DE854275C

DE854275C - Device for measuring the vapor permeability of materials

Info

Publication number: DE854275C
Application number: DEF5837A
Authority: DE
Inventors: Gustav-Adolf Dr Schroeter; Hans Dipl-Ing Schwerdt
Original assignee: Feldmuehle AG
Current assignee: Feldmuehle AG
Priority date: 1951-03-15
Filing date: 1951-03-15
Publication date: 1952-11-04

Description

Vorrichtung zum Messen der Dampfdurchlässigkeit von Werkstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßgerät für die Dampfdurchlässigkeit von Werkstoffen, insbesondere der Wasserdampfdurchlässigkeit von flächigen Gebilden, wie Papier, Karton, Pappen, Folien, Kunststoffplatten, Textilien usw. In bekannter Weise wird dabei eine Prüfschale mit der zu prüfenden Probe überspannt. In der Schale befindet sich ein Mittel zur Herstellung eines Dampfdrucks von bestimmter Sättigurg.Device for measuring the vapor permeability of materials the The invention relates to a measuring device for the vapor permeability of materials, in particular the water vapor permeability of flat structures such as paper, Cardboard, cardboard, foils, plastic sheets, textiles, etc. in a known manner a test shell is spanned with the sample to be tested. Located in the shell a means of producing a vapor pressure of a certain saturation.

Die Schale wird in einen Prüfraum gebracht, in dem ein anderer Sättigungsgrad des Dampfes eingestellt wird. Durch Wägung der Schale vor und nach der Prüfung wird als Maß der Dampfdurchlässigkeit die Dampfmenge festgestellt, die in der Prüfzeit durch die Prüffläche hindurchgetreten ist.The bowl is placed in a test room with a different degree of saturation the steam is set. By weighing the bowl before and after the test, as a measure of the vapor permeability, the amount of vapor determined during the test period has passed through the test area.

Zur Erzielung einwandfreier Werte ist es nötig, dafür zu sorgen, daß an der Außenfläche des Prüflings sich keine Schicht ausbildet, die einen vom Prüfraum abweichenden Sättigungsgrad aufweist. Die bisher üblichen Prüfvorrichtungen hatten deshalb im Prüfraum einen Ventilator, der die Luft über die Prüfschalen hinwegbläst. Die Luft wurde dabei im Umlauf geführt, so daß sie aus dem Raum mit den Prüfschalen zunächst in eine Regelzone gelangt, in der mit den üblichen physikalischen bzw. physikalisch-chemischen Mitteln die Temperatur und der Dampfgehalt wieder auf den richtigen Wert gebracht werden; anschließend daran wird die Luft wieder dem Ventilator zugeführt. In order to achieve perfect values, it is necessary to ensure that that no layer is formed on the outer surface of the test specimen, the one from the Test room has a different degree of saturation. The previously common test devices therefore had a fan in the test room that blows the air over the test trays. The air was circulated so that it was out of the room with the test trays first enters a control area in which the usual physical resp. physicochemical means the temperature and the steam content back on the right value to be brought; then after that the air is back to the fan fed.

Ein Nachteil der bekannten Einrichtungen liegt darin, daß die gemessenen Werte von der Leistung des Ventilators stark abhängig sind, also bei zunehmender Luftgeschwindigkeit ansteigen. Überschreitet die Luftgeschwindigkeit etwa 3 m/sec, so findet nur noch eine geringere Zunahme des Meßwerts statt. Man hat deshalb die Forderung aufgestellt, die Prüfung bei dieter Luftgeschwindigkeit vorzunehmen. Die Durchführung einer einwandfreien Belüftung der Prüfoberfläche bietet freilich erhebliche Schwierigkeiten. Beispielsweise ergaben sich bei bisherigen Geräten Streuungen der Meßergebnisse in Abhängigkeit von der Lage der Prüfschalen im Prüfraum. Die Ursache dürfte im Hauptteil in örtlich verschiedener Verteilung der Luftgeschwindigkeit zu suchen sein. A disadvantage of the known devices is that the measured Values are strongly dependent on the performance of the fan, i.e. with increasing Increase air speed. If the air speed exceeds about 3 m / sec, so there is only a smaller increase in the measured value. That's why you have the Requirement made to carry out the test at the air speed. the Carrying out proper ventilation of the test surface certainly offers considerable benefits Trouble. For example, with previous devices, there was a spread of the Measurement results depending on the position of the test shells in the test room. The cause probably in the main part in locally different distribution of the air speed to be sought.

Nach der Erfindung wird zur Beseitigung dieser Nachteile eine Vorrichtung verwendet, bei der die Prüffläche der Prüfschalen von umlaufenden Abstreichern in schnellen rhythmischen Stößen zur mechanischen Entfernung der auf dem Prüfling aufliegenden Dampfschicht überstrichen wird, wobei zweckmäßig die Flügel des für die Luftumwälzung vorgesehenen Ventilators als Abstreicher dienen. Die Luft wird dabei in an sich bekannter Weise im Umlauf über die Prüfschalen und durch eine Regelzone zur Klimatisierung, also zur Einstellung des Dampfgehaltes und der Temperatur zum Ventilator zurückgeführt. According to the invention, an apparatus is provided to overcome these disadvantages used, in which the test surface of the test trays of rotating scrapers in rapid rhythmic impacts for the mechanical removal of those resting on the test object Steam layer is painted over, with the wing of the for the air circulation expediently provided fan serve as a scraper. The air becomes in itself known way in circulation over the test trays and through a control zone for air conditioning, thus fed back to the fan to adjust the steam content and the temperature.

Ein Vorteil der Anordnung nach der Erfindung liegt zunächst darin, daß bei der mechanischen Abwirbelung der Dampfschicht schon von einer ziemlich niedrigen Frequenz an ein nahezu konstanter Meßwert erreicht wird, der überdies von anderen Einflüssen weitgehend unabhängig ist. Es ist dabei beispielsweise nicht nötig, daß die Abstreicher die Prüffläche berühren. Eine geringe Veränderung des Abstandes, beispielsweise I mm, beeinflußt das Resultat nur unwesentlich, da der der Abstreicherkante folgende Wirbel in jedem Fall die Ausbildung eines Dampfpolsters mit Sicherheit verhindert. An advantage of the arrangement according to the invention is first of all that that with the mechanical swirling of the vapor layer already from a fairly low one Frequency is reached at an almost constant measured value, which moreover from others Influences is largely independent. It is not necessary, for example, that the scrapers touch the test surface. A slight change in the distance, for example I mm, has only an insignificant influence on the result, since that of the doctor edge the following eddies in any case the formation of a vapor cushion with certainty prevented.

Zweckmäßig wird die Entfernung der Propellerflügel von der Probenoberfläche einstellbar gemacht, um stets mit gleichem Abstand arbeiten zu können. It is expedient to remove the propeller blades from the sample surface Made adjustable so that you can always work with the same distance.

Damit ist also die Hauptfehlerquelle der bisherigen Prüfvorrichtungen ausgeschaltet, die sich daraus ergibt, daß die Prüffläche gewissermaßen die Kanalwand eines Windkanals bildet, an der bei zunehmenden Luftgeschwindigkeiten sprunghaft wechselnde Strömungsunterschiede mit Polsterbildungen auftreten.This is the main source of errors in the previous test devices turned off, which results from the fact that the test surface to a certain extent the channel wall of a wind tunnel forms, at which leaps and bounds with increasing air speeds alternating flow differences with padding occur.

Bei der mechanischen Aufwirbelung wird auch der Einfluß ausgeschaltet, den beispielsweise der Einspannrand (Kittrand) der Prüffläche auf das Meßresultat haben könnte und der gerade bei einer Prüfung im Windkanal als Ursache von Meßfehlern erscheint. In the case of mechanical whirling up, the influence is also eliminated, for example, the clamping edge (kit edge) of the test surface on the measurement result could have and which is the cause of measurement errors during a test in the wind tunnel appears.

Schließlich ist es auch ein Vorteil, daß der Luftumlauf nicht unbedingt mit einer besonders hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden muß, sondern auf denjenigen Wert eingestellt werden kann, bei dem die Einrichtungen in der Regelzone zur Klimatisierung der Luft mit dem kleinsten Raumbedarf ausführbar sind. Finally, it is also an advantage that the air circulation is not essential must be carried out at a particularly high speed, but on those Value can be set at which the facilities in the control area for air conditioning the air with the smallest space requirement.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Beispiel. Further advantages and details of the invention emerge from the example shown schematically in the drawing.

Fig. I zeigt dies Beispiel im Achsenschnitt. Die Vorrichtung ist hier in einem zylindrischen Gefäß a untergebracht, das von einem Flüssigkeitsmantel b zur Einstellung der gewünschten Temperatur umgeben und mit dem mit einer Isolierschicht versehenen, aufklappbaren Deckel c verschlossen ist. An Stelle der Isolierung kann der Deckel auch von der Flüssigkeit des Mantels durchströmt werden. Der Innenraum des Gefäßes ist durch einen Rohrkörper d in einen Prüfraum e und die Regelzone f unterteilt. Im Prüfraum sind die Prüfschalen g eingesetzt, die von einem beispielsweise aus Draht ausgeführten und am Zylinder d angebrachten Gestell getragen werden. Unmittelbar über den Prüfflächen der Prüfschalen laufen die Flügel i eines Flügelventilators, dessen Antriebswelle k über ein einstellbares Reibradgetriebe I von einem Motor m angetrieben wird. Der Motor m dient gleichzeitig zum Antrieb der Pumpe n, die die Flüssigkeit im Mantel b oder gegebenenfalls auch im Deckel über eine Temperaturregeleinrichtung in Umlauf hält. Fig. I shows this example in an axial section. The device is housed here in a cylindrical vessel a, which is surrounded by a liquid jacket b to set the desired temperature and with that with an insulating layer provided, hinged lid c is closed. In place of insulation can the cover can also be traversed by the liquid in the jacket. The interior of the vessel is through a pipe body d into a test room e and the control zone f divided. In the test room, the test shells g are used, for example by a made of wire and attached to the cylinder d are supported. Direct The blades of a blade fan run over the test surfaces of the test trays, its drive shaft k via an adjustable friction gear I from a motor m is driven. The motor m also serves to drive the pump n, the the liquid in the jacket b or optionally also in the lid via a temperature control device keeps circulating.

Die Arbeitsweise der Einrichtung ist aus der Darstellung ohne weiteres erkennbar. Zur Durchführung einer Messung wird zunächst der Deckel c aufgeklappt, und es werden die Prüfschalen g an der vorgesehenen Stelle fixiert eingesetzt. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Prüfzone und läßt erkennen, daß bei einem Ventilator mit drei Flügeln i vier Prüfschalen g so untergebracht werden können, daß in dem Zwischenraum zwischen zwei Flügeln jeweils eine Prüfschale bequem einsetzbar bzw. herausnehmbar ist. Die Reibradübersetzung gestattet dabei die Einstellung der Flügel i in die jeweils gewünschte Lage. Der Motor m kann bereits laufen und die Pumpe n mit konstanter Drehzahl antreiben, während der Flügelventilator zu beliebigen Zeit zuschaltbar ist und außerdem auch bei konstanter Pumpendrehzahl in der eigenen Drehzahl und Drehrichtung mittels des Reibradgetriebes 1 verändert werden kann. In den Mantelraum f werden die Einrichtungen für die Klimatisierung der Prüfraumluft eingesetzt. Zweckmäßige Anordnungen sind hierfür in den Fig. 3 und 4 gezeigt. The mode of operation of the device is clear from the illustration recognizable. To carry out a measurement, the cover c is first opened, and the test trays g are used fixed at the intended location. Fig. 2 shows a plan view of the test zone and shows that in the case of a fan with three wings i four test shells g can be accommodated so that in the In the space between two wings, a test shell can be conveniently inserted or used. is removable. The friction gear ratio allows the wings to be adjusted i in the required position. The motor m can already run and the pump n drive at constant speed, while the blade fan at any Time can be switched on and also at a constant pump speed in your own Speed and direction of rotation can be changed by means of the friction gear 1. The facilities for the air conditioning of the test room air are located in the jacket space f used. Appropriate arrangements are shown in FIGS. 3 and 4 for this purpose.

Die in Fig. 3 gezeigten Ringschalen o bzw. die Filter p nach Fig. 4 sind durch Zwischenrohre axial und radial derart an Zapfen r gelagert, daß sie gemeinsam mit einem Griff herausgenommen werden können. Die Schalen o dienen zur Aufnahme der festen oder flüssigen Mittel zur Klimaeinstellung. Sie können leicht durch Filterscheiben p ersetzt werden. Bei der Anordnung nach Fig. 3 (Kaskadenschaltung) streicht die umgewälzte Luft über das Klimamittel, während sie bei den Filtern nach Fig. 4 durch eine dünne Substanzschicht hindurchtritt. Wenn es die Prüfbedingungen erfordern, kann also die Klimatisierung auch im Durchlauf erfolgen. The ring shells o shown in Fig. 3 or the filter p according to Fig. 4 are axially and radially mounted on pins r by intermediate tubes in such a way that they can be removed together with one handle. The bowls o are used for Admission of solid or liquid means for climate adjustment. You can easily be replaced by filter disks p. With the arrangement according to Fig. 3 (cascade connection) the circulated air sweeps over the air conditioning agent, while it passes through the filters Fig. 4 passes through a thin layer of substance. If it is the test conditions require, so the air conditioning can also be carried out in motion.

Nach dem Beschicken der Prüfzone und der Regelzone wird der Prüfraum durch Zuklappen des Deckels geschlossen und der Ventilator durch Einrücken des Reibradgetriebes I angestellt. Es ergibt sich dann ein Luftumlauf, bei dem die Flügel i gleichzeitig mechanisch beim Überstreichen über die Prüffläche der Prüfschalen für einen ständigen Austausch der Dampfschicht auf den Prüfflächen sorgen. Nach Ablauf der Prüfzeit wird der Flügelradantrieb wieder abgestellt, der Deckel der Vorrichtung geöffnet und die Prüfschalen zur Wägung entnommen. Der Aufbau der Vorrichtung gestattet noch eine weitere Verwendung außer der Messung von Dampfdurchlässigkeiten. Mit Hilfe der im Umlauf geführten klimatisierten Luft können beliebige Körper, wie Prüfstreifen, Werkstücke oder Packungen, klimatisiert, also auf eine bestimmte Feuchtigkeit und Temperatur gebracht werden, wie sie beispielsweise zur Vornahme von Festigkeitsmessungen nötig ist. Die zu klimatisierenden Körper können dabei entweder an Stelle der Prüfschalen in die Vorrichtung eingesetzt werden oder auch in zusätzlichen Behältern. After loading the test zone and the control zone, the test room becomes by closing the cover and the fan by engaging the friction gear I hired. An air circulation then results in which the wings i simultaneously mechanically when sweeping over the test surface of the test bowls for a permanent Exchange the vapor layer on the test surfaces. After the Test time if the impeller drive is switched off again, the cover of the device is opened and removed the test dishes for weighing. The construction of the device still allows another use besides the measurement of vapor permeability. With help any body, such as test strips, Workpieces or packs, air-conditioned, i.e. to a certain humidity and Temperature can be brought, for example, to make strength measurements is necessary. The bodies to be air-conditioned can either take the place of the test trays can be used in the device or in additional containers.

Ein solcher Behälter s ist in Fig. I oberhalb des Flügelventilators angedeutet.Such a container s is in Fig. I above the blade fan indicated.

Ein besonderer Vorteil des zylindrischen Aufbaues der Meßeinrichtung liegt darin, daß sämtliche Prüfschalen wegen ihrer Fixierung in gleichen Abständen von der Propellerachse völlig identischen Bedingungen unterworfen sind. Abweichungen in den Meßwerten durch die Lage der einzelnen Schalen sind dadurch ausgeschlossen. A particular advantage of the cylindrical structure of the measuring device is that all test shells because of their fixation at the same intervals are subjected to completely identical conditions by the propeller axis. Deviations in the measured values due to the position of the individual shells are excluded.

Dieser Vorteil ist auch gegeben, wenn man in Abänderung der dargestellten Ausführungsform die Prüfschalen in dem äußeren Mantelraum funterbringt und sie hier dem Einfluß von Abstreichern aussetzt, die als radiale Fortsetzung an den Flügeln i angeordnet sind. This advantage is also given if you modify the shown Embodiment funterbringt the test shells in the outer shell space and here exposed to the influence of scrapers, which act as a radial continuation on the wings i are arranged.

Bei dieser abgeänderten Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, eine wesentlich größere Anzahl von Prüfschalen gemeinsam bei einer Untersuchung zu benutzen. Der innere Rohrkörper kann nun zur Aufnahme der Klimaeinrichtung dienen. Hierfür bleibt auch unterhalb der Prüfgefäße noch ausreichend Platz.In this modified embodiment there is the advantage of a to use a significantly larger number of test trays together in an examination. The inner tubular body can now be used to accommodate the air conditioning system. Therefor there is still enough space below the test vessels.

Selbstverständlich kann der Grundgedanke der Erfindung auch mit weiteren Abweichungen von den im Beispiel gezeigten Einzelheiten verwirklicht werden. Of course, the basic idea of the invention can also be used with other Deviations from the details shown in the example can be implemented.

Beispielsweise können die Halter für die Prüfschalen so ausgebildet werden, daß alle Prüfschalen gemeinsam und gleichzeitig nach unten aus dem Prüfgefäß entfernbar sind. Weiterhin kann das axiale Flügelrad durch einen Radialventilator ersetzt werden, falls Wert darauf gelegt wird, beim Luftumlauf höhere Drücke zu erzeugen, um die Luft etwa von unten her durch eine Flüssigkeit hindurchzupressen.For example, the holders for the test trays can be designed in this way that all test trays together and at the same time down from the test vessel are removable. Furthermore, the axial impeller can be powered by a radial fan should be replaced if value is placed on applying higher pressures during air circulation in order to force the air through a liquid from below.

Die Zeichnung ist also nur als eine Verdeutlichung für den Grundgedanken des Gegenstandes der Erfindung gedacht; es ist deshalb auch der Übersichtlichkeit halber eine Reihe von Einzelheiten ausgelassen worden, die für eine praktische Durchführung der Prüfung noch notwendig sind, nämlich beispielsweise die Thermometer im Prüfraum zur Überwachung von Temperatur und Feuchtigkeit der Prüfluft, die Thermometer im Kühlmantel zur Überwachung und gegebenenfalls auch zur automatischen Regelung der Manteltemperatur, die Kühl- und Heizeinrichtungen für die Umlaufflüssigkeit im Kühlmantel, die zugehörigen Rohrleitungen usf. Die Ausführung und Anbringung dieser Armaturen ist selbstverständlich in jeder bekannten Ausführungsform möglich. So the drawing is only used as an illustration for the basic idea thought of the subject matter of the invention; it is therefore also for the sake of clarity For the sake of practicality, a number of details have been left out the test are still necessary, for example the thermometer in the test room for monitoring the temperature and humidity of the test air, the thermometer in the Cooling jacket for monitoring and, if necessary, also for automatic control of the Jacket temperature, the cooling and heating devices for the circulating liquid in the cooling jacket, the associated pipelines, etc. The design and installation of these fittings is of course possible in any known embodiment.

PATENTANSPRCHE: I. Vorrichtung zum Messen der Dampfdurchlässigkeit, insbesondere der Wasserdampfdurchlässigkeit von Werkstoffen, bei der ein Luftstrom im Umlauf von einem Ventilator über die mit dem Werkstoff bespannten und mit Stoffen oder Gemischen von definiertem Dampfdruck gefüllten Prüfschalen und durch die Regelzone zur Klimatisierung der Luft im Prüfraum geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüffläche der Prüfschalen von umlaufenden Abstreichern in schnellen rhythmischen Stößen zur mechanischen Entfernung der auf dem Werkstoff aufliegenden Dampfschicht überstrichen wird, daß zweckmäßig die Flügel des für die Luftumwälzung vorgesehenen Ventilators als Abstreicher dienen und daß zweckmäßig die Entfernung der Propellerflügel von der Schalenoberfläche einstellbar ist. PATENT CLAIMS: I. Device for measuring vapor permeability, in particular the water vapor permeability of materials in which an air flow in circulation from a fan over the covered with the material and with fabrics or mixtures of test trays filled with a defined vapor pressure and through the control zone is performed for air conditioning the air in the test room, characterized in that the test surface of the test trays by rotating scrapers in rapid rhythmic Impacts for the mechanical removal of the vapor layer on the material it is overlined that expediently the wings of the provided for the air circulation Fan serve as a scraper and that expediently the removal of the propeller blades is adjustable from the shell surface.

Claims

2. Measuring device according to claim I, characterized by a cylindrical Vessel divided into an inner cylinder and an outer jacket by a tubular body which are traversed one after the other in the opposite direction by the air flow, One room can form the test zone and the other the control zone.

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that the Fan is designed as a blade fan with axial action and from below is driven forth and that the wings are expediently arranged so that after Open the test room cover one test shell at a time from the space between two Wings can be removed.

4. Measuring device according to one of claims I to 3, characterized in that that the cylindrical vessel is surrounded by a liquid jacket for temperature control is, the jacket fluid being expediently driven by a fan motor Pump is kept in circulation via a temperature control device, and the fan drive can optionally be switched on to the pump drive.

5. Measuring device according to one of claims I to 4, characterized in that that the facilities provided for air conditioning the circulating air become one are summarized together removable component.

6. Measuring device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that devices are provided in the test room to replace the test shells Determination of the vapor permeability or to accommodate additional containers for other samples, the contents of which are only conditioned to a certain humidity and temperature target.