第二管路8、第三管路12和待測(cè)氣瓶14組成，所述瓶裝高壓氣源I通過(guò)第一管路2與十字形的第二管路8相連接，第二管路8的水平管路上依次連接有入口截止閥3、入口針閥4、出口針閥6和出口截止閥7，利用入口針閥4和出口針閥6可以精確控制向待測(cè)氣瓶?jī)?nèi)充入氣體的速度和氣瓶?jī)?nèi)的壓力，而且可以利用入口截止閥3和出口截止閥7，使氣瓶?jī)?nèi)的氣體壓力停止在任意的壓力點(diǎn)，從而可以方便的測(cè)量在不同充裝壓力下氣瓶的體積膨脹情況；所述第二管路8的垂直管路穿過(guò)第一橡膠塞9密封固定在水倉(cāng)上蓋10的開口處，所述第二管路8的垂直管路的一端與壓力表5相連接，另一端通過(guò)第三管路12與待測(cè)氣瓶14相連接。
[0029]此外，所述支管16的水平開口處的高度低于水倉(cāng)上蓋10的高度，以便水倉(cāng)加滿水后，支管內(nèi)的水可以上升至液面測(cè)量部分，所述法蘭密封11為中間夾有橡膠圈的法蘭密封，使得水倉(cāng)上蓋與水倉(cāng)主體之間的密封性更好；所述水倉(cāng)主體13為一個(gè)圓柱形水缸，所述水倉(cāng)上蓋10的形狀為半球型，以保證向水倉(cāng)內(nèi)注水時(shí)不會(huì)留下大量氣泡；所述液體測(cè)量裝置18是最小刻度為0.1mL的50mL移液管。
[0030]進(jìn)一步的，所述第一管路2為1/16’英寸或1/8’英寸不銹鋼管路，以減少管道應(yīng)力對(duì)充氣控制部分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響；所述第二管路8為1/4’英寸不銹鋼管路，使該部分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；所述第三管路12為1/16’英寸不銹鋼管路，方便氣瓶在水倉(cāng)主體13內(nèi)的移動(dòng)；所述水倉(cāng)主體13內(nèi)裝滿自來(lái)水或者純凈水；所述瓶裝高壓氣源I內(nèi)的高壓氣體為惰性氣體，不會(huì)影響到氣瓶?jī)?nèi)表面的化學(xué)性質(zhì)。
[0031]此外，瓶裝高壓氣源內(nèi)的氣體壓力要足夠大(例如40L的高純氮?dú)猓瑑?nèi)部壓力15MPa)，確保向待測(cè)氣瓶充氣后，待測(cè)氣瓶?jī)?nèi)氣體的最大壓力可以達(dá)到1MPa及以上。壓力表的量程要大于或者等于瓶裝高壓氣源內(nèi)氣體的最大壓力，精度不低于0.1MPa0
[0032]在實(shí)際操作過(guò)程中，首先將內(nèi)部為常壓的待測(cè)氣瓶14通過(guò)第三管路12與充氣控制部分連接，并確保連接處氣密性良好，不會(huì)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。然后打開待測(cè)氣瓶14瓶口的角閥，將連接好的待測(cè)氣瓶14放入空的水倉(cāng)主體13內(nèi)，通過(guò)法蘭11將水倉(cāng)上蓋10和水倉(cāng)主體13緊密連接，確保密封良好，不會(huì)有水漏出。將充氣控制部分的出口截止閥7關(guān)閉，將出口針閥6調(diào)到最小；將入口針閥調(diào)4到最小，將入口截止閥3關(guān)閉；通過(guò)1/16’英寸或1/8’英寸不銹鋼管路將瓶裝高壓氣源I與充氣控制部分連接，并確保連接處氣密性良好，不會(huì)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象；通過(guò)橡膠塞17將移液管18固定到水倉(cāng)的L型支管上端，并確保密封良好，不會(huì)有水從橡膠塞17處露出，并適當(dāng)調(diào)整移液管18深入水倉(cāng)的支管16內(nèi)的深度，保證當(dāng)水倉(cāng)內(nèi)加滿水后待測(cè)氣瓶14內(nèi)充入氣體之前，支管16內(nèi)的液面可以上升到移液管18的最下端刻度以上，同時(shí)保證當(dāng)待測(cè)氣瓶14內(nèi)充入最高壓力的氣體后，支管16內(nèi)的液面上升至移液管18的最高刻度以下。打開橡膠塞9，向水倉(cāng)內(nèi)注水，直至水從橡膠塞9的開口處溢出，塞緊橡膠塞9，確保密封良好，并且在向待測(cè)氣瓶14充氣時(shí)不會(huì)有水從此處溢出。此時(shí)待測(cè)氣瓶?jī)?nèi)氣體的壓力是I個(gè)大氣壓(約0.1MPa)，記錄下移液管18中液面的準(zhǔn)確刻度和壓力表5的精確示值。然后打開瓶裝高壓氣源I的閥門，打開出口截止閥7和入口截止閥3，調(diào)節(jié)出口針閥6和入口針閥4，向待測(cè)氣瓶14內(nèi)緩慢充入氣體，當(dāng)壓力表5顯示壓力達(dá)到約IMPa時(shí)，關(guān)閉出口截止閥7和入口截止閥3，記錄下移液管18中液面的準(zhǔn)確刻度和壓力表5的精確示值，此時(shí)壓力表5的示值即為待測(cè)氣瓶14內(nèi)氣體的壓力值，至此完成一組數(shù)據(jù)的記錄。再次打開出口截止閥7和入口截止閥3，繼續(xù)上述充氣過(guò)程，當(dāng)壓力分別達(dá)到約2MPa、3MPa，直至1MPa時(shí)，分別關(guān)閉出口截止閥7和入口截止閥3，記錄下對(duì)應(yīng)的移液管18中液面的準(zhǔn)確刻度和壓力表5的精確示值。這樣就可以根據(jù)記錄的多組壓力表5的精確示值以及移液管18中液面的準(zhǔn)確刻度值做一條擬合直線，該直線的斜率即為該待測(cè)氣瓶的體積膨脹系數(shù)，所述體積膨脹系數(shù)的單位是mL/MPa，即氣瓶?jī)?nèi)氣體壓力每增加IMPa時(shí)，氣瓶體積的膨脹情況。
[0033]由此可見，本發(fā)明解決了在稱量法氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制過(guò)程中，氣瓶體積膨脹的精確估算問題。通過(guò)精確測(cè)量不同類型的氣瓶，在充入不同壓力的氣體后，氣瓶體積的增加情況，建立該類氣瓶體積增加值與氣瓶?jī)?nèi)氣體壓力增加值的相關(guān)曲線，得到該類氣瓶的體積膨脹系數(shù)。根據(jù)該體積膨脹系數(shù)可以實(shí)現(xiàn)在不同充壓情況下，氣瓶體積膨脹的精確估算，從而可以準(zhǔn)確計(jì)算氣瓶在充裝氣體后空氣浮力的增加值，準(zhǔn)確修正空氣浮力對(duì)氣瓶稱量結(jié)果的影響。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置，其特征在于，包括水倉(cāng)部分(100)，液面測(cè)量部分(200)和充氣控制部分(300)，其中， 所述水倉(cāng)部分(100)包括水倉(cāng)上蓋(10)、水倉(cāng)主體(13)和水倉(cāng)底座(15)，所述水倉(cāng)上蓋(10)與水倉(cāng)主體(13)之間夾設(shè)有法蘭密封(11)，水倉(cāng)上蓋(10)的中心處設(shè)有一圓形開口，水倉(cāng)主體(13)的側(cè)壁上設(shè)有L型的支管(16)，水倉(cāng)主體(13)的內(nèi)部還密封有待測(cè)氣瓶(14); 所述液面測(cè)量部分(200)包括帶有精密刻度的液體測(cè)量裝置(18)和第二橡膠塞(17)，所述液體測(cè)量裝置(18)通過(guò)第二橡膠塞(17)密封固定連接在支管(16)的水平開口處；所述充氣控制部分(300)包括瓶裝高壓氣源(I)、第一管路(2)、入口截止閥(3)、入口針閥(4)、壓力表(5)、出口針閥(6)、出口截止閥(7)、第二管路(8)、第三管路(12)和待測(cè)氣瓶(14)，所述瓶裝高壓氣源(I)通過(guò)第一管路(2)與十字形的第二管路(8) —端口相連接，第二管路⑶的水平管路上依次連接有入口截止閥(3)、入口針閥(4)、出口針閥(6)和出口截止閥(7)，所述第二管路(8)的垂直管路穿過(guò)第一橡膠塞(9)密封固定在水倉(cāng)上蓋(10)的圓形開口處，所述第二管路(8)的垂直管路的上端與壓力表(5)相連接，另一端通過(guò)第三管路(12)與待測(cè)氣瓶(14)相連接，所述待測(cè)氣瓶(14)密封在水倉(cāng)主體(13)的內(nèi)部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置，其特征在于，所述支管(16)的水平開口處的高度低于水倉(cāng)上蓋(10)的高度，以便水倉(cāng)加滿水后，支管內(nèi)的水可以上升至液面測(cè)量部分。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置，其特征在于，所述法蘭密封(11)為中間夾有橡膠圈的法蘭密封。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置，其特征在于，所述水倉(cāng)上蓋(10)的形狀為半球型，所述水倉(cāng)主體(13)為一個(gè)圓柱形水缸，以保證向水倉(cāng)內(nèi)注水時(shí)不會(huì)留下大量氣泡。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置，其特征在于，所述液體測(cè)量裝置(18)是最小刻度為0.1mL的50mL移液管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置，其特征在于，所述第一管路(2)為1/16’英寸或1/8’英寸不銹鋼管路；所述第二管路(8)為1/4’英寸不銹鋼管路；所述第三管路(12)為1/16’英寸不銹鋼管路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置，其特征在于，所述水倉(cāng)主體(13)內(nèi)裝滿自來(lái)水或者純凈水。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置，其特征在于，所述瓶裝高壓氣源(I)內(nèi)的高壓氣體為惰性氣體。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種氣瓶體積膨脹精確測(cè)量裝置包括水倉(cāng)部分、液面測(cè)量部分和充氣控制部分，其中，所述水倉(cāng)部分包括水倉(cāng)上蓋、水倉(cāng)主體和水倉(cāng)底座，水倉(cāng)主體的內(nèi)部還密封有待測(cè)氣瓶；所述液面測(cè)量部分包括帶有精密刻度的液體測(cè)量裝置和第二橡膠塞；所述充氣控制部分包括瓶裝高壓氣源、管路、截止閥、針閥和壓力表組成。本發(fā)明通過(guò)精確測(cè)量不同類型的氣瓶，在充入不同壓力的氣體后，氣瓶體積的增加情況，建立該類氣瓶體積增加值與氣瓶?jī)?nèi)氣體壓力增加值的相關(guān)曲線，得到該類氣瓶的體積膨脹系數(shù)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在不同充壓情況下對(duì)氣瓶體積膨脹的精確估算，從而可以準(zhǔn)確計(jì)算氣瓶在充裝氣體后空氣浮力的增加值，準(zhǔn)確修正空氣浮力對(duì)氣瓶稱量結(jié)果的影響。
【IPC分類】G01N19/00
【公開號(hào)】CN105004663
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510417329
【發(fā)明人】王德發(fā), 趙玉祥
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院
【公開日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日