比重计

申请号 CN200880122650.6 申请日 2008-12-24 公开(公告)号 CN101910820A 公开(公告)日 2010-12-08
申请人 法国原子能及替代能源委员会; 发明人 弗雷德里克·若里翁; 克里斯托夫·布雷内斯; 弗拉维·波勒;
摘要 本 发明 提供了一种测量计,是用于测量样品体积的装置,包括:从单个 块 体切出的两个腔室;压 力 传感器 (3、4),安装在块体上,被防 辐射 屏蔽 罩(28)包围,并通过弯曲管道连接到样品腔室(1)。添加了 温度 传感器(25)。这个仪器适合于使用膨胀腔室(2)内部的气体膨胀来进行 放射性 样品体积的测量,而不会对 压力传感器 (3、4)造成辐射损伤,也不会有无法控制的热效应。
权利要求

1.一种比重计,包括:
两个连通的腔室(1、2),一个是样品腔室(1),另一个是膨胀腔室(2);
两个压传感器(3、4),分别与所述腔室和通气部件(8、9、10)关联,以使所述腔室相互连通以及与外部连通,或者隔离所述腔室;
其特征在于,
所述腔室在制造过程中从单个体(36)切出,所述压力传感器安装在所述块体上并由防辐射屏蔽罩(28)包围,所述压力传感器(3,4)通过弯曲管道连接至所述样品腔室(1),并且所述比重计具有用于所述样品腔室的温度传感器(25)。
2.根据权利要求1所述的比重计,其特征在于,专通过工厂加工于所述块体内的孔构成的管道使所述腔室相互连通、与外部连通、以及与所述压力传感器连通。
3.根据权利要求1或2所述的比重计,其特征在于,所述通气部件(8、9、10)包括在所述块体的孔(23)内部滑动的活塞(20),所述孔的每一个均包括底部和侧面,一个管道延伸到所述底部,另一个管道在所述侧面的底部延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的比重计,其特征在于,所述块体包括:通气部件(8、9、10)的启动装置(21)位于其上的单个侧面、和用于膨胀腔室的打开和关闭装置(14)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的比重计,其特征在于,所述比重计包括用于改变膨胀腔室(2)的体积的装置(26)。
6.根据权利要求1所述的比重计,其特征在于,所述块体(36)包括通过栓接和紧固在安装表面(13)处而组装在一起的部件(11和12)。
7.根据权利要求2和6所述的比重计,其特征在于,特定的管道(34、35)包括延伸到所述安装表面(13)的部分。
8.根据权利要求7所述的比重计,其特征在于,延伸到安装表面的所述部分包含在圆形密封件(43、44)的边缘的内侧,所述圆形密封件安装在所述块体(36)的部件(11、12)之间。
9.根据权利要求7或8所述的比重计,其特征在于,延伸到安装表面(13)的所述部分连接至穿通所述块体的其它管道(32至37;45、46),这些其它的管道位于所述安装表面(13)与所述腔室(1,2)之间、位于所述安装表面(13)与所述压力传感器(3,4)之间、或位于所述安装表面(13)与所述通气部件(8,9,10)之间。

说明书全文

技术领域

发明涉及比重计,即,用于测量放置在处于气体压下的测量腔室中的物体(称为样品)的体积的装置。因而,气体被设计成朝向与样品腔室连通的膨胀腔室部分地膨胀。假如两个腔室的体积都是已知的,则测量压力的差异能够推断出样品的体积。这些处理对确定容易渗透气体的多孔物体的实际体积特别有用。连同样品质量的测量一起,体积示数使得能确定由样品构成的物体的容重或密度

背景技术

然而,比重计容易受到不精确性的影响,这些不精确性具体是由压力传感器、体积测量值的估计、以及由于腔室与外界连通而导致出现死体积(静容量)引起的。放射性样品增加了难度,其中放射迅速地毁坏通常使用的气体传感器,并产生可改变气体压力的热量,并使测量产生偏差。通常使用的装置还阻止样品位于其中的屏蔽室内部的操作。
US-A-5 074 146,US-A-4 095 473和EP-A-0 720 011公开了存在这种不足的比重计。

发明内容

本发明的目的在于改进现有比重计的这些方面,以获得更精确的测量,以及获得甚至对于放射性样品来说也是无险的操作。
在一个具体实施例中,本发明涉及比重计,该比重计包括:两个连通的腔室,一个是样品腔室,另一个是膨胀腔室;两个压力传感器,分别与这两个腔室以及相关联,以使这两个腔室能相互连通且与外部连通,或者使它们隔离,其特征是,这两个腔室从相同的体(slab)切出,压力传感器安装在该块体上并被辐射屏蔽罩包围,与样品腔室关联的压力传感器通过弯曲管道连接到所述腔室,并且比重计具有样品腔室温度传感器。
该装置具有稳固和整体式的结实外形,这使其容易操作。屏蔽和管道的弯曲使得传感器能与辐射隔离,因为它们防止直接暴露至样品腔室。温度传感器担负校正的作用。最后,从单个块体切出腔室能确保它们体积的精确性。
根据另一个改进,这两个腔室通过如下方式相互连通、与外部连通、与温度传感器及压力传感器连通,所述方式为,专通过由工厂化地在块体上钻出的孔组成的管道,且最终通过用以分离块体的部件的安装表面连通,其中所述部件通过紧固或用螺栓栓紧组装在一起。
因为穿过块体的所述工厂化钻孔非常微小,所以可减少管道网络的死体积,另外地,还可以精确地确定所述死体积。
根据另一个改进,阀包括在块体的钻孔内部滑动的活塞,该孔包括两个管道延伸到其中的底座(fond)。
这个特征也减少了管道网络的死体积,确保了测量的准确性并使其容易控制。
关于改进比重计的操作,主体包括用于致动所述阀的装置,以及用于打开和关闭样品腔室的装置也是有利的。
最后,如果该仪器包括用于改变膨胀腔室体积的装置,则还可提高测量的精确性。
附图说明
下面将根据具体的实施例,参照附图对本发明各个方面进行总体描述,其中:
-图1表示比重计的框图,以及
-图2、图3、图4和图5示出这里提出的更具体的实施例,其中图2示出了外部视图,图3示出了剖面视图,图4示出了主要元件的位置和供应管道网络的局部视图,以及图5表示从外部观看的完整视图。

具体实施方式

根据图1,该系统包括样品腔室1、膨胀腔室2、分别与腔室1和腔室2关联的两个压力传感器3和4。腔室1、压力传感器3、与阀8及阀10之间的连通管道34,以及腔室2、压力传感器4、与阀8及阀10之间的连通管道35构成了气体网络(réseau de gaz)。管道40和41分别实现阀9的通气以及气体输入到仪器中。如果V代表放置在样品腔室1内部的样品的体积,V1和V2代表腔室1和腔室2的体积,P1和P2代表膨胀之前腔室1和腔室2的压力,以及PF代表连通和膨胀之后这两个腔室的共同压力,则下面的公式可得到样品体积:V=V1+[(PF-P2)/(PF-P1)]·V2。
现在我们继续说明图2、图3、图4和图5。该仪器的核心是块体(bloc)36,该块体36由按压在安装表面13上的上汽缸盖(culassesupérieure)11和下汽缸盖12组成。该仪器的装备主要位于上汽缸盖的上表面上,但有少数安装在块体36的围绕安装表面13的外围上,以及安装在下汽缸盖12的下表面上。
样品腔室11和膨胀腔室2制造在上汽缸盖11的内部;样品腔室1在上汽缸盖11的上侧上打开,但它可以通过凸缘(法兰)14的移动关闭,该凸缘14包括安装在汽缸盖11上的遮盖物15,在遮盖物15上旋转的操作杆16,铰接到上汽缸盖的门17使用操作杆16和定操作杆16的曲柄18被钉住到汽缸盖上,并处于样品腔室1的右边。
阀8、9和10包括螺栓固定至上汽缸盖11的管19,在管19内部滑动的活塞20,安装在管19顶部上的曲柄21,曲柄21使活塞20滑动穿过上汽缸盖11的孔23,每次滑动确保导管34和35的阻塞或连通,这将在后面说明。阀8、9和10的紧固螺钉52使汽缸盖11和12能在安装表面13上彼此抵压。上汽缸盖11还支撑通气孔24和用于膨胀腔室2的体积调节装置26,其中上述通气部件24可以由在样品腔室1下面的位于外围上的热电偶25和上侧的把手致动,所述体积调节装置26包括穿过其内部的螺旋千分尺(vismicrométrique)27。
下汽缸盖12基本上支撑被防辐射屏蔽罩28包围的压力传感器3和4以及装备有传动轴50的流量控制器29。考虑到为了冷却压力传感器而使其通风,该屏蔽罩28配备有能够连接到进气口的连接件55。屏蔽罩28支撑导向环31以便促进该仪器在管道(tunnel)内的平操作。在水平操作期间,安装相同但可移动的导向环53,以便维持该仪器的引导和最大保护。在打开管道的内门之后,使用屏蔽室内部的现有操作装置(起重机),该仪器通过其吊环54被抓住。然后该仪器被放置在上述屏蔽室的底部,并被4个支脚30支撑。然后,移去吊环54和导向环53。
现在我们继续描述块体36的内部布局。管道32和33以微小半径穿通下汽缸盖12,并延伸到压力传感器3和4。其他微小的管道34和35穿通上汽缸盖11,且位于下侧与阀的孔23之间,其中管道34从阀8延伸到阀9,管道35从阀8延伸到阀10。两个微小的管道45和46还穿通上汽缸盖11的下侧,并分别穿通样品腔室1和膨胀腔室2。管道40穿通上汽缸盖11,且位于阀9的孔23的一侧与外部之间,用作下通气部件;管道41穿过上汽缸盖11,处于阀10的孔23的一侧与外部之间,并连接到进气口装置47,其中该进气口装置47可以包括连接器48和流量控制器29,该连接器48被旋拧到部件49上,从而联结到压力传感器屏蔽罩上,并在进气管线的连接和断开期间提供刚性;最后,该网络包括从管道41分支出来并连接到通气部件24的管道42。使用该屏蔽室的远程操纵钳,通过将其操纵杆固定在上汽缸盖的凸起51上,来打开这个通气部件。所有所述管道也以微小的直径被穿通。
管道34和45延伸到夹在汽缸盖11与12之间的安装表面13的被密封件43包围的区域。同样地,管道35和46延伸到安装表面13的被另一个密封件44包围的区域。用作穿通两个汽缸盖11和12的管道之间的连接管道的管道34和35,每个均具有切入上汽缸盖下侧中的部分,因而通向安装表面13,这有助于建立所有的连接。所述部分包括在密封件43和44的边缘的内侧,因此防止通过安装表面13的泄漏
因此,该仪器的死体积包括:块体(masse du bloc)36的加工孔,这些加工孔由于直径微小而体积较小;由密封件43和44覆盖的区域,由于安装表面13的少量松开而体积也较小;以及孔23体积,由于为了建立延伸到孔23底部的这对管道34和35与位于它们侧面底部处的管道35、40和41之间的连通,活塞20需要的移动量较少,所以孔23的体积也较小。另外,由于高质量的工厂加工,所述死体积可被精确地确定。
压力传感器3和4远离样品腔室1,因而不易于被辐射损坏,这主要是由于屏蔽罩28,其次是由于样品腔室1与关联的压力传感器3之间的管道32、34和4之间的弯头,这阻止了辐射侵入;通向另一个压力传感器4的路径明显更弯曲。
热电偶25通过连通孔几乎直接与样品腔室1连通,该连通孔切入上汽缸盖11中,并被堵塞从而变得不会透过气体。因此气体温度的测量是精确的。
比重计的使用和测量的指示是常规的:将样品放置在腔室1内部,然后关闭腔室1,调节膨胀腔室2的体积;将汽缸(未示出)连接到连接器48,且用气体填充腔室1和腔室2,关闭通气部件9;用流量控制器29调节上述腔室的压力;当获得所需的压力时,关闭通气部件8以便隔离样品腔室1,通过启动通气部件24来释放膨胀腔室2中多余的压力,同时关闭通气部件10;然后打开通气部件8,并开始测量。然而,为了校正压力,在实验的整个过程中,最好连续地记录压力测量值以及温度测量值,以便可减去由温度造成的部分;这使用针对理想气体的定义公式来计算。
采用远程操纵装置将曲柄18和21与仪器保持在一起,因而该远程操纵装置的灵敏度是基本的,同样由于在操作按钮上安装了主动轮27和50,因此螺旋千分尺和流量控制器29可容易地转动。
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