和出口针阀6可以精确控制向待测气瓶内充入气体的速度和气瓶内的压力，而且可以利用入口截止阀3和出口截止阀7，使气瓶内的气体压力停止在任意的压力点，从而可以方便的测量在不同充装压力下气瓶的体积膨胀情况；所述第二管路8的垂直管路穿过第一橡胶塞9密封固定在水仓上盖10的开口处，所述第二管路8的垂直管路的一端与压力表5相连接，另一端通过第三管路12与待测气瓶14相连接。
[0025]此外，所述支管16的水平开口处的高度低于水仓上盖10的高度，以便水仓加满水后，支管内的水可以上升至液面测量部分，所述法兰密封11为中间夹有橡胶圈的法兰密封，使得水仓上盖与水仓主体之间的密封性更好；所述水仓主体13为一个圆柱形水缸，所述水仓上盖10的形状为半球型，以保证向水仓内注水时不会留下大量气泡；所述液体测量装置18是最小刻度为0.1mL的50mL移液管。
[0026]进一步的，所述第一管路2为1/16’英寸或1/8’英寸不锈钢管路，以减少管道应力对充气控制部分结构稳定性的影响；所述第二管路8为1/4’英寸不锈钢管路，使该部分结构稳定；所述第三管路12为1/16’英寸不锈钢管路，方便气瓶在水仓主体13内的移动；所述水仓主体13内装满自来水或者纯净水；所述瓶装高压气源I内的高压气体为惰性气体，不会影响到气瓶内表面的化学性质。
[0027]此外，瓶装高压气源内的气体压力要足够大(例如40L的高纯氮气，内部压力15MPa)，确保向待测气瓶充气后，待测气瓶内气体的最大压力可以达到1MPa及以上。压力表的量程要大于或者等于瓶装高压气源内气体的最大压力，精度不低于0.1MPa0
[0028]在实际操作过程中，首先将内部为常压的待测气瓶14通过第三管路12与充气控制部分连接，并确保连接处气密性良好，不会出现漏气现象。然后打开待测气瓶14瓶口的角阀，将连接好的待测气瓶14放入空的水仓主体13内，通过法兰11将水仓上盖10和水仓主体13紧密连接，确保密封良好，不会有水漏出。将充气控制部分的出口截止阀7关闭，将出口针阀6调到最小；将入口针阀调4到最小，将入口截止阀3关闭；通过1/16’英寸或1/8’英寸不锈钢管路将瓶装高压气源I与充气控制部分连接，并确保连接处气密性良好，不会出现漏气现象；通过橡胶塞17将移液管18固定到水仓的L型支管上端，并确保密封良好，不会有水从橡胶塞17处露出，并适当调整移液管18深入水仓的支管16内的深度，保证当水仓内加满水后待测气瓶14内充入气体之前，支管16内的液面可以上升到移液管18的最下端刻度以上，同时保证当待测气瓶14内充入最高压力的气体后，支管16内的液面上升至移液管18的最高刻度以下。打开橡胶塞9，向水仓内注水，直至水从橡胶塞9的开口处溢出，塞紧橡胶塞9，确保密封良好，并且在向待测气瓶14充气时不会有水从此处溢出。此时待测气瓶内气体的压力是I个大气压(约0.1MPa)，记录下移液管18中液面的准确刻度和压力表5的精确示值。然后打开瓶装高压气源I的阀门，打开出口截止阀7和入口截止阀3，调节出口针阀6和入口针阀4，向待测气瓶14内缓慢充入气体，当压力表5显示压力达到约IMPa时，关闭出口截止阀7和入口截止阀3，记录下移液管18中液面的准确刻度和压力表5的精确示值，此时压力表5的示值即为待测气瓶14内气体的压力值，至此完成一组数据的记录。再次打开出口截止阀7和入口截止阀3，继续上述充气过程，当压力分别达到约2MPa、3MPa，直至1MPa时，分别关闭出口截止阀7和入口截止阀3，记录下对应的移液管18中液面的准确刻度和压力表5的精确示值。这样就可以根据记录的多组压力表5的精确示值以及移液管18中液面的准确刻度值做一条拟合直线，该直线的斜率即为该待测气瓶的体积膨胀系数，所述体积膨胀系数的单位是mL/MPa，即气瓶内气体压力每增加IMPa时，气瓶体积的膨胀情况。
[0029]由此可见，本实用新型解决了在称量法气体标准物质研制过程中，气瓶体积膨胀的精确估算问题。通过精确测量不同类型的气瓶，在充入不同压力的气体后，气瓶体积的增加情况，建立该类气瓶体积增加值与气瓶内气体压力增加值的相关曲线，得到该类气瓶的体积膨胀系数。根据该体积膨胀系数可以实现在不同充压情况下，气瓶体积膨胀的精确估算，从而可以准确计算气瓶在充装气体后空气浮力的增加值，准确修正空气浮力对气瓶称量结果的影响。
[0030]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种气瓶体积膨胀精确测量装置，其特征在于，包括水仓部分(100)，液面测量部分(200)和充气控制部分(300)，其中， 所述水仓部分(100)包括水仓上盖(10)、水仓主体(13)和水仓底座(15)，所述水仓上盖(10)与水仓主体(13)之间夹设有法兰密封(11)，水仓上盖(10)的中心处设有一圆形开口，水仓主体(13)的侧壁上设有L型的支管(16)，水仓主体(13)的内部还密封有待测气瓶(14); 所述液面测量部分(200)包括带有精密刻度的液体测量装置(18)和第二橡胶塞(17)，所述液体测量装置(18)通过第二橡胶塞(17)密封固定连接在支管(16)的水平开口处；所述充气控制部分(300)包括瓶装高压气源(I)、第一管路(2)、入口截止阀(3)、入口针阀(4)、压力表(5)、出口针阀(6)、出口截止阀(7)、第二管路(8)、第三管路(12)和待测气瓶(14)，所述瓶装高压气源(I)通过第一管路(2)与十字形的第二管路(8) —端口相连接，第二管路⑶的水平管路上依次连接有入口截止阀(3)、入口针阀(4)、出口针阀(6)和出口截止阀(7)，所述第二管路(8)的垂直管路穿过第一橡胶塞(9)密封固定在水仓上盖(10)的圆形开口处，所述第二管路(8)的垂直管路的上端与压力表(5)相连接，另一端通过第三管路(12)与待测气瓶(14)相连接，所述待测气瓶(14)密封在水仓主体(13)的内部。2.根据权利要求1所述的气瓶体积膨胀精确测量装置，其特征在于，所述支管(16)的水平开口处的高度低于水仓上盖(10)的高度。3.根据权利要求1所述的气瓶体积膨胀精确测量装置，其特征在于，所述法兰密封(11)为中间夹有橡胶圈的法兰密封。4.根据权利要求1所述的气瓶体积膨胀精确测量装置，其特征在于，所述水仓上盖(10)的形状为半球型，所述水仓主体(13)为一个圆柱形水缸。5.根据权利要求1所述的气瓶体积膨胀精确测量装置，其特征在于，所述液体测量装置(18)是最小刻度为0.1mL的50mL移液管。6.根据权利要求1所述的气瓶体积膨胀精确测量装置，其特征在于，所述第一管路(2)为1/16’英寸或1/8’英寸不锈钢管路；所述第二管路(8)为1/4’英寸不锈钢管路；所述第三管路(12)为1/16’英寸不锈钢管路。7.根据权利要求1所述的气瓶体积膨胀精确测量装置，其特征在于，所述水仓主体(13)内装满自来水或者纯净水。8.根据权利要求1所述的气瓶体积膨胀精确测量装置，其特征在于，所述瓶装高压气源(I)内的高压气体为惰性气体。
【专利摘要】本实用新型涉及一种气瓶体积膨胀精确测量装置包括水仓部分、液面测量部分和充气控制部分，其中，所述水仓部分包括水仓上盖、水仓主体和水仓底座，水仓主体的内部还密封有待测气瓶；所述液面测量部分包括带有精密刻度的液体测量装置和第二橡胶塞；所述充气控制部分包括瓶装高压气源、管路、截止阀、针阀和压力表组成。本实用新型通过精确测量不同类型的气瓶，在充入不同压力的气体后，气瓶体积的增加情况，建立该类气瓶体积增加值与气瓶内气体压力增加值的相关曲线，得到该类气瓶的体积膨胀系数进而实现在不同充压情况下对气瓶体积膨胀的精确估算，从而可以准确计算气瓶在充装气体后空气浮力的增加值，准确修正空气浮力对气瓶称量结果的影响。
【IPC分类】G01N19/00
【公开号】CN204731142
【申请号】CN201520513952
【发明人】王德发, 赵玉祥
【申请人】中国计量科学研究院
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月15日