CN107167222B - 一种测量罐 - Google Patents

Abstract

一种测量罐，包括承载罐、阻隔层、恒定层，承载罐用于盛放被测物；阻隔层设置在承载罐的外周，用于阻隔承载罐的体积变化和热传递；所述阻隔层的外周设置有恒定层，用于对所述测量罐进行密封，并保持所述测量罐体积恒定。当承载罐中充入被测物时，其自身由于温度或压力的变化，而使其体积改变，阻隔层的阻隔和缓冲，使承载罐的体积变化不能反映在恒定层上，从而对测量结果也不会造成干扰；本发明的测量罐，可以排除对测量造成不利影响的因素，使测量结果更加精确。

Description

一种测量罐

技术领域

本发明涉及物体测量领域，具体涉及一种测量罐。

背景技术

在对一些物质进行力学计量时，如测量物质质量、重力等，需要借助测量罐作为测量过程中的被测物质的承载体，如果测量过程所处空间介质对测量罐有浮力，例如空气中受到空气浮力，水中受到水的浮力等，这些浮力就会直接加入到测量的量值中。那么如果在测量的过程中浮力发生变化会直接影响测量结果的准确性。

例如在流体质量计量测量过程中，流体物质充入测量罐的过程中会造成测量罐温度、压力的变化，这些变化会直接带来测量罐所受的浮力变化，为了精确地测量质量值这些浮力改变量必须进行控制或修正。

这些浮力改变包括的影响因素如下：

1)测量罐体温度造成环境流体流动的附加浮力影响

测量罐体外表面温度与环境温度的不同带来周围环境介质的流动，通过流体对测量罐产生的作用力会带来测量值的改变。例如在空气中测量时，当罐体温度高于环境温度时，测量罐加热周围空气，围绕测量罐周围的空气形成向上的气流，产生向上的附加力，天平的测量值小于测量罐的实际质量，从而造成

测量值偏小。

当罐体温度低于环境温度时，同理天平的测量值会大于测量罐的实际质量，从而造成测量值会偏大。

2)测量罐温度对浮力的影响

例如当测量罐温度升高时，一般测量罐的体积会增大，造成测量罐体所受的浮力增加。

3)测量罐内压力对浮力的影响

当测量罐内压力升高时，测量罐的体积会增大，会造成测量罐所受的浮力增加。

针对以上所述的浮力变化，现有的控制和修正的方法有如下几种：

1)理论计算进行浮力修正

采用理论计算的方法可以对浮力改变进行浮力修正，主要针对影响因素中测量罐温度和压力造成的测量罐体积变化带来的浮力变化。但考虑到测量罐本身并不是一个理想的几何体，测量罐材料也不可能达到绝对的均匀。那么在测量罐发生变形时，测量罐的变形也会是不均匀的，测量罐实际体积的变化会与理论评估的结果存在差距，具有较大的不确定性。

同样，通过理论计算进行浮力修正，对于上面由于罐体温度与环境温度不等，带来的气流的影响很难评估，所以无法对这一项影响进行修正。

2)测量罐覆盖保温层

当对测量罐覆盖保温层后，可以阻隔测量罐与外界环境的热交换，如果保温良好，基本可以消除前面提到的所处环境介质流动流体的影响。

但保温材料并不能阻隔测量罐本身由于温度或内压力而产生的变形。虽然具有弹性保温材料的外表面体积不会发生较大的改变，但是罐体产生浮力的有效体积仍然会产生改变，同时由于保温层的存在，这个有效体积变化量的不确定性进一步增多。

由于保温层对于所处环境介质并不是完全密封的，所以保温材料的体积并不全是有效产生浮力的体积。可以假设原始状态下，保温层对于浮力的有效体积为V_b0，测量罐体积为V₀。此时测量罐总体的原始浮力满足如下公式：

F₀＝ρg(V₀+V_b0) (1)

其中：

F₀：原始状态罐体浮力；ρ：环境介质密度；g：重力加速度；V₀：原始测量罐体积；V_b0：原始保温层有效体积。

当测量罐内充入或放出被测物质时，测量罐的体积变化为ΔV。但由于罐体的体积变化，保温层的浮力有效体积也会发生改变，测量罐膨胀时会压缩保温层、测量罐缩小时保温层又会膨胀，这个体积变化假设为ΔV_b。此时测量罐的总体浮力变化ΔF应满足下面公式：

ΔF＝ρg(ΔV+ΔV_b) (2)

其中：

ΔF：改变的浮力，即需要修正的浮力；ρ：环境介质密度；g：重力加速度ΔV：测量罐所改变的体积；ΔV_b：保温层改变的有效体积。

对于公式(2)ΔV分量可通过上面理论计算的方法进行修正，有关的不确定性与上面讨论的内容相同。而对于保温层有效浮力的变化量ΔVb来说，由于保温层被压缩或膨胀时，可能通过压缩保温层本身材料，也可能通过挤出或吸入环境介质(如空气、水等)来实现变形，其中保温层对于浮力的有效体积，应来源于其本身材料(保温层材料中的空隙部分与外部空气连通，所以不能产生浮力)。此时虽然保温层外部体积的变化量可能非常小(近似认为外部体积变化为零)，但是也不能说(ΔV+ΔV_b)＝0，其中的不确定性来自于保温层内部空隙的变化，造成环境介质被挤出或吸入，这些体积变化几乎是无法预知的，甚至每次都可能是不同的，也就引入了大量的不确定因素。

虽然，ΔV与ΔV_b的符号应该是相反的，采用了保温层后浮力修正的量值应该降低，但引入的ΔV_b为一个完全无法确定的量，此时进行浮力修正不确定度反而会有所提高，因此此方法的缺点是：

(1)引入新的不确定分量，扩大了空气浮力修正的不确定度。

(2)仍然不能解决测量罐不是理想几何体及材料不均匀的非理想因素的影响。

因此，现有的测量罐及修正方法都不能从根本上解决罐体浮力变化在力学计量测量过程中的不确定影响，因而无法得到确定的测量结果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够消除浮力对测量造成的影响，使测量结果更加精准的测量罐。

发明内容具体如下：

本发明所述的一种测量罐，包括承载罐1、阻隔层2、恒定层3，所述承载罐1用于盛放被测物；所述阻隔层2设置在所述承载罐1的外周，用于阻隔所述承载罐1的体积变化和阻隔所述承载罐1对所述恒定层3的热传递；所述阻隔层2的外周设置有恒定层3，用于对所述测量罐进行密封，并保持所述测量罐体积恒定。

通过背景技术的问题分析可知，影响测量罐内物质计量准确的主要影响因素是：测量罐表面温度和测量罐体积变化两个方面。

进一步地，所述承载罐1和/或所述恒定层3的表面上设置有能够反射热辐射的镀层或涂层。当承载罐1与恒定层3之间存在温度差时，也会通过热辐射的形式传递热量，设置反射热辐射的镀层或涂层可以控制这方面的能量传递，保证恒定层3的温度不受承载罐1的温度影响。

进一步地，所述阻隔层2为真空层或柔性保温填充物层，或真空与填充物的组合层。真空或柔性保温填充物层用来阻隔承载罐1与恒定层3之间的热传递，保证恒定层3的温度不受承载罐1的温度影响。同时在承载罐1发生由于温度或压力等造成的体积变化时，真空或柔性保温填充物层的体积可以随着改变而不会对恒定层产生作用力，保证恒定层3的体积不受承载罐1的体积变化影响。

进一步地，由于测量工作的要求，测量罐还设置有附加结构，并且附加结构可能会多于一个，并且所述附加结构需要分别连接在所述承载罐1和恒定层3上时如果连接在所述承载罐1和恒定层3之间的附加结构有两个或两个以上为固定连接，那么当当承载罐1发生体积变化时，就会通过这些固定连接位置向恒定层3传力，使恒定层3受力变形。为了保证承载罐1发生体积变化时，不会通过这些附加结构向恒定层3传力而造成恒定层3受力变形，所以这些附加结构至多一个可以与所述承载罐1和恒定层3都固定连接。

进一步地，当有多于一个所述附加结构分别与所述承载罐1和恒定层3连接上时，不能与所述承载罐1和恒定层3都固定连接的附加结构，也需要进行密封连接，即可通过通过柔性密封结构10或滑动密封结构11与承载罐1或恒定层3连接达到密封的目的，而柔性密封结构10或滑动密封结构11使附加结构相对于承载罐1和/或恒定层3可以相对移动而没有力的作用，保证承载罐1变形时不会对恒定层3产生力的作用。

进一步地，所述的柔性密封结构10，例如如采用包括但不限于波纹管等密封柔性结构，其在保持密封的同时，通过自身柔性变形使其不会对与其连接的两端传力。

进一步地，所述的滑动密封结构11，例如采用包括但不限于活塞滑动密封结构，其在保持密封的同时，通过滑动面相对于密封圈的滑动保证不会对其连接的两端传力。

进一步地，当所述附加结构分别连接在所述恒定层3上时，若其中一个附加结构与所述承载罐1固定连接，则其余附加结构通过柔性密封结构10或滑动密封结构11与所述承载罐1连接以保持所述恒定层3的密封。

进一步地，当所述阻隔层2为真空层或真空与填充物的组合层时，所述恒定层3上设置有真空接口6，用于对所述阻隔层2进行抽真空。在真空度很难保持不变的情况下，预留真空接口6可以在真空度下降时用于对所述阻隔层2进行抽真空，保持其真空度可以满足本阻隔能力的要求，对本发明的目的是有益的。

进一步地，所述附加结构是需要与所述承载罐1和恒定层3都连接的结构包括但不限于充排管5和/或悬挂结构7和/或支撑腿8和/或传感器接口结构9。

本发明的测量罐，由于阻隔层2的存在，承载罐1充入被测物后发生如温度，压力变化时，对设置在外部的恒定层3外表体积和温度不会造成影响，就不会产生由于温度不均导致的空气流动，和由于体积变化产生的浮力变化，即可以消除由于承载罐1温度和体积的变化造成的外部产生浮力的有效体积变化，以及环境介质流动，也就消除了浮力变化对测量结果的干扰，本发明所述的测量罐，由于阻隔层2和恒定层3的设置，使采用所述称量罐测量进行计量时更加准确。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明所述测量罐实施例1的结构示意图。

图2是本发明所述测量罐实施例2的结构示意图。

图3是本发明所述测量罐实施例3的结构示意图。

图4是本发明所述测量罐实施例4的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1

本实施例中的测量罐，包括承载罐1，阻隔层2，恒定层3，承载罐1用于盛放被测物，被测物可以是流体，或者是粉末状固体，在承载罐1的外周设置有阻隔层2，阻隔层2是真空空腔，在阻隔层2的外周设置有用于将测量罐与外界环境隔绝开的的恒定层3。

在本实施例中承载罐1充入或排出被测物时，承载罐1如发生体积的变化，阻隔层2所提供的真空空腔使承载罐1的体积变化不能对恒定层3产生影响；外界环境如气流、温度，气压等发生改变时，由于恒定层3的隔绝作用，这些外界因素的改变也不会对测量罐造成影响，本实施例所述的测量罐，由于阻隔层2和恒定层3的设置，使测量结果更加准确。

作为另一实施例，在承载罐1和/或恒定层3的表面(内表面或外表面都可以)设置具有反射能力的镀层或涂层，可以将承载罐1由于充入被测物，温度变化带来的热辐射反射回去，从而使热辐射红外线不能作用于各固体结构内部，因此体积不会发生改变，进而进一步提升称量的准确性。

实施例2

如图1中所示，本实施例中的测量罐，包括承载罐1，阻隔层2，恒定层3，由于测量工作的需要还设置有附加结构，在此实施例中，附加结构为充排管5；承载罐1用于盛放被测物，被测物可以是流体，或者是粉末状固体，在承载罐1的外周设置有阻隔层2，阻隔层2是真空空腔，在阻隔层2的外周设置有用于将测量罐与外界环境隔绝开的的恒定层3，承载罐1通过充排管5与恒定层3固定连接，充排管5与承载罐1的连接处形成一个充排口4，用于承载罐1充入和排出被测物，在具体设置时，充排管5可以是分体组装或者是通过焊接的方式与承载罐1和恒定层3进行连接固定，也可以通过制造工艺将承载罐1、充排管5、恒定层3制成一体结构；在一种实施情况下，恒定层3上还可以设置真空接口6，在阻隔层2的真空度下降时，可以进行抽真空，使阻隔层2保持良好的真空度。

在本实施例中承载罐1充入或排出被测物时，承载罐1如体积的变化，阻隔层2所提供的真空空腔能够消除其对称量结果的准确性造成的影响。

整个测量罐仅通过充排管5实现承载罐1与恒定层3的固定和被测物的充排，当承载罐1发生体积变化时，由于与恒定层3只有一处固定连接，所以承载罐1的体积变化不会对恒定层3有作用力，也就不会影响恒定层3的体积。

所以采用本实施例的测量罐进行被测物测量时，无论由于充排被测物造成内部承载罐1的体积如何变化，恒定层3的温度和体积都不会发生变化，这样整个测量罐所受的浮力也就不会发生变化，因此能够保证测量结果的准确性。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于，承载罐1上连接固定的附加结构除了充排管5之外，还包括悬挂结构7、支撑腿8、传感器接口结构9，且承载罐1与恒定层3仅可以最多有一处固定连接，其它位置采用柔性密封结构10(例如波纹管)进行连接，例如，如附图2中所示，仅通过悬挂结构7实现承载罐1与恒定层3的固定连接，而支撑腿8、传感器接口结构9及充排管5分别与承载罐1固定连接，在恒定层3上对应设置有通孔，使支撑腿8、传感器接口结构9及充排管5分别穿过对应的通孔，并分别通过柔性密封结构10与恒定层3进行连接。

附加结构中的悬挂结构7用于将测量罐挂置在其他物体上；支撑腿8用于测量罐放置时起支撑作用，传感器接口结构9用于安装传感器。

本实施例的另一种实施情况是：承载罐1与所恒定层3的固定连接，可以是支撑腿8、充排管5、传感器接口结构9中的其中一个，其他结构则采用柔性密封结构10与恒定层3进行连接，具体为：

当承载罐1通过支撑腿8与恒定层3固定连接时，悬挂结构7和/或传感器接口结构9和/或充排管5分别通过柔性密封结构10与恒定层3连接；

当承载罐1通过充排管5与恒定层3固定连接时，悬挂结构7和/或支撑腿8和/或传感器接口结构9分别通过柔性密封结构10与恒定层3连接；

当承载罐1通过传感器接口9与恒定层3固定连接时，悬挂结构7和/或支撑腿8和/或充排管5分别通过柔性密封结构10与恒定层3连接。

本实施例的再一种实施情况是：将附加结构分别固定连接在承载罐1上，每个附加结构分别穿过恒定层3上对应的通孔，并且均通过柔性密封结构10与恒定层3连接，所有附加结构都不与恒定层3进行固定连接。

本实施例中所述的附加结构在测量工作需要时是必须设置的，采用柔性结构进行连接气密性更好，也不会传递力，保证当承载罐1发生变形时，恒定层3不会受到力的作用而变形。

实施例4

同样，本实施例与实施例3类似，承载罐1需要连接更多附加结构时，承载罐1与恒定层3仅可以最多有一处固定连接，其它位置采用滑动密封结构11(例如密封垫密封的活塞式结构)进行连接，例如，如图3中所示，承载罐1与恒定层3通过悬挂结构7进行固定连接，支撑腿8、传感器接口结构9及充排管5分别与承载罐1固定连接，并分别穿过恒定层3上的对应通孔，在对应的通孔处分别用滑动密封结构11与恒定层3进行密封连接；同样，承载罐1与所恒定层3的固定连接，可以是支撑腿8、充排管5、传感器接口结构9中的其中一个，其他结构则采用滑动密封结构11(如密封垫密封的活塞式结构)与恒定层3进行连接；具体为：

当承载罐1通过支撑腿8与恒定层3固定连接时，悬挂结构7和/或传感器接口结构9和/或充排管5分别通过滑动密封结构11与恒定层3连接；

当承载罐1通过充排管5与恒定层3固定连接时，悬挂结构7和/或支撑腿8和/或传感器接口结构9分别通过滑动密封结构11与恒定层3连接；

当承载罐1通过传感器接口9与恒定层3固定连接时，悬挂结构7和/或支撑腿8和/或充排管5分别通过滑动密封结构11与恒定层3固定连接。

本实施例的另一种实施情况是：将附加结构分别固定连接在承载罐1上，每个附加结构分别穿过恒定层3上对应的通孔，并且均通过密封结构11与恒定层3连接，所有附加结构都不与恒定层3进行固定连接。

本实施例采用滑动密闭结构11，使承载罐1与恒定层3保持密封并且可以在较小阻力下滑动，保证承载罐1的变形不会影响恒定层3的体积。

实施例5

与上述实施例3、4类似，本实施例为测量罐需要连接更多附加结构时，若恒定层3具有足够强度，以恒定层3作为主要支撑层的情况下，这时，附加结构：悬挂结构7、支撑腿8、传感器接口结构9，充排口5，都是直接分别与恒定层3固定连接，并且其中最多有一个与承载罐1固定连接，其他结构则分别通过柔性密封结构10(例如波纹管)与承载罐1连接，具体为：

如图4中所示，恒定层3通过悬挂结构7与承载罐1进行固定连接，支撑腿8和/或传感器接口结构9、和/或充排管5分别通过柔性密封结构10与承载罐1连接；

当恒定层3通过支撑腿8与的承载罐1固定连接时，悬挂结构7和/或传感器接口结构9和/或充排管5分别通过柔性密封结构10与承载罐1连接；

当恒定层3通过充排管5与承载罐1固定连接时，悬挂结构7和/或支撑腿8和/或传感器接口结构9分别通过柔性密封结构10与承载罐1连接；

当恒定层3通过传感器接口结构9与承载罐1固定连接时，悬挂结构7和/或支撑腿8和/或充排管5分别通过柔性密封结构10与承载罐1连接。

本实施例的另一种实施情况是：分别固定连接在恒定层3上的附加结构均分别通过柔性密封结构10与承载罐1连接以密封恒定层3，即附加结构与承载罐1没有任何固定连接。

本实施例同样在承载罐1中充入被测物因温度或压力变化使其体积增大时，由于阻隔层2中柔性密封结构10的缓冲作用，使恒定层3的体积不发生变化，保证称量的准确性。

实施例6

本实施例是在上面各实施例的基础上，对阻隔层2进行结构改变；

在一种实施情况下，将阻隔层2的真空空腔置换成柔性保温填充物，当承载罐1发生体积变化时，柔性填充物在压缩或膨胀时对恒定层3会施加较小的力，对恒定层3的影响非常小，使得恒定层3的体积仍然保持不变，同时柔性填充物也能吸收和阻隔承载罐1充入被测物后温度升高产生的热量，阻止了恒定层3接收热量而使其体积或温度发生变化，从而确保测量的准确度。。

在另一种实施情况下，阻隔层2也可以是真空和填充物的组合，即在阻隔层2真空空腔中填入填充物，这种方式比单独真空层的好处是，填充物在吸收热量的同时也可以起到一定的支撑作用，这样就可以减小恒定层3的厚度，进而在制造时可以得到质量较小的测量罐。

在另一种实施情况下，当阻隔层2中有填充物时，承载罐1和恒定层3可以没有任何固定连接(即固定连接数为0)，依靠填充物支撑恒定层3，这样恒定层3的体积仍然保持不变，并且阻隔层2具有填充物时，本身可以吸收承载罐1温度变化时的热辐射，可以起到更好的阻隔温度变化的作用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种测量罐，其特征在于：包括承载罐(1)、阻隔层(2)、恒定层(3)，所述承载罐(1)用于盛放被测物；所述阻隔层(2)设置在所述承载罐(1)的外周，用于阻隔所述承载罐(1)的体积变化和热传递；所述阻隔层(2)的外周设置有恒定层(3)，用于对所述测量罐进行密封，并保持所述测量罐体积恒定；

包含附加结构，当所述附加结构需要分别连接在所述承载罐(1)和恒定层(3)上时，至多一个附加结构与所述承载罐(1)和恒定层(3)都固定连接；

当至多有一个所述附加结构分别与所述承载罐(1)和恒定层(3)连接上时，则不与所述承载罐(1)和恒定层(3)都固定连接的附加结构，通过柔性密封结构(10)或滑动密封结构(11)与承载罐(1)或恒定层(3)连接。

2.根据权利要求1所述的测量罐，其特征在于：所述承载罐(1)、和/或所述阻隔层(2)、和/或所述恒定层(3)的表面上设置有能够反射热辐射的镀层或涂层。

3.根据权利要求1或2所述的测量罐，其特征在于：所述阻隔层(2)为真空层或柔性保温填充物层，或真空与填充物的组合层。

4.根据权利要求1所述的测量罐，其特征在于：所述的柔性密封结构(10)为波纹管，用于保持密封，并通过自身柔性变形使其不会对其连接的两端传力；

所述的滑动密封结构(11)为密封垫，用于保持密封，并通过滑动面相对于密封圈的滑动保证不会对其连接的两端传力。

5.根据权利要求4所述的测量罐，其特征在于：当所述附加结构分别固定连接在所述承载罐(1)上时，若其中一个附加结构与所述恒定层(3)固定连接，则其余附加结构通过柔性密封结构(10)或滑动密封结构(11)与所述恒定层(3)连接以保持所述恒定层(3)的密封；

当所述附加结构分别连接在所述恒定层(3)上时，若其中一个附加结构与所述承载罐(1)固定连接，则其余附加结构通过柔性密封结构(10)或滑动密封结构(11)与所述承载罐(1)连接以保持所述恒定层(3)的密封。

6.根据权利要求1所述的测量罐，其特征在于：所述附加结构包括充排管(5)、和/或悬挂结构(7)、和/或支撑腿(8)、和/或传感器接口结构(9)。

7.根据权利要求1所述的测量罐，其特征在于：当所述阻隔层(2)为真空层或真空与填充物的组合层时，所述恒定层(3)上设置有真空接口(6)，用于对所述阻隔层(2)进行抽真空。