专利名称：比重计的制作方法
技术领域：
本发明涉及比重计，S卩，用于测量放置在处于气体压力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 禾口 ΕΡ-Α-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风险的操作。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阀相关联，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块 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，专门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
3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。
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。
具体实施例方式根据图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(r6SeaU 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，Vl和V2代表腔室1和腔室2的体积，Pl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 = Vl+[(PF-P2)/(PF-Pl)] · 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(culassesup6rieure) 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 锁定操作杆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(VismiCr0m6trique)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) 内的水平操作。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。
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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
ο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。
权利要求
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)；两个压力传感器(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块体(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，专门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。
全文摘要
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。
文档编号G01F17/00GK101910820SQ200880122650
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月24日 优先权日2007年12月27日
发明者克里斯托夫·布雷内斯, 弗拉维·波勒, 弗雷德里克·若里翁 申请人:法国原子能及替代能源委员会