一种围护结构密封性检测方法及装置与流程

本发明涉及密封性检测技术领域，特别地涉及一种围护结构密封性检测方法及装置。

背景技术：

低氧气调储藏和杀虫技术被越来越多地应用。通过低氧气调储藏技术可实现中药材、烟草、文物、图书、档案及其他物品的杀虫防虫、防霉抑菌、和长期安全保存；并且，具有无毒环保，安全快速，经济有效，操作简单等诸多优点。

围护结构良好的密封性是实现低氧气调储藏和杀虫效果的基础。因此密封性是气密围护结构性能的重要指标。当前普通的库房、展柜和储藏柜等围护结构均不可避免地与外界存在一定的交换。因此传统检测密封性的方法为使用二氧化氮示踪气体法，通过检测一定时间内围护结构空间内二氧化碳的含量来计算围护结构的交换速率，进而判断围护结构的密封性。但是二氧化碳是酸性气体，会遇到水后形成弱酸性溶液，会腐蚀围护结构。另外，二氧化碳密度较大，容易沉降，造成检测结果误差较大。当前迫切需要一种检测结果准确和操作简单的检测方法。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种围护结构密封性检测方法，包括：向围护结构中充入氮气，直至围护结构中的氧含量低于第一阈值；将围护结构气密密封；检测围护结构内的氧含量；每间隔一段时间，检测围护结构内的氧含量，直至氧气含量内外差值小于第二阈值或超过预设的累计时间，检测次数至少两次；其中，计算围护结构换气率的公式为：δct＝a·exp(-n·t)

其中，△ct为t时间后围护结构内外的氧含量差值，a为第一次检测时围护结构内外的氧含量差值，n为围护结构的换气率，t为间隔的时间。

如上所述的方法，其中间隔时间为1-120分钟；优选地，1-30分钟。

如上所述的方法，进一步包括：曲线拟合得出换气率n。

如上所述的方法，其中第一阈值为小于等于10％，优选地，第一阈值为小于等于5％，更优地，第一阈值为小于等于1％。

如上所述的方法，其中第二阈值为5％，或者2％，或者1％。

如上所述的方法，其中累计测试时间大于等于24小时、或者大于等于36小时、或者大于等于48小时。

如上所述的方法，进一步包括：检测围护结构内的氧含量前静置预设时间，其中预设时间为大约1小时，或者大约5小时，或者大约24小时。

如上所述的方法，其中向围护结构中充入氮气时，围护结构与外界的压力差小于等于500帕；优选地，围护结构与外界的压力差小于等于100帕。

如上所述的方法，其中在检测围护结构内的氧含量时，还检测围护结构外的氧含量。

根据本发明的另一方面，提出一种围护结构密封性检测的装置，包括：气源，用于提供纯度大于等于95％的氮气；第一氧检测仪，用于测量围护结构内的氧含量；其中，气源与围护结构的进气口连接，用于向围护结构中充入氮气，直至围护结构中的氧含量低于第一阈值；

其中，围护结构的换气率计算公式为：

δct＝a·exp(-n·t)

其中，△ct为t时间后围护结构内外的氧含量差值，a为第一次检测时围护结构内外的氧含量差值，n为围护结构的换气率，t为间隔的时间。

如上所述的装置，进一步包括，第二氧检测仪，用于测量环境中的氧含量。

如上所述的方法，其中第一氧检测仪包括扩散式氧检测仪和泵吸式氧检测仪。

如上所述的装置，其中第一氧检测仪以无线方式发送检测数据。

如上所述的方法，其中所述的第一氧检测仪能够持续工作大约2天，或者大约5天，或者大约10天。

如上所述的方法，其中所述的第一氧检测仪具有自动检测与数据存储功能。

如上所述的方法，其中所述的泵吸式氧检测仪置于围护结构内部。

本申请利用氧气替换二氧化碳对围护结构进行密封性检测，氧气能够均匀分布在围护结构中，使得检测结果更加准确，并且不会腐蚀围护结构，是一种安全、高效的密封性检测方法。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是根据本发明的一个实施例检测围护结构密封性装置的结构示意图；以及

图2是根据本发明的一个实施例检测围护结构密封性的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

本申请针对上述的问题，对气体示踪法进行改进，利用氧气替换二氧化碳，进行围护结构的密封性检测。首先在围护结构中充入氮气，间隔固定时间，检测围护结构中的氧气含量，进而计算出围护结构的交换速率来判断围护结构的密封性。因为相比二氧化碳气体，氧气的密度与空气的密度更加接近，检测结果更加准确，并且不会腐蚀围护结构。

图1是根据本发明的一个实施例检测围护结构密封性装置的结构示意图。如图所示，检测围护结构密封性装置100包括第一氧检测仪110和气源120，气源120通过进气阀与围护结构200连接，用于提供氮气。其中，其中第一氧检测仪110设置在围护结构200上，用于检测围护结构200中的氧气含量。其中，围护结构200包括进气阀210和出气阀220。在一些实施例中，进气阀210与围护结构200上的进气口连接，进气口设置在围护结构200较长一侧面的的中部位置；排气阀220与围护结构200上的出气口连接，设置在围护结构的下侧位置。其中接进气阀210的进气口和接排气阀220的排气口与围护结构200的连接处均需密封处理，密封处理方式包括但不限于增加气密垫和涂抹密封胶。

在一些实施例中，第一氧检测仪110包括但不限于扩散式氧检测仪和泵吸式氧检测仪。其中扩散式氧检测仪内置在围护结构200中，其利用围护结构200中气体流动采样检测气体中氧气的含量，然后通过有线或无线方式将检测数据传输至显示器，显示器直观地显示氧气的含量。其中扩散式氧检测仪的检测准确度≤±0.1％，扩散式氧检测仪具有不改变围护结构空间内的气体压力、体积小巧和检测准确度高等优点。

在一些实施例中，泵吸式氧检测仪若设置在围护结构200外侧，其通过导管能够采集围护结构200中的气体。在以另一些实施例中，泵吸式氧检测仪置于围护结构内部，其能够在不消耗围护结构内部气体的前提下，多次测量而不改变内部气体压力。其中泵吸式氧检测仪包括移动电源，其能够持续工作大约2天，或者5天或者10天。泵吸式氧检测仪不需要外部供电，在保证围护结构密封性的前提下，能够正常进行氧含量检测。在一些实施例中，泵吸式氧含量检测仪具有自动检测与数据存储功能。

在一些实施例中，气源120与进气阀210连接，用于提供氮气。其中氮气纯度大于等于90％，优选地，氮气纯度大于等于95％。氮气的纯度越高，气密空间内可以达到的氧气含量越低，与外界环境的差值越大，越易于密封性的检测。本领域的技术人员应当理解，其他性质稳定，可以自由扩散的气体也可以应用在本申请中，例如二氧化碳、乙烯、一氧化二氮，在此不做限制。

在一些实施例中，检测围护结构密封性时，需要将围护结构放置在温度稳定，通风良好的环境中，避免外部气压变化、扰动等环境因素，影响检测的准确性。

在一些实施例中，检测围护结构密封性系统还包括第二氧检测仪，其设置在围护结构外部，用于检测环境中的氧含量。在另一些实施例中，本申请也可以参考当地环境氧气浓度，例如围护结构位于通风良好的地方，其外部的氧含量可以按21％计算。

图2是根据本发明的一个实施例检测围护结构密封性的方法流程图。在步骤210，对围护结构进行检测准备工作。在充氮气之前，将围护结构内的物品全部取出，并封闭进气口和排气口之外的所有出口、对外设备接口；校准氧检测仪，围护结构内外各安置氧检测仪，围护结构内的氧检测仪尽量放置在中央位置，气密围护外若未安置氧检测仪，则氧含量按21％计算。

在步骤220，向围护结构中充入氮气，直至围护结构中的氧含量低于第一阈值。在向围护结构中充入氮气之前，确保围护结构的排气阀处于打开的状态，利用氮气将围护结构中的气体排出。在一些实施例中，氮气纯度大于等于90％；优选地，氮气纯度大于等于95％，更优地，氮气纯度大于等于99％。其中向气密围护中充入氮气时，气密围护与外界的压力差小于等于500帕；优选地，气密围护与外界的压力差小于等于100帕。在一些实施例中，其中第一阈值为小于等于10％，优选地，第一阈值为小于等于5％，更优地，第一阈值为小于等于1％。

在步骤230，将围护结构气密密封。当围护结构中氧气含量低于第一阈值时，关闭进气阀和排气阀，保证围护结构处于一个密封的空间中。

在步骤240，将围护结构静置预设时间。将围护结构静置预设时间，使得围护结构中的气体分布均匀，实验数据更加准确。在一些实施例中，静置时间根据围护结构的容积、结构、进出气口的数量和位置及来确定。例如，容积不足1立方米的，静置时间大约为1～3小时，容积在30～100立方米放的，静置时间大约为5～8小时。容积在100立方以上，且只有一个进出口的，静置时间大约24小时及以上。对于可以对氧含量进行实时监测的围护结构，可以根据氧含量的变化情况确定换气率测试的起点，例如氧含量数值稳定后开始计算。若静置后围护结构内的氧含量高于第一阈值，应再次充入氮气并静置。

在步骤250，检测气密围护内的氧含量。当围护结构中的气体分布均匀后，检测围护结构内的氧含量。检测围护结构内外的氧含量后，记录各个时刻围护结构内、外的氧含量。在一些实施例中，在检测围护结构内的氧含量时，还检测围护结构外的氧含量。围护结构外的氧含量也是检测换气率的重要指标。

在步骤260，间隔一段时间。在一些实施例中，间隔时间为1-120分钟；优选地，1-30分钟。

在步骤270，检测围护结构内的氧含量，直到围护结构内外的氧含量差值小于第二阈值或超过预设累计时间。在一些实施例中，第二阈值为小于等于5％，优选地，第二阈值小于等于2％。当围护结构内外氧含量差值低于第二阈值时，内外氧含量相近，继续检测存在误差较大，所以结束检测。在一些实施例中气密性较高，氧含量变化慢，难以达到第二阈值，可以在超过预设累计时间后，结束检测。其中，累计检测时间大于等于24小时、或者大于等于36小时、或者大于等于48小时。

在步骤280，利用曲线拟合得出换气率n。通过检测出组围护结构内外氧气含量差值，并通过曲线拟合软件模拟出围护结构内外氧含量差值曲线，并通过公式得出围护结构的换气率，利用换气率来判断围护结构的密封性。

其中，通过氧气增长法进行围护密封性能计算公式如下：

δct＝a·exp(-n·t)

其中，△ct为t时间后围护结构内外的氧含量差值，a为第一次检测时围护结构内外的氧含量差值，n为围护结构的换气率，t为间隔的时间。

根据间隔固定时间测得气密维护内外氧气含量，两者做差得到围护结构内外的氧气差值。输入软件多个围护结构内外的氧气差值，利用软件拟合曲线功能，得到气密围护结构内外氧含量差值△ct随时间t变化的曲线。从而得出换气率n的值。在测量的数据点较少时，可直接根据上述公式计算换气率n，求出平均值，即为密封性的指标气体交换率。

与二氧化碳测试方式的对比

为了说明氧含量增长法围护结构的密封性的测量结果的准确性，在本申请中将其与常规的二氧化碳含量测试结果进行了对比。

1.二氧化碳示踪法对照组：

提供体积为10立方米的气密帐篷。利用二氧化碳法对其气密性进行了测量。具体的测量步骤参见gb/t36110-2018《文物展柜密封性能及检测》。经过测量，二氧化碳示踪法的测量结果为该气密帐篷的换气率为大约0.048d^-1。

2.氧含量增长法组：

将该10立方米的气密帐篷，利用本申请的氧增长法进行了测试。具体步骤如下：在该气密帐篷中放置一个扩散式氧检测仪。将纯度99.9％的氮气气源与气密帐篷进气口的阀门连接。打开进气口和排气口的阀门，关闭气密帐篷上除此以外的所有出口，向其中充入氮气。当检测到气密帐篷内氮气浓度为5％时，停止氮气置换，关闭进气阀、排气阀。气密帐篷内气体静置3小时，待混合均匀后，开始记录空间内氧浓度随时间的变化值。每隔60分钟记录一次围护结构内氧浓度，连续测量24小时，结束检测。

围护结构外通风良好，氧浓度按21％计，围护结构的换气率n满足如下公式：

δct＝a·exp(-n·t)

式中：△ct—t时间围护结构内外氧浓度差值；

a—第一检测时围护结构内外氧浓度差值；

n—围护结构的换气率，单位为每天(d^-1)；

t—间隔时间，单位为天(d)。

将测量结果在计算机中进行曲线拟合，曲线拟合的r²大于0.99。由此得到的换气率n为0.050d^-1，与二氧化碳法得出的换气率比较接近。

3.氧敏感储藏物品存储试验

首先将易氧化变色的新鲜茶叶1公斤放入上述气密帐篷中。对气密帐篷内充氮降氧直到氧气浓度0.1％。再将氧指示剂放入围护中，氧指示剂为粉红色。

氧指示剂变色范围参考下表：

关闭气密帐篷的所有开口。观察氧指示剂的变化。9个小时后指示剂逐渐变成紫色，一天后逐渐变成蓝色，检测氧气浓度为1.12％。同时，每天观察新鲜茶叶的颜色变化。第13天，茶叶的颜色变深，开始发生氧化。测量气密帐篷内的氧含量，氧气浓度大约为10.08％。符合换气率为0.05d^-1时，氧气浓度的变化。经过对比，氧含量增长法的气密性测量结果能够更好地用来指导气调养护。二氧化碳法的准确性不如氧含量增长法，原因在于二氧化碳比重大，在围护结构底部浓度相较于上部偏高，尤其是较高的空间，二氧化碳浓度梯度更为明显；而氧气比重与空气接近，空间内浓度差不明显。而且，由于二氧化碳法需要额外的气源和检测设备，在使用上也不如氧含量增长法更为方便。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。