17.1.4 Спиртомеры /31/
Рисунок 17.2.16 - Образцовый 2-го разряда и рабочий металлический спиртомер.
Рисунок 17.2.17- Гирька к металлическому спиртометру
Измерение массы
В практике измерения массы применяют чрезвычайно разнообразные приборы и устройства, различные по назначению, области применения, режиму и принципу работы. Число конструктивных модификаций и исполнений исчисляется сотнями, В связи с этим создание единой классификационной схемы в данной области измерений является чрезвычайно сложной задачей.
Определение необходимых разновидностей приборов и устройств для измерения и дозирования массы, количества типов и типоразмеров, создание типовых стандартизированных моделей на базе комплекса технических параметров, положенных в основу разработки технических требований к этим моделям, - всё это должно базироваться на схеме классификации, устанавливающей основные эксплуатационные и конструктивные признаки. Эти признаки позволяют охарактеризовать прибор на любой степени классификации (группа, вид, тип, модель, модификация), определить его место в общем комплексе приборов и устройств для измерения и дозирования массы.
В 1953 г., учитывая острую нужду в классификаторе, был разработан ГОСТ 793-53 «Весы. Классы. Нормы точности», распространявшейся в основном на весы общего назначения и лабораторные. Стандарт не охватывал обширной номенклатуры весоизмерительных приборов технологического назначения: автоматических порционных весов для суммарного учёта, дозирования, фасовки, весов металлургической промышленности, крановых и др.
В настоящее время разработана общая классификация приборов и устройств для измерения и дозирования массы; конечной целью классификации является установление рациональных видов и типов и числовых значений (рядов) параметров применительно к требованиям современной техники измерения массы.
17.2.5 Аналитические весы /31/
По конструктивным признакам аналитические весы делятся на двух - чашечные с равноплечим трех - призменным коромыслом и одночашечные с двух - призменным коромыслом. По точности весы разделяются на весы класса 1, применяемые при микрохимических и химических анализах высшей точности, и весы класса 2, служащие для взвешиваний при химических анализах обычной точности.
При взвешиваниях на аналитических весах применяют гири классов 1 и 2 общего назначения по ГОСТ 7328 — 01, гири-рейтеры классов 1 и 2 и встроенные гири.
В бывшем СССР выпускались аналитические весы с наибольшим пределом взвешивания до 20 г микроаналитическими, а до 1 г — пробирными, так как первые применяют при микроанализах, а вторые при определении пробы золота.
За рубежом отдельные фирмы, помимо весов с указанными пределами измерений, выпускают весы с наибольшим пределом взвешивания 30; 50; 80; 160; 500; 1000 г и более. Простейшие двух - чашечные аналитические весы показаны на рисунке 17.2.18. Равноплечее коромысло 6 своей опорной призмой, опирается на подушку, укрепленную на колонке 8. К грузоприемным призмам, прикрепленным к коромыслу, подвешены серьги 7 с чашками 12. Для отсчета колебаний служит стрелка 10, заостренный (ножеобразный) конец которой передвигается параллельно шкале 11. Колонка укреплена на опорной доске из дерева, стекла, металла или полимерных материалов с винтовыми ножками 13 для установки весов по отвесу. Для остановки колебаний весов, а также для изолирования призм от подушек при нерабочем состоянии весов служит изолир, ручка 14 которого расположена перед витриной 5 весов, защищающей их от пыли, влаги, потоков воздуха и нагревания.
Рисунок 17.2.18 - Простейшие аналитические весы
На верхней части коромысла или на планке, прикрепленной к коромыслу, нанесена реперная шкала 2.
Рейтер навешивается на коромысло с помощью устройства, состоящего из крючка 1, укрепленного на подвижной штанге с ручкой 4, выведенной на боковую сторону витрины. В целях ускорения процесса взвешивания двух - чашечные весы (рисунок 17.2.19) снабжаются устройством 2 для механического наложения миллиграммовых гирь и воздушными успокоителями 3, а для уточнения и облегчения отсчета показаний - оптическим устройством 4, осветительная система которого, питается от понижающего трансформатора 1 напряжением 220/6 или 127/6 В.
Рисунок 17.2.19 - Аналитические весы с успокоителями
Схема устройства для наложения гирь показана на рисунке 17.2.20. Здесь миллиграммовые гири 3, в форме колец можно надевать и снимать с планки, укрепленной на правой серьге весов, с помощью рычагов 2. Рычагами управляют с помощью двух лимбов 4 и 5, расположенных с правой стороны витрины. При вращении малого лимба 5 происходит накладывание или снятие десятков миллиграммов, а при вращении большого лимба 4 сотен миллиграммов.
Рисунок 17.2.20 - Схема механизма для наложения встроенных миллиграммовых гирь
Отсчет выполняют по неподвижному указателю 1. В случае, показанном на рисунке 17.2.20, на планку помещено 580 мг.
Отдельные зарубежные фирмы выпускают аналитические весы с равноплечим коромыслом, к одному плечу которого подвешена чашка, а к другому — комплект граммовых и миллиграммовых гирь, уравновешивающий полную нагрузку на чашке. Такая конструкция большого распространения не получила, так как при взвешивании необходимо учитывать ошибку из-за неравноплечести.
В связи с этим в настоящее время двух - чашечные весы с равноплечим трехпризменным коромыслом вытесняются одно - чашечными весами с двух - призменным коромыслом, на которых взвешивание выполняют на одном плече, и, таким образом, ошибка из-за неравноплечести автоматически устраняется. Современные аналитические одночашечные весы швейцарской фирмы «Меттлер» показаны на рисунке 17.21 а, их принципиальная схема — на рисунке 17.2.21 в. В этих весах коромысло 6 опорной призмой 11 опирается на подушку 12, укрепленную в стойке 13. К грузоприемной призме 2 с помощью серьги 3 подвешена планка с набором гирь 1 и чашка 20. Масса гирь, входящих в набор, равна наибольшему пределу взвешивания. На правом плече коромысла укреплены поршень 7 воздушного успокоителя, противовес 10 и микрошкала 8. Поршень 7 совершает колебания внутри неподвижного стакана 9, благодаря чему и осуществляется торможение колебаний. Противовес 10 вместе с правым плечом коромысла служит для грубого уравновешивания левого плеча и всей подвесной системы (чашки, серег и гирь). Окончательно тарируют весы с помощью грузика 4, а регулятором чувствительности является грузик 5. Весы снабжены изолиром, который состоит из вала 16 и эксцентриков 14 и 17. При поворотах ручки 18 эксцентрик 14 поднимает и опускает шток 15, отпирающий и запирающий коромысло 6, а эксцентрик 7 воздействует на грибок 19, отпирающий и запирающий чашку 20.
При взвешиваниях оператор помещает навеску на чашку, а затем снимает необходимое количество гирь до тех пор, пока весы не придут в равновесие. Гири снимают с помощью ручек, выведенных на переднюю сторону витрины и связанных с рычагами, воздействующими на гири.
Отсчётное устройство весов (рисунок 17.2.21 б), вынесенное на переднюю панель витрины, состоит из ряда окошек, через которые видны цифры, соответствующие граммам и десятым долям грамма, и экрана, на котором видна в увеличенном виде микрошкала, служащая для отсчета целых миллиграммов. Десятые доли миллиграмма отсчитывают по нониусу. Так, на рисунке показан результат 137,8505 г.
Весы, выпускаемые заводом «Госметр», несколько отличаются от описанных конструктивным исполнением. Так, в весах завода «Госметр» гири расположены не над чашкой, а под ней, указатель целых граммов и десятых долей грамма находится не в нижней, а в верхней части передней панели витрины. Следует отметить, что Ленинградский завод «Госметр» и ряд зарубежных фирм выпускают аналитические весы со встроенными гирями на весь диапазон взвешивания.
Первая модель таких весов была сконструирована в СССР еще в 1934 г. И.Д.Менделеевым (сыном великого ученого) специально для взвешивания по способу, предложенному Д. И. Менделеевым. Ниже приводится описание аналитических весов с наибольшим пределом взвешивания 100 г.(модель ОВМ – 100), выпускаемых заводом «Госметр». Коромысло 9 этих весов представляет собой неравноплечий рычаг, к короткому плечу которого с помощью серьги подвешена чашка 8, а к длинному прикреплены подвижной стакан воздушного успокоителя 10, являющийся одновременно противовесом, и прозрачная микрошкала 11. На ту же серьгу, на которой весит чашка, подвешена прямоугольная рамка подвеска 7, к середине нижнего звена 6 которой прикреплен вертикальный стержень 3. Он пропущен сквозь плату в отделение весов, где расположены механизмы изолира, а также съема и наложения гирь.
Здесь к стержню прикреплены две параллельные рейки с V-образными вырезами – гнездами.
Весы заключены в металлическую витрину с выдвижными боковыми дверцами. Крышку витрины снять легко, что обеспечивает доступ к коромыслу и к регуляторам тары. Для предохранения коромысла от нагрева оно отделено от камеры взвешивания горизонтальной перегородкой.
Рукоятка изолира выведена на правую сторону. При освобождении весов от изолира одновременно зажигается лампочка, освещающая оптическую шкалу. Наличие в весах трансформатора позволяет включать весы в осветительную сеть напряжением 127 и 220В.
Рисунок 17.2.22 - Конструктивная схема весов ОВМ-100
Технические характеристики лабораторных весов приведены в таблицу 17.2.5
Таблица 17.2.5 – Технические характеристики лабораторных весов
Весы |
Наибольший предел взвешивания, г |
Цена деления |
Варианты показаний |
Погреш-ность из-за неравнопле-чести |
мг |
||||
Аналитические
Полумикроаналити-ческие Микроаналити- Ческие Пробирные |
500 200 100 50 20 30 20 1-2 |
2-10 0,1-1 0,05-0,2 0,01-0,02 0,01 0,01 0,001-0,005 0,01-0,02 |
2 0,1-0,5 0,1-0,2 0,02 0,01 0,002 0,002-0,005 0,01-0,02 |
5 1-2 1-2 0,25 0,2 0,01 0,01-0,04 0,04 |