一种多孔材料孔径测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及一种多孔材料孔径测试装置及其测试方法。

背景技术：

多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料；多孔材料能提高强度和刚度等机械性能，同时降低密度，这样应用在航天、航空业就有一定的优势；前期对其性能的检测也是极为重要的一步，多孔结构的主要参数是:孔隙度、平均孔径、最大孔径等，且多孔结构参数和某些使用性能(如透过性等)都有多种测定原理和方法；其检测通常用气泡法、气体透过法、吸附法和汞压法等来测定，目前常用的检测方法有气泡法及气体透过法，得出多孔材料的不同的平均孔径、最大孔径、及透气率的性能参数，并根据相应数据画出性能图表。

目前，多孔材料检测存在以下问题：第一、气泡法代表的湿法检测与气体透过法代表的干法检测无法在同一设备上实现，需要两台对应的设备进行多次测量，导致成本高、效率低；第二，干法/湿法均需对多孔材料的同一位置进行检测，而在测干法设备检测完成后，多孔材料需要取下转移到湿法设备检测，其检测区域就会产生一定偏差，对最终结果也会有影响；第三，后期需要将干法、湿法数据分别输入设备，再生成多孔材料的性能表格，过程麻烦且效率低。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述缺陷，提供一种多孔材料孔径测试装置及其测试方法。

本发明采用以下技术方案：

一种多孔材料孔径测试装置，包括：下腔室；所述下腔室侧边设有进气口、第一压力检测口，所述下腔室顶部设有第一样品检测口；所述进气口外接有进气控制装置；所述第一压力检测口外接有第一压力传感器；所述第一样品检测口开口朝上；上腔室，安装固定于下腔室的上方；所述上腔室侧面设有加液口、第二压力检测口；所述上腔室顶部设有出气口；所述上腔室底部设有第二检测口；所述加液口外接有加液装置；所述第二压力检测口外接有第二压力传感器；所述出气口外接有流量传感器；所述第二样品检测口开口朝下，与第一样品检测口对齐并形成待检测多孔材料相适配的狭缝；密封件，安装于所述第一压力检测口及第二压力检测口周围；阻液板，安装于所述第二检测口与所述出气口之间，阻止液体通过；顶压装置，安装连接于所述下腔室下方，用于顶起下腔室；控制系统，接收第一压力传感器、第二压力传感器、流量传感器的数据，并控制所述进气控制装置、加液装置、顶压装置进行工作。

优选的，所述下腔室的底部还设有排液口；所述排液口连接有第一球阀；所述控制系统控制所述第一球阀；所述出气口还连接有反吹气路，所述反吹气路与流量传感器并联安装。

优选的，所述进气控制装置设有第二阀门，所述第二阀门为调节阀；所述加液装置设有第三球阀；所述反吹气路设有第四球阀；所述流量传感器设有流量球阀。

优选的，所述流量传感器包括30ml流量传感器、50l流量传感器；所述30ml流量传感器、50l流量传感器并联；所述流量球阀包括第五球阀、第六球阀；所述第五球阀连接所述30ml流量传感器；所述第六球阀连接所述50l流量传感器。

优选的，还包括信息输出处理装置；所述信息输出处理装置包括用于显示材料性能的显示装置，及打印材料性能的打印机。

优选的，所述第一样品检测口小于等于所述第二样品检测口。

优选的，所述上腔室通过安装支架进行安装；；所述安装支架包括上测试安装板、下测试安装板；所述上腔室安装于所述上测试安装板上；所述顶压装置安装于轴套内；所述轴套固定安装于所述下测试安装板下方。

优选的，所述安装支架还设有行走装置；所述行走装置包括第一丝杆、与第一丝杆配合安装的第一光杆、第二丝杆、与第二丝杆配合安装的第二光杆；所述下测试安装板安装于所述第一丝杆、第一光杆上，所述第一丝杆由第一齿轮带动；所述上测试安装板安装于所述第二丝杆、第二光杆上，所述第二丝杆由第二齿轮带动；所述第一齿轮与第二齿轮模数齿数相同但不啮合，且同时与第三齿轮啮合；所述第三齿轮连接第一电机；所述控制系统控制所述第一电机。

优选的，还设有进料装置，所述进料装置包括安装于安装支架上的：上辊；下辊，与所述上辊配合；第五齿轮，与上辊连接，带动上辊转动；第六齿轮，与下辊连接，带动下辊转动，所述第六齿轮与所述第五齿轮啮合；第四齿轮，与第六齿轮啮合；第二电机，连接驱动所述第四齿轮；所述控制系统控制所述第二电机。

一种多孔材料测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤一、将准备测量的多孔材料试样置于下腔室的第一压力检测口与上腔室的第二压力检测口之间。

步骤二、启动顶压装置，使得多孔材料试样被夹紧于第一压力检测口与第二压力检测口之间，密封件保证夹紧多孔材料试样的同时还有密封及缓冲的作用。

步骤三，打开进气控制装置、第二阀门及第五球阀；调节第二阀门控制进气量，控制系统记录上压力传感器、下压力传感器的数值及30ml流量传感器的数值，当通过30ml流量传感器接近极值时，控制系统关闭第五球阀，同时打开第六球阀，控制系统读取记录所述50l流量传感器的数值。

步骤四、记录不少于二十组数据，直至上压力传感器、下压力传感器的压差达到程序设定值，关闭进气控制装置、第二阀门及第六球阀，完成干法测试，可计算出测试样品的透气值。

步骤五、打开加液装置及第三球阀，加入测试液体落入上腔室，并覆盖于测试的多孔材料试样上端，关闭加液装置及第三球阀。

步骤六、静止一段时间使得多孔材料试样充分润湿后，打开进气控制装置、第二阀门及第五球阀，阻液板保证了不会将检测液吹入流量传感器，影响结果；调节第二阀门控制进气量，当30ml流量传感器检测到气体变化时，控制系统记录此时30ml流量传感器的数值及上压力传感器、下压力传感器的数值。

步骤七、调节第二阀门增大气量，控制系统记录上压力传感器、下压力传感器的数值及30ml流量传感器的数值，当通过30ml流量传感器接近极值时，控制系统关闭第五球阀，同时打开第六球阀，控制系统读取记录所述50l流量传感器的数值。

步骤八、继续增大气量，记录50l流量传感器、上压力传感器、下压力传感器的数值，读取不少于二十组数据，关闭进气控制装置、第二阀门及第六球阀，完成湿法测试，可计算出所需测试样品的最大最小孔径。

步骤九、数据处理，根据读取的数据，以压差为横坐标、气体流量为纵坐标，生成干态和湿态条件下的流量-压差曲线，得出平均孔径差及平均孔径，并可按公式计算出过滤介质孔径及孔径分布，并将结果显示及打印出来。

步骤十、打开所述反吹气路、第四球阀，将测试液体反吹入第二压力检测口处的多孔材料试样，并落入下腔室中；打开第一球阀，通过排液口将落下的测试液体排出后，关闭反吹气路、第四球阀、第一球阀；松开顶压装置，取出多孔材料试样。

本发明的有益效果为：在同一台设备上先后完成多孔材料干法和湿法的检测，只需一台设备，节省了成本；另外由于干法做完后接着做湿法，多孔材料本身是无需移动的，所以干法湿法均在多孔材料的同一位置上进行检测，避免移动产生的偏差，保证最终结果的正确性，行走装置对大张的多孔滤材可以随机选择需要测试的点，且plc自动收集干法、湿法的实验数据，生成多孔材料性能表格的制作，并打印出多孔材料性能数据，大大提高了效率。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的示意图。

图3是本发明的整体示意图。

图4是本发明的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案更加清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步说明：

如图1～图4所示一种多孔材料孔径测试装置，包括：下腔室3，所述下腔室3侧边设有进气口31、第一压力检测口32，所述下腔室3顶部设有第一样品检测口33；所述进气口31外接有进气控制装置；所述第一压力检测口32外接有第一压力传感器21；所述第一样品检测口33开口朝上；上腔室5，安装固定于下腔室3的上方；所述上腔室5侧面设有加液口54、第二压力检测口52；所述上腔室5顶部设有出气口51；所述上腔室5底部设有第二检测口53；所述加液口54外接有加液装置(图中未示出)；所述第二压力检测口52外接有第二压力传感器22；所述出气口51外接有流量传感器6；所述第二样品检测口53开口朝下，与第一样品检测口33对齐并形成待检测多孔材料相适配的狭缝；密封件34，安装于所述第一压力检测口33及第二压力检测口53周围；阻液板55，通过支架551安装于所述第二检测口53与所述出气口51之间，阻止液体通过，在湿法测试过程中，避免气体向上吹时，将少量液体吹入流量传感器，影响测试结果；顶压装置7，与所述下腔室3下方的对接口36固定连接，用于顶起下腔室3；控制系统(图中未示出)为plc，接收第一压力传感器22、第二压力传感器21、流量传感器6的数据，并控制所述进气控制装置、加液装置、顶压装置7进行工作。

优选的，所述下腔室3底部还设有排液口35；所述排液口35连接有第一球阀351；所述控制系统控制所述第一球阀351；所述出气口51还连接有反吹气路8，所述反吹气路8与流量传感器6并联安装。

优选的，所述进气控制装置31设有第二阀门311，所述第二阀门311为调节阀；优选的，第二阀门311为电动针型阀；所述加液装置54设有第三球阀541；所述反吹气路8设有第四球阀81；所述流量传感器6设有流量球阀。

优选的，所述流量传感器6包括30ml流量传感器61、50l流量传感器62；所述30ml流量传感器61、50l流量传感器62并联；所述流量球阀包括第五球阀611、第六球阀621；所述第五球阀611连接所述30ml流量传感器61；所述第六球阀621连接所述50l流量传感器62。

优选的，所述阻液板55形成底小、开口渐大的弧形罩；所述阻液板55的开口大于第二检测口。

优选的，还包括信息输出处理装置(图中未示出)；所述信息输出处理装置包括用于显示材料性能的显示装置，及打印材料性能的打印机。

优选的，所述第一样品检测口33小于等于所述第二样品检测口53。

优选的，所述上腔室通过安装支架1进行安装；所述安装支架包括上测试安装板12、下测试安装板11；所述上腔室5安装于所述上测试安装板12上；所述顶压装置7为气缸，安装于轴套71内；所述轴套71固定安装于所述下测试安装板11下方。

优选的，所述安装支架还设有行走装置；所述行走装置包括第一丝杆91、与第一丝杆91配合安装的第一光杆92、第二丝杆93、与第二丝杆配合安装的第二光杆94；所述下测试安装板11安装于所述第一丝杆91、第一光杆92上，所述第一丝杆91由第一齿轮101带动；所述上测试安装板12安装于所述第二丝杆93、第二光杆94上，所述第二丝杆93由第二齿轮102带动；所述第一齿轮101与第二齿轮102模数齿数相同但不啮合，且同时与第三齿轮103啮合；所述第三齿轮103连接第一电机111；所述控制系统控制所述第一电机111。

优选的，还设有进料装置，所述进料装置包括：第二电机112，安装于所述安装支架1上，所述控制系统控制所述第二电机112；第四齿轮104，所述第二电机112驱动所述第四齿轮104；上辊13，一边安装有第五齿轮105；下辊14，一边安装有第六齿轮106，所述第六齿轮106与所述第五齿轮105啮合；所述第四齿轮104带动第五齿轮105、第六齿轮106运动，可以有几种方式实现：所述第四齿轮104可以与第五齿轮105啮合，也可以是第四齿轮104与第六齿轮106啮合；还可以在下辊安装第七齿轮107，使得第四齿轮104与第七齿轮107啮合，使得第四齿轮104运动带动第七齿轮107运动，进而带动下辊14运动，再带动第六齿轮106与第五齿轮105同步反向运动。

一种多孔材料测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤一、将准备测量的多孔材料试样15置于下腔室的第一压力检测口33与上腔室的第二压力检测口53之间。

步骤二、启动顶压装置7，使得多孔材料试样15被夹紧于第一压力检测口与33第二压力检测口35之间，密封件34保证夹紧多孔材料试样15的同时还有密封及缓冲的作用。

步骤三，打开进气控制装置31、第二阀门311及第五球阀611；调节第二阀门311控制进气量，控制系统记录上压力传感器22、下压力传感器21的数值及30ml流量传感器61的数值，当通过30ml流量传感器61接近极值时，控制系统关闭第五球阀611，同时打开第六球阀621，控制系统读取记录所述50l流量传感器621的数值。

步骤四、记录不少于二十组数据，直至上压力传感器22、下压力传感器21的压差达到程序设定值，关闭进气控制装置31、第二阀门311及第六球阀621，完成干法测试，可计算出测试样品的透气值。

步骤五、打开加液装置及第三球阀541，加入测试液体落入上腔室5，并覆盖于测试的多孔材料试样15的上端，关闭加液装置及第三球阀541。

步骤六、静止一段时间使得多孔材料试样15充分润湿后，打开进气控制装置31、第二阀门311及第五球阀611，阻液板55保证了不会将检测液吹入流量传感器6，影响结果；调节第二阀门311控制进气量，当30ml流量传感器61检测到气体变化时，控制系统记录此时30ml流量传感器61的数值及上压力传感器22、下压力传感器21的数值。

步骤七、调节第二阀门311增大气量，控制系统记录上压力传感器22、下压力传感器21的数值及30ml流量传感器61的数值，当通过30ml流量传感器61接近极值时，控制系统关闭第五球阀611，同时打开第六球阀621，控制系统读取记录所述50l流量传感器62的数值。

步骤八、继续增大气量，记录50l流量传感器62、上压力传感器22、下压力传感器21的数值，读取不少于二十组数据，关闭进气控制装置31、第二阀门311及第六球阀621，完成湿法测试，可计算出所需测试样品的最大最小孔径。

步骤九、数据处理，根据读取的数据，以压差为横坐标、气体流量为纵坐标，生成干态和湿态条件下的流量-压差曲线，得出平均孔径差及平均孔径，并可按公式计算出过滤介质孔径及孔径分布，并将结果显示及打印出来。

步骤十、打开所述反吹气路8、第四球阀81，将测试液体反吹入第二压力检测口处53的多孔材料试样15，并落入下腔室中；打开第一球阀351，通过排液口35将落下的测试液体排出后，关闭反吹气路8、第四球阀81、第一球阀351；松开顶压装置，7取出多孔材料试样。

本发明如果配备有进料装置、行走装置时，在步骤一中，多孔材料试样15通过进料装置进入，并通过行走装置调整多孔材料的检测位置；步骤十最后一步为，松开顶压装置，行走装置移动，将下腔室3及上腔室5移动到多孔材料试样15的下一指定位置，再次进行测试，plc根据预设自动取多孔材料试样15的多个点分别进行干法检测和湿法检测，得出多孔材料的更多详细值，全部检测完毕后，取出多孔材料试样15。

在发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明所采用的部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，仍属于本发明的保护范围。