專利名稱：不易暴沸和倒吸的新型平衡管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于玻璃儀器，可用于蒸氣壓不太小的純液體的蒸氣壓測(cè)定。
目前，在科學(xué)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，靜態(tài)法測(cè)定純液體飽和蒸氣壓裝置的核心設(shè)備是平衡管(附

圖1)。圖1中，1是直形冷凝管，使用時(shí)，其上口連接真空系統(tǒng)，這種冷凝管的冷卻效率較低；2是緩沖球；3、4兩腔液面等高時(shí)，表示5腔的壓力與系統(tǒng)的壓力相同；5、7均為適量的被測(cè)液體。排氣時(shí)，由于7處于靜止?fàn)顟B(tài)，容易暴沸，導(dǎo)致6腔液體沖入3腔，4腔液體沖到冷凝管以上，使實(shí)驗(yàn)因暴沸而無(wú)法進(jìn)行。6腔中空氣的排除程度也只能憑經(jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)認(rèn)為空氣已排除得合乎要求、停止抽氣并向系統(tǒng)中進(jìn)氣，以調(diào)節(jié)3、4兩腔液面時(shí)，一不留神就會(huì)引起倒吸，輕則只有3、4中的部分液體沖入6腔，使可控范圍變窄，重則4中的空氣也會(huì)沖入6腔，又需重新排氣。即使多次操作的熟練人員也難以控制，更不要說(shuō)學(xué)生了。8為測(cè)定對(duì)象區(qū)，9為示壓區(qū)。另外，這種平衡管，被測(cè)液體的加入也比較麻煩第一步，需先從上口加入大約為6腔容積一半的被測(cè)液體，而后轉(zhuǎn)動(dòng)平衡管使其流入6腔；再估計(jì)加入當(dāng)3、4兩腔液面處于水平時(shí)3腔液面大約位于3腔小球中部的被測(cè)液體。
本實(shí)用新型的目的是提供一種不易暴沸和倒吸且具有自攪拌作用、又能檢查空氣排除程度的、被測(cè)液體加入較為方便的新型平衡管。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)了一種新型平衡管，見(jiàn)附圖2。圖2中，1是一個(gè)具有4～6個(gè)球的球形冷凝管，它有較高的冷凝效率，其上口與真空系統(tǒng)相連；2、3是緩沖球；4是外腔；5是內(nèi)腔；6是直徑為2～5mm的小孔，其中心距5的下口平面7～13mm；4與5兩腔在下部還有一個(gè)環(huán)形通道，該環(huán)形通道的垂直高度為1～3mm，以2mm為最佳；7是適量的被測(cè)液體，其加入方法為從上口加入被測(cè)液體，可隨時(shí)平放平衡管，使空氣進(jìn)入3腔，再豎置平衡管則兩腔液面基本處于水平，如此反復(fù)操作，直至液面達(dá)到4腔細(xì)部中間即可；8為平衡管底部中央向上的凸起，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖3。要倒出平衡管中的液體，可以先豎置平衡管，然后轉(zhuǎn)動(dòng)并倒置它，使液體沿該凸起的彎月形凹槽流入5，進(jìn)而倒出之；9是測(cè)定對(duì)象與示壓區(qū)。
當(dāng)讓系統(tǒng)減壓排除4腔空氣時(shí)，外腔4中的液面下降，內(nèi)腔5的液面上升。當(dāng)外腔4的液面降到小孔6時(shí)，氣體將被6切割成氣泡進(jìn)入內(nèi)腔5。這使得內(nèi)腔壓力有所增大，導(dǎo)致外腔液面上升，封閉6，迫使氣泡只能一個(gè)個(gè)地冒出。同時(shí)，也使內(nèi)、外兩腔液面上下抖動(dòng)，攪拌被測(cè)液體使其溫度趨于均勻，有效地防止了暴沸。為了檢查4中空氣的排除程度，可關(guān)閉抽氣活塞，緩緩向系統(tǒng)中進(jìn)氣，此時(shí)5腔液面逐步下降，4腔液面逐步上升，當(dāng)4腔中的氣相變?yōu)橐粋€(gè)外觀直徑只有1mm的氣泡時(shí)，立即停止進(jìn)氣。而這時(shí)5腔液面仍在孔6之上，空氣不可能進(jìn)入4腔。而4腔殘留的那個(gè)外觀直徑只有1mm的氣泡根本不影響測(cè)定結(jié)果。
本實(shí)用新型，與原平衡管相比，被測(cè)液體加入和倒出方便；既不容易暴沸也不可能倒吸；既能檢查空氣排除程度，又能保證被測(cè)體系溫度均勻；操作簡(jiǎn)單方便，測(cè)定結(jié)果也較為準(zhǔn)確。從而達(dá)到了本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)目的。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖2為本實(shí)用新型裝有物料的靜態(tài)剖面全圖；圖3為本實(shí)用新型外腔底部的三視圖；圖4為本實(shí)用新型“被測(cè)液體與示壓區(qū)”顯示的三種工作狀態(tài)。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的全套實(shí)驗(yàn)裝置圖。
圖2中，本實(shí)用新型可分為兩部分一是冷凝管；二是被測(cè)液體與示壓區(qū)。與原平衡管相比，冷凝管由直形改為球形，不僅提高了冷凝效果，還增強(qiáng)了緩沖作用。把被測(cè)液體區(qū)和示壓區(qū)合為一體既提高了功能，又減小了外形體積。
圖3中，1為平衡管底部凸起的主視圖；2為它的側(cè)視圖；3為它的一個(gè)水平截面。
圖4中，圖4(1)表示被測(cè)液體的蒸汽壓大于系統(tǒng)壓力，即抽氣時(shí)本實(shí)用新型的工作狀態(tài)。其中1通過(guò)冷凝管連接真空系統(tǒng)；2為氣泡，抽氣速度以其斷斷續(xù)續(xù)為最佳；3為內(nèi)腔5的液面位置，以處于該緩沖球的中部為最佳；4為外腔；5為內(nèi)腔；4的氣相體積，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)剛好等于5腔中高出4腔液面的液體體積為最佳；6為小孔，其直徑可以為2～5mm，以3mm為最佳；7為4腔液面。
圖4中，圖4(2)表示檢查4腔中空氣排除程度時(shí)的狀態(tài)。其中1為殘留氣泡，可視小孔6以上的4腔容積及被測(cè)液體在測(cè)定溫度下的蒸汽壓確定其外觀直徑的最大允許值；4為外腔；5為內(nèi)腔；6為小孔；7為5腔液面，其至少應(yīng)高于6的上沿1～10mm，最好是6mm左右。
圖4中，圖4(3)表示4腔中的空氣排除得已符合要求，通過(guò)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)氣或抽氣，調(diào)節(jié)4、5兩腔液面處于同一水平面后的狀態(tài)。此時(shí)，即可讀取測(cè)定溫度和系統(tǒng)的真空度數(shù)據(jù)。
實(shí)施例圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的全套實(shí)驗(yàn)裝置圖。其中1為平衡管；2為感溫探頭；3為1/10溫度計(jì)；4為被測(cè)液體水；5為稀KCl水溶液(熱浴)；6為加熱器；7為溫度控制儀；8為加熱磁力攪拌器；9為U型壓力計(jì)；10為進(jìn)氣兩通玻璃活塞；11為夾持橡皮管的螺旋夾；12為抽氣兩通活塞；13為含有無(wú)水氯化鈣的緩沖瓶；14為放空兩通活塞；15為抽濾瓶；16為連接真空泵的抽氣口。
實(shí)驗(yàn)操作如下1.從幅廷式氣壓計(jì)上讀取當(dāng)天的室溫和大氣壓。
2.開(kāi)啟冷凝水龍頭、放氣活塞(14)、真空泵。待真空泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，關(guān)閉14。
3.溫度控制儀(7)和控溫磁力攪拌器(8)均置于控溫30℃。
4.關(guān)閉進(jìn)氣活塞(10)，打開(kāi)抽氣活塞(12)抽氣。此時(shí)可以觀測(cè)到平衡管出現(xiàn)圖4(1)的狀態(tài)。
5.抽氣3～4min，關(guān)閉12。旋緊螺旋夾(11)，打開(kāi)10，一邊觀測(cè)外腔氣相體積一邊旋松11進(jìn)氣，當(dāng)殘留氣泡外觀直徑小于1mm時(shí)，可旋緊11，并關(guān)閉10。否則，應(yīng)繼續(xù)排氣，直至殘留氣泡外觀直徑小于1mm。這就是圖4(2)的情形。
6.緩緩打開(kāi)12，當(dāng)內(nèi)、外兩腔液面等高[見(jiàn)圖4(3)]后，關(guān)閉12。若內(nèi)腔液面偏高，可重新通過(guò)10、11進(jìn)氣，調(diào)節(jié)內(nèi)、外兩腔液面等高即可。讀出此時(shí)的溫度和壓力。
7.把溫度控制儀(7)和控溫磁力攪拌器(8)均置于控溫40℃。隨著加熱的進(jìn)行，適當(dāng)進(jìn)氣，維持內(nèi)腔液面稍高于外腔液面即可。當(dāng)達(dá)到預(yù)定溫度，調(diào)節(jié)內(nèi)、外兩腔液面等高，即可讀取溫度和壓力。
8.實(shí)驗(yàn)中，若不慎使外腔氣相完全消失，可在不脫離真空系統(tǒng)的情況下，把平衡管從支架上取下，平置平衡管讓空氣進(jìn)入外腔。再重新排氣后進(jìn)行測(cè)定。
9.測(cè)定完畢，再讀一次大氣壓，取實(shí)驗(yàn)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的平均值作為實(shí)驗(yàn)時(shí)的大氣壓。
權(quán)利要求1.一種平衡管，它由冷凝管、緩沖球、內(nèi)管和外套組成，其特征在于冷凝管為具有4～6個(gè)球的球形冷凝管；內(nèi)管與外套在底部有一個(gè)環(huán)形通道、在內(nèi)管側(cè)面還有一個(gè)小孔通道；外套底部中央向上凸起，該凸起側(cè)面有一個(gè)凹槽，內(nèi)管把外套空間分成內(nèi)、外兩腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡管，其特征在于外腔容積(小孔上沿水平面以上的封閉空腔)與內(nèi)腔容積(小孔上沿水平面與過(guò)相鄰的第一個(gè)緩沖球中心的水平面之間的空腔)的比應(yīng)在1∶1.0～1.3之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡管，其特征在于該環(huán)行通道的垂直高度在1～3mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡管，其特征在于小孔直徑為2～5mm，其下沿距內(nèi)管下口平面為3～8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡管，其特征在于凸起側(cè)面的凹槽是圓錐形(圓錐的小部側(cè)面)的。
專利摘要一種不易暴沸和倒吸的新型平衡管,它由冷凝管(1)與“被測(cè)液體和示壓區(qū)”(8)兩部分組成。被測(cè)液體和示壓液體合為一體,并被內(nèi)腔管分成內(nèi)、外兩部分,內(nèi)腔管下部距其下口平面約10mm處有一個(gè)小孔(6),在內(nèi)、外兩腔下部還有一個(gè)環(huán)形通道。平衡管底部中央有一個(gè)向上的凸起。本實(shí)用新型與原平衡管相比,具有被測(cè)液體加入、倒出、清洗方便;既不容易暴沸,也不可能倒吸;既能檢查空氣排除程度,又能保證被測(cè)體系溫度均勻;既操作簡(jiǎn)單方便,測(cè)定結(jié)果也較為準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01L23/00GK2475016SQ00258670
公開(kāi)日2002年1月30日 申請(qǐng)日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月20日
發(fā)明者李森蘭 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)師范學(xué)院