氣體采樣袋泄露檢測裝置及檢測方法

劉偉　劉雪峰　徐樹杰　張鵬　徐耀宗

摘要：氣體采樣袋泄露檢測裝置及檢測方法，其檢測裝置包括設(shè)置在所述采樣袋上的負(fù)重裝置及檢測所述負(fù)重裝置下落高度或向下轉(zhuǎn)動角度的位移檢測器。氣體采樣袋泄露檢測裝置基于在豎直方向上的負(fù)重裝置，可加速盛裝有一定氣體泄漏采樣袋的泄露塌癟，能夠顯著提高泄漏檢測效率；位移檢測器是基于機(jī)械、電子、光學(xué)等原理對采樣袋的泄漏情況進(jìn)行計量，不受實驗室環(huán)境噪聲的干擾和人員主觀意識的影響，結(jié)果準(zhǔn)確；泄露檢測過程與氣體采樣袋的老化清洗過程或放樣分析過程可同步進(jìn)行，不影響氣體分析檢測的常規(guī)流程和進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：氣體采樣；泄露；檢測裝置；檢測方法；負(fù)重加速

對汽車內(nèi)飾材料、零部件、總成件等樣品所散發(fā)出的氣體成分進(jìn)行采集分析時，常以塑料薄膜、金屬薄膜、復(fù)合薄膜、紙張等制成的采樣袋為氣體盛裝容器。通過采樣袋上預(yù)留的開口將待分析樣品充入或放入袋中，再將開口封閉，即可實現(xiàn)氣體的保存和后續(xù)分析。在保存或運輸過程中，采樣袋的氣密性直接影響后續(xù)氣體濃度或成分的分析。因此，為保證氣體分析結(jié)果的有效性，有必要對采樣袋的泄露情況進(jìn)行檢測。

1常用的采樣袋泄露檢測方法及存在的問題

1.1常用的采樣袋泄露檢測方法：

（1）抽氣法：封閉采樣袋，通過閥門和真空泵將采樣袋內(nèi)抽成真空狀態(tài)，關(guān)閉閥門和真空泵，然后觀察或聆聽真空狀態(tài)的采樣袋是否有漏氣膨脹的跡象或漏氣的聲音；

（2）充氣法：封閉采樣袋，通過閥門和氣泵向采樣袋內(nèi)充入一定量的氣體，關(guān)閉閥門和氣泵，然后在自然狀態(tài)下觀察盛裝有一定氣體的采樣袋是否會因漏氣而逐漸塌癟。

1.2常用泄露檢測方法存在的問題：

（1）對于尺寸較大的真空狀態(tài)泄露采樣袋，較難觀察到是否有漏氣膨脹的跡象；

（2）在分析檢測實驗室中，由于環(huán)境噪聲的干擾，較難聆聽到真空狀態(tài)泄露采樣袋漏氣的聲音；

（3）在自然狀態(tài)下觀察盛裝有一定氣體的采樣袋是否會因漏氣而逐漸塌癟，需要相當(dāng)長的時間，且裸眼觀察的不確定性較大。

2氣體采樣袋泄露檢測裝置

為解決氣體采樣袋泄露的檢測問題，特發(fā)明氣體采樣袋泄露檢測裝置，以解決現(xiàn)有的采樣袋泄露檢測存在的問題。

2.1氣體

該氣體采樣袋泄露檢測裝置，包括設(shè)置在所述采樣袋上的負(fù)重裝置及檢測所述負(fù)重裝置下落高度或向下轉(zhuǎn)動角度的位移檢測器。圖1為該氣體采樣袋泄露檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖：

檢測裝置還包括限定所述負(fù)重裝置在豎直方向自由下落或自由向下轉(zhuǎn)動的限位機(jī)構(gòu)；位移檢測器為位移讀取器或位移傳感器；位移讀取器為豎直位移讀取器，位移傳感器為豎直位移傳感器。

負(fù)重裝置為升降柱（107），位移檢測器為檢測所述升降柱（107）下落高度的線刻度（108）、距離傳感器（112）或滑動變阻器；限位機(jī)構(gòu)為限定所述升降柱（107）在豎直方向自由下落的定向槽（106），升降柱（107）底端設(shè)有負(fù)重塊（1071）；負(fù)重塊（1071）與所述升降柱（107）可拆卸連接。線刻度（108）設(shè)置在所述升降柱（107）上；距離傳感器（112）設(shè)置在所述定向槽（106）上；距離傳感器（112）為激光測距傳感器；滑動變阻器包括纏繞在所述升降柱（107）上的螺旋電阻絲（110）、設(shè)置在所述螺旋電阻絲（110）外部的導(dǎo)電的固定滑塊及與所固定滑塊電連接的電子顯示屏（109），電子顯示屏（109）通過導(dǎo)線（111）與所述螺旋電阻絲（110）相連；固定滑塊為所述定向槽（106）；檢測裝置還包括固定端（103），定向槽（106）通過橫臂（105）與固定端（103）相連。

檢測裝置還包括底板（101）及設(shè)置在底板（101）上的立柱（102），固定端（103）與立柱（102）滑動連接，檢測裝置上設(shè)有將固定端（103）固定在立柱（102）上的鎖緊機(jī)構(gòu)（104）；鎖緊機(jī)構(gòu)（104）為螺栓；負(fù)重裝置及位移讀取器均為多個，負(fù)重裝置與位移讀取器一一對應(yīng)，相鄰所述負(fù)重裝置的定向槽（106）通過連接桿相連，任一個所述定向槽（106）通過橫臂（105）與固定端（103）相連；或者負(fù)重裝置及位移讀取器均為多個，負(fù)重裝置與位移讀取器一一對應(yīng)，每一負(fù)重裝置的定向槽（106）均通過橫臂（105）與固定端（103）相連；負(fù)重裝置及位移讀取器均為3個；優(yōu)選的，相鄰負(fù)重裝置的定向槽（106）通過連接桿相連，位于中間的定向槽（106）通過橫臂（105）與固定端（103）相連。

負(fù)重裝置為能夠在豎直方向自由向下轉(zhuǎn)動的升降臂（202），位移檢測器為檢測所述升降臂（202）向下轉(zhuǎn)動角度的角刻度（203）或電子角度傳感器（205）；升降臂（202）與限位機(jī)構(gòu)鉸接；限位機(jī)構(gòu)包括兩個平行設(shè)置的限位塊（201）及設(shè)置在限位塊（201）之間的定位軸，升降臂（202）位于兩個限位塊（201）之間并與定位軸鉸接；角刻度（203）設(shè)置在限位塊（201）上；電子角度傳感器（205）設(shè)置在限位塊（201）上。限位塊（201）上設(shè)有安裝孔，或限位塊（201）為磁鐵，或者限位塊（201）與一磁鐵（206）相連；限位塊（201）為磁鐵，或者限位塊（201）與一磁鐵（206）相連時升降臂（202）為無磁性升降臂。升降臂（202）為多個，各升降臂（202）的一端均與定位軸鉸接、另一端能夠獨立向下自由轉(zhuǎn)動；升降臂（202）為多個分別與定位軸鉸接的異型升降臂（204）。

檢測裝置還包括底板（101）及設(shè)置在底板（101）上的立柱（102），限位塊（201）與立柱（102）滑動連接，檢測裝置上設(shè)有將限位塊（201）固定在立柱（102）上的鎖緊機(jī)構(gòu)（104）；鎖緊機(jī)構(gòu)（104）為螺栓；限位塊（201）連接固定端（103），限位塊（201）通過固定端（103）與立柱（102）滑動連接。

2.2氣體采樣袋泄露裝置的檢測方法

為解決氣體采樣袋泄露檢測裝置的使用問題，還提供了一種氣體采樣袋泄露檢測方法，包括如下步驟：

（1）根據(jù)盛裝有一定氣體的采樣袋尺寸調(diào)整負(fù)重裝置的位置，使采樣袋順利放置于負(fù)重裝置正下方；

（2）記錄位移檢測器的示數(shù)；

（3）等待一定時間，再次或期間多次記錄位移檢測器的示數(shù)；

（4）計算位移檢測器的示數(shù)變化速率；

（5）判斷是否漏氣；

若位移檢測器的示數(shù)變化速率為0，則采樣袋無泄漏；

若位移檢測器的示數(shù)變化速率不為0，則表明采樣袋有泄漏；

位移檢測器的示數(shù)變化速率的絕對值越大采樣袋泄漏越嚴(yán)重；

（優(yōu)選的，步驟3）中每間隔10min記錄一次位移檢測器的示數(shù)變化，共記錄50min的示數(shù)。

2.3氣體采樣袋泄露檢測裝置的優(yōu)勢：

該裝置是基于在豎直方向上的負(fù)重裝置，可加速盛裝有一定氣體泄漏采樣袋的泄露塌癟，能顯著提高檢測效率；位移檢測器是基于機(jī)械、電子、光學(xué)等原理對采樣袋泄漏情況進(jìn)行計量，不受實驗室環(huán)境噪聲的干擾和人員主觀意識的影響，結(jié)果準(zhǔn)確；泄露檢測過程與氣體采樣袋的老化清洗過程或放樣分析過程可同步進(jìn)行，不影響檢測流程和進(jìn)度。

2.4氣體采樣袋泄露檢測裝置的實施例

選取完好的1000L規(guī)格新采樣袋1個，記為1號采樣袋，選取使用過5次的1000L規(guī)格舊采樣袋1個，記為2號采樣袋，選取有1mm破損點的1000L規(guī)格舊采樣袋1個，記為3號采樣袋。將三個采樣袋密封，通過閥門分別充入500L氮氣，即得盛裝有一定氣體的采樣袋，根據(jù)其尺寸，調(diào)整泄漏檢測裝置中由底板101、立柱102、滑塊103、螺栓104、橫臂105共同構(gòu)成的無位移固定端的高度至80cm，使充氣采樣袋能夠順利放置于豎直運動端升降柱107的下方；

本例中升降柱107下方均設(shè)有圓柱狀負(fù)重塊1071，分別將3個采樣袋放置于升降柱107的下方并與負(fù)重塊1071直接接觸，負(fù)重塊1071底面積太小會使采樣袋局部塌陷至底甚至戳破采樣袋，面積太大不方便操作，故應(yīng)該面積適中，負(fù)重塊1071底面積應(yīng)小于充氣采樣袋的橫截面積且能夠支撐在充氣采樣袋上。本例中沿定向槽106規(guī)定的豎直方向釋放升降柱107使其在采樣袋上施加4.5kg的穩(wěn)定負(fù)重（即升降柱107與負(fù)重塊1071的總質(zhì)量為4.5kg），記錄此時位移檢測器的線刻度108的示數(shù)H0=75cm；

等待50min，期間每隔10min記錄位移檢測器線刻度108的示數(shù)H1、H2……H5；

分別計算3個采樣袋位移檢測器線刻度108的示數(shù)變化速率（H5-H0）/t。其中1號位移檢測器示數(shù)變化速率為0cm/min，表明無泄漏，可正常進(jìn)行氣體分析檢測；2號位移檢測器示數(shù)變化速率為-0.046cm/min，表明輕微泄漏；3號位移檢測器示數(shù)變化速率為-1.28cm/min，表明嚴(yán)重泄漏，不能再繼續(xù)使用。

3結(jié)語

該氣體采樣袋泄露檢測裝置，基于豎直方向上的負(fù)重加速泄露塌癟原理，用于在不影響氣體分析檢測常規(guī)流程和進(jìn)度的前提下快速、準(zhǔn)確地檢測氣體采樣袋的泄露情況，從而及時發(fā)現(xiàn)不合格采樣袋，避免產(chǎn)生無效分析結(jié)果。