一種片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置的製作方法
2023-05-22 15:30:26 1
專利名稱：一種片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及緻密透氧膜氧滲透性能測試儀器技術領域，具體是指一種片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置。
背景技術：
緻密透氧膜是一類同時具有氧離子導電性能與電子導電性能的新型陶瓷膜材料。當膜材料兩側存在氧濃差梯度時，氧以氧離子的形式通過晶體中動態形成的氧離子缺陷由高氧壓區向低氧壓區傳導，同時電子通過在可變金屬離子之間的跳躍朝相反的方向傳導。由於同時具有電子導電能力與氧離子導電能力，此類材料不像固體氧化物燃料電池中的固體電解質那樣需要外電路來傳導電子，而且由於是通過晶格振動的形式來傳導氧，理論上其對氧的選擇性為100％。把混合導體透氧膜與甲烷轉化過程耦合，可以直接用空氣作為氧源為甲烷轉化動態提供所需的氧，從而大大簡化操作過程與操作費用。透氧膜的氧滲透通量測試是對透氧膜性能進行評價時不可或缺的一個環節。由於透氧膜在高溫下操作，因而透氧膜與測試組件的高溫密封問題是一個技術關鍵，目前尚未得到很好地解決。
發明內容
本實用新型的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供一種可以實現透氧膜與石英管的高溫密封，準確測量透氧膜的氧滲透通量的片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置。
本實用新型的目的通過下述方案實現本片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置包括透氧膜、低氧壓側石英管、高氧壓側石英管、外套管，所述透氧膜通過金圈分別與低氧壓側石英管的下端、高氧壓側石英管的上端封接；所述高氧壓側石英管下部與外套管下旋蓋固定連接，其下端還固定連接有空氣進氣石英管、空氣排氣石英管，空氣進氣石英管伸入高氧壓側石英管內，且其上端位於透氧膜的下側面，其下端還連接有測溫熱電偶，測溫熱電偶伸入空氣進氣石英管內，且其上端位於透氧膜的下側面；所述低氧壓側石英管上部與外套管上旋蓋鬆動套接，其上端還固定連接有吹掃進氣石英管、吹掃排氣石英管，吹掃進氣石英管伸入低氧壓側石英管內，且其下端位於透氧膜的上側面；所述低氧壓側石英管中部管壁設有環形突起，環形突起與外套管上旋蓋之間設有彈簧。
所述外套管的外管壁與加熱管爐的爐壁之間還設有控溫熱電偶，所述加熱管爐為開啟式加熱管爐。
所述上旋蓋、下旋蓋是不鏽鋼螺母。
本實用新型的工作原理是本裝置通過兩根石英管分別形成片式透氧膜兩側表面的高氧分壓和低氧分壓環境，兩根石英管的一端分別通過金圈與透氧膜片封接，另一端分別與空氣(吹掃)進氣石英管和空氣(吹掃)出氣石英管連接，其中空氣進氣石英管還有測溫熱電偶插入，準確顯示透氧過程進行時的溫度。高氧壓側石英管通過外套管的下旋蓋固定，低氧壓側石英管與外套管的上旋蓋鬆動套接，使低氧壓側石英管與外套管的上旋蓋可以上下相對滑動，改變彈簧的長度、類型或改變上、下旋蓋的旋入程度，可以使彈簧通過環形突起部位對低氧壓側石英管施加的壓力發生改變，從而調節透氧膜與低氧壓側石英管、高氧壓側石英管之間的壓力，確保透氧膜與低氧壓側石英管、高氧壓側石英管之間的高溫密封。
本實用新型相對於現有技術具有如下的優點及效果(1)本裝置結構簡單，易於加工，拆裝方便；(2)本裝置中金圈是採用黃金製作的墊圈，通過其實現透氧膜與低氧壓側石英管、高氧壓側石英管之間的高溫封接，密封效果好；(3)本裝置中，透氧膜與低氧壓側石英管、高氧壓側石英管之間的壓力易於調節，可以通過改變彈簧的長度、類型，或改變上、下旋蓋的旋入程度得以實現。
圖1為本實用新型一種片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的實施例如圖1所示，本裝置包括透氧膜10、低氧壓側石英管4、高氧壓側石英管11、外套管7，透氧膜10通過金圈9分別與低氧壓側石英管4的下端、高氧壓側石英管11的上端高溫封接；高氧壓側石英管11下部與外套管7通過不鏽鋼螺母12固定連接，其下端還通過不鏽鋼螺母13固定連接有空氣進氣石英管15、空氣排氣石英管14，空氣進氣石英管15伸入高氧壓側石英管11內，且其上端位於透氧膜10的下側面，其下端通過不鏽鋼螺母19還連接有測溫熱電偶16，測溫熱電偶16伸入空氣進氣石英管15內，且其上端位於透氧膜10的下側面；低氧壓側石英管4上部與外套管7通過不鏽鋼螺母5鬆動套接，其上端還通過不鏽鋼螺母2固定連接有吹掃進氣石英管1、吹掃排氣石英管3，吹掃進氣石英管1伸入低氧壓側石英管4內，且其下端位於透氧膜10的上側面；低氧壓側石英管4中部管壁設有環形突起8，環形突起8與不鏽鋼螺母性之間設有彈簧6。外套管7的外管壁與加熱管爐17的爐壁之間還設有控溫熱電偶18，加熱管爐為開啟式加熱管爐。
本裝置的工作過程是把本裝置放入開啟式加熱管爐17內，控溫熱電偶18置於本裝置外套管7的外管壁與開戶式加熱管爐17的爐壁之間，以控溫設備控制管爐進行升溫，升溫速率控制在1～6℃/min。升溫至1000～1040℃，然後保溫10～60分鐘。保溫過程結束後，以1～3℃/min的降溫速率進行降溫至所需要的測試溫度，由此完成了透氧膜10與低氧壓側石英管4、高氧壓側石英管11的高溫封接。在所需要的測試溫度保溫1～6小時，並且在圖1所示的吹掃進氣石英管1中通吹掃氣，在空氣進氣石英管15中通空氣，吹掃排氣石英管3連接至氣相色譜，通過六通閥在線取樣，即可測得透氧膜10在每個溫度點的氧滲透量。
如上所述，便可較好地實現本實用新型。
權利要求1.一種片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置包括透氧膜、低氧壓側石英管、高氧壓側石英管、外套管，其特徵在於所述透氧膜通過金圈分別與低氧壓側石英管的下端、高氧壓側石英管的上端封接；所述高氧壓側石英管下部與外套管下旋蓋固定連接，其下端還固定連接有空氣進氣石英管、空氣排氣石英管，空氣進氣石英管伸入高氧壓側石英管內，且其上端位於透氧膜的下側面，其下端還連接有測溫熱電偶，測溫熱電偶伸入空氣進氣石英管內，且其上端位於透氧膜的下側面；所述低氧壓側石英管上部與外套管上旋蓋鬆動套接，其上端還固定連接有吹掃進氣石英管、吹掃排氣石英管，吹掃進氣石英管伸入低氧壓側石英管內，且其下端位於透氧膜的上側面；所述低氧壓側石英管中部管壁設有環形突起，環形突起與外套管上旋蓋之間設有彈簧。
2.按權利1所述一種片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置，其特徵在於所述外套管的外管壁與加熱管爐的爐壁之間還設有控溫熱電偶，所述加熱管爐為開啟式加熱管爐。
3.按權利1所述一種片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置，其特徵在於所述上旋蓋、下旋蓋是不鏽鋼螺母。
專利摘要本實用新型提供一種片式緻密透氧膜氧滲透測試裝置包括透氧膜、低氧壓側石英管、高氧壓側石英管、外套管，透氧膜通過金圈分別與低氧壓側石英管的下端、高氧壓側石英管的上端封接；高氧壓側石英管下部與外套管下旋蓋固定連接，其下端還固定連接有空氣進氣石英管、空氣排氣石英管，空氣進氣石英管下端還連接有測溫熱電偶，低氧壓側石英管上部與外套管上旋蓋鬆動套接，其上端還固定連接有吹掃進氣石英管、吹掃排氣石英管，低氧壓側石英管中部管壁設有環形突起，環形突起與外套管上旋蓋之間設有彈簧。本裝置結構簡單，易於加工，拆裝方便；高溫密封效果好；可通過改變彈簧長度、類型或改變上、下旋蓋的旋入程度調節透氧膜與低氧壓、高氧壓側石英管的壓力。
文檔編號G01N7/10GK2833572SQ20052006504
公開日2006年11月1日 申請日期2005年9月27日 優先權日2005年9月27日
發明者董新法, 張恆, 林維明 申請人:華南理工大學