Весы

Изобретение относитсвеооизмерительной техни По .основному авт.св. Визвестны весы, используемы имущественно для взвешиваниявзаимосвязанных каким-либогическим процессом 1.)Они содержат укрепленную на основании колонку, коромысла, основные и дополнительные чашки с дужками, навешенными на дополнительные крючки серег. На дужках основных чашек выполнены ограничительные упоры (площадки) для дополнительных чашек, устройство для наложения гирь-колец и изолирующие упоры. Левая основная чашка и изолирующий упор под ней выполнены в виде сосуда-испарителя, дополнительно снабженного, как и головка основного изолирукщего упора, контактами20 электрического разъема, а дополнительная чаша - в виде бездонного коаксиального сосуда-держателя образ. цов материала с кольцом в верхней части, установленного внутри сосуда-испарителя с возможностью переме щения в нем по вертикали. Сосуд-дер жатель образцов материала снабжен прижимным кольцом.В известных весах можно опреде лить только влажностные характеристики материала и только в тех климатических условиях, в которых прибор находится, например в комнатных условиях. Специальных технических средств реализующих многообразие всех других комбинаций климатических параметров, встречающихся в природе, в весах не предусмотрено. В них отсутствуют также и технические средства, обеспечивающие стабильность значений параметров влажного воздуха под опыт- . ным образцом. Нестабильность значений метеорологических параметров омывающей прибор среды проявляется даже для комнатного воздуха и они, воздействуя в комплексе, оказывают на тепло-и массоотдачу сосуда-испарителя25 45 50 55 такое влияние, что температура жидкости в нем, а следовательно, и испаряющаяся ее часть, и .значение давления водяным паров под образцом,колеблются в такт изменениям метеорологических показателей, приводя к увеличению погрешности измерений влажностных характеристик. Вместе с тем, естественные комбинации из метеоэлементов, сохраняющих свою стабильность в течение всего опыта, например. двух часов, обнаруживаются в действительности очень редко. Это затрудняется воспроизведением опытов и делает почти невозможным осуществление условий дпя определения влажностных характеристик материала в соответствии с условиями его эксплуатации.Кроме того, на данных весах одновременно с измерением массы паров жидкости, поглощенной опытным образцом и прошедшей через него, нельзя провести измерения параметров, определяющих такую важную физическую характеристику того же материала, как его теплопроводность, а именно, плотность теплового потока и разность температур на изопотенциальных поверхностях образца. Действительно, исток количества теплсВы, выделяемой электронагревателем сосуда-испарителя, осуществляется как через опытный образец, так и через боковую поверхность и днище сосудаиспарителя, Величины этих слагаемых теплопотери сосуда-испарителя, как правило, изменяются в соответствии с изменением климатических условий под и над образцами и физических свойств последних, так что являться константами прибора они не могут.И поскольку контроль за их стабильностью в весах не предусмотрен, величину теплового потока, возбуждаемого в опытном образце влажностнотепловым полем, определить нельзя. Вместе с этим в весах отсутствуют также и технические средства для измерения разности температур по сторонам опытного образца. Все это сужает функциональные возможности весов. Осуществление на данных весах операций взвешивания сосуда-держтеля с опытным образцом и сосудаиспарителя любым из известных способов приводит к заметному искажению влажностно-теплового потока и,1 О 15 20 30 35 40 следовательно, кинетик сорбции,влаопроницаемости и разноститемпратур по сторонам образца,поскольку укаэанные операции длительны во времени. Очевидно, чтобыуменьшить это влияние, необходимоускорить процесс каждого взвешивания держателя и испарителя. Однакопродолжительность взвешиваний данныхустройств весов при получении искомых кинетик определяется только навыками оператора, поскольку в них осуще.твление такой возможности с помощью технических средств не предусмотрено.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей весов.Эта цель достигается тем, что предложенные весы расположены в микроклиматическом шкафу с дверью и со смотровым окном, и снабжены термостатом,выполненным в виде сосуда, коаксиального сосуду-испарителю а тонкой теплоизоляционной прослойкой между ними,с термочувствительными элементами,равномерно размещенными на поверхностях прослойки и соединенными с терморегулятором, дополнительными электронагревателем., с терморегулятором, укрепленным под дном термостата, электроизолятором и держателем образцовс симметрично расположенными контактными пластинами, термоцувствительными элементами и пружинящими электрическими разъемами с токоподводящимипроводами, расположенными соответственно на основаниях опытного образца,термостата и на головке изолирующегоупора. Дверь микроклиматического шкафа снабжена шлюзом и манипуляторами,выполненными в виде коаксиальных трубПротивовесы держателя образцов и сосуда-испарителя с жидкостью и термосстатом выполнены соответственно равными им по массе. На чертеже схематически изображены весы.Расположенные в микроклиматическом шкафу 1 с регулируемыми и поддерживаемыми на заданном уровне микроклиматическими параметрами (температурой, влажностью и скоростью движения воздуха над опытным образцом) весы содержат укрепленную на основании 2 ко.-. лонку 3, механизм для наложения гирь- колец 4, управляемый с помощью маховичков 5 и манипуляторов 6, выполнен. ных в виде коаксиальных труб, изолирующее устройство 7, управляемое ма8709 1 О 15 20 25 ховичком 8 и манипулятором 9, коромысло 1 О с серьгами с двумя крючками 11 на концах. На соответствующие крючки 11 например, на левом плече коромысла весов, надеты дужки 12 и 13 разной вь;соты, жестко скрепленные соответственно с плоскодонным термостатом 14 и бездонным сосудом-держателем 5 образца 16 с ограничивающим и уплотня 11 щим кольцом на верхнем основании.Ианипуляторы 6 и 9 выведены наружу шкафа .1. через отверстия в стене со смотровым окном, представляющей собой двойную дверь и выполненной так, что при открывании двери 17 внутренняя дверь 18 может оставаться закрытой. Во внутренней двери предусмотрен шлюз 19, внполйенный, например, в виде отверстия с дверкой, Ианипуляторы.6 и, 9 имеют возможность расцепляться.с осями соответствующих устройств управления весов посредством их перемещения в направлении маховичков 5 и 8. Сосуд-держатель 15 содержит термо: чувствительные элементы 20 например дифференциальную термопару), расположенные на поверхностях опытного образца 16, и выполненную в виде лепест- З 0 ков 21, например, из посеребренного металла пару симметрично расположенных контактов 22 этих разъемов закреплена так же симметрично на бокОвой поверхности термостата 14. Контакты З 5 21, 22 электрического разъема помечены, например, цветной краской и расположены со стороны смотрового окна.Термостат 14, выполненный из ме таллас большой теплопроводностью 40 в виде сосуда, по сути является охранным теплоизолятором для жестко закрепленного в нем коаксиального сосуда-испарителя 23. По всей наружной поверхности дна термостата 14 выполнено углубление, в котором равномерно размещен электроизолированный от корпуса термостата с помощью тои кой электроизоляционной прокладки, например, проволочный электронагреватель 24 и электроизолятор 25 с симметрично расположенными электро- контактными пластинами 26, выполненный в виде диска, охватывающего всю поверхность углубления. Электроизолятор 25 и контактные пластины 26 могут быть изготовлены, например, из фольгированйого стеклотекстолита с посеребренной фольгой. В центре дисЮ 58 6ка предусмотрено отверстие, с помощью которого он винтом 27 крепитсяк дну термостата 14 и обжимаетэлектронагреватель 24. По периметруэлектроизолятора 25 и дна термостата 14 на некотором расстояния отих краев предусмотрены отверстия,сквозь которые пропущены токоподводящие провода,Сосуд-испаритель 23 по всей паверхности отделен от термостата 14тонкой (порядка 1 мм) теплоизоляционной прослойкой 28, например воздушным зазором, На их обращенных другк другу поверхностях равномерно раз"мещены термочувствительные элементы29, например спаи дифференциальнойтермопары, электрически связанные(показано пунктирными линиями) с терморегуляторо+ 30 посредством электрических разъемов, образованных контактными пластинами 26 и ответнымипружинящими контактами 31, размещенными на головке основного изолирующего упора 32, выполненного, напримериз электроизоляционного материала в виде диска. Аналогично,осуществлена электрическая связь токоподводя.щих к контактам 22 проводов с отсчетным устройством 33, выполненным, например, на базе самописца ЭПП,электронагревателя 34 с терморегулятором 30, термочувствительного элемента 35 и электронагревателя 24с терморегуятором 36 (показано пунктиром).Сосуды 15 и 23 попарно коаксиальны могут совершать перемещения повертикальной составляющей как в паре,так и отдельно друг в друге и нарядус основным своим назначением (грузовых чашек и изолирующих упоров) одновременно выполнять роль демпфера весов. Электрические разъемы, образованные лепесгками 21, пластинами 26 и соответствующими пружинящими контактами 22 и 31, разъединяются при взвешиваниях, чем исключают влияние токо-. подводящих проводов на результаты взвешивания сосуда-держателя 15 и термостата 14 с сосудом-испарителем 23. При арретированных весах все они замкнуты, Коэффициент упругости пружин контактов 22 и 31 электрических разъемов подбирается таким, Чтобы, действуя вместе, они не .поднимали соответственно держатель 15 над испарителем 23 и термостат 14 над30 На дверях 1718 против маховичка 8 нанесена риска-указатель, а по окружности самого маховичка 8 - три, риски, обозначающие соответственно: арретир, взвешивание держателя 15 с,образцом 16, и термостат 14 с его устройствами.Аналогично на правое плечо коромысла весов (на черт.не показано) также на серьгу с двумя крючками с помощью дужек разной высоты навешены тары (противовесы) соответственно для сосуда-держателя 15 и термостата 14 с сосудом-испарителем 23, заполненным определенным объемом жидкости. Причем первая тара может быть выполнена в виде сосудапо ма: - се равного сосуду-держателю 15 с термочувствительными элементами 20 и лепестками 21, а вторая тара 40455055 7 8709 головкой основного изолирующего упо- ра 32.Электронагреватель 34 в сосудеиспарителе 23 утоплен в жидкость, например воду или водные растворы 5 солей, чем достигается различная влажность воздуха под опытным образцом вТерморегулятор 30 выполнен по одной из известных схем. Он включает 1 О в себя электросекундомер 37 для контроля времени работы электронагревателя 34. В электрическую цепь последнего включен измеритель электрической мощности 38, например ваттметр типа Д 566.Терморегулятор 36 содержит устройство для автоматического поддержания на заданном уровне температуры стенок термостата 14, маховичок 39 задания которой выведен на лицевую панель корпуса, На той же панели установлена индикаторная лампа, сигнализирующая о выходе термостата на стационарный тепловой режим.25На основании 2 весов укреплен многоштырьковый электрический разъем 40, к которому подведены все токо- подводящие провода от пружинящих контактов 31 (сплошными линиями со стрелками показана часть иэ никс). Ответная его часть электрически связана с соответствующими автоматическими устройствами, перечисленными выше. На рис.1 пунктирными стрелками показано направление движения элект 35 рических сигналов, а также электри.ческая сеть между соответствующими элементами. 58 8в виде сплошного металлического плоскодонного цилиндра. По своей массеон равен термостату 14 с его устройствами, включая сосуд-испаритель23 и задействованную в нем массужидкости.Весы работают следующим образом.В статическом состоянии весы арретированы (указатель совмещен с первой риской маховичка 8). Двери 17,18 шкафа 1 закрыты, манипуляторы6 и 9 сцеплены с соответствующимиус"ройствами весов. Все гири-кольца4 сняты с коромысла 10. Термостат14 с устройствами и его тара покоятся на соответствующих изолирующихупорах 32. При этом своей массой устройства левого плеча коромысла 10весов утапливают в гнезда пружинящие контакты 31, так что между нимии соответствующими пластинами 26образуются замкнутые электрическиеконтакты,Сосуд-держатель 15 с образцом 16своим ограничивающим кольцом опирается на верхнее основание сосудаиспарителя 23, которое является длянего дополнительным изолирующим упором. Своей массой, посредством парылепестков 21 он утапливает в гнездапружинящего пару контактов 22, такчто между ними образуются замкнутыеэлектрические контакты.лЭто приводит к тому, что термочувствительные элементы 20 через лепестки 21, контакты 22, пластины26, контакты 31 и электрический разьем 40 электрически связываются сотсчетным устройством 33, электронагреватель 24 и термочувствительные элементы 35, 29 и электронагреватель 34 с помощью пластин 26 контактов 31 и электрического разъема40 присоединяются соответственно ктерморегулячорам 36 и 30 с ваттметром 38.,Это обеспечивает поддержания назаданном уровне температурного режима в сосуде-испарителе 23 и измерения разности температур по сторонамопытного образца 16.Тара сосуда-испарителя 15 (на правом плече коромысла 10 весов) покоится на верхнем основании тары длятермостата 14 с его устройствами,являющемся для нее также дополнительным изолирующим упором,Дужки 13 незначительно приподняты над основаниями нижних крючков870911, дужки 12 подняты над основаниямиверхних крючков, а основания верхне с крючков относительно основанийсерег опущены вниз,Для взвешиваний на весах необходимы пипетка, пинцет, ручной секундомер, жидкости, опытные образцы,непроницаемая для .влаги крышка дляиспарителя 23, выполненная в видедиска с плоскопараллельными поверхностями, и разновесная дробь.Взвешивание на весах осуществляют следующим образом. Задав значения параметров воздуха в микроклиматическом шкафу посредством соответствующих стандартных его устройств,включают последние в электрическуюсеть. Перемещением на себя маховичков 5 и 8 расцепляют манипуляторы6 и 9 с осями соответствующих устройств весов и изымают их из дверей17,18. Открывают дверь 17, сцепляют манипуляторы 6 и 9 с осями соответствующих устройств весов, используя шлюз 19, снимают с соответствующих крючков зсе грузы и их тары.Держатель 15 с заправленным опытным образцом 16 и равномерно расположенными на его поверхностях термочувствительныки элементами 20,рместес его противовесом навешивают на соответствукицие крючки 11. Добавлениемотбавлением из противовеса грузов,например дроби, уравновешивают весы.Затем через шлюз 19 держатель 15 вмес-,Зэте с его тарой снимают с крючков 11и оставляют,их на основании 2Устанавливают на основные изолирующие упоры 32 окрашенными контактом 22 в сторону смотрового окна-дверей 40 17,18 термостат 14 с его устройствами с жидкостью, налитой в испаритель 23 до определенной метки, и его тару, С помощью маховичков 5 опускают на правое плечо коромысла 10 все гири- кольца 4. Закрывают испаритель 23 непроницаемой для влаги крыщкой. Удаляют манипуляторы 6 и 10. Дверь 17 шкафа 1 закрывают. Маховичком 29 терморегулятора 36, воздействующего на нагревательный элемент 24, устанавливают требуемую температуру термостата. Ус гройства 30,33,36 весов включают в электрическую сеть. При этом на корпусе терморегулятора 36 загорается электрическая лампочка. По мере нагрева термостата 14 свет лампочки тускнеет, и при ецио выходе на стационарный тепловой ре 58 10жим лампочка гаснет. При охлаждении термостата 14 лампочка снова загораетсясигнализируя о там, что на электронагреватвль 14 снова подано напряжение и т.д. Через некоторое время после прогрева термостата 14 происходит температурный разбаланс между поверхностями термостата 14 и исйарителя 23, Между термочувствительными элементами 29 возникает электрический сигнал, например термоЭДС который поступает на вход терморегчлятора 30. Здесь он усиливается усилителем мощности и подается на исполнительный элемент, например электромагнитное реле или тиристор,посредством которого электрический ток через ваттметр 38, электрический разъем 40, контакты 31 и пластины 26 подается на электро- нагреватель 34 и на электросекундомер 37. О таком состоянии терморегулятора 1 сигнализирует индикаторная лампочка. При равенстве нулю сигнала на входе терморегулятора 30, что соответствует равенству температур между поверхностями термостата 14 и испарителя 23, его исполненный элемент отключает нагревательный элемент 34 и электросекундомер 37 от электрической сети.Использование терморегулятора 30 для поддержания температуры испарителя на заданном маховичком 39 терморегулятора 36 уровне обусловлено предотвращением утечки теплоты из испа- . рителя 23 через его боковую поверх- ность и днище. Терморегулятор 30 обладает высокой чувствительностью к изменению температуры, так что при ничтожно малой разности температур он срабатывает, приводя эту разность к нулюФПо достижении стационарного теплового режима работы термостатом 14, о чем свидетельствуют равномерные возгорания-погасания индикаторной лампочки, открывают дверь 17 шкафа Используя шлюз 19, снимают с испарителя 23 крьппку. Сцепляют манипулятор 9 с изолирующим устройством весов, совмещают указатель с третьей риской маховичка 8, уравновешивают термостат 14 и испаритель 23 с жидкостью с тарой посредством добавления-отбавления с помощью пипетки жидкости из испарителя 23. По достижении равновесия поворотом маховичка 8 весы арретируют.Формула изобретения 15 20 25 30 35 40 45 Так же, пользуясь шлюзом 19, быстро и аккуратно на соответствующиекрючки серег 11 подвешивают (окрашенным лепестком 21 в сторону смотрового окна-дверей 17,18) держатель15 с образцом 16 и их тару. Включаютручной секундомер, закрывают шлюз,извлекают манипулятор 9, закрываютдверь 17 шкафа 1, манипуляторы 6и 9 сцепляют с осями устройствадля наложения гирь-колец 4. Все гири-кольца снимают с коромысла 10весов,Поворачивают маховичок 8 до второй риски, уравновешивают держатель15 с образцом 6 посредством наложения с помощью маховичков 5, гирьколец 4 на коромысло 10 весов. Сумма достоинств наложенных на серьгугирь-колец 4 равна массе паров жидкости, поглощенной к данному времени опытным образцом.Снова опускают. на серьгу с помощью маховичков 5 все гири-кольца4, совмещая с указатепем третьюриску маховичка 8, уравновешиваютвесы посредством снимания гирь-колец4 с коромысла 1 О весов. Масса паровжидкости, прошедшей черезобразец1 б, равна сумме достоинатв гирь-колец 4, снятых с коромысла 10. Иассовые расходы жидкости, проходящейчерез опытный образец, не велики(порядка 1 г).Весы снова арретируют, снимаютс коромысла 1 О все гири-кольца 4за исключением тех, которые были навешены на серьгу при предыдущем определении массы паров жидкости, поглощенных образцом 16,Последовательно повторяя все выше, перечисленные операции через некоторые промежутки времени получают кинетики сорбции паров жидкости образцом16 и их проницаемости через образецв заданных климатических условиях.под и над опытным образцом. Так какдавления паров жидкости под и надопытным образцом 16 известны, то поизвестной формуле можно определитькоэффициент влагопроводности.В промежутках между взвешиваниямидержателя 15 и испарителя 23 с термостатом 14 отсчетное устройство 33 запишет изменение разности температур на нзопотенциальных поверхностях опытного образца 16.Поскольку известны значения теплового потока, проходящего через опытный образец 16 поверхности и толщины, а также разности температур между его поверхностями, используя известную формулу, можно рассчитать и коэффициент теплопроводности исследуемого материала для данного влажностно-теплового процесса. 1. Весы по авт.св. Ф 474693, о тл и ч а ю щ и е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, они расположены в микро- климатическом шкафу с дверью и со смотровым окном и снабжены термостатом, выполненным в виде сосуда, коаксиального сосуду-испарнтелю с тонкой теплоизоляционной прослойкой между ними, с термочувствительными элемента" ми, равномерно размещенными на поверхностях проспойки и соединенными с терморегулятором, дополнительными электронагревателем с терморегулято-. ром, укрепленным под дном термостата, электроизолятором и держателем образцов с сит:етрично расположенными кон- тактными.пластинами,термочувствительными элементамии пружинящими электрическими разъемами с токоподводяйнми проводами, расположенными соответственно на основаниях опытного образца, термостата и на головке изолирующего упора.2. Весы по п.1, о т л и ч а ю - . щ и е с я тем, что дверь микроклиматического шкафа снабжена шлюзом и манипуляторами, выполненными в виде коаксиальных труб.3. Весы по п.1, о т л и ч а ю - щ и е с я тем, что противовесы держателя образцов и сосуда-испарителя с жидкостью и термостатом выполнены соответственно равными им по массв. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР 9 474693, кл. 6 01 С 1/22, 1976 (прототиа 7.870958 7 Составитель М. ОрловаРедактов Л. Утехина Техреду. А, Ач Корректор Г. Решет Заказ 84 Подписно 3303 ауш Филиал ППП дПатен г. Ужгород ктная,705 го кний иТираж НИИПИ Государственноделам иэобрете , Москва, Ж,тета крытий я наб