CN106679757A - 一种用于高压物性分析仪的可视体积计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其包括样品筒模块、视窗模块、计量模块、活塞模块及机架模块，其中样品筒模块用于组成样品腔，放置待测量体积的样品；视窗模块用于观察计量样品筒中的介质；计量模块用于样品筒模块中的样品筒(3)内的样品计量；活塞模块用于调节样品筒(3)内介质的体积和压力；机架模块用于安装样品筒模块、视窗模块、计量模块、活塞模块。本装置采用单观察窗计量机构，使得样品筒无论在垂直状态还是倾斜状态下，从多方位清晰的观测样品，大大地提高了微量体积的计量精度，提高了样品筒的强度,同时节约了生产成本，计量操作更方便。

Description

一种用于高压物性分析仪的可视体积计量装置

技术领域

本发明属于体积计量技术领域，涉及一种用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其适用于石油工程、石油化工等工业现场。

背景技术

体积计量技术在工业现场中经常被采用，也极大地推动了工业现场设备技术的发展。因各种工业场合或环境或条件不同，也产生了各种专用或特殊的体积计量仪器，也就是体积计量仪器有其一定的专用性或一般不具有通用性或普适性。

在专门的分析仪器中，尤其是高压物性分析仪中，由于对环境或实验分析条件要求的苛刻性，对体积计量的准确度或精密度也要求的极为严格；现有的无汞高压物性分析仪在计量样品时一般采用双观察窗计量结构，即样品筒两侧对称设置观察窗，样品筒与窗体一直保持在垂直方向，它的耐高温高压的性能比较差，在计量样品时，样品筒必须保持在垂直位置，计量操作不方便，在样品筒倾斜状态下，样品状态不能全面的观测，使得微量体积计量指标比较小，也不利于观察样品的状态，影响了样品测量精度。

发明内容

基于现有技术中的难题，本申请人投入大量人力物力，提出一种用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其不仅解决了现有技术中的难题，也具备了单观察窗、计量方便、计量精度高的技术优势。

依据本发明的技术方案，一种用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其包括样品筒模块、视窗模块、计量模块、活塞模块及机架模块，其中样品筒模块用于组成样品腔，放置待测量体积的样品；视窗模块用于观察计量样品筒中的介质；计量模块用于样品筒模块中的样品筒3内的样品计量，包括摄像机罩8、摄像机9及光源29；活塞模块用于调节样品筒3内介质的体积和压力；机架模块用于安装样品筒模块、视窗模块、计量模块、活塞模块。

其中，所述用于高压物性分析仪的可视体积计量装置的样品筒模块包括螺母1、压帽2、样品筒3、堵头16和密封圈组17，样品筒3是样品筒模块的主体，样品筒3里面的腔体用于盛放待测量介质；堵头16的作用是将样品筒的上端部封住，形成腔体；密封圈组17的作用是将堵头16与样品筒3之间的间隙进行封堵，防止介质通过样品筒3与堵头16之间的间隙泄漏出去；压帽2通过螺纹与样品筒3固定在一起；螺母1与堵头16的螺纹相连，将堵头16与压帽2固定在一起；这样堵头16被固定在确定的位置上，螺母1、压帽2、堵头16与密封圈组17一起将样品筒3上端部封住。

用于高压物性分析仪的可视体积计量装置的机架模块包括安装板10、保温套14及机座15，样品筒模块中的样品筒3安装在机座15上，计量模块安装在安装板10上，安装板10安装在机座15上，保温套14对样品筒3进行保温，视窗隔温罩7、压板11、隔热玻璃12安装在保温套上14上，活塞杆28与高压物性分析仪驱动装置相连

进一步地，用于高压物性分析仪的可视体积计量装置固定设置在无汞高压物性分析仪上，所述用于无汞高压物性分析仪的可视体积计量装置包括一个观察窗、样品筒、机座、摄像机、光源和固定板，观察窗固定在无汞高压物性分析仪的样品筒上，样品筒固定在机座上，所述摄像机固定在固定板上，光源固定在压板上，压板固定在样品筒上；光源为冷光源。

用于高压物性分析仪的可视体积计量装置中的观察窗采用单视窗结构，视窗采用长条形状，长条状视窗轴线与样品筒轴线平行、与摄像机的轴线垂直。冷光源设置在观察窗前端。

本发明用于高压物性分析仪的可视体积计量装置采用单观察窗计量机构，使得样品筒无论在垂直状态还是倾斜状态下，从多方位清晰的观测样品，很大的提高了微量体积的计量精度，同时节约了生产成本，计量方便，该计量窗为耐高温耐高压的透明材料制成，提高了计量机构的耐高温耐高压性能，使用稳定。

附图说明

图1为当介质的体积较大时用于高压物性分析仪的可视体积计量装置的示意图；

图2是可视体积计量装置结构俯视示意图；

图3是当计量微量体积时可视体积计量装置的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

本发明的用于高压物性分析仪的可视体积计量装置用于样品筒可视体积计量，其主要包括观察窗、压板、样品筒、机座、摄像机、光源、固定板、保温层、密封件、柱塞等。该可视体积计量装置固定在无汞高压物性分析仪机架上，机架与底座用螺栓连接起来，样品筒用螺栓固定在机座上。观察窗用螺栓与压板及密封组件固定在样品筒上。摄像机用螺栓固定在固定板上，固定板用螺栓固定在机座上，光源固定在压板上，密封件安装在柱塞和高压视窗上，用于样品筒的密封。柱塞安装在机架上，用于调节样品筒的压力及容积。保温套安装在机座上，用于调节样品筒的温度。本发明的可视体积计量装置采用单观察窗计量机构，使得样品筒无论在垂直状态还是倾斜状态下，从多方位清晰的观测样品，大大地提高了微量体积的计量精度，提高了样品筒的强度,同时节约了生产成本，计量操作更方便，该计量窗为耐高温耐高压的透明材料制成，提高了计量机构的耐高温耐高压性能，使用稳定。

更具体地，本发明的用于高压物性分析仪的可视体积计量装置包括样品筒模块、视窗模块、计量模块、活塞模块及机架模块。

其中，样品筒模块用于组成样品腔，放置待测量体积的样品；样品筒模块包括螺母1、压帽2、样品筒3、堵头16和密封圈组17，见图1所示。样品筒3是样品筒模块的主体，它里面的腔体用于盛放待测量介质；堵头16的作用是将样品筒的上端部封住，形成腔体；密封圈组17的作用是将堵头16与样品筒3之间的间隙进行封堵，防止介质通过样品筒3与堵头16之间的间隙泄漏出去；压帽2通过螺纹与样品筒3固定在一起；螺母1与堵头16的螺纹相连，将堵头16与压帽2固定在一起；这样堵头16被固定在确定的位置上，螺母1、压帽2、堵头16与密封圈组17一起将样品筒3上端部封住。

视窗模块用于观察计量样品筒中的介质,包括压板4、螺母5、螺栓6、视窗隔温罩7、玻璃压板11、隔热玻璃12、密封螺栓13、高压玻璃20、垫圈21、压垫22、垫圈23、垫圈24和密封组件25，见图1所示。压板4用于固定高压玻璃20,压板4用螺栓5、螺栓6固定在样品筒3上，视窗隔温罩7用于将样品3外的热量隔开，同时形成摄像头观察通道，便于摄像头观察样品筒内的介质。视窗隔温罩7用压板11固定在保温套14上。玻璃压板11用于将隔热玻璃12及视窗隔温罩7固定在保温套14上，隔热玻璃12用于隔离视窗隔温罩7内的高温，防止高温将摄像头损坏，同时隔热玻璃12用于透光，便于摄像头观察样品筒3内的介质。高压玻璃20用于承受样品筒内的高压介质产生的压力，同时用于摄像机观察样品。垫圈21及垫圈23安装在高压玻璃20的上下两面，用于高压玻璃20的缓冲，防止玻璃损坏。密封螺栓13、压垫22、垫圈24、密封组件25共同用于高压玻璃20的密封，当样品筒内的介质产生压力时，样品会从高压玻璃20与样品筒3之间的间隙泄漏出来。密封组件25用于高压玻璃20的侧面密封，压垫22和垫圈24用于夹紧密封组件25。密封螺栓13安装在压板4上，用于调整密封组件25的夹紧力，调节高压玻璃20的密封性能。

计量模块用于样品筒3内的样品计量，包括摄像机罩8、摄像机9及光源29，见图1、图2所示。摄像机9用于观察样品3内的介质位置、分界线，安装在安装板10上；摄像机罩8用于遮挡摄像头周围的光线，光线会影响摄像的清晰度，影响图片质量，摄像机罩8安装在安装板10上；光源29用于照亮样品筒3内的介质，便于摄像机捕捉里两种介质的分界面，没有光源，摄像机将无法看清样品筒内的介质，光源29安装在压板4上。

活塞模块用于调节样品筒3内介质的体积和压力，包括活塞头26，密封组件27、活塞杆28，见图1所示。当活塞杆28在动力的作用下向上移动时，样品筒3内的介质被压缩，样品体积减少，压力增加；当活塞杆28在动力的作用下向下移动时，样品筒3内的介质被放松，样品体积增加，压力减小。密封组件27的作用是密封活塞头与样品筒3之间的间隙，防止介质泄漏。活塞杆28安装在机架模块上，活塞头安装在活塞杆上，密封组件26安装在两者活塞头上。

机架模块用于安装样品筒模块、视窗模块、计量模块、活塞模块。包括安装板10、保温套14及机座15，见图1所示。样品筒模块中的样品筒3安装在机座15上，计量模块安装在安装板10上，安装板10安装在机座15上，保温套14对样品筒3进行保温，视窗隔温罩7、压板11、隔热玻璃12安装在保温套上14上，活塞杆28与高压物性分析仪驱动装置相连。

下面参照附图1及图2来详述本发明的用于高压物性分析仪的可视体积计量装置。

如图1所示的可视体积计量装置结构，安装在堵头16上的螺母1用于将堵头16与压帽2固定；压帽2用于将堵头16固定在样品筒3上；样品筒3与堵头16、活塞头26、高压透明玻璃20构成样品腔。样品筒用螺栓固定在机座15上。

压板4用于固定高压透明玻璃20及玻璃密封组件25，压板4用螺母5和螺栓6固定在样品筒上；视窗隔温罩7用于防止热量损坏摄像镜头9，同时确保摄像光线无障碍照射到高压透明玻璃20上，视窗隔温罩7安装在保温罩14上；摄像机罩8用于挡住摄像头周围的光线，以免影响摄像效果，摄像机罩8安装在安装板10上；摄像机9用于采集计量信号，摄像机安装在安装板10上；玻璃压板11用于固定隔热玻璃12，玻璃压板11用于固定玻璃12，固定在保温罩14上，玻璃12的作用是隔热；密封螺栓13用于调节高压透明玻璃密封性能，安装在压板4上；保温套14用于给样品筒建立高温环境，保温套安装在底座上；机座15用于固定样品筒、安装板、保温罩等，机座15安装在无汞高压物性分析仪机架上，便于摆动。

堵头16与样品筒、高压透明玻璃、活塞围城样品腔；密封组件17用于堵头与样品筒的密封，安装在堵头上；实验介质一18和实验介质二19，两者之间为分界面，通过摄像系统获取分界面的信息来计量实验介质一的容积。摄像机光线透过高压透明玻璃20获取实验介质一和实验介质二的分界线信息。高压透明玻璃安装在样品筒上，与密封组件25一起形成密封结构，保证实验介质不会从玻璃侧面泄漏。垫圈21，用于高压透明玻璃减压，防止玻璃损坏，安装在高压透明玻璃上部。压垫22，用于压紧密封组件，防止密封泄漏，安装在样品筒上。垫圈23，用于高压透明玻璃减压，防止玻璃损坏，安装在高压透明玻璃底部。垫圈24，调整密封组件25的位置。密封组件25，用于高压透明玻璃密封，安装在样品筒和高压透明玻璃之间。活塞头26，安装在活塞杆上，与密封组件一起组合成活塞。密封组件27用于活塞密封。活塞杆28，用于安装活塞头。活塞头、密封组件、活塞杆一起组成活塞，用于调节样品筒的介质容积和压力。

图2为可视体积计量装置结构俯视示意图，图中3样品筒,4为压板，5为螺母，6为螺栓，7为视窗隔温罩,9为摄像机,10为安装板,11为玻璃压板,12为隔热玻璃，13为密封螺栓，21为垫圈，22为压垫，23为垫圈，24为垫圈，25为密封组件，29为光源。

进一步地，介质18体积较大时，使用如图1所示的实施方式。如图1所示，由样品筒3、堵头16、密封圈组17、高压透明玻璃20、密封圈组25、活塞头26、密封圈组27组成样品腔。样品腔中的介质为两种,以种为气相,一种为液相。图2中29是光源，光源通过玻璃照亮样品腔，图1中的摄像机9通过高压透明玻璃20获取样品腔中气液两相分界面的信息，由计算机处理，最终输出气相体积。调节保温罩14的温度，改变样品腔的温度，改变样品气液两相的体积，气液两相的分界线产生变化，变化的信息由摄像机获取，经过计算机处理，获取气液两相的体积变化。

当活塞由活塞头26、密封组件27及活塞杆28组成上下移动时，样品筒的容积发生改变，样品筒内的介质压力发生变化，样品筒内的气液两相体积发生变化，气液两相的分界线产生变化。摄像机摄取变化的分界线位置信号，经过计算机及软件的处理，得出在不同压力下的样品筒的两种介质的体积变化。

当介质18的体积较小时，使用如图2所示的实施方式。当图中介质18的体积较小时，由于横截面较大，介质的高度较小，可能只有零点几到一两毫米，摄像机无法捕捉两种介质的分界面，微量介质将无法计量。

当介质18的体积为微量时，使用如图3所示的实施方式。如图3所示，通过安装在无汞高压物性分析仪上的转动装置，将计量装置旋转45°，计量微量介质18。当计量装置处于图3的位置状态时，此时微量介质位于介质腔的左上角，由于横截面比较小，这样介质18的高度就变得较高，摄像机就可以捕捉到两种介质的分界面，通过计算机及处理软件，就可以得出微量介质18的体积。

本发明的装置采用单观察窗计量机构，使得样品筒无论在垂直状态还是倾斜状态下，从多方位清晰的观测样品，大大地提高了微量体积的计量精度，提高了样品筒的强度,同时节约了生产成本，计量操作更方便，该计量窗为耐高温耐高压的透明材料制成，提高了计量机构的耐高温耐高压性能，使用稳定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其包括样品筒模块、视窗模块、计量模块、活塞模块及机架模块，其中样品筒模块用于组成样品腔，放置待测量体积的样品；视窗模块用于观察计量样品筒中的介质；计量模块用于样品筒模块中的样品筒(3)内的样品计量，包括摄像机罩(8)、摄像机(9)及光源(29)；活塞模块用于调节样品筒(3)内介质的体积和压力；机架模块用于安装样品筒模块、视窗模块、计量模块、活塞模块。

2.根据权利要求1的用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其特征在于：样品筒模块包括螺母(1)、压帽(2)、样品筒(3)、堵头(16)和密封圈组(17)，样品筒(3)是样品筒模块的主体，样品筒(3)里面的腔体用于盛放待测量介质；堵头(16)的作用是将样品筒的上端部封住，形成腔体；密封圈组17的作用是将堵头(16)与样品筒(3)之间的间隙进行封堵，防止待测量介质通过样品筒(3)与堵头(16)之间的间隙泄漏出去；压帽(2)通过螺纹与样品筒(3)固定在一起；螺母(1)与堵头(16)的螺纹相连，将堵头(16)与压帽(2)固定在一起；这样堵头(16)被固定在确定的位置上，螺母(1)、压帽(2)、堵头(16)与密封圈组(17)一起将样品筒(3)上端部封住。

3.根据权利要求1的用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其特征在于：机架模块包括安装板(10)、保温套(14)及机座(15)，样品筒模块中的样品筒(3)安装在机座(15)上，计量模块安装在安装板(10)上，安装板(10)安装在机座(15)上，保温套(14)对样品筒(3)进行保温，视窗隔温罩(7)、压板(11)、隔热玻璃(12)安装在保温套(14)上，活塞杆(28)与无汞高压物性分析仪驱动装置相连。

4.根据权利要求1的用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其特征在于：所述可视体积计量装置固定设置在无汞高压物性分析仪上，所述用于无汞高压物性分析仪的可视体积计量装置包括一个观察窗、样品筒、机座、摄像机、光源和固定板，观察窗固定在无汞高压物性分析仪的样品筒上，样品筒固定在机座上，所述摄像机固定在固定板上，光源固定在压板上，压板固定在样品筒上；光源为冷光源。

5.根据权利要求4的用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其特征在于：所述观察窗采用单视窗结构，视窗采用长条形状，长条状视窗轴线与样品筒轴线平行、与摄像机的轴线垂直。

6.根据权利要求4的用于高压物性分析仪的可视体积计量装置，其特征在于：所述观察窗前端设置冷光源。