一种二氧化碳三相点容器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种二氧化碳三相点容器，所述三相点容器包括工作段、过渡段和缓冲段；所述工作段为二氧化碳介质占据的空间，所述过渡段设置在所述工作段和缓冲段之间；所述工作段为具有第一直径的圆柱结构；所述缓冲段为采用第二直径的圆柱结构；所述第二直径大于第一直径；所述过渡段为圆锥台结构，所述圆锥台具有第一倾角，所述第一倾角在65度

A carbon dioxide three-phase point container

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳三相点容器


[0001]本技术属于温度计量领域，特别是涉及一种二氧化碳三相点容器。

技术介绍

[0002]现行国际温标(ITS
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90)包含三要素：定义固定点、内插仪器和内插公式。汞(Hg) 三相点的温度是234.3156K，是定义固定点。随着含汞产品的禁止，汞三相点面临被二氧化碳(CO2)三相点(216.5920K)取代的情况。
[0003]正常的汞三相点容器为圆柱结构，综合考虑恒温装置均温区的尺寸、温度波动度和均匀性的技术要求，国际上汞三相点容器的内容积的最大高度约300mm。为了替代汞三相点，又不引入其它的技术要求，保证二氧化碳三相点容器也能够符合恒温装置的均温区尺寸要求，保证温度的均匀性，二氧化碳三相点容器的内容积高度仍应保持在300mm。
[0004]二氧化碳的三相点温度为216.592K，压力为0.51795MPa，固相CO2密度为1530kg/m3，液相密度为1178kg/m3。二氧化碳的饱和液相密度随温度升高逐渐变小，300K时为679.24 kg/m3。216K的固相二氧化碳升温到300K的过程中，固相转变为液相，体积增加了约126％。这意味着装入1个单位体积的固态二氧化碳，密闭容器需要提供2.26个单位体积容纳升温后体积膨胀的液相二氧化碳。常温下液相二氧化碳体积随温度上升急剧增加，为了维持320 K时液相二氧化碳的压力不超过12MPa，则300mm高度的圆柱腔内的二氧化碳在三相点时的液固面高度为不超过130mm，达不到复现需要的200mm固液高度要求，这是由于长杆标准铂电阻温度计的感温线圈长度约50mm，为了获得最高的测温精度，在容器内的浸没深度要求达到150mm至180mm，即从长杆标准铂电阻温度计感温线圈中心至三相点的固液界面的高度至少高于150mm，也就是温度计阱底端距离三相点固液界面至少大于175mm。而温度计阱底部至容器底部还有一定距离，才能保证复现时，温度计阱被二氧化碳的固液界面包围，所以三相点温度时的固液高度至少高于200mm。
[0005]由此可见，现有技术中，容器的安全性限制条件、温度计和恒温环境的技术性限制相互矛盾，使得常规的二氧化碳三相点容器不能够同时满足上述的技术要求。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是提供一种能够同时满足校准长杆标准铂电阻温度计浸没深度要求、容器轴向尺度限制和常温下的压力安全性技术要求的二氧化碳三相点容器。
[0007]本技术提出了一种变内径二氧化碳三相点容器，所述三相点容器包括工作段、过渡段和缓冲段；所述工作段为二氧化碳介质占据的空间，所述过渡段设置在所述工作段和缓冲段之间；所述过渡段为圆锥台结构，所述工作段和和缓冲段为圆柱体结构，所述圆锥台具有第一倾角，所述第一倾角在65度
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72度之间；其中，所述工作段为具有第一直径的圆柱结构；所述缓冲段为采用第二直径的圆柱结构；所述第二直径大于第一直径。
[0008]其中，所述二氧化碳三相点容器的缓冲段具有第一高度，所述第一高度占三相点容器整体高度的1/6。
[0009]其中，所述二氧化碳三相点容器的工作段具有第二高度，优选所述第二高度占三相点容器整体高度的2/3。
[0010]其中，所述第一倾角为68.2度。
[0011]其中，在所述二氧化碳三相点容器的轴线处设置盲管。
[0012]其中，在所述三相点容器的顶部，设置有第一金属管和第二金属管，所述第一金属管用于连接压力表，所述第二金属管用于连接阀门，进行排气或灌气。
[0013]本技术充分考虑了材料的屈服应力和介质的物质特性。本技术创新性的采用径向提供相变空间的理念，相较于通常使用的汞三相点容器圆柱形腔体的轴向提供相变空间的设计理念，解决了轴向空间短的限制难题；所述变内径二氧化碳三相点容器，能够同时满足校准长杆标准铂电阻温度计浸没深度要求、容器轴向尺度限制和常温下的压力安全性技术要求。
附图说明
[0014]图1为本技术的二氧化碳三相点容器的结构示意图。
具体实施方式
[0015]为了便于理解本技术，下面结合附图对本技术的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对技术进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
[0016]为了满足温度计的浸没深度介于150mm
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180mm之间的测试要求，即从长杆标准铂电阻温度计的感温线圈的中心点到液态固定点介质上表面的长度。
[0017]本技术设计了一种变内径的圆柱结构三相点容器，所述三相点容器包括工作段1、过渡段2和缓冲段3。所述工作段1指介质相变过程中，介质占据的空间，所述工作段1为具有第一直径的圆柱结构；所述缓冲段3为采用第二直径的圆柱结构；所述过渡段3设置在所述工作段1和缓冲段3之间，优选所述过渡段3为圆锥台结构，所述过渡段3将所述第一直径的圆柱结构和第二直径的圆柱结构相连接，其中第二直径大于第一直径。所述工作段1的圆柱体与缓冲段3的圆柱体结构通过圆锥台实现连接，从而，通过过渡段2的连接，在缓冲段3提供了更充分的径向空间为介质提供膨胀空间。相比于常规的二氧化碳三相点圆柱体容器，由轴向为介质提供膨胀空间具有明显的优势。
[0018]如图1所示为本申请的变内径的二氧化碳三相点容器的结构示意图。所述二氧化碳三相点容器为密闭耐压容器，根据二氧化碳的物理性质，确定容器的设计压力上限。在室温 25℃时，二氧化碳的饱和蒸气压约为6MPa，取此压力的2倍为设计压力上限，即12MPa，此值可根据需要修改。优选所述二氧化碳三相点容器的耐压为12MPa，承装高压二氧化碳进行三相点温度复现，对长杆或套管式铂电阻温度计进行校准。本技术的二氧化碳三相点容器采用整体非统一尺寸的密闭空腔，所述二氧化碳三相点容器的缓冲段3具有第一高度H1，优选所述第一高度H1占三相点容器整体高度的1/6；三相点容器的工作段1具有第二高度H2，优选所述第二高度H2占三相点容器整体高度的2/3，所述缓冲段3和工作段1 都采用圆柱体设计，其中三相点容器的所述缓冲段3的内直径是容器所述工作段1内直径的两倍；在所述工作段1和所述缓冲段3之间通过圆锥台连接，所述圆锥台具有第一倾角，所述第一
倾角在65度
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72度之间，优选所述倾角为65度、66度、68度、68.2度、69度、 70度、71度或者72度。
[0019]优选所述工作段1中圆柱体的第二高度H2大于200mm，提供足够高的固液相变界面，满足浸没深度的要求。在所述容器的轴线处设置一个深入容器内长度大于200mm、内直径为12mm的盲管4，所述盲管4用于作为温度计阱使用，所述温度计阱用于校准长杆铂电阻温度计和套管式铂电阻温度计。在所述三相点容器的顶部，设置有第一金属管5和第二金属管6，所述第一金属管5用于连接压力表，所述第二金属管6用于连接阀门，进行排气或灌气。
[0020]所述二氧化碳三相点容器的缓冲段3的圆柱体具有第一半径，优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳三相点容器，所述三相点容器包括工作段、过渡段和缓冲段；所述工作段为二氧化碳介质占据的空间，所述过渡段设置在所述工作段和缓冲段之间；其特征在于：所述工作段为具有第一直径的圆柱结构；所述缓冲段为采用第二直径的圆柱结构；所述第二直径大于第一直径；所述过渡段为圆锥台结构，所述圆锥台具有第一倾角，所述第一倾角在65度
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72度之间。2.如权利要求1所述的二氧化碳三相点容器，其特征在于：所述二氧化碳三相点容器的缓冲段具有第一高度，所述第一高度占三相点容器整体高度的1/6。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁宇，邱萍，张金涛，冯晓娟，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：新型
国别省市：