzt. phen gelangt. Der Hahn H2 ist elektrisch-fernbetätigbar. Zur Während des Umwälzens des Referenzgases wird es langsam Betätigung braucht daher das Gehäuse G nicht geöffnet zu von den durch die Packung hindurch diffundierenden Gasen werden.

verunreinigt. Bei der in Fig. lb dargestellten Hahnenstellung 35 Der Schreiber zeichnet nun beispielseise ein Registrogramm wird der Gaschromatograph, d. h. seine beiden Spiralen 4 und 5, nach Fig. 4 auf. Bei 1 erfolgt die sogenannte Injektion, und nach sowie der Detektorblock TD ständig weiter durch das Helium- etwa VU Minuten erfolgt eine Aufzeichnung des im Referenzgas, das dem Gaschromatographen als Trägergas dient, durch- gas enthaltenen Sauerstoffs, nach zwei Minuten eine Aufzeich-spült. Das Gehäuse G ist daher ständig mit Heliumgas gefüllt. nung des Stickstoffs. Der im Registrogramm schraffierte Inhalt Das Referenzgas kann daher, auch bei nicht vollständig abge- 40 der Kurve stellt ein Mass für die Menge der Verunreinigung dar. dichteten Hahnen oder andern Verbindungen, keine Verunrei- Man sieht direkt, dass die Luft viermal soviel Stickstoff wie nigungen von aussen her aufnehmen, da sämtliche möglichen Sauerstoff enthält. Hatte die Messkammer mit den angeschlos-Leckstellen durch Heliumgas umspült werden. Sie sind alle im senen Leitungen beispielsweise 1000 cm3 Inhalt, stellen die Gehäuse G untergebracht: Es ist ein wesentliches Merkmal der beiden schraffierten Flächen eine Verunreinigung von 1 ProErfindung, dass man dasselbe neutrale Gas als Referenzgas für 45 mille dar.

das Prüfobjekt und als Trägergas für den Gaschromatographen Die Fig. 5 schliesslich zeigt ein Registrogramm für die verwendet. Durchlässigkeit der Folie, in der ein Käse K verpackt ist, wie

Fig. lc zeigt die veränderte Stellung der Hahnes H2 während dies schematisch in den Fig. la-c dargestellt ist. Bei dieser des Injizierens. Während kurzer Zeit, 10-15 Sekunden, wird Messung findet zuerst ein Durchspülen der Messkammer statt, der Hahnen in dieser Stellung gehalten und kehrt dann wieder 50 in der sich der Käse befindet. Danach findet beispielsweise je in die Ausgangslage, wie in Fig. lb dargestellt, zurück. Während Stunde eine Registrierung der Messresultate statt, wobei zuerst dieser kurzen Zeit aber treibt das Trägergas die in der Probespi- kaum auswertbare Ausschläge aufgezeichnet werden. Nach rale 3 enthaltene Referenzgasmenge in die Spiralen 4 und 5 und einigen Stunden werden die Ausschläge allmählich grösser, da durch den Detektorblock TD. Die Spiralen 4 und 5 sind mit immer mehr Gase aus der Folienpackung entweichen,so dass sie Absorptionsmitteln gefüllt und die injizierte verunreinigte 55 qualitativ und quantitativ auswertbar sind, das Registrogramm Referenzgasmenge aus der Probespirale 3 durchsetzt langsam stellt beispielsweise eine Aufzeichnung nach 65 Stunden, also die Spiralen 4 und 5 des Gaschromatographen. Die unterschied- nach 65 Messungen dar.

liehen Gase benötigen für den Durchlauf verschiedene Zeiten. Es ist von Vorteil, wenn das tote Volumen des Injizierhah-

Dies ermöglicht es, die unterschiedlichen Gase zu erkennen, wie nens H2 so gross ist, dass das darin enthaltene, unter höherem später anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben wird. 60 Druck stehende Trägergas nach seiner Expansion auf den

In Fig. 2 ist eine Messkammer Mx mit einer Durchstech- Druck des Referenzgases dem Volumen der Probespirale 3 membrane 6 dargestellt. Dies erlaubt, eine bekannte Menge entspricht. Dies lässt sich nicht immer genau realisieren, ist aber eines bekannten Gases in die Messkammer einzubringen, um für die Durchführung der Messung nicht unbedingt erforderlich.

2 Blatt Zeichnungen

Claims

618 013 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur isostatischen gaschromatographischen Messung der Gas- und/oder Dampfdurchlässigkeit der Wandung eines dreidimensionalen Hüllkörpers oder einer Folie, die eine Trennwand zu einem Referenzgas bildet, dadurch gekennzeichnet, dass man das Referenzgas, das denselben Druck wie das Gas im Hüllkörper hat bzw. dem Druck auf der Folienaus-senseite entspricht, in geschlossenem Kreislauf um den HüIIkör-per herum bzw. entlang der Folie und durch die Probespirale (3) eines Gaschromatographen umwälzt und dass man periodisch durch Umschalten das sich jeweils in der Probespirale befindliche, verunreinigte Referenzgas zwecks Messung der Verunreinigung in den Trägergasstrom eines mit demselben Referenzgas betriebenen Gaschromatographen injiziert.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einer Messkammer (M), die zur Aufnahme des zu prüfenden Hüllkörpers dient, bzw. durch die zu prüfende Folie (F) in zwei Teile getrennt wird, sowie eines Gaschromatographen mit Probespirale (3) und einer Umwälzpumpe (P), dadurch gekennzeichnet, dass diese Elemente, die mittels Leitungen und Hahnen miteinander verbunden sind und in Wirkverbindung stehen, welche das Ausspülen der Messkammer, das Umwälzen des Referenzgases und das Injizieren des Inhaltes der Probespirale in den Gaschromatographen ermöglichen, wobei mindestens die Dichtungselemente der Hahnen und anderen Verbindungen mit einem Gehäuse (G) umgeben sind, welches dauernd mindestens vom Trägergas des Gaschromatographen, welches dem Referenzgas entspricht, durchspült wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Gaschromatographen mit einem Schreiber verbindet, der ein Registrogramm aufzeichnet, aus dessen Aufzeichnung sich nach einer vorhergegangenen Eichinjektion mit einer bekannten Gasmenge sowohl eine quantitative Messung ausführen, als eine qualitative Feststellung der Verunreinigung ablesen lässt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Injizieren eine gleiche Volumenmenge des Referenzgases, wie in der Probespirale (3) enthalten war, in den Kreislauf zurückführt.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man zwecks Eichung der Messresultate des Gaschromatographen eine bestimmte Volumenmenge eines bekannten Gases in den geschlossenen Kreislauf einbringt.

6. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer (M) mit einer Durchstechmembrane (6) versehen ist, die ebenfalls in dem vom Trägergas durchspülten Gehäuse (G) untergebracht ist.

7. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das tote Volumen des Injizierhahnes (H2) so gewählt ist, dass das darin enthaltene, unter höherem Druck stehende Trägergas des Gaschromatographen nach seiner Expansion auf den Druck, der im geschlossenen Umwälzkreislauf herrscht, dem Volumen der Probespirale (3) entspricht.

Gases gemessen. Während diese Methode in gewissen Fällen, beispielsweise bei Bierflaschen, die unter Druck stehende Kohlensäure enthalten, einigermassen der Realität entspricht, ist sie für in Folien verpackte Waren, wie beispielsweise Käse, wirk-s lichkeitsfremd. Dazu kommt noch, dass man bei dieser Messmethode immer nur nacheinander die Durchlässigkeit für jeweils ein bestimmtes Gas misst.