ITPI20060101A1

ITPI20060101A1 - METHOD AND DEVICE TO MEASURE THE PERMEABILITY OF AT LEAST TWO GASES THROUGH A THIN OR MEMBRANE FILM

Info

Publication number: ITPI20060101A1
Authority: IT
Inventors: Gabriele Benedetti; Ugo Benedetti; Mauro Lucchesi; Alessandro Piombini; Pierangelo Rolla
Original assignee: Extrasolutions S R L
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-05

Description

"METODO E DISPOSITIVO PER MISURARE LA PERMEABILITÀ' DI ALMENO DUE GAS ATTRAVERSO UN FILM SOTTILE O MEMBRANA" "METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE PERMEABILITY OF AT LEAST TWO GASES THROUGH A THIN FILM OR MEMBRANE"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Ambito dell'invenzione Scope of the invention

La presente invenzione riguarda un dispositivo misuratore della permeabilità di più gas attraverso un film sottile o una parete. The present invention relates to a device for measuring the permeability of several gases through a thin film or a wall.

Descrizione del problema tecnico Description of the technical problem

Una esigenza indispensabile per la conservazione di un prodotto, in particolare alimentare, posto all'interno di un contenitore, in particolare un sacchetto o involucro in foglio o film sottile, è quella di ridurre al minimo il passaggio dì gas attraverso le pareti del contenitore. Lo scopo è quello di preservare le caratteristiche organolettiche del prodotto garantendo il mantenimento della miscela gassosa utilizzata all'atto del confezionamento. Per garantire la composizione di tale miscela nel tempo occorre che 1'involucro impedisca o limiti il passaggio dei gas, non solo attraverso le eventuali chiusure o zone dì saldatura, ma anche attraverso le pareti del contenitore stesso. Questa stessa esigenza si presenta anche per altri prodotti, quali prodotti chimici e farmaceutici, dispositivi elettronici optoelettronici e altri prodotti che possono subire alterazioni se posti in contatto con l'atmosfera gassosa presente negli ambienti operativi. An indispensable requirement for the preservation of a product, in particular food, placed inside a container, in particular a bag or wrapper in sheet or thin film, is to minimize the passage of gas through the walls of the container. The purpose is to preserve the organoleptic characteristics of the product ensuring the maintenance of the gaseous mixture used at the time of packaging. To guarantee the composition of this mixture over time, the casing must prevent or limit the passage of gases, not only through any closures or sealing areas, but also through the walls of the container itself. This same need also occurs for other products, such as chemical and pharmaceutical products, optoelectronic electronic devices and other products that can undergo alterations if placed in contact with the gaseous atmosphere present in the operating environments.

Sono noti dispositivi in grado di effettuare una misura di permeabilità di gas attraverso un film sottile o parete. Uno di tali dispositivi è descritto nel brevetto tedesco DE4142G64 comprendente una cella di misura formata da due semigusci affacciati da parti opposte rispetto ad un campione di film sottile di cui analizzare la permeabilità. Il film è operativamente interposto a membrana tra i gusci, i quali si chiudono a tenuta su esso formando due camere. Entrambe le camere hanno un ingresso ed una uscita per un gas o Una miscela di gas che fluisce in esse lambendo da parti opposte il film. Operativamente una quantità di gas permea da una camera all'altra attraverso il film, e quindi è sufficiente misurare la composizione dei gas in uscita per effettuare la misurazione della permeabilità del film. Devices capable of carrying out a gas permeability measurement through a thin film or wall are known. One of these devices is described in the German patent DE4142G64 comprising a measuring cell formed by two half-shells facing opposite sides with respect to a sample of thin film whose permeability is to be analyzed. The film is operatively interposed as a membrane between the shells, which seal on it forming two chambers. Both chambers have an inlet and an outlet for a gas or a mixture of gases flowing in them, lapping the film on opposite sides. Operationally, a quantity of gas permeates from one chamber to another through the film, and therefore it is sufficient to measure the composition of the outgoing gases to measure the permeability of the film.

Tali sistemi, però, non permettono di misurare la permeabilità di uno stesso film a più di un gas sulla stessa macchina e con lo stesso posizionamento, pertanto, tramite la tecnica nota, dopo aver effettuato la misura di permeabilità del film ad un primo gas su una macchina di misura occorrerebbe trasferite lo stesso film su una seconda macchina per misurare la permeabilità ad secondo gas. Ovviamente, tale trasferimento del campione di film comporterebbe il rischio di danneggiare il campione stesso e l'impossibilità di ripetere lo stesso identico posizionamento sulla seconda macchina, essendo impossibile in tal modo esporre ai gas la stessa porzione del campione di film. La misura della permeabilità al secondo gas verrebbe, così, alterata dal nuovo posizionamento . These systems, however, do not allow to measure the permeability of the same film to more than one gas on the same machine and with the same positioning, therefore, by means of the known technique, after having carried out the measurement of the permeability of the film to a first gas on a measuring machine would have to transfer the same film to a second machine to measure the permeability to second gas. Obviously, this transfer of the film sample would entail the risk of damaging the sample itself and the impossibility of repeating the exact same positioning on the second machine, thus being impossible to expose the same portion of the film sample to gases. The measurement of the permeability to the second gas would thus be altered by the new positioning.

Inoltre, la necessità di usare due macchine differenti per misurare la permeabilità dello stesso film a due gas distinti comporterebbe costi molto elevati dovuti all'acquisto e manutenzione di tali due macchine. Furthermore, the need to use two different machines to measure the permeability of the same film to two distinct gases would entail very high costs due to the purchase and maintenance of these two machines.

Ovviamente, l'uso di più macchine comporta tempi piuttosto lunghi di misura in quanto è necessario ripetere la fase di disporre il film su macchine diverse per un numero di volte pari al numero dei gas rispettò ai quali misurare la permeabilità. Inoltre, per ogni nuovo posizionamento, prima di effettuare la misura occorre effettuare una fase di taratura della macchina per ottenere misure indipendenti dalle perdite di gas dalle tenute della macchina stessa e per pulire le camere e il film. Obviously, the use of several machines involves rather long measurement times since it is necessary to repeat the step of arranging the film on different machines for a number of times equal to the number of gases respected to measure the permeability. Furthermore, for each new positioning, before carrying out the measurement, it is necessary to carry out a calibration phase of the machine to obtain measurements independent of the gas leaks from the seals of the machine itself and to clean the chambers and the film.

Un altro limite dei dispositivi noti è che essi sono in grado dì misurare la permeabilità del vapor d'acqua solo se trascinato da un gas di trasporto, ad ese azoto, in una prima camera, mentre in una seconda camera fluisce lo stesso gas di trasporto. Another limitation of known devices is that they are able to measure the permeability of water vapor only if it is entrained by a transport gas, such as nitrogen, in a first chamber, while the same transport gas flows in a second chamber. .

Altri sistemi noti per le misure di permeabilità sono di tipo manometrico e forniscono un'analisi di tipo statico, non essendo, così, in grado di effettuare un test dinamico, ossia che fornisca un andamento temporale del fenomeno della permeazione. Other known systems for permeability measurements are of the manometric type and provide a static type analysis, thus not being able to carry out a dynamic test, that is, one that provides a temporal trend of the permeation phenomenon.

Sintesi dell'invenzione Summary of the invention

È scopo della presente invenzione fornire un metodo ed un dispositivo in grado di misurare la permeabilità di almeno due gas distinti attraverso una membrana di film sottile o di una parete che superi gli svantaggi suddetti. It is an object of the present invention to provide a method and a device capable of measuring the permeability of at least two distinct gases through a thin film membrane or a wall which overcomes the aforementioned disadvantages.

On altro scopo della presente invenzione è fornire un metodo ed un dispositivo per misurare la permeabilità ad almeno due gas distinti attraverso una membrana di film sottile, in grado di eseguire una misura di tipo dinamico fornendo l'andamento temporale della misura della permeabilità . Another object of the present invention is to provide a method and a device for measuring the permeability to at least two distinct gases through a thin film membrane, capable of performing a dynamic type measurement by providing the temporal trend of the permeability measurement.

È ancora scopo della presente invenzione fornire un metodo ed un dispositivo per misurare la permeabilità ad almeno due gas distinti attraverso una membrana di film sottile in cui uno di tali gas è vapore d'acqua. It is still an object of the present invention to provide a method and a device for measuring the permeability to at least two distinct gases through a thin film membrane in which one of such gases is water vapor.

Un altro scopo della presente invenzione è ridurre i tempi per non dover ripetere la taratura per le perdite della tenuta della membrana tra le camere. Another object of the present invention is to reduce the times by not having to repeat the calibration for leaks in the membrane seal between the chambers.

Questi ed altri scopi sono soddisfatti da un metodo per misurare la permeabilità di almeno due gas campione attraverso una membrana di film sottile, comprèndente le fasi di: These and other objects are fulfilled by a method for measuring the permeability of at least two sample gases through a thin film membrane, comprising the steps of:

- disporre detta membrana tra una prima ed una seconda camera in modo da formare una tenuta, detta membrana separando detta prima e seconda camera; - arranging said membrane between a first and a second chamber so as to form a seal, said membrane separating said first and second chambers;

- far fluire in detta prima camera almeno uno di detti due gas campione e far fluire in detta seconda camera un gas di trasporto, una frazione di detto o ciascun gas campione permeando in detta seconda camera attraverso detta membrana, detta frazione e detto gas di traspòrto formando una miscela risultante che fluisce attraverso una uscita di detta seconda camera; - convogliare detta miscela risultante verso almeno due sensori selettivi distinti atti a misurare le rispettive concentrazioni di detti almeno due gas. - making at least one of said two sample gases flow into said first chamber and causing a carrier gas, a fraction of said or each sample gas to flow in said second chamber, permeating in said second chamber through said membrane, said fraction and said transport gas forming a resulting mixture flowing through an outlet of said second chamber; - conveying said resulting mixture towards at least two distinct selective sensors suitable for measuring the respective concentrations of said at least two gases.

In particolare, detta fase di far fluire in detta prima camera detti almeno due gas campione è ottenuta introducendo detti gas in un modo scelto tra: In particular, said step of making said at least two sample gases flow into said first chamber is obtained by introducing said gases in a way chosen from:

- sequenzialmente, uno per volta; - sequentially, one at a time;

- contemporaneamente in miscela. - simultaneously in mixture.

Introducendo i gas sequenzialmente, dopo una prima fase di pulizia si fa fluire il primo gas campione attraverso la prima camera e si misura in uscita la frazione del primo gas campione permeato · Successivamente si effettua una nuova fase di pulizia e si fa fluire nella prima camera il secondo gas campione misurando in uscita la frazione del secondo gas permeato. By introducing the gases sequentially, after a first cleaning phase, the first sample gas is made to flow through the first chamber and the fraction of the first permeated sample gas is measured at the outlet. the second sample gas measuring the fraction of the second permeate gas at the outlet.

Vantaggiosamente, è prevista una fase di pulizia di detta prima e seconda camera e di detta membrana, ottenuta facendo fluire attraverso detta prima e seconda camera un flusso controllato di gas di trasporto. Advantageously, a cleaning step is provided for said first and second chamber and said membrane, obtained by making a controlled flow of carrier gas flow through said first and second chamber.

In una possibile forma di realizzazione, è prevista una fase di aggiungere vapor d'acqua ad almeno uno di detti gas campione a monte di detto ingresso di detta prima camera. In a possible embodiment, a step is provided for adding water vapor to at least one of said sample gases upstream of said inlet of said first chamber.

Vantaggiosamente, è prevista la fase di regolare il flusso di detti almeno due gas campione e di detto gas di trasporto a monte di detto ingresso rispettivamente di detta prima e seconda camera. Advantageously, the step of regulating the flow of said at least two sample gases and of said carrier gas upstream of said inlet of said first and second chamber, respectively, is provided.

Vantaggiosamente, è prevista una fase di commutare il flusso tra detti sensori selettivi. Advantageously, a step is provided for switching the flow between said selective sensors.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, i suddetti scopi sono soddisfatti da un dispositivo per misurare la permeabilità di almeno due gas attraverso un film sottile, comprendente: According to another aspect of the invention, the aforesaid objects are satisfied by a device for measuring the permeability of at least two gases through a thin film, comprising:

- una prima ed una seconda camera operativamente affacciate fra loro da parti opposte rispetto a detto film disposto fra esse a membrana, detta prima e seconda apertura formando una tenuta con le superfici esterne di detta membrana, detta prima e seconda camera avendo almeno un rispettivo ingresso ed una rispettiva uscita; - a first and a second chamber operatively facing each other on opposite sides with respect to said film arranged between them as a membrane, said first and second opening forming a seal with the external surfaces of said membrane, said first and second chamber having at least one respective inlet and a respective output;

- mezzi per far fluire in detta prima camera separatamente o in miscela detti gas campione e in detta seconda camera un gas di trasporto, una frazione dì detto o ciascun gas campione permeando in detta seconda camera attraverso detta membrana, detta frazione e detto gas di trasporto formando una miscela risultante che fluisce attraverso detta uscita di detta seconda camera; - means for making said sample gases flow separately or in mixture into said first chamber and into said second chamber a carrier gas, a fraction of said or each sample gas, permeating in said second chamber through said membrane, said fraction and said carrier gas forming a resultant mixture flowing through said outlet of said second chamber;

- mezzi per regolare il flusso di ciascuno di detti almeno due gas campione e di detto gas di trasporto attraverso detta prima e seconda camera; - means for regulating the flow of each of said at least two sample gases and of said carrier gas through said first and second chamber;

- almeno due sensori selettivi distìnti connessi a valle di detta uscita e atti a rilevare e misurare le rispettive concentrazioni di detti almeno due gas. - at least two separate selective sensors connected downstream of said outlet and able to detect and measure the respective concentrations of said at least two gases.

In particolare, detti mezzi per regolare il flusso di detti almeno due gas campione comprendono un rispettivo regolatore per ciascuno di detti gas campione. In particular, said means for regulating the flow of said at least two sample gases comprise a respective regulator for each of said sample gases.

Vantaggiosamente, detti mezzi per regolare il flusso sono disposti a monte di detta prima e seconda camera. Advantageously, said means for regulating the flow are arranged upstream of said first and second chamber.

In particolare, detti almeno due sensori selettivi sono disposti lungo il flusso di detta miscela risultante in un modo scelto tra: In particular, said at least two selective sensors are arranged along the flow of said resulting mixture in a way chosen from:

- in serie; - in series;

— in parallelo. - in parallel.

In particolare, sono previsti mezzi per commutare il flusso tra detti sensori selettivi. In particular, means are provided for switching the flow between said selective sensors.

In particolare, detti sensori selettivi sono scelti tra: In particular, said selective sensors are selected from:

- celle elettrochimiche; - electrochemical cells;

- rivelatori ad infrarosso; - infrared detectors;

- rivelatori dì conducibilità elettrica - electrical conductivity detectors

Vantaggiosamente, sono previsti mezzi per aggiungere umidità ad almeno uno di detti gas campione a monte dì detto ingresso di detta prima camera. Advantageously, means are provided for adding humidity to at least one of said sample gases upstream of said inlet of said first chamber.

In particolare, detti mezzi per aggiungere umidità comprendono : In particular, said means for adding humidity comprise:

- un serbatoio esterno o interno alla cella di misura contenente un liquido comprendente acqua, detto serbatoio avendo un'entrata ed una uscita per un flusso di detto gas campione attraverso detto serbatoio; - a tank external or internal to the measuring cell containing a liquid comprising water, said tank having an inlet and an outlet for a flow of said sample gas through said tank;

- almeno un condotto di adduzione disposto a monte di detto serbatoio e sfociante in detta entrata ed almeno un condotto di mandata disposto a valle di detto serbatoio, detto condotto di mandata sfociando in detta prima camera. - at least one supply duct arranged upstream of said tank and leading into said inlet and at least one delivery duct arranged downstream of said tank, said delivery duct flowing into said first chamber.

Vantaggiosamente, detta prima camera è ottenuta in un primo corpo cavo e detta seconda camera è ottenuta in un secondo corpo cavo, detto secondo corpo cavo formando una base e detto primo corpo cavo formando un coperchio operativamente accoppiabile a detta base, detta membrana essendo interposta tra detta base e detto coperchio. Advantageously, said first chamber is obtained in a first hollow body and said second chamber is obtained in a second hollow body, said second hollow body forming a base and said first hollow body forming a lid operably coupled to said base, said membrane being interposed between said base and said lid.

In una forma di realizzazione preferita, detto secondo corpo cavo forma una base e detto primo corpo cavo forma un coperchio operativamente accoppiabile a detta base, detta membrana essendo interposta tra detta base e detto coperchio, detto coperchio essendo operativamente premuto su detta base tramite mezzi di chiusura preferibilmente scelti tra: In a preferred embodiment, said second hollow body forms a base and said first hollow body forms a lid operably coupled to said base, said membrane being interposed between said base and said lid, said lid being operatively pressed on said base by means of closure preferably chosen from:

- almeno una staffa; - at least one bracket;

- almeno una vite; - at least one screw;

- una superficie filettata tra detto coperchio e detta base; - a threaded surface between said lid and said base;

- un incastro; - a joint;

- almeno un elemento di impegno di detto coperchio a detta base, accoppiabile con rotazione e/o scorrimento a detta base. - at least one element for engagement of said lid with said base, which can be coupled with rotation and / or sliding to said base.

In particolare, detta prima e seconda camera ottenuta in detto primo e secondo corpo cavo hanno forma cilindrica, preferìbilmente ricavata per fresatura. In particular, said first and second chambers obtained in said first and second hollow bodies have a cylindrical shape, preferably obtained by milling.

In particolare, detto gas di trasporto è azoto. In particular, said carrier gas is nitrogen.

In particolare detti almeno due gas campione sono scelti tra : In particular, said at least two sample gases are selected from:

— ossigeno; - oxygen;

- anidride carbonica; - carbon dioxide;

- vapore d'acqua. - water vapor.

Breve descrizione dei disegni. Brief description of the drawings.

L'invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione di alcune sue forme di realizzazione, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: The invention will be illustrated below with the description of some of its embodiments, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- la figura 1 mostra uno schema di un dispositivo secondo l'invenzione avente una cella di misura di permeabilità ai gas attraverso un film sottile; Figure 1 shows a diagram of a device according to the invention having a gas permeability measuring cell through a thin film;

— la figura 2 mostra un disegno esploso di un dispositivo di misura in grado di attuare il metodo secondo 1'invenzione. Figure 2 shows an exploded drawing of a measuring device capable of implementing the method according to the invention.

Descrizione delle forme di realizzazione preferite. Description of the preferred embodiments.

Nella descrizione che segue si parlerà dì un esempio di metodo secondo l'invenzione, per misurare la permeabilità di almeno due gas campione attraverso un film sottile, usato ad esempio per contenitori di alimenti, di farmaci ed in generale di tutti i prodotti che, per una corretta conservazione, hanno bisogno di essere conservati sotto vuoto o in presenza di una prefissata miscela di gas. In tali casi occorre conoscere la permeabilità ai gas del contenitore in film. I gas rispetto ai quali misurare la permeabilità del film possono essere, ad esempio, quelli di interesse per la conservazione di prodotti alimentari, quali ossigeno, anidride carbonica, vapore d'acqua. In the following description we will talk about an example of a method according to the invention, to measure the permeability of at least two sample gases through a thin film, used for example for containers of food, drugs and in general of all products which, for proper storage, they need to be stored under vacuum or in the presence of a predetermined gas mixture. In such cases it is necessary to know the gas permeability of the film container. The gases with respect to which to measure the permeability of the film can be, for example, those of interest for the preservation of food products, such as oxygen, carbon dioxide, water vapor.

Il metodo secondo l'invenzione è ottenuto con un dispositivo mostrato in figura 1, comprendente una cella di misura 1 di tipo noto, formata da una prima camera 3 ed una seconda camera 4 da parti opposte rispetto ad un campione di film 2 disposto a membrana dì cui misurare la permeabilità. La prima camera 3 e la seconda camera 4 sono ottenute rispettivamente in un primo corpo cavo o coperchio 70 ed in un secondo corpo cavo o corpo di base 30, mostrati in figura 2. Ciascuna delle due camere 3 e 4, presenta un rispettivo ingresso ed una uscita per il flusso dei gas. In particolare, la prima camera 3 ha un ingresso 23 ed una uscita 24 per almeno un gas campione, in cui tale gas è scelto tra ossigeno, aria, anidride carbonica o vapor d'acqua, mentre la seconda camera 4 ha un ingresso 21, attraverso il quale viene introdotto un gas di trasporto, ad esempio azoto, atto a trasportare, verso l'uscita 22, la frazione dei gas campione permeata nella camera 4 attraverso la membrana 2 durante la misurazione. The method according to the invention is obtained with a device shown in Figure 1, comprising a measuring cell 1 of a known type, formed by a first chamber 3 and a second chamber 4 on opposite sides with respect to a sample of film 2 arranged in a membrane say which to measure the permeability. The first chamber 3 and the second chamber 4 are obtained respectively in a first hollow body or cover 70 and in a second hollow body or base body 30, shown in figure 2. Each of the two chambers 3 and 4, has a respective inlet and an outlet for the gas flow. In particular, the first chamber 3 has an inlet 23 and an outlet 24 for at least one sample gas, in which this gas is selected from oxygen, air, carbon dioxide or water vapor, while the second chamber 4 has an inlet 21, through which a carrier gas, for example nitrogen, is introduced, able to transport, towards the outlet 22, the fraction of the sample gases permeated in the chamber 4 through the membrane 2 during the measurement.

Può essere utile all'analisi aggiungere umidità in modo controllato ad uno o più gas campione in ingresso, ad esempio all/ossigeno o all’anidride carbonica. In tal caso, può essere previsto un condotto 26 per l'introduzione dell'ossigeno secco ed un condotto 25 per l'introduzione dell'ossigeno umido, in cui l'umidità è ottenuta con un umidificatore 20 che può essere connesso lungo il condotto 25. I condotti 25 e 26 formano due rami in parallelo che portano i gas campione, quali ossigeno e vapore d'acqua, nella celia di misura 1. Variando le portate con i regolatori 10 e 11 è possibile regolare la frazione di ossigeno secco e di ossigeno umido che viene introdotta nella camera 3 attraverso i condotti 25 e 26. Il gas di trasporto, ad esempio azoto, viene introdotto nella camera 4 tramite il condotto 27, associato al rispettivo regolatore di flusso 12. Una frazione dei gas campione permea nella seconda camera 4, secondo una quantità che dipende dalla permeabilità della membrana, per cui, misurando le concentrazioni dei gas campione contenuti nella miscela che fluisce attraverso l'uscita 22, noto il flusso del gas dì trasporto, è possibile ricavare le specifiche che determinano la permeabilità della membrana stessa. It may be useful for the analysis to add humidity in a controlled manner to one or more incoming sample gases, for example all / oxygen or carbon dioxide. In this case, a duct 26 can be provided for the introduction of dry oxygen and a duct 25 for the introduction of moist oxygen, in which the humidity is obtained with a humidifier 20 which can be connected along the duct 25 The ducts 25 and 26 form two parallel branches that carry the sample gases, such as oxygen and water vapor, into the measurement cell 1. By varying the flow rates with the regulators 10 and 11 it is possible to regulate the fraction of dry oxygen and wet oxygen which is introduced into the chamber 3 through the ducts 25 and 26. The carrier gas, for example nitrogen, is introduced into the chamber 4 through the duct 27, associated with the respective flow regulator 12. A fraction of the sample gases permeates the second chamber 4, according to a quantity that depends on the permeability of the membrane, so that, by measuring the concentrations of the sample gases contained in the mixture flowing through the outlet 22, once the flow of the carrier gas is known, it is possible to have the specifications that determine the permeability of the membrane itself.

A valle dell'uscita 22, la miscela risultante è convogliata in un numero di sensori selettivi dipendente dal numero dei gas di cui si vuole misurare la concentrazione. Nell'esempio descritto in figura è u un primo sensore 40 in grado di misurare la concentrazione di ossigeno ed un secondo sensore 41 che misura la concentrazione di vapor d'acqua. I sensori possono essere connessi in parallelo come nell'esempio rappresentato in figura, ma, ovviamente possono essere collegati anche in serie in modo non mostrato. Nel secondo caso è necessario che i sensori a monte non alterino le concentrazioni dei gas che devono essere misurati da quelli a valle. Nel caso di collegamento in parallelo, come descritto in figura, il sensore 40 è associato a due valvole, di cui una a monte 42 ed una a valle 43, mentre il sensore 41 è associato ad una valvola 44 a monte. Se le valvole 42 e 43 sono aperte, mentre la valvola 44 è chiusa il dispositivo misura solo l'eventuale ossigeno permeato. Invece se la valvola 44 è aperta e le valvole 42 e 43 sono chiuse, il sistema misura solo il vapor d’acqua eventualmente permeato. Downstream of the outlet 22, the resulting mixture is conveyed to a number of selective sensors depending on the number of gases whose concentration is to be measured. In the example described in the figure there is a first sensor 40 capable of measuring the concentration of oxygen and a second sensor 41 which measures the concentration of water vapor. The sensors can be connected in parallel as in the example shown in the figure, but obviously they can also be connected in series in a way not shown. In the second case it is necessary that the upstream sensors do not alter the concentrations of the gases that must be measured by those downstream. In the case of parallel connection, as described in the figure, the sensor 40 is associated with two valves, one upstream 42 and one downstream 43, while the sensor 41 is associated with an upstream valve 44. If the valves 42 and 43 are open, while the valve 44 is closed, the device measures only the possible oxygen permeate. On the other hand, if the valve 44 is open and the valves 42 and 43 are closed, the system only measures the water vapor that may have permeated.

Ovviamente, in alternativa a quanto sopra, il dispositivo secondo l'invenzione può essere usato facendo fluire un gas per volta, in cui ogni misurazione è intervallata da una fase di pulizia della membrana e delle camere 3 e 4, oppure facendo fluire una miscela di tali gas per cui la misura delle permeabilità avviene contemporaneamente tramite due sensori in serie o in parallelo, oppure in modo sequenziale commutando il flusso in uscita tra tali sensori. Obviously, as an alternative to the above, the device according to the invention can be used by flowing one gas at a time, in which each measurement is interspersed with a cleaning phase of the membrane and chambers 3 and 4, or by making a mixture of such gases for which the measurement of permeabilities takes place simultaneously by means of two sensors in series or in parallel, or sequentially by switching the output flow between these sensors.

Il sistema può prevedere un condotto di ritorno 33 che convoglia il gas di trasporto in uscita dai sensori 40 e 41 verso l'ingresso della prima camera 3, in particolare sfociando sul condotto 26, al fine di effettuare la fase di pulizia della cella e della membrana sfruttando lo stesso gas di trasporto, con 10, 1148 e 49 chiuse. The system can provide a return duct 33 which conveys the carrier gas leaving the sensors 40 and 41 towards the inlet of the first chamber 3, in particular flowing into the duct 26, in order to carry out the cleaning phase of the cell and of the membrane using the same carrier gas, with 10, 1148 and 49 locks.

In particolare, la fase di lavaggio si ottiene facendo fluire il gas di trasporto in entrambe le camere 3 e 4, per cui tale gas di trasporto trascina verso l’uscita una eventuale quantità di gas inizialmente presente nella membrana e nelle camere, quantità che se non fosse evacuata potrebbe alterare la misure o rendere impossibile l'esecuzione della stessa. Tale fase di lavaggio si ottiene chiudendo le valvole 49 e 47. In particular, the washing step is obtained by making the transport gas flow in both chambers 3 and 4, whereby this transport gas drags to the outlet any quantity of gas initially present in the membrane and in the chambers, a quantity that if were not evacuated could alter the measurements or make it impossible to carry out the same. This washing phase is obtained by closing the valves 49 and 47.

Il dispositivo secondo l'invenzione comprende una valvola 48 azionando la quale è possibile far fluire il gas di trasporto, anche umidificato tramite 20, nella cella 3 per effettuare analisi al vapor d'acqua. The device according to the invention comprises a valve 48 by actuating which it is possible to make the transport gas, also humidified through 20, flow into the cell 3 for carrying out water vapor analyzes.

Invece, per effettuare la misura della permeabilità all'ossigeno occorre chiudere la valvola 48 ed aprire 49 e 47 (quest'ultima se è richiesta un'umidità diversa da zero) . On the other hand, to measure oxygen permeability, valve 48 must be closed and valve 49 and 47 opened (the latter if humidity other than zero is required).

La figura 2 mostra una possibile forma di realizzazione di un dispositivo secondo l'invenzione, come già descritto sopra, comprendente il corpo di base 30 avente la seconda cavità 4, il coperchio 70 avente la prima cavità 3, mezzi per aggiungere umidità 60 al flusso di gas di trasporto, una pluralità di condotti per il passaggio dei gas. La camera 4 presenta un foro di ingresso 31, atto al passaggio del gas di trasporto (ad esempio azoto), e un foro di uscita 32 del gas di trasporto più una frazione della miscela campione permeata nella seconda camera 4 attraverso la membrana 2, I fori 31 e 32 della camera del corpo di base 30, comunicano con relativi condotti di adduzione 61 e di scarico 62 del gas praticati nel corpo di base 30, lungo le linee tratteggiate indicate con 42 e 43. Il coperchio 70 presenta una flangia 65 che si sovrappone al corpo di base 30. La camera del coperchio 3 presenta fori di ingresso 63 e di uscita 64 dei gas di cui si vuole misurare la permeabilità attraverso la membrana 2, comunicanti con relativi condotti di adduzione e di scarico praticati nel coperchio 70 sfocìanti nei fori 40 e 41 in corrispondenza della flangia 65, che incontrano i rispettivi raccordi 39 e 38 sul corpo di base 30 e comunicanti con relativi ulteriori condotti di adduzione 46 e di scarico 47 che attraversano il corpo di base 30. Figure 2 shows a possible embodiment of a device according to the invention, as already described above, comprising the base body 30 having the second cavity 4, the lid 70 having the first cavity 3, means for adding humidity 60 to the flow of carrier gas, a plurality of conduits for the passage of gases. Chamber 4 has an inlet hole 31, suitable for the passage of the carrier gas (for example nitrogen), and an outlet hole 32 of the carrier gas plus a fraction of the sample mixture permeated in the second chamber 4 through the membrane 2, holes 31 and 32 of the chamber of the base body 30, communicate with relative gas supply ducts 61 and discharge 62 made in the base body 30, along the dotted lines indicated with 42 and 43. The cover 70 has a flange 65 which overlaps the base body 30. The lid chamber 3 has inlet 63 and outlet 64 holes for the gases whose permeability is to be measured through the membrane 2, communicating with the relative supply and exhaust ducts made in the lid 70 opening in the holes 40 and 41 in correspondence with the flange 65, which meet the respective fittings 39 and 38 on the base body 30 and communicating with relative further supply ducts 46 and discharge 47 which pass through the base body if 30.

Per aggiungere umidità al gas in ingresso alla camera 3 del coperchio è previsto un serbatoio di acqua 60 esterno al corpo di base 30 e comunicante con un condotto 45 che va a immettersi nel condotto di adduzione 46. To add humidity to the gas entering the chamber 3 of the lid, a water tank 60 is provided outside the base body 30 and communicating with a conduit 45 which enters the supply conduit 46.

Una strumentazione a corredo, non mostrata, controlla la temperatura della cella ed i flussi di gas in entrata, regolati da 10 11 e 12, e in uscita per fornire dati quantitativi di permeabilità della membrana ai vari gas campione introdotti nella camera 3. A supplied instrumentation, not shown, controls the temperature of the cell and the inlet gas flows, regulated by 10 11 and 12, and in the outlet to provide quantitative data of membrane permeability to the various sample gases introduced into chamber 3.

Un dispositivo secondo l'invenzione, descritto nelle figure 1 e 2, attua il metodo secondo l'invenzione. Tale metodo comprende una prima fase di disporre la membrana 2 tra la prima camera 3 e la seconda camera 4 in modo da formare una tenuta tra le camere. Successivamente viene fatta fluire nella prima camera 3 una miscela dei suddetti gas rispetto ai quali misurare la permeabilità, mentre nella seconda camera 4 viene fatto fluire il gas di trasporto. Così, una frazione della miscela permea nella seconda camera attraverso la membrana, formando una miscela risultante che fluisce attraverso l'uscita della seconda camera. E' prevista una ulteriore fase di convogliare la miscela risultante così ottenuta verso almeno due sensori selettivi distinti atti a misurare le rispettive concentrazioni di detti almeno due gas. A device according to the invention, described in Figures 1 and 2, carries out the method according to the invention. This method comprises a first step of arranging the membrane 2 between the first chamber 3 and the second chamber 4 so as to form a seal between the chambers. Subsequently, a mixture of the aforementioned gases with respect to which the permeability is measured is made to flow into the first chamber 3, while the carrier gas is made to flow into the second chamber 4. Thus, a fraction of the mixture permeates into the second chamber through the membrane, forming a resulting mixture that flows through the outlet of the second chamber. A further step is provided for conveying the resulting mixture thus obtained towards at least two distinct selective sensors suitable for measuring the respective concentrations of said at least two gases.

La descrizione di cui sopra di una forma esecutiva specifica è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma esecutiva specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti delia forma esecutiva esemplificata. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo. The above description of a specific embodiment is capable of showing the invention from a conceptual point of view so that others, using the prior art, will be able to modify and / or adapt this specific embodiment in various applications without further research and without departing from the inventive concept, and, therefore, it is understood that such adaptations and modifications will be considered as equivalent to the exemplified embodiment. The means and materials for carrying out the various functions described may be of various nature without thereby departing from the scope of the invention. It is understood that the expressions or terminology used have a purely descriptive purpose and therefore not limitative.

Claims

CLAIMS 1. A method for measuring the permeability of at least two sample gases across a thin film membrane, comprising the steps of: - arranging said membrane between a first and a second chamber so as to form a seal, said membrane separating said first and second chambers; - making at least one of said two sample gases flow into said first chamber and causing a carrier gas, a fraction of said or each sample gas to flow into said second chamber, permeating in said second chamber through said membrane, said fraction and said carrier gas forming a resulting mixture flowing through an outlet of said second chamber; - conveying said resulting mixture towards at least two distinct selective sensors suitable for measuring the respective concentrations of said at least two gases.

2. A method, according to claim 1, in which said step of making said at least two sample gases flow into said first chamber is obtained by introducing said gases in a way selected from: - sequentially, one at a time; ~ simultaneously in mixture.

3. A method, according to claim 1, whereby a cleaning step is provided for said first and second chamber and said membrane, obtained by making a controlled flow of carrier gas flow through said first and second chambers.

4. A method, according to claim 1, whereby a step is provided for adding water vapor to at least one of said sample gases upstream of said inlet of said first chamber.

5. A method, according to claim 1, whereby the step of regulating the flow of said at least two sample gases and of said carrier gas upstream of said inlet of said first and second chamber respectively is provided.

6. A method, according to claim 1, whereby a step is provided for switching the flow between said selective sensors.

7. A device for measuring the permeability of at least two gases through a thin film, comprising: - a first and a second chamber operatively facing each other on opposite sides with respect to said film arranged between them as a membrane, said first and second chamber forming a seal with the external surfaces of said membrane, said first and second chamber having at least one respective entrance and a respective output; - means for making said sample gases flow separately or in mixture into said first chamber and into said second chamber a carrier gas, a fraction of said or each sample gas, permeating in said second chamber through said membrane, said fraction and said carrier gas forming a resultant mixture flowing through said outlet of said second chamber; - means for regulating the flow of each of said at least two sample gases and of said carrier gas through said first and second chamber; - at least two distinct selective sensors connected downstream of said outlet and able to detect and measure the respective concentrations of said at least two gases.

8. A device, according to claim 7, wherein said means for regulating the flow of said at least two sample gases comprise a respective regulator for each of said sample gas.

9. A device, according to claim 7, in which said means for regulating the flow are arranged upstream of said first and second chambers.

A device, according to claim 7, wherein said at least two selective sensors are arranged along the flow of said resulting mixture in a way selected from: in series; in parallel.

11. A device according to claim 7 comprising means for switching the flow between said selective sensors.

12. A device, according to claim 7, wherein said selective sensors are selected from: - electrochemical cells; - infrared detectors; - electrical conductivity detectors

13. A device, according to claim 7, comprising means for adding humidity to at least one of said sample gases upstream of said inlet of said first chamber.

14. A device according to claim 13, wherein said means for adding moisture comprises: - a tank external or internal to said measuring cell containing a liquid comprising water, said tank having an inlet and an outlet for a flow of said sample gas through said tank; - at least one supply duct arranged upstream of said tank and leading into said inlet and at least one delivery duct arranged downstream of said tank, said delivery duct flowing into said first chamber.

A device, according to claim 7, wherein said first chamber is obtained in a first hollow body and said second chamber is obtained in a second hollow body, said second hollow body forming a base and said first hollow body forming a lid operatively said base, said membrane being interposed between said base and said lid.

16. A device, according to claim 7, wherein said second hollow body forms a base and said first hollow body forms a lid operably coupled to said base, said membrane being interposed between said base and said lid, said lid being operatively pressed on said base by means of closing means, preferably selected from: at least one bracket; at least one screw; a threaded surface between said lid and said base; a joint; at least one element for engaging said cover with said base, which can be coupled by rotation and / or sliding to said base.

17. A device, according to claim 7, in which said first and second chambers have a cylindrical shape, preferably obtained by milling.

18. A device according to claim 1 or 7, wherein said carrier gas is nitrogen.

19. A device, according to claim 1 or 7, wherein said at least two sample gases are selected from; - oxygen; -carbon dioxide; -water vapor.