Весы для термических исследований Советский патент 1990 года по МПК G01G23/36 

Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным автоматическим весам для малых нагрузок, в частности для термогравиметрических исследований потерь массы при различных физико-технических воздействиях (тепло, магнитные поля и т.д.).

Цель изобретения - повышение точности, осуществляемое за счет создания одинакового теплового поля для исследуемого образца и инертного образца-свидетеля и повышения степени симметрирования плеч коромысла от тепловых нагрузок.

Йа чертеже представлена конструктивная схема весов для термических исследований.

Равноплечее коромысло 1, установленное на опорном узле, например на торсио- нах 2, закрепленных на основании 3, снабжено флажком 4 датчика 5 разбаланса, фиксирующего угол заполнения коро- j мысла 1, Датчик 5 разбаланса подключен I через усилитель 6, создающий компенсацй- : онный ток 1к1, к компенсаторам 7 и 8 и к опорному резистору 9. Коромысло 1 также снабжено концевыми шарнирами 10 и 11, на которых закреплены измерительная 12 ита- рировочная 13 подвески, снабженные магнитами 14, создающими силовые уравновешивания FI и Рг.

Подвески 12 и 13 снабжены горизонтальными стержнями 15 и 16, установленными перпендикулярно их осям Оз-См и Ов-Об, на внутренних концах 17 и 18 кото- : рых, ориентированных к центру коромысла 1, на шарнирах 19 и 20 закреплены парал- ; лельно друг другу на малом расстоянии Д дополнительные вертикальные держатели 21 VI22 соответственно для исследуемого образца 23 и инеотного образца-свидетеля 24, погруженных в одно и то же нагревательное устройство 25 (печь), помещенное по центру коромысла 1. Расстояние А выбирается порядка 5-10 мм.

На внешних, ориентированных нарух у, концах 26 и 27 горизонтальных стержней 15 и 16 закреплены регулируемые противове- сыы 28 и 29. перемещаемые по горизонтали. Катушка 30, установленная вокруг магнита 14 тарировочной подвески 13. подключена через регулятор 31 тока к источнику 32. создающему тарировочный ток 1о.

Гайка 33 служит для регулировки чувствительности коромысла 1 по углу , а вакуумная камера 34 -для создания необходимого разрежения. Регистратор 35, подключенный к опорному резистору 9, служит для измерения тока 1к1. пропорционального потере массы Дт исс/тедуемого образца 23 при нагреве.

Измерительная подвеска 12, кроме того, дополнительно снабжена флажком 36 датчика 37 боковых смещений ей подвижной частью, например магнитом 38 компен- 5 сатора 39, на который подается ток к2 от усилителя 40, подключенного к датчику 37 боковых смещений . Флажок 36 и компенсатор 39 вместе с подвижной частью размещены в плоскости коромысла 1, в ко- i О торой происходит угловой разворот измерительной подвески 12 на концевом шарнире 10 коромысла 1. Тарировочная подвеска 13 дополнительно снабжена противовесом 41, уравновешивающим нагрузку коромысла 1 15 от флажка 36 и подвижной части 38 компенсатора 39. Измеритель 42 тока, включенный последовательно с компенсатором 39, служит для контроля тока 1к2.

Вспомогательные элементы весов (в 20 том числе арретиры подвесок, крючки для навески грузов, сигнальные устройства и пр.) не показаны.

Устройство работает следующим образом.

5В исходном положении на дополнительные вертикальные держатели 21 и 22 устанавливаются (подвешиваются) исследуемый образец 23 и равный ему по массе и по объему инертный образец-свидетель 24, 0 изготовленный, например, из титана или платины, противовесы 28 и 29 перемещаются здоль горизонтальных стержней 15 и 16 до тех пор, пока измерительная и тариро- вочкая подвески 12 и 13 не займут верти- 5 кальное положение. После этого включается а работу вакуумная камера 34 и производится начальное тарирование коромысла 1 путем подачи тока io от регулятора 31 при контроле нулевых значений токов xi и 1к2 по 0 регистратору 35 и по измерителю 42 тока, к1 1 и iic2 0.

Затем включается в работу нагревательное устройство 25 и происходит изменение Am массы m :4сслэдуемого образца 23, на- 5 пример ее деструкция. В результате потери массы Am происходит разбаланс кгромыс- ла 1 на угол (f, в результате чего флажок 4 поворачивается на такой же угол, м датчик 5 разбаланса вырабатывает электрический 0 сигнал AUi, который усиливается в усилителе бив виде тока 1к1 подается в компенсаторы 7 и 8, создающие силовые уравновешивания FT и Р2 подвесок 12 и 13 и коромыс.па 1, уменьшая угловое заклонение 5 f,(.

Отсчет величины изменения массы Am Есдетсй по показаниям регистратора 35 по формуле

ATI К . 1к1,

где К - масштабный коэффициент.

Необходимая подстройка значения К производится при градуировании весов путем регулировки напряжения ЛУоп, снимаемого с опорного резистора 9.

Дополнительно к указанному измерительная подвеска 12 испытывает вследствие потери части массы Am исследуемого образца 23 паразитное боковое смещение на угол Б, которое передается на флажок 36 и вызывает-появление электрического сигнала А U2 на датчике 37 боковых смеще- йий Б. который после усиления в усилителе 40 в виде тока 1к2 поступает в компенсатор 39 Последний в результате взаимодействия со своей подвижной частью 38 возвращает ее вместе с измерительной подвеской М в исходное положение, когда е - О,

Таким образом, в результате электросилового уравновешивания коромысло 1 и подвески 12 и 13 возвратились в исходное уравновешенное состояние, при котором коромысло 1 горизонтально, подвески 12 и 13 а также держатели 21 и 22 вертикальны, а -исследуемый образец 23 и инертный образец-свидетель 24 находятся в одной и той же области теплового поля одного и того же нагревательного устройства.

В результате использования гфедлзгае- мых конструктивно-схемных решений в весах, отличающихся от известных в технике, имеется возможность получить высокую точность и стабильность во времени при исследовании изменений массы покрытий, 5 наполнителей, пленок и других аналогичных материалов при физико-технических воздействиях на них (тепло, холод, излучения, магнитные поля и пр.) в условиях вакуума.

10 формулаизобретения

Весы для термических исследований. содержащие двуплечее коромысло, на плечах которого шарнирно закреплены две вертикальные подвески, два держателя для

15 исследуемого образца и образца-свидетеля, печь и систему автоматического уравновешивания, связанную с коромыслом и подключенную к регистратору, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности,

20 в них введены два горизонтальных стержня с установленными на одних концах противовесами, закрепленные на первых концах, подвесок, а тякже дополнительный противовес и дополнительная система автоматиче 5 ского уравновешивания, связанные с вторыми концами подвесок соответственно при этом другие концы стержней обращены друг к другу и шарнирно связаны с держателями, размещенными во внутрен30 ней полости печи.

Изобретение относится к технике точного измерения массы, а именно к лабораторным весам с автоматическим уравновешиванием и регистрацией изменений массы во времени. Цель изобретения - повышение точности путем создания одинакового теплового поля для исследуемого образца и образца-свидетеля и повышения степени симметрирования плеч коромысла от тепловых нагрузок. Весы содержат основание 3, опорный узел 2, равноплечее коромысло 1, шарнирно закрепленные на нем измерительную 12 и тарировочную 13 подвески для исследуемого образца 23 и образца-свидетеля 24, систему автоматического уравновешивания коромысла 1 и нагревательное устройство /печь/ 25. Подвески 12 и 13 снабжены горизонтальными стержнями 15 и 16 с противовесами 28 и 29 на наружных концах 26 и 27 и держателями 21 и 22 на внутренних концах 17 и 18, шарнирно закрепленных параллельно друг другу на малом расстоянии и помещенных вместе с исследуемым образцом 23 и образцом-свидететелем 24 в одно и то же нагревательное устройство 25. Кроме того, измерительная подвеска 12 снабжена системой силового уравновешивания боковых смещений, а тарировочные подвески-дополнительным противовесом 41. 1 ил.