一種用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置的製作方法

2023-05-29 07:53:26 2

本發明屬於體積計量技術領域，涉及一種用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置，其適用於石油工程、石油化工等工業現場。

背景技術：

體積計量技術在工業現場中經常被採用，也極大地推動了工業現場設備技術的發展。因各種工業場合或環境或條件不同，也產生了各種專用或特殊的體積計量儀器，也就是體積計量儀器有其一定的專用性或一般不具有通用性或普適性。

在專門的分析儀器中，尤其是高壓物性分析儀中，由於對環境或實驗分析條件要求的苛刻性，對體積計量的準確度或精密度也要求的極為嚴格；現有的無汞高壓物性分析儀在計量樣品時一般採用雙觀察窗計量結構，即樣品筒兩側對稱設置觀察窗，樣品筒與窗體一直保持在垂直方向，它的耐高溫高壓的性能比較差，在計量樣品時，樣品筒必須保持在垂直位置，計量操作不方便，在樣品筒傾斜狀態下，樣品狀態不能全面的觀測，使得微量體積計量指標比較小，也不利於觀察樣品的狀態，影響了樣品測量精度。

技術實現要素：

基於現有技術中的難題，本申請人投入大量人力物力，提出一種用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置，其不僅解決了現有技術中的難題，也具備了單觀察窗、計量方便、計量精度高的技術優勢。

依據本發明的技術方案，一種用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置，其包括樣品筒模塊、視窗模塊、計量模塊、活塞模塊及機架模塊，其中樣品筒模塊用於組成樣品腔，放置待測量體積的樣品；視窗模塊用於觀察計量樣品筒中的介質；計量模塊用於樣品筒模塊中的樣品筒3內的樣品計量，包括攝像機罩8、攝像機9及光源29；活塞模塊用於調節樣品筒3內介質的體積和壓力；機架模塊用於安裝樣品筒模塊、視窗模塊、計量模塊、活塞模塊。

其中，所述用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置的樣品筒模塊包括螺母1、壓帽2、樣品筒3、堵頭16和密封圈組17，樣品筒3是樣品筒模塊的主體，樣品筒3裡面的腔體用於盛放待測量介質；堵頭16的作用是將樣品筒的上端部封住，形成腔體；密封圈組17的作用是將堵頭16與樣品筒3之間的間隙進行封堵，防止介質通過樣品筒3與堵頭16之間的間隙洩漏出去；壓帽2通過螺紋與樣品筒3固定在一起；螺母1與堵頭16的螺紋相連，將堵頭16與壓帽2固定在一起；這樣堵頭16被固定在確定的位置上，螺母1、壓帽2、堵頭16與密封圈組17一起將樣品筒3上端部封住。

用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置的機架模塊包括安裝板10、保溫套14及機座15，樣品筒模塊中的樣品筒3安裝在機座15上，計量模塊安裝在安裝板10上，安裝板10安裝在機座15上，保溫套14對樣品筒3進行保溫，視窗隔溫罩7、壓板11、隔熱玻璃12安裝在保溫套上14上，活塞杆28與高壓物性分析儀驅動裝置相連

進一步地，用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置固定設置在無汞高壓物性分析儀上，所述用於無汞高壓物性分析儀的可視體積計量裝置包括一個觀察窗、樣品筒、機座、攝像機、光源和固定板，觀察窗固定在無汞高壓物性分析儀的樣品筒上，樣品筒固定在機座上，所述攝像機固定在固定板上，光源固定在壓板上，壓板固定在樣品筒上；光源為冷光源。

用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置中的觀察窗採用單視窗結構，視窗採用長條形狀，長條狀視窗軸線與樣品筒軸線平行、與攝像機的軸線垂直。冷光源設置在觀察窗前端。

本發明用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置採用單觀察窗計量機構，使得樣品筒無論在垂直狀態還是傾斜狀態下，從多方位清晰的觀測樣品，很大的提高了微量體積的計量精度，同時節約了生產成本，計量方便，該計量窗為耐高溫耐高壓的透明材料製成，提高了計量機構的耐高溫耐高壓性能，使用穩定。

附圖說明

圖1為當介質的體積較大時用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置的示意圖；

圖2是可視體積計量裝置結構俯視示意圖；

圖3是當計量微量體積時可視體積計量裝置的示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明的用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置用於樣品筒可視體積計量，其主要包括觀察窗、壓板、樣品筒、機座、攝像機、光源、固定板、保溫層、密封件、柱塞等。該可視體積計量裝置固定在無汞高壓物性分析儀機架上，機架與底座用螺栓連接起來，樣品筒用螺栓固定在機座上。觀察窗用螺栓與壓板及密封組件固定在樣品筒上。攝像機用螺栓固定在固定板上，固定板用螺栓固定在機座上，光源固定在壓板上，密封件安裝在柱塞和高壓視窗上，用於樣品筒的密封。柱塞安裝在機架上，用於調節樣品筒的壓力及容積。保溫套安裝在機座上，用於調節樣品筒的溫度。本發明的可視體積計量裝置採用單觀察窗計量機構，使得樣品筒無論在垂直狀態還是傾斜狀態下，從多方位清晰的觀測樣品，大大地提高了微量體積的計量精度，提高了樣品筒的強度,同時節約了生產成本，計量操作更方便，該計量窗為耐高溫耐高壓的透明材料製成，提高了計量機構的耐高溫耐高壓性能，使用穩定。

更具體地，本發明的用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置包括樣品筒模塊、視窗模塊、計量模塊、活塞模塊及機架模塊。

其中，樣品筒模塊用於組成樣品腔，放置待測量體積的樣品；樣品筒模塊包括螺母1、壓帽2、樣品筒3、堵頭16和密封圈組17，見圖1所示。樣品筒3是樣品筒模塊的主體，它裡面的腔體用於盛放待測量介質；堵頭16的作用是將樣品筒的上端部封住，形成腔體；密封圈組17的作用是將堵頭16與樣品筒3之間的間隙進行封堵，防止介質通過樣品筒3與堵頭16之間的間隙洩漏出去；壓帽2通過螺紋與樣品筒3固定在一起；螺母1與堵頭16的螺紋相連，將堵頭16與壓帽2固定在一起；這樣堵頭16被固定在確定的位置上，螺母1、壓帽2、堵頭16與密封圈組17一起將樣品筒3上端部封住。

視窗模塊用於觀察計量樣品筒中的介質,包括壓板4、螺母5、螺栓6、視窗隔溫罩7、玻璃壓板11、隔熱玻璃12、密封螺栓13、高壓玻璃20、墊圈21、壓墊22、墊圈23、墊圈24和密封組件25，見圖1所示。壓板4用於固定高壓玻璃20,壓板4用螺栓5、螺栓6固定在樣品筒3上，視窗隔溫罩7用於將樣品3外的熱量隔開，同時形成攝像頭觀察通道，便於攝像頭觀察樣品筒內的介質。視窗隔溫罩7用壓板11固定在保溫套14上。玻璃壓板11用於將隔熱玻璃12及視窗隔溫罩7固定在保溫套14上，隔熱玻璃12用於隔離視窗隔溫罩7內的高溫，防止高溫將攝像頭損壞，同時隔熱玻璃12用於透光，便於攝像頭觀察樣品筒3內的介質。高壓玻璃20用於承受樣品筒內的高壓介質產生的壓力，同時用於攝像機觀察樣品。墊圈21及墊圈23安裝在高壓玻璃20的上下兩面，用於高壓玻璃20的緩衝，防止玻璃損壞。密封螺栓13、壓墊22、墊圈24、密封組件25共同用於高壓玻璃20的密封，當樣品筒內的介質產生壓力時，樣品會從高壓玻璃20與樣品筒3之間的間隙洩漏出來。密封組件25用於高壓玻璃20的側面密封，壓墊22和墊圈24用於夾緊密封組件25。密封螺栓13安裝在壓板4上，用於調整密封組件25的夾緊力，調節高壓玻璃20的密封性能。

計量模塊用於樣品筒3內的樣品計量，包括攝像機罩8、攝像機9及光源29，見圖1、圖2所示。攝像機9用於觀察樣品3內的介質位置、分界線，安裝在安裝板10上；攝像機罩8用於遮擋攝像頭周圍的光線，光線會影響攝像的清晰度，影響圖片質量，攝像機罩8安裝在安裝板10上；光源29用於照亮樣品筒3內的介質，便於攝像機捕捉裡兩種介質的分界面，沒有光源，攝像機將無法看清樣品筒內的介質，光源29安裝在壓板4上。

活塞模塊用於調節樣品筒3內介質的體積和壓力，包括活塞頭26，密封組件27、活塞杆28，見圖1所示。當活塞杆28在動力的作用下向上移動時，樣品筒3內的介質被壓縮，樣品體積減少，壓力增加；當活塞杆28在動力的作用下向下移動時，樣品筒3內的介質被放鬆，樣品體積增加，壓力減小。密封組件27的作用是密封活塞頭與樣品筒3之間的間隙，防止介質洩漏。活塞杆28安裝在機架模塊上，活塞頭安裝在活塞杆上，密封組件26安裝在兩者活塞頭上。

機架模塊用於安裝樣品筒模塊、視窗模塊、計量模塊、活塞模塊。包括安裝板10、保溫套14及機座15，見圖1所示。樣品筒模塊中的樣品筒3安裝在機座15上，計量模塊安裝在安裝板10上，安裝板10安裝在機座15上，保溫套14對樣品筒3進行保溫，視窗隔溫罩7、壓板11、隔熱玻璃12安裝在保溫套上14上，活塞杆28與高壓物性分析儀驅動裝置相連。

下面參照附圖1及圖2來詳述本發明的用於高壓物性分析儀的可視體積計量裝置。

如圖1所示的可視體積計量裝置結構，安裝在堵頭16上的螺母1用於將堵頭16與壓帽2固定；壓帽2用於將堵頭16固定在樣品筒3上；樣品筒3與堵頭16、活塞頭26、高壓透明玻璃20構成樣品腔。樣品筒用螺栓固定在機座15上。

壓板4用於固定高壓透明玻璃20及玻璃密封組件25，壓板4用螺母5和螺栓6固定在樣品筒上；視窗隔溫罩7用於防止熱量損壞攝像鏡頭9，同時確保攝像光線無障礙照射到高壓透明玻璃20上，視窗隔溫罩7安裝在保溫罩14上；攝像機罩8用於擋住攝像頭周圍的光線，以免影響攝像效果，攝像機罩8安裝在安裝板10上；攝像機9用於採集計量信號，攝像機安裝在安裝板10上；玻璃壓板11用於固定隔熱玻璃12，玻璃壓板11用於固定玻璃12，固定在保溫罩14上，玻璃12的作用是隔熱；密封螺栓13用於調節高壓透明玻璃密封性能，安裝在壓板4上；保溫套14用於給樣品筒建立高溫環境，保溫套安裝在底座上；機座15用於固定樣品筒、安裝板、保溫罩等，機座15安裝在無汞高壓物性分析儀機架上，便於擺動。

堵頭16與樣品筒、高壓透明玻璃、活塞圍城樣品腔；密封組件17用於堵頭與樣品筒的密封，安裝在堵頭上；實驗介質一18和實驗介質二19，兩者之間為分界面，通過攝像系統獲取分界面的信息來計量實驗介質一的容積。攝像機光線透過高壓透明玻璃20獲取實驗介質一和實驗介質二的分界線信息。高壓透明玻璃安裝在樣品筒上，與密封組件25一起形成密封結構，保證實驗介質不會從玻璃側面洩漏。墊圈21，用於高壓透明玻璃減壓，防止玻璃損壞，安裝在高壓透明玻璃上部。壓墊22，用於壓緊密封組件，防止密封洩漏，安裝在樣品筒上。墊圈23，用於高壓透明玻璃減壓，防止玻璃損壞，安裝在高壓透明玻璃底部。墊圈24，調整密封組件25的位置。密封組件25，用於高壓透明玻璃密封，安裝在樣品筒和高壓透明玻璃之間。活塞頭26，安裝在活塞杆上，與密封組件一起組合成活塞。密封組件27用於活塞密封。活塞杆28，用於安裝活塞頭。活塞頭、密封組件、活塞杆一起組成活塞，用於調節樣品筒的介質容積和壓力。

圖2為可視體積計量裝置結構俯視示意圖，圖中3樣品筒,4為壓板，5為螺母，6為螺栓，7為視窗隔溫罩,9為攝像機,10為安裝板,11為玻璃壓板,12為隔熱玻璃，13為密封螺栓，21為墊圈，22為壓墊，23為墊圈，24為墊圈，25為密封組件，29為光源。

進一步地，介質18體積較大時，使用如圖1所示的實施方式。如圖1所示，由樣品筒3、堵頭16、密封圈組17、高壓透明玻璃20、密封圈組25、活塞頭26、密封圈組27組成樣品腔。樣品腔中的介質為兩種,以種為氣相,一種為液相。圖2中29是光源，光源通過玻璃照亮樣品腔，圖1中的攝像機9通過高壓透明玻璃20獲取樣品腔中氣液兩相分界面的信息，由計算機處理，最終輸出氣相體積。調節保溫罩14的溫度，改變樣品腔的溫度，改變樣品氣液兩相的體積，氣液兩相的分界線產生變化，變化的信息由攝像機獲取，經過計算機處理，獲取氣液兩相的體積變化。

當活塞由活塞頭26、密封組件27及活塞杆28組成上下移動時，樣品筒的容積發生改變，樣品筒內的介質壓力發生變化，樣品筒內的氣液兩相體積發生變化，氣液兩相的分界線產生變化。攝像機攝取變化的分界線位置信號，經過計算機及軟體的處理，得出在不同壓力下的樣品筒的兩種介質的體積變化。

當介質18的體積較小時，使用如圖2所示的實施方式。當圖中介質18的體積較小時，由於橫截面較大，介質的高度較小，可能只有零點幾到一兩毫米，攝像機無法捕捉兩種介質的分界面，微量介質將無法計量。

當介質18的體積為微量時，使用如圖3所示的實施方式。如圖3所示，通過安裝在無汞高壓物性分析儀上的轉動裝置，將計量裝置旋轉45°，計量微量介質18。當計量裝置處於圖3的位置狀態時，此時微量介質位於介質腔的左上角，由於橫截面比較小，這樣介質18的高度就變得較高，攝像機就可以捕捉到兩種介質的分界面，通過計算機及處理軟體，就可以得出微量介質18的體積。

本發明的裝置採用單觀察窗計量機構，使得樣品筒無論在垂直狀態還是傾斜狀態下，從多方位清晰的觀測樣品，大大地提高了微量體積的計量精度，提高了樣品筒的強度,同時節約了生產成本，計量操作更方便，該計量窗為耐高溫耐高壓的透明材料製成，提高了計量機構的耐高溫耐高壓性能，使用穩定。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明實施例揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。