專利名稱：冷卻內(nèi)盛欲分析的液體樣品、特別是石油產(chǎn)品的槽的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)盛冷卻在從+50到-120℃的溫度范圍分析的粘性液體樣品、特別是石油產(chǎn)品的槽的裝置。
在某些特殊情況下，涉及石油產(chǎn)品分析領域的某些物理—化學實驗需要將分析槽以及其中盛裝的樣品冷卻到直至-80℃甚至-120℃的溫度；在這些實驗中通過非限制性的例子列舉的測定有邊界可濾溫度、露點、傾點、濁點或Tag和阿貝爾(Abel)閃點。
為該目的，通常使用如
圖1所示類型的裝置，該裝置由配備了一罐冷卻載熱液體的蘭金(rankine)式低溫控制器1協(xié)同以箭頭a的方向循環(huán)該流體的循環(huán)裝置2組成，該循環(huán)裝置還包括循環(huán)泵3。
循環(huán)回路2是由環(huán)繞被冷卻的槽5的盤管4構成。其裝配是將盤管4和被冷卻的槽5放入內(nèi)含絕熱材料7的隔熱罩6中。溫度探測器8能夠在任意時刻測定槽5的溫度變化。
通過與內(nèi)含循環(huán)載熱流體的盤管接觸內(nèi)盛樣品的槽而得以冷卻的這種常規(guī)裝置有許多缺陷。
應當特別指出的是將槽冷卻到-80℃溫度需要采用差不多-85℃～-90℃的載熱液體，這需要使用兩級蘭金(rankine)型發(fā)生器；現(xiàn)在，這種低溫發(fā)生器是笨重、充滿噪音并且易損壞的裝置。
此外，為了冷卻槽，必需得到一罐載熱液體，它能在很低的溫度下保持流體狀態(tài)；目前為該目的都基本上使用了甲醇，這是因為也可考慮使用的其它可得液體不是太貴，就是在環(huán)境溫度下易揮發(fā)。現(xiàn)在，由于甲醇的毒性，很可能在不遠的將來將禁止其在實驗室中使用。
另外，由于蘭金(rankine)型低溫發(fā)生器的相對易損毀性，現(xiàn)在分析器中不含這種發(fā)生器，這需要與后者連接的絕熱連接線；現(xiàn)在，這些連接線是泄漏和熱損失的高風險的根源，因此這種冷源型的整個效率非常低下。
還應當指出，由于可得能量和所需能量的不匹配以及每次注入載熱流體時施加到槽的熱沖擊，槽溫度的控制難以進行。
本發(fā)明的目的是提供一種裝置，該裝置能夠做到將內(nèi)盛待分析的液體樣品特別是石油產(chǎn)品的槽冷卻到很低的溫度，并克服上述缺點。
為達到該目的，本發(fā)明涉及一種裝置，其特征在于它一方面包括一個脈沖氣體冷卻裝置的斯特林循環(huán)(Stirling cycle)，另一方面還包括一個安置在該冷卻裝置上并與內(nèi)含被分析樣品的槽協(xié)同作用的干接觸熱傳遞器件，以便能將樣品冷卻到所需溫度。斯特林循環(huán)或脈沖式氣體冷卻裝置為能將電子元件冷卻到非常低的溫度而特別設計，該裝置按圖所示由一個壓縮部件協(xié)同冷凝管組成，其與交流電源相連，并設有能夠周期地改變高壓工作氣體(特別是氦氣)壓力的裝置，該氣體充滿工作腔，該工作腔劃分成許多伸入壓縮部件和冷凝管的間隔室；于是就可能在位于相對壓縮部件的冷凝管的相對端或首端的冷卻間隔室中使工作氣體膨脹以能夠得到該水平很低的溫度。
依照本發(fā)明，干接觸熱傳遞器件設置在冷凝管上，并與該冷凝管首端平齊。
這些熱傳遞器件的結構依據(jù)需要進行的實驗而變化。
依照本發(fā)明的一種變化，遵從歐洲標準prEN16號，通過適于對石油產(chǎn)品邊界可濾性溫度進行測定的例子來說明，熱傳遞器件由金屬管(特別是銅管)、環(huán)繞內(nèi)盛被分析樣品的槽的護套、以及在該護套側壁上由相同材料制成的套筒構成，該護套的形狀和尺寸與冷凝管的首端相對應，并安裝在該首端上。
依據(jù)該變化，管狀護套以及能將該金屬護套安裝到上面的冷凝管首端固定在內(nèi)含絕熱材料的絕熱箱的內(nèi)部。
熱傳遞器件的結構當然可完全不同，這取決于將要進行的實驗以及因此欲冷卻槽的類型。
在各種情況下，為熱傳遞器件提供溫度探測器，它與控制組件協(xié)同作用以便能夠很好地調(diào)節(jié)槽的溫度。
更確切地說，斯特林循環(huán)冷卻裝置通常包括一個基本上呈圓柱狀的壓縮部件和一個冷凝管，該冷凝管基本上也是圓柱形的，位于壓縮部件的延伸部分并與該壓縮部件同軸，但直徑略小。
該壓縮部件至少包括一個主活塞，該活塞由交流電源供電的線性或旋轉式馬達控制，并在壓縮間隔室內(nèi)往復運動以壓縮工作氣體。冷凝管本身含有一個空心的并裝滿熱交換介質(zhì)的擺動活塞(sweeping piston)，該活塞彈性地安裝，它以與主活塞相同的頻率但以相反的相位運動，并與主活塞協(xié)同作用以周期性地改變工作腔內(nèi)不同間隔室工作氣體的壓力；該擺動活塞在冷凝管內(nèi)部將其分成兩個能通過熱交換介質(zhì)相互連通的間隔室，即一個是位于冷凝管的首端的冷間隔室，另一個是位于該冷凝管對側一端的熱間隔室，其與壓縮間隔室相連。
這樣的冷卻裝置其自身已經(jīng)是公知了，例如其結構在文件US-A-4894996和US-A-508方面8288中公開，但為簡便起見，就不在該申請中作更詳細地描述。
考慮到由主活塞和擺動活塞周期性運動產(chǎn)生的振動，當提供這樣的冷卻裝置時，根據(jù)本發(fā)明，該冷卻裝置有必要與緩沖該振動的部件協(xié)同作用。
為該目的，依據(jù)本發(fā)明的其它特征，通過牢固安裝在冷卻裝置側壁的支腳，將冷卻裝置固定在配重板上(特別是合適質(zhì)量的鋼)，并與其縱軸保持基本的平行，以及至少放在3個、最好4個減震器上。
作為本發(fā)明目的的裝置特征將依照相關的附圖作更詳細的描述圖1是現(xiàn)有技術的一個裝置的示意圖，圖2是與圖1類似的本發(fā)明裝置的示意圖，圖3是適于依據(jù)標準prEN-116測定裝在槽中的樣品邊界可濾溫度的本發(fā)明裝置的分解立體圖，圖4是適于測定裝在槽中的樣品露點的本發(fā)明裝置的立體圖，依據(jù)圖2，冷卻裝置是由斯特林循環(huán)或脈沖氣體冷卻裝置10和用于熱量傳遞的干接觸組件11結合而成，以便能夠將內(nèi)盛被分析樣品的槽冷卻到所需溫度。
由熱傳遞部件11和槽12構成的構件位于內(nèi)含絕熱材料14的絕熱箱13的內(nèi)部。溫度探測器15能夠在任何時刻進行槽12的溫度測定。
更確切地說，冷卻裝置10由壓縮部件16協(xié)同冷凝管17構成，位于壓縮部件16相對側的該冷凝管17的冷端18支持干接觸熱傳遞部件11。
根據(jù)圖3和4，冷卻部件包括一個基本上為圓柱狀的壓縮部件16和一個本身基本上也呈圓柱狀的冷凝管17，該冷凝管17位于壓縮部件16的延伸部分并與該部件同軸；該冷凝管17的直徑小于壓縮部件16的直徑。
由此形成的冷卻裝置10通過安裝于壓縮部件16側壁的支腳19裝配到一定質(zhì)量的鋼20制成的配重板上，以平衡由冷卻裝置10內(nèi)部的活塞往復運動產(chǎn)生的振動。
如圖3和圖4所示，配重板與冷卻裝置10的縱軸平行，并放在4個減震器21上。
參見圖3，冷凝管17的冷端18安放在相應直徑的環(huán)形銅套筒22上面。
環(huán)形銅套筒22安裝在環(huán)繞槽25的管狀銅護套24的側壁上，以測定樣品的邊界可濾溫度。
按照歐洲標準prEN116，槽25是由特殊形狀的并具有貯藏室的吸量管26、與真空源相連的進樣管和出樣管構成。進樣管穿過用于封閉管狀護套24的塞子27，并在其底端通過過濾部件29與內(nèi)盛分析樣品的容器28相連。一個中部支架30能夠在管狀護套24的內(nèi)部保持進樣管。
此外，還在塞子27上安裝溫度探測器31，以便能夠在任何時刻進行容器28內(nèi)部溫度的測定。
參見圖3，由管狀護套24和位于冷凝管17冷端18上的環(huán)形套筒22形成的部件形成干接觸熱傳遞部件11。
該結構11安裝在配重板20上，并通過加緊斜撐32和上面的環(huán)31將該結構11與冷凝管17的冷端18平齊。
參見圖4，干接觸熱傳遞部件11’由安裝到冷凝管17上的金屬傳遞盤35構成，并通過夾鉗34夾持。
通過傳遞罩35的底部36的內(nèi)表面將傳遞罩35作用到冷凝管17的冷端18上。
為測定樣品的露點，傳遞盤35底部36的外表面支撐槽37，該外表面與將傳遞盤35作用到冷凝管17的冷端18上的內(nèi)表面相對。
為該槽37設置一個用于被分析樣品的進樣口38和出樣口39以及分別作為發(fā)射器和接收器的兩個光學傳感器40和40’。通過夾鉗39固定到槽36上的溫度傳感器41能夠在任意時刻測定樣品溫度。
權利要求
1.一種用于將內(nèi)盛待分析的粘性液體樣品、特別是石油產(chǎn)品的槽進行冷卻的裝置，尤其在從+50℃到-120℃的溫度范圍內(nèi)進行它們的邊界可濾溫度、露點、傾點或濁點的測定，其特征在于所述裝置一方面包括一個斯特林循環(huán)或由壓縮部件(16)協(xié)同冷凝管(17)構成的脈沖氣體冷卻裝置(10)，該裝置與交流電源相連，并提供一個能夠周期性地改變充滿工作腔的高壓工作氣體壓力、特別是氦氣的裝置，該工作腔室被分成許多間隔室，并在冷凝管(17)和壓縮部件(16)內(nèi)延伸，使得位于相對于壓縮部件(16)的冷凝管(17)相對端或首端(18)的冷間隔室內(nèi)工作氣體膨脹，以能夠在該水平上獲得非常低的溫度，并且在另一方面，在冷凝管(17)上設置干接觸熱傳遞部件(11)并與該冷凝管的首端(18)相齊，它與內(nèi)盛被分析樣品的槽協(xié)同作用，使得樣品能冷卻到所需溫度。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于熱傳遞部件(11)由特別是由銅制成的管狀金屬護套(24)組成，該管狀護套環(huán)繞內(nèi)盛被分析樣品的槽，并在該管狀護套的側壁上設置一個由相同材料制成的套筒(22)，其形狀和尺寸與冷凝管的首端相應并設置在該首端上。
3.如權利要求1或2的裝置，其特征在于熱傳遞部件(11)和冷凝管(17)的首端(18)設置在內(nèi)含絕熱材料(14)的絕熱箱(13)的內(nèi)部。
4.如權利要求1到3中任意一個所述的裝置，其特征在于在熱傳遞部件(11)上設置一個溫度探測器(15)。
5.如權利要求1到4中任一個所述的裝置，其中冷卻裝置包括一個基本上圓柱狀的壓縮部件(16)，該壓縮部件至少包括一個由交流電源供電并由線性或旋轉式馬達控制的主活塞，該主活塞在壓縮間隔室內(nèi)往復運動以壓縮工作氣體，還包括一個冷凝管(17)，該冷凝管基本上也呈圓柱形，位于壓縮部件的延伸部分，并與該壓縮部件同軸，但具有更小的直徑，該冷凝管還包含一個充滿熱交換介質(zhì)的中空的擺動活塞，該活塞彈性地固定，它以與主活塞相同的頻率但以相反的相位運動，并與主活塞協(xié)同作用以周期性地改變工作腔內(nèi)不同間隔室工作氣體的壓力，該擺動活塞在冷凝管內(nèi)部將其分成兩個能通過熱交換介質(zhì)相互連通的間隔室，即一個冷的間隔室位于冷凝管(17)的首端(18)，而另一個熱的間隔室位于該冷凝管(17)相反的一端并與壓縮部件(16)的壓縮間隔室相連，其特征在于冷卻裝置(10)通過牢固設置在其側壁上的支腳(19)安裝到特別是由鋼制成的配重板(20)上，并與該配重板的縱軸保持基本平行，并安裝在至少3個最好4個減震器(21)上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種裝置,該裝置的特征在于它一方面包括一個斯特林循環(huán)或由壓縮部件(16)協(xié)同冷凝管(17)形成的脈沖式氣體冷卻裝置(10),其與交流電源相連,并裝備能夠周期性的改變高壓工作氣體、特別是充滿工作腔室的氦氣壓力的裝置,工作腔室被分成許多間隔室,并在壓縮部件(16)和冷凝管(17)內(nèi)延伸,使得在位于冷凝管(17)與壓縮部件(16)相對端到壓縮部件或首端(18)的冷間隔室內(nèi)引起工作氣體的膨脹,以能夠獲得該水平上的非常低的溫度,另一方面包括干接觸熱傳遞部件,該部件設置在冷凝管(17)上并與該冷凝管的首端(18)相齊,它與內(nèi)盛被分析樣品的槽協(xié)同作用,使得該樣品能冷卻到所需溫度。
文檔編號G01N33/22GK1340382SQ00137478
公開日2002年3月20日 申請日期2000年11月17日 優(yōu)先權日1999年11月18日
發(fā)明者皮埃爾·伯頓 申請人:實驗儀器科技有限公司