用于收集和运输气体样本的软管或者管道的制作方法

●内壳体，形成一种扩散障碍物并且包括多个穿孔，和

●外壳体，形成一种扩散层并且支撑在该内壳体上。

这种类型的软管，也被认为是传感器软管，例如从EP 0 175 219B1知道。其中描述的发明涉及一种用于确定液体或气体物质在一个距离上的浓度分布的中空管线，该管线意欲容纳测试介质，该测试介质以间隔通过其中并且被引导经过检测器，该检测器被构造成使得物质能够穿透进入该管线的内部。这个中空管线由一种材料构成，通过该材料该物质能够扩散到该管线的内部。在该管线的内部提供了一个中空的内管线，其内管的壁具有开口，并且其内管由不可渗透该物质的材料构成。

这种类型的软管的缺点是：虽然待检测的物质能够从外部扩散到软管的内部，并且能够在其中借助于一种运输或清除气体引导到远端检测器，然而一部分气体样本在运输中经由内壳体的穿孔再次逃脱到周围环境。虽然穿孔的合适数量，尺寸和分布能够导致这个方面的一定程度上的优化，但是在实际中可获得的运输距离通常被限制为最大2km 至5km。对于难以检测的物质，这在任何情况下都是真实的，相对少的该物质在泄露部位扩散进入软管，意味着沿着运输路径吸收/扩散损失具有特别显著的后果。

本发明的目的是开发一种上述类型的软管或管道以便确保气体样本在尽可能长距离上的运输，而没有实质性的浓度减少，并且同时没有损害待检测的气体扩散进入软管或管道的能力。

根据本发明该目的是通过以下事实获得的：外壳体在它的内部或者内表面上包括扩散-抑制或防扩散密封区域，该区域与该内壳体中的穿孔重叠，由此实质上形成盖子样的局部障碍层。

本发明是基于这样的发现：当在环境中存在足够高的浓度时，气体分子从外部扩散进入扩散层，由此导致外壳体的膨胀。这转而引起通常支撑在内壳体上的外壳体脱离内壳体，甚至在密封区域的部位也是如此。通过这种方式，气体分子能够流动通过外壳体的扩散层、在外壳体和内壳体之间形成的临时间隙并且通过穿孔，由此绕过密封区域，几乎无障碍地进入软管或管道的内部。另一方面，在可忽略浓度的扩散气体存在于软管或管道的外部环境中的运输路径部分中，外壳体紧密配合内壳体。密封区域与穿孔重叠由此塞住在内部运输的气体样本可能渗漏到外部的渗漏路径。因此，至少在原理上以这种方式产生了“扩散二极管”，其允许从外部到内部的扩散，但是防止或至少很大地抑制在反方向的扩散。然而，在实际中，气体分子能够实际上在一定程度上也穿过对应的密封区域，但是在任何情况下相对于没有密封区域而言都是以显著低的数量/低的扩散流穿过。

为了这个效果的特别有效的使用，密封区域充分地与所有的穿孔重叠是有利的，以致每个穿孔实质上分配一个密封区域。

另一个方面，优选地密封区域被设置成实质上仅仅在穿孔的区域中而不是在穿孔之间的空间的区域中。这保证了当外壳体膨胀时，气体分子能够实质上畅通无阻地在密封区域之间流动，并且进入在内壳体和外壳体之间的间隙，最终通过穿孔进入管道或软管的内部。

为了获得在当扩散二极管关闭时的充分密封效果和当流动二极管打开时足够尺寸的流动横截面之间的良好妥协，重叠优选地选择成使得内壳体的重叠的边缘(marginal) 表面与对应的穿孔的孔表面之间的比率是在10％至50％的范围。

在一个有利的构造中，对应的密封区域通过对这个区域中的外壳体表面的化学和/ 或物理处理，尤其通过与含氟气体接触来形成。

在一个更优选的构造中，软管或管道的内壳体被密封层或密封剂(seal ing)充分地覆盖在其内部或内表面上，该密封层或密封剂方便地由对内壳体表面的化学和/或物理处理来形成，尤其通过与含氟气体的接触来产生。在限定流动通道的内表面上的这种类型的密封提高了内壳体的扩散抗性，尤其是减少气体分子在内表面的吸收。

在氟化或为了达到类似效果的其他加工气体的应用的情况下，优选地可以产生本发明的该类型的软管或管道，即提供一种软管或管道，其具有

●内壳体，形成一种扩散障碍物并且包括多个穿孔，和

●外壳体，形成一种扩散层并且支撑在内壳体上，

并且该加工气体，尤其包含氟作为反应成分，和例如包含氮作为载体气体，从内部应用 (涂覆)到软管或管道持续一段合适的处理时间。一个典型的布置是例如90％N₂中10％F₂，相比于周围大气压力＜200mbar的过压，室温，＞8小时暴露时间。作为可逆的化学表面反应的结果，当外壳体具有合适的特性，在分配的穿孔区域中形成期望的密封区域。根据内壳体的特性，通过相似的表面反应这个壳体被同时密封。当内壳体由这些反应机制不可实现的材料制成时，至少在外壳体上形成密封区域。

为了实现特别简单的生产，软管或管道的外壳体优选地不穿孔。然而，它也可以是穿孔的，只要外壳体中的穿孔不被设置成与内壳体的穿孔叠合即可。

当在本说明书中提到软管或管道成分的扩散-抑制或者扩散-促进效果，这优选指的是烃(或称碳氢化合物)，尤其是具有3个以上的碳原子数(例如丙烷或者更高级)。其他的气体分子例如H₂O，H₂S或CO₂和CH₄(甲烷)不引起扩散层的膨胀，并且根据“正常的”渗透原理(＝吸附/解吸和扩散)能够通过，但是相比于膨胀烃以显著更低的扩散流通过。因此内壳体和外壳体的材料被合适地选择。

软管或管道的内壳体优选地至少主要地包括聚氯乙烯(PVC)，聚偏二氟乙烯(PVDF) 或聚乙烯(PE)，尤其是高密度聚乙烯(HDPE)。基于聚乙烯的材料是特别优选的，因为它们容易加工，能够在广泛的温度范围使用，并且能够通过如上所述的表面氟化来密封对抗吸附。

软管或管道的外壳体优选地由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)和/或硅树脂构成。这些材料形成以上描述的意义上的扩散层，并且在它们无法允许(宏观的)对流的空气气流通过的意义上优选地是气密的。

本发明获得的优点尤其是利用样本气体浓度引起的扩散层的膨胀或弯曲，结合局部地设置在穿孔区域中的密封区域，产生功能为“扩散二极管”的传感器软管或传感器管道。这意味着从外部到内部的渗透性特性被保持，其对于该功能是至关重要的，然而在相反方向上防止所述的渗透性。因此可能在大距离上(典型地20km至50km，即，比先前的远大致10倍)运输很大程度上无损失地扩散到软管或管道的气体样本，即最小的运输抑制。在后面的阶段通过简单方法应用外壳体的密封区域和内壳体的密封的选项改善可利用材料的选择和可能的构造原理。这种类型的软管或管道的典型使用是在管线和槽中的渗漏监测领域，尤其是用于原油及其精炼产品，例如汽油和柴油。

本发明的实施例将在下面参考附图更详细地描述，其描述是示意性的并且不依比例确定，其中：

图1是在第一操作状态通过传感器软管的纵向截面(仅显示了在对称虚线轴上方的上半部)，和

图2是在第二操作状态根据图1的传感器软管的纵向截面。

在两个附图中相同部件用相同的标号提供。

在图1的纵向截面中显示的软管2作为传感器软管起作用，用于容纳和运输例如通过渗漏释放到环境中的气体样本。

软管2包括由高密度聚乙烯(HDPE)制成的基本上中空的圆柱形内壳体4，其形成相对于待运输和检测的气体成分特别是烃的扩散障碍物。内壳体4在软管2的至少一些纵向部分中提供有穿孔。在内壳体4中制成的穿孔6例如排列成围绕软管的外围分布的规则图案。对于具有例如10mm的内直径的软管壳体，具有例如0.2mm至0.4mm的直径的例如800个穿孔6能够设置在1m长度的软管部分的内部。

非穿孔的中空圆柱形外壳体8由乙烯醋酸乙烯酯(EVA)制成，围绕内壳体4定位并且在正常状态下支撑在其上。虽然所述外壳体在其阻塞高容量对流气流的意义上是气密的，但是它形成相对于上述气体成分的扩散层，因此允许其扩散。

面向软管内部10的内壳体4的内表面12和侧向限定穿孔6的所述内壳体的内表面 14被例如通过氟化产生的密封剂16涂覆，该密封剂相比于基础材料HDPE提高内壳体扩散-和吸附-抑制效果。

而且，面向内壳体4的外壳体内表面18提供有在内壳体4的穿孔6区域中通过氟化产生的密封区域20，其设置在所述内表面的下方，该密封区域轻微地在边缘重叠穿孔 6。这意味着各个密封区域20以环形方式侧向延伸轻微地超出穿孔6的边缘22。这个重叠的环形表面与对应的穿孔6(典型地圆形)的横截面的尺寸比例，优选在0％(没有重叠)和至多50％之间的范围，该比例形成密封区域20相对于孔的侧向重叠的量度。除了这些小的边缘区域之外，密封区域20是中断的，即不存在于穿孔6之间的中间区域中。由此密封区域20本质上形成用于穿孔6的面向外壳体8的外部开口的盖子。

当生产软管2时，密封区域20和密封剂16可以以一个加工步骤来产生，在软管坯包括内壳体4和外壳体8的情况下，通过将含氟加工气体以相对于环境的过压喷射到软管的内部10并且使所述气体停留一会。

所述的措施的效果如下：

如图1所示，当样本气体由于渗漏在软管2的周围环境中积累(由气体云24显示) 到一部分，扩散到外壳体8中的气体分子以足够的浓度引起外壳体8的膨胀。这导致外壳体8在扩散期间在这个区域中并且在外壳体8和内壳体4之间的径向间隙或短间隙26 的局部形成中朝向外部轻微地脱离内壳体4。在这个过程中，密封区域20也从先前被覆盖和密封的穿孔脱离。因此，用于气体分子的流动路径(图1中流动箭头所示)变成可获得的，其穿过间隙26、通过密封区域20并穿过穿孔6进入软管的内部10。因此，样本气体在软管的内部10积累，如气体云28所示。

在图2中显示在后续运输阶段的期间的流量比(flow ratio)。在软管内部10积累的样本气体在软管2中通过运输气体流例如空气转移到设置在距渗漏部位的一些距离处的检测器或分析装置。外壳体8在长度部分上紧密配合内壳体4，其在软管边缘的外部包含可忽略浓度的样本气体。因此，由密封区域20创建的盖子也直接坐落在穿孔6上并且密封所述孔以免渗漏到外部。因此这一先前可获得的流动路径现在被密封。另外，内壳体4的障碍效果通过内表面12和14的密封剂16来增强。由此在软管的内部10中运输的样本气体不能逃脱到外面进入环境。而且，内表面12和14的完整的密封剂16防止了气体分子粘在内表面12,14上。

由所述的方式创建的扩散二极管的功能性最终允许待检测的气体分子无障碍地扩散到软管2中，然后在相对长的距离上实际上无损失的运输到一个合适的测量装置。

附图标记列表

2 软管

4 内壳体

6 穿孔

8 外壳体

10 软管的内部

12 内壳体的内表面

14 穿孔的内表面

16 密封剂

18 外壳体的内 表面

20 密封区域

22 边缘

24 气体云

26 间隙

28 气体云