CN203101215U - 一种基于静态法的饱和蒸气压测定仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于静态法的饱和蒸气压测定仪，它由真空获得平台、蒸气压测定平台和电控箱组成，蒸气压测定平台旁边为低真空获得平台，其上侧为电控箱，低真空获得平台包括支架、旋片泵、电磁阀、变径真空三通、不锈钢波纹管、第一真空挡板阀、扩散泵、真空变径接头、第二真空挡板阀、第三真空挡板阀和真空三通；蒸气压测定平台包括恒温水浴箱、电容薄膜规、第四真空挡板阀、水浴槽盖板把手、水浴槽盖板、控制机构和试验容器；电控箱设有旋片泵接口，上位机串口、扩散泵接口、扩散泵风扇接口和电容薄膜规接口，内部设有控制电路。本实用新型实现了静态法在低蒸气压范围测量固体及液体物质饱和蒸气压的应用，自动化程度高，安全性好。
Description
技术领域
本实用新型属于蒸气压测量领域，涉及一种基于静态法的饱和蒸气压测定仪。
背景技术
饱和蒸气压的测量方法很多，一般有静态法、动态法以及饱和气流法等，方法的选择主要取决于所测定的压力范围。静态法适用于测量10-1～105Pa范围的蒸气压，测量范围大，且适合低蒸气压的检测，不仅适用于纯物质，还可以检测商业产品，具有广泛适应性。
目前国内基于静态法研制的饱和蒸气压测量装置仅有两款。这两款测量装置的分辨率为10Pa，仅适用于测量常压范围内液体的饱和蒸气压，是学生实验的教学仪器，分辨率低、静态保压性能差，无法满足10-1～102Pa的低蒸气压范围的测量需求，且不适用于固体饱和蒸气压的测量。
发明内容
针对上述背景技术中的静态法测量的优势和现有仪器的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于静态法的饱和蒸气压测定仪，实现对液体及固体物质10-1~102Pa的低蒸气压范围的测量，试验方法符合NYT1860.14-2010及OECD标准。
为此，本实用新型采用以下技术方案是：它包括低真空获得平台、蒸气压测定平台和电控箱；
低真空获得平台包括支架、旋片泵、电磁阀、变径真空三通、不锈钢波纹管、第一真空挡板阀、扩散泵、真空变径接头、第二真空挡板阀、第三真空挡板阀和真空三通；旋片泵的进气口通过电磁阀与变径真空三通的KF端接头连接；变径真空三通将气路分为两路，一路由变径真空三通的CF端接头连接至第三真空挡板阀的下端接口，第三真空挡板阀的侧端接口与真空三通的一端连接，这一路是前级泵的工作通路；另一路由变径真空三通的另一CF端接头通过不锈钢波纹管连接至第一真空挡板阀的下端接口，第一真空挡板阀的侧端接口通过不锈钢波纹管连接至扩散泵的侧端接口，扩散泵的顶端接口通过真空变径接头与第二真空挡板阀的下端接口连接，第二真空挡板阀的侧端接口与真空三通的另一端连接，这一路是主泵的工作通路；两路气路在真空三通汇合，真空三通的第三端通过不锈钢波纹管连接至水浴槽盖板上方的第四真空挡板阀的侧端接口；
蒸气压测定平台包括恒温水浴箱、电容薄膜规、第四真空挡板阀、水浴槽盖板把手、水浴槽盖板、控制水浴槽盖板开合的机构和试验容器；恒温水浴箱设有上端开口的水浴槽，为测量提供恒温条件，控温范围为0~100℃，精度不低于0.1℃；电容薄膜规固定于水浴槽盖板的上侧，用于测量系统的真空度，测量范围为0.1~133Pa，测量精度不低于0.1Pa；第四挡板阀固定于水浴槽盖板的上侧，用于控制连接试验容器气路的通断；试验容器位于水浴槽盖板的下侧，试验容器有KF端和CF端两端接口，KF端接口连接电容薄膜规，CF端接口连接第四挡板阀；
本实用新型的电控箱设有旋片泵接口，上位机串口、扩散泵接口、扩散泵风扇接口和电容薄膜规接口，电控箱内部设置有控制电路；
控制电路中的微处理器分别与液晶显示屏、报警器、按键、扩散泵、扩散泵风扇、两个固态继电器、恒温水浴箱温控器、水浴箱循环控制器、水浴箱冷却控制器、A/D转换器、上位机连接；A/D转换器连接电容薄膜规，两个固态继电器分别连接真空电磁阀和旋片泵接口。
在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案：
控制水浴槽盖板开合的机构为升降滑杆。
所述的升降滑杆包括导向滑块、定位销、滑杆和底座；导向滑块侧面设有定位销，导向滑块以滑杆为轴上下运动，以带动水浴槽盖板的开合；滑杆上端设有一处凹槽，定位销可插进凹槽而将导向滑块固定在此高度，使水浴槽盖板保持开启状态；滑杆底端固定在底座上。
本实用新型与技术背景相比，具有的有益效果是：
1、提高了系统的静态保压性能，泄漏率仅为1Pa/h，为实现10-1Pa的测量下限提供了前提条件；
2、适用范围广泛：实现对各种不易挥发的液体及固体物质的测定，适用于纯物质和商业产品；
3、检测自动化程度高：实现对系统气密性的自动检测和低真空度的自动获取，减少了操作人员的工作量；
4、该仪器符合《NYT1860.14-2010农药理化性质测定试验导则-第14部分：饱和蒸气压.静态法》和《饱和蒸气压-OECD标准》，能为低蒸气压范围物质的饱和蒸气压提供有效的参考数据。
附图说明
图1是本实用新型的整机除去不锈钢波纹管后的轴测图。
图2是本实用新型的低真空获得平台除去不锈钢波纹管后的正视图。
图3是本实用新型的升降滑杆的局部剖面图。
图4是本实用新型的电控箱的后视图。
图5是本实用新型的控制电路结构框图。
图中：1.旋片泵，2.真空电磁阀，3.支架，4.第二真空挡板阀b，5.第一真空挡板阀，6.真空三通；7.第三真空挡板阀c，8.升降滑杆，9.电容薄膜规，10.水浴槽盖板把手，11.第四真空挡板阀，12.水浴槽盖板，13.电控箱，14.控制面板，15.恒温水浴箱，16.试验容器，17.扩散泵风扇，18.扩散泵，19.变径真空三通，20.真空变径接头，21.导向滑块，22.定位销，23.滑杆，24.底座，25.漏电断路器开关，26.风扇接口，27.电源开关，28.电源接口，29.旋片泵接口，30.上位机串口，31.扩散泵接口，32.电容薄膜规接口.
具体实施方式
下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型的饱和蒸气压测定仪包括低真空获得平台、蒸气压测定平台和电控箱13；蒸气压测定平台旁边为低真空获得平台，蒸气压测定平台上侧为电控箱13。
如图1和图2所示，本实用新型的低真空获得平台包括支架3、旋片泵1、真空电磁阀2、变径真空三通19、不锈钢波纹管、第一真空挡板阀5、扩散泵18、真空变径接头20、第二真空挡板阀4、第三真空挡板阀7和真空三通6；支架3为带有顶部面板和底部面板的立方体支架；旋片泵1固定在支架3底部面板上，作为前级泵为主泵的工作提供低真空环境；旋片泵1的进气口通过真空电磁阀2与变径真空三通19的KF端接头连接；变径真空三通19将气路分为两路，一路由变径真空三通19的CF端接头连接至第三真空挡板阀7的下端接口，第三真空挡板阀7的侧端接口与真空三通6的一端连接，这一路是前级泵的工作通路；另一路由变径真空三通19的另一CF端接头通过不锈钢波纹管连接至第一真空挡板阀5的下端接口，第一真空挡板阀5的侧端接口通过不锈钢波纹管连接至扩散泵18的侧端接口，扩散泵18位于顶部面板下侧，作为主泵完成系统低真空度的抽取，扩散泵18的顶端接口通过真空变径接头20与第二真空挡板阀4的下端接口连接，第二真空挡板阀4的侧端接口与真空三通6的另一端连接，这一路是主泵的工作通路；两路气路在真空三通6汇合，真空三通6的第三端通过不锈钢波纹管连接至水浴槽盖板上方的第四真空挡板阀11的侧端接口。
所述的第一真空挡板阀5、第二真空挡板阀4和第三真空挡板阀7均由螺钉固定于支架顶部面板的上表面，呈三角形分布；第一真空挡板阀5位于第二真空挡板阀4和第三真空挡板阀7的左侧；三个真空挡板阀均是侧端接口位于顶部面板上侧，下端接口穿过顶部面板位于顶部面板下侧；
如图1和图3所示，本实用新型的蒸气压测定平台包括恒温水浴箱15、升降滑杆8、电容薄膜规9、第四真空挡板阀11、水浴槽盖板把手10、水浴槽盖板12和试验容器16；恒温水浴箱15设有上端开口的水浴槽，为测量提供恒温条件，控温范围为0~100℃，精度为0.1℃；升降滑杆8固定于水浴槽开口靠近真空泵组的一侧，控制水浴槽盖板12的开合；电容薄膜规9固定于水浴槽盖板12的上侧，用于测量系统的真空度，测量范围为0.1~133Pa，测量精度为0.1Pa；电容薄膜规9右侧是第四真空挡板阀11，第四真空挡板阀11固定于水浴槽盖板12的上侧，用于控制连接试验容器16气路的通断；水浴槽盖板把手10固定于水浴槽盖板12的上表面，位于电容薄膜规9和第四真空挡板阀11的正前方，用于辅助操作人员进行水浴槽盖板12开合的操作；试验容器16位于水浴槽盖板12的下侧，试验容器16有KF端和CF端两端接口，KF端接口连接电容薄膜规9，CF端接口连接第四真空挡板阀11，试验时，完全浸于水浴槽中；
所述的升降滑杆8包括导向滑块21、定位销22、滑杆23和底座24；导向滑块21左侧设有定位销22，导向滑块21以滑杆23为轴上下运动，以带动水浴槽盖板12的开合；滑杆23上端设有一处凹槽，定位销22插进凹槽可将导向滑块21固定在此高度，使水浴槽盖板12保持开启状态，方便试验容器16的安装和拆卸；拔出定位销22后导向滑块21可继续滑动；滑杆23底端固定在底座24上。
如图1所示，本实用新型的电控箱13正面右上方是控制面板14，控制面板14上设置有液晶显示屏，液晶显示屏下方的设有一个报警器和三个按键，从左到右依次为报警器，上移键，下移键和确认键；试验过程中，通过按键控制试验操作，当试验完成或仪器发生故障时，报警器蜂鸣提示。
如图4所示，本实用新型的电控箱13背面左侧从上到下依次有漏电断路器开关25、扩散泵风扇接口26、电源开关27、电源接口28和旋片泵接口29，右侧从上到下依次有上位机串口30、扩散泵接口31和电容薄膜规接口32，电控箱13内部设置有控制电路。
如图5所示，本实用新型控制电路中的微处理器分别与液晶显示屏、报警器、按键、扩散泵18、扩散泵风扇17、两个固态继电器、恒温水浴箱温控器、水浴箱循环控制器、水浴箱冷却控制器、A/D转换器、上位机连接；A/D转换器连接电容薄膜规9，两个固态继电器分别连接真空电磁阀2和旋片泵1；控制电路以微处理器为核心，利用电容薄膜规9采集系统真空度信息，试验过程中旋片泵1、真空电磁阀2、扩散泵18、扩散泵风扇17、水箱循环、水箱冷却和恒温水浴箱温控器的工作状态均由微处理器自动控制，并由按键控制，液晶显示屏显示试验过程及测量结果，由报警器对试验过程中的故障及需要人员参与的操作步骤进行声音提示，通过串口与上位机的通讯，实现饱和蒸气压-温度曲线的绘制。
该装置的工作过程为：首先进行系统气密性检测，然后装入试样，接着将系统抽至极限真空状态，最后测量试样在五个待测温度点处的饱和蒸气压。系统气密性检测开始前，确认旋片泵、扩散泵泵油是否需要更换，水浴槽内防冻液是否需要更换、容量是否合适，试验容器是否洁净干燥，管路是否紧密连接，各个阀门是否拧紧且处于关闭状态，若需要由测量结果拟合饱和蒸气压-温度曲线，还需将仪器与电脑连接，确认电脑已安装绘图软件后，打开绘图软件，打开串口。确认完成后，将水浴槽盖板合好，使试验容器完全浸入水浴槽中，打开电源，开始进行系统气密性检测：依次拧开第三真空挡板阀7、第四真空挡板阀11，由旋片泵将系统抽至5Pa，然后依次拧紧第四真空挡板阀11、第三真空挡板阀7，保压十分钟，若系统漏率小于1Pa/h，即判断气密性良好，准备装入试样；若系统漏率大于或等于1Pa/h，即判断气密性不好，则检测管路连接，查出泄漏原因并进行处理。进行装样操作时，先由水浴槽盖板把手将水浴槽盖板提起，并由定位销将水浴槽盖板固定，然后拧开试验容器两接口的连接件，取出试验容器，装入5～10ml的试样后，将试验容器两接口按原样固定锁紧，最后拔出定位销后使导向滑块沿滑杆向下滑动至水浴槽盖板合好。
装样完成后微处理器自动控制恒温水浴箱温度降至0℃后，依次拧开第三真空挡板阀7、第四真空挡板阀11，由微处理器控制旋片泵工作，真空电磁阀2打开，预抽真空度为1Pa；系统抽至1Pa后，拧开第二真空挡板阀5，同时微处理器控制扩散泵预热10分钟；预热完成后，拧紧第三真空挡板阀11，拧开第二真空挡板阀4，扩散泵开始工作，将系统抽至极限真空度0.1Pa。由于试验容器中的试样在0℃时会以一定的速率产生一定的蒸气压，从而影响抽真空的效果，可能在系统还没有抽至极限真空度时就观察到压力值在某一点稳定的现象，此时亦判断系统已到达极限真空状态。到达极限真空状态后，依次拧紧第三真空挡板阀7、第二真空挡板阀4和第一真空挡板阀5。通过按键设置待测温度点，由微处理器控制恒温水浴箱到达待测温度后，观察由电容薄膜规采集的系统当前压力值，待压力值趋于不变后，记录下该数值，即为当前温度下该物质的饱和蒸气压值。如此依次完成试样在5个温度点的饱和蒸气压的测定。试验过程中测得的数据将通过串口实时传输至电脑，由绘图软件的界面显示，试验完成后由绘图软件拟合该试样的饱和蒸气压-温度曲线。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新性进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于静态法的饱和蒸气压测定仪，其特征在于它包括低真空获得平台、蒸气压测定平台和电控箱；
低真空获得平台包括支架（3）、旋片泵（1）、电磁阀（2）、变径真空三通（19）、不锈钢波纹管、第一真空挡板阀（5）、扩散泵（18）、真空变径接头（20）、第二真空挡板阀（4）、第三真空挡板阀（7）和真空三通（6）；旋片泵（1）的进气口通过电磁阀（2）与变径真空三通（19）的KF端接头连接；变径真空三通（19）将气路分为两路，一路由变径真空三通（19）的CF端接头连接至第三真空挡板阀（7）的下端接口，第三真空挡板阀（7）的侧端接口与真空三通（6）的一端连接，这一路是前级泵的工作通路；另一路由变径真空三通（19）的另一CF端接头通过不锈钢波纹管连接至第一真空挡板阀（5）的下端接口，第一真空挡板阀（5）的侧端接口通过不锈钢波纹管连接至扩散泵（18）的侧端接口，扩散泵（18）的顶端接口通过真空变径接头（20）与第二真空挡板阀（4）的下端接口连接，第二真空挡板阀（4）的侧端接口与真空三通（6）的另一端连接，这一路是主泵的工作通路；两路气路在真空三通（6）汇合，真空三通（6）的第三端通过不锈钢波纹管连接至水浴槽盖板（12）上方的第四真空挡板阀（11）的侧端接口；
蒸气压测定平台包括恒温水浴箱（15）、电容薄膜规（9）、第四真空挡板阀（11）、水浴槽盖板把手（10）、水浴槽盖板（12）、控制水浴槽盖板（12）开合的机构和试验容器（16）；恒温水浴箱（15）设有上端开口的水浴槽，为测量提供恒温条件，控温范围为0～100℃，精度不低于0.1℃；电容薄膜规（9）固定于水浴槽盖板（12）的上侧，用于测量系统的真空度，测量范围为0.1～133Pa，测量精度不低于0.1Pa；第四真空挡板阀（11）固定于水浴槽盖板（12）的上侧，用于控制连接试验容器（16）气路的通断；试验容器（16）位于水浴槽盖板（12）的下侧，试验容器（16）有KF端和CF端两端接口，KF端接口连接电容薄膜规（9），CF端接口连接第四真空挡板阀（11）；
电控箱设有旋片泵接口（29），上位机串口（30）、扩散泵接口（31）、扩散泵风扇接口（26）和电容薄膜规接口（32），电控箱（13）内部设置有控制电路；
控制电路中的微处理器分别与液晶显示屏、报警器、按键、扩散泵、扩散泵风扇、两个固态继电器、恒温水浴箱温控器、水浴箱循环控制器、水浴箱冷却控制器、A/D转换器、上位机连接；A/D转换器连接电容薄膜规，两个固态继电器分别连接真空电磁阀（2）和旋片泵接口（29）。
2.如权利要求1所述的一种基于静态法的饱和蒸气压测定仪，其特征在于控制水浴槽盖板（12）开合的机构为升降滑杆（8）。
3.如权利要求2所述的一种基于静态法的饱和蒸气压测定仪，其特征在于所述的升降滑杆（8）包括导向滑块（21）、定位销（22）、滑杆（23）和底座（24）；导向滑块（21）侧面设有定位销（22），导向滑块（21）以滑杆（23）为轴上下运动，以带动水浴槽盖板（12）的开合；滑杆（23）上端设有一处凹槽，定位销（22）可插进凹槽而将导向滑块（21）固定在此高度，使水浴槽盖板（12）保持开启状态；滑杆（23）底端固定在底座（24）上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130731 |