CN87102527A

CN87102527A - 吊盘式浮力天平

Info

Publication number: CN87102527A
Application number: CN 87102527
Authority: CN
Inventors: 裴柏林
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-12

Abstract

本发明吊盘式浮力天平适用于质量计量。与目前广泛使用的杠杆天平相比，具有精度高、结构简单、成本低等优点。在该天平中浮筒完全淹没在密封容器中的浮液中。浮筒下部系的一根很细的拉丝穿过容器底部的下嘴与吊盘相联。该天平利用下嘴液体的表面张力和外界大气压力使液体不下滴。为蒸馏水的浮液中加入了表面活性剂大大降低了拉丝在浮液表面上运动时三相周界润湿滞后产生的阻力。大大提高了计量精度。

Description

本发明是一种新型浮力天平，适用于质量称量。

图1为把重物放在浮筒中的浮力天平存在问题示意图，其中1-浮筒、2-容器、3-三相周界、4-重物。

图2为过去把重物放在容器之上的浮力天平存在问题的示意图。其中1-重物、2-托盘、3-砝码、4-稳定装置、5-三相周界、6-浮筒、7-容器。

现有的一些液压浮力天平称量装置如附图1所示的把重物放在浮筒之中，和如附图2所示的把重物放在容器之上的浮力天平都存在一些严重影响其计量精度的问题。如附图1所示的把重物放在浮筒之中的浮力天平，若浮筒不密封，浮筒就不能完全淹没在浮液中。这样就必须测量浮筒淹没的高度。由于弯月面和长度计量误差的影响，这一测量造成的计量误差就使这种浮力天平的精度低于杠杆天平现有的精度。另外在浮筒壁面与液面接触的线（3）上，是液气固三相接触处。存在三相周界的润湿滞后现象。这种现象阻碍浮筒运动，这使这种天平的精度降低到很低的程度;若把浮筒完全密封，全部放入浮液中，这样密封程度的松紧，密封面粘附的液量都影响计量精度。

如附图2所示的浮力天平，若把重物（1）放在浮筒（6）之上的托盘（2）上，而浮筒（6）完全淹没在浮液中。这样重物的重心高于浮筒的浮心，重物就不稳定。另外支承重物的杆子为了不被重物压弯曲，失去压杆的稳定性，杆子不可能很细，这样杆子上三相周界（5）的长度较大，三相周界的阻力对计量影响很大。另外防止杆子倾斜的装置（4）也对杆子的运动有一个较大的摩擦力。诸多原因使上述浮力天平精度一直不高。

本发明旨在研制一种新型浮力天平，它结构简单、造价低廉、精度高、且适应性强。

本发明的目的是以下述方式实现的：

图3为本发明吊盘式浮力天平示意图，其中1-容器、2-浮筒、3-补偿液体的胶囊、4-下嘴、5-下部拉丝、6-砝码、7-重物、8-吊盘、9-吊盘支撑器、10-吊盘支撑器上下调节旋扭、11-固定下部拉丝的横梁、12-固定浮筒上部细丝的横梁、13-浮筒上部细丝、14-加浮液的装置、15-容器顶部气体室、16-浮液。

图4为下嘴中的隔板作用示意图，其中1-浮筒底部拉丝、2-下嘴外壳、3-隔板、4为浮液表面。

图5为下嘴中不存在隔板时，浮筒底部拉丝偏离中心丝的示意图，其中1-浮筒底部拉丝、2-下嘴外壳、3-浮液表面、4浮筒底部拉丝偏距中心丝后，拉丝和下嘴之间的缝隙中侵入的浮液。

图6为实用的下嘴示意图，其中1-下嘴外壳、2-隔板、3-下嘴出口端、4-浮筒下部拉丝。

图7为用完全相同的浮筒通过杠杆克服温度对浮筒浮力的影响。

容器（1）上部密封，容器内有浮液（16），浮液为蒸馏水或自来水，浮液中加入活性剂。浮筒（2）完全淹没在容器内的浮液之中。浮筒可以为各种形状。浮筒上端接有一细丝（13）穿出液面，其直径与下端的拉丝（5）基本相同，拉丝的直径根据拉丝受到的浮筒的浮力产生的拉力确定的。容器（1）下端开口处接有一个下嘴（4），如附图4所示。下嘴中有一隔板（3），隔板中央有一个比拉丝（1）只大0.1毫米或更小的孔。容器底部开有一小孔。如附图3所示，外接一个未装满液体的胶皮囊（3），胶皮囊（3）的高度与下嘴的出口端相同。

容器上部密封，利用大气的压力和下嘴处液体的表面张力保证了液体不会下滴;浮液中加入活性剂，大大降低了三相周界的静摩擦力，使计量精度成百倍提高;浮筒上端穿出上液面的细丝的直径和浮筒下部拉丝的直径基本相同，使浮筒在任何位置排开液体的量都是恒定的，从而保证了吊盘上始终受到一个稳定的上拉力，利用这个上拉力就可以对物体进行称量。称量过程是这样的：先在吊盘上加砝码，使砝码的重量使吊盘平衡，然后放上重物后减下一定量的砝码，再次使吊盘平衡。这时减下的砝码的重量就是重物的重量。如上部细丝的直径略大于下部拉丝的直径，浮筒、吊盘越往下，浮筒排液量就越大。这样根据浮筒和吊盘平衡位置的高低就可以测定很微小的重量变化。下嘴（如附图4所示）中部有一隔板（3），隔板中央的小孔只比下部拉丝大一点，这样小孔和钢丝之间的缝隙很小，流体流过的阻力非常大，即使在称量过程中某一时刻浮筒受到很大的冲击力，液体有向下流动的趋势，也只有很小很小的液体能流过隔板，随后又慢慢流回容器恢复到原来的情况，保证了在称量过程中浮筒受冲击力而没有一点液体下滴。另外，隔板把拉丝固定在中心线上避免拉丝靠近管壁后在拉丝和下嘴壁之间的接触缝隙中浸入水（如附图5中（4）指的部位）使其表面张力把拉丝紧紧地贴在管壁上，产生摩擦力，同时液体与拉丝不垂直接触使之三相周界增长，增大三相周界的摩擦力，降低精度。更为合理的下嘴结构如附图6所示，下嘴出口（3）的孔也非常小，只比隔板上的孔大一点。这样既能保证拉丝不与下嘴出口接触，同时又使下嘴出口处浮液表面产生较大的毛管力使液面更加稳定。一个未装满液体的胶皮囊对液体体积的冷热引起的变化起补偿作用，下嘴的高度和胶皮囊基本相同，防止液体在胶皮中存的过多或过少。浮筒浮力随外界温度变化有很小变化，由于称量的时间范围比较小，这个影响很小。另外可以通过对容器外加保温层来控制温度变化速度，也可以通过如附图7所示的一个完全相同的浮筒（2）作为补偿浮筒，这个浮筒中间放有一定的物质（3），使这个浮筒的浮力接近于零。但是这个浮筒的浮力和挂吊盘的浮筒浮力随温度变化的规律，大小是完全一致的。两者的变化可以通过杠杆（4）完全抵销，从而克服了浮筒浮力随外界条件变化而变化的问题。

本发明有如下优点：

1、本发明精度高。根据唯一阻碍吊盘联结的系统运动的阻力，浮筒顶部细丝和底部拉丝在浮液表面三相周界的阻力计算，用直径1毫米和2毫米的高强度钢丝可悬挂100公斤和400公斤，相对精度分别可达2.7×10^-10和6.75×10^-11。

2、结构简单，加工容易，成本低廉。本发明没有材料特别昂贵，加工精度要求高的横梁和刀口，刀承等装置。另一方面，浮筒在液体中的运动就是一个在液体中的粘滞性阻尼运动，该天平无需要阻尼器。这样使得过去高精度的天平只能在设备较好的工厂生产，而现在可在一般的玻璃小厂生产，成本大大降低。一台精度5×10^-7称量20公斤的杠杆天平，价格是上万元，而该浮力天平砝码外只有几百元。

3、称量范围不受限制。一台浮筒直径100cm天平称量可达600公斤，直径50cm的可称77Kg。

4、适应性强。该浮力天平不存在刀口等精密装置，故不怕震动，不需要严格的水平条件，不易损坏，寿命长，无需专门保养。

Claims

1、一种吊盘式浮力天平，其特征在于由密封容器、浮筒、浮液、吊盘、拉丝、下嘴、浮筒顶部细丝和浮液补偿袋组成。

2、如权利要求1所述的浮力天平，其特征在于浮液中加有活性剂。

3、如权利要求1所述的浮力天平，其特征在于下嘴中有一隔板，隔板中有一比拉丝略大一点的孔，下嘴出口的直径比隔板上的孔略大一点。

4、如权利要求1所述的浮力天平，其特征在于浮液补偿袋接于容器底部，其位置与下嘴出口端同高。

5、如权利要求1所述的浮力天平，其特征在于浮筒顶部竖有一比下部拉丝略粗一点的细丝。