一种粘度计检定用透明恒温槽体的研制

2019-08-22任万杰施力予胡国星刘霞

科技与创新 2019年15期

任万杰，施力予，胡国星，刘霞

一种粘度计检定用透明恒温槽体的研制

任万杰1，施力予2，胡国星1，刘霞1

（1.山东非金属材料研究所，山东济南 250031；2.甘肃省计量研究院，甘肃兰州 730070）

针对粘度计检定用透明恒温槽的槽体部分容易出现漏水、漏油故障的问题，采用油墨丝印钢化玻璃与不锈钢框架粘接形成透明恒温槽体，并且在不锈钢框架外侧每间隔一定距离焊接上带有螺纹的圆柱形钢锭，通过螺栓与不锈钢玻璃连接的方式解决了这一难题。经过老化实验证明，研制的透明恒温槽体平均使用寿命达到5年以上，并且适用性广，具有良好的应用前景。

粘度计量；透明槽体；恒温槽；制冷装置

1 引言

在粘度计的检定校准工作中恒温槽是必须的设备之一，恒温槽必须具有足够高的控温精度及温场均匀性。通常恒温槽包括加热和制冷功能，并且通过高精度温控表对加热棒和制冷装置进行控制，在高精度温控表上进行温度设置，当温度高于设定值时，加热功能停止，启动制冷装置；反之当温度低于设定值时，制冷装置停止工作，启动加热功能。恒温槽温度波动范围应小于0.1～0.01 ℃/d，极高精度的粘度测量有时需要控温精度应达到0.001～0.005 ℃。恒温槽的槽体要透明，以便观察计时标线、粘度计中流动情况、读取温度及检查粘度计垂直状态等；恒温槽槽体应足够深，使置于其中的粘度计上下都有2 cm以上的余量。

通过长期使用发现，透明恒温槽的槽体部分容易出现漏水、漏油的故障，并且出现故障后很难修复。通过调查发现目前用于粘度计检定校准工作中的透明恒温槽体，大致有两类：亚克力材料制作的透明槽体、钢化玻璃制作的透明槽体。亚克力材料的透明槽体在长期使用的过程中表面会出现龟裂纹、变形，在粘接部位会出现漏水、漏油的情况，平均寿命在1～2年；钢化玻璃的透明槽体在长期使用的过程中粘接部位也会出现漏水、漏油的情况，平均寿命在1～2年。这两类槽体由于结构设计的原因，漏水、漏油后很难进行修复，最终只能报废处理，造成了资源的浪费，目前还没有能够解决这个问题的方法，本文研制了一种粘度计检定用透明恒温槽体，解决了这一问题。

2 透明恒温槽体的特点

本文研制的目的是采用油墨丝印钢化玻璃与不锈钢框架粘接形成透明恒温槽体，在不锈钢框架外侧每间隔一定距离焊接上带有螺纹的圆柱形钢锭，通过螺栓与不锈钢玻璃连接的方式，解决槽体在长期使用的过程中出现的漏水、漏油的问题。

该新型透明槽体具有以下几个特点：①该透明恒温槽体的使用寿命大大延长，平均漏水、漏油时间能够达到5年；②在出现漏水、漏油的情况后，由于结构设计合理，该槽体可以进行重新修复，维修成本较低；③槽体透明区域大，可清晰观察槽内部实时情况，能够很好地适用于粘度计检定工作；④采用双层保温技术，热量散失极小，保证了温场的稳定性；⑤可扩展性好，可广泛用于化工、石油、医学、生物学、物理化学、计量检定、大专院校、电子仪表、科研机构等领域。

3 透明恒温槽体技术要点

3.1 槽体的组成

槽体由不锈钢框架、油墨丝印钢化玻璃、圆柱形带螺纹钢锭、螺栓组成，不锈钢框架和油墨丝印钢化玻璃通过粘接工艺进行粘接，胶黏剂使用双组份玻璃胶。槽体外侧有透明外壳进行包覆，外壳的材料为普通钢化玻璃，槽体和外壳之间通过空气作为保温介质，保证透明度的前提下，大幅减少了热交换，保证了温场的均匀性与稳定性，槽体整体结构如图1所示。

1—不锈钢框架；2—槽体；3—外壳；4—保温介质；5—不锈钢底板。

3.2 槽体的结构

透明槽体结构为长方体结构，四面为透明的油墨丝印钢化玻璃，底面为不锈钢底面，槽体的顶部有一个能够固定粘度计的透明顶盖；透明槽体的尺寸根据工作用粘度计及标准粘度计的最大外形尺寸确定，保证能够同时检定或校准两台粘度计。设计的槽体外层透明钢化玻璃壳体为可拆卸结构，如果透明槽体在使用的过程中出现漏水、漏油的情况，可以将外层壳体拆开，再将槽体的油墨丝印钢化玻璃与不锈钢外壳分解，重新使用双组分胶黏剂进行粘接修复，大大节约了维修成本，减少了不必要的浪费。

不锈钢框架由等边不锈钢角铁制作而成，框架如图2所示，角铁的边长选择为25～40 mm，槽体的底面为一块整体的不锈钢，能够保证底面在长期使用的过程中不会出现漏水、漏油的情况。

图2 不锈钢框架示意图

3.3 槽体的材质

透明槽体的材质选择为油墨丝印钢化玻璃，油墨丝印钢化玻璃是普通钢化玻璃在720～850 ℃时与玻璃油墨烧结而成的，油墨按照设计的纹路与钢化玻璃牢固熔结在一起，经过实验证明，油墨丝印钢化玻璃与不锈钢粘接时能够实现更好的粘接效果，有更大的粘接强度，并且耐腐蚀。经过实验，选取的油墨丝印钢化玻璃的厚度为3～10 mm，油墨丝印宽度为29～38 mm，丝印的油墨宽度应与不锈钢框架的尺寸吻合，应短于不锈钢角铁的边长。

3.4 槽体使用的螺纹钢锭

本实用新型涉及的圆柱形带螺纹钢锭是焊接在不锈钢框架上的，圆柱形带螺纹钢锭的作用是保证油墨丝印钢化玻璃与不锈钢框架的粘接强度，确保在使用和运输的过程中的粘接强度。由于采用的胶黏剂为双组分玻璃胶，该胶黏剂为了保证防水性能与防油性能，固化后该胶黏剂也会有一定的弹性，如果槽体内长时间注满导热介质（水、油），压力较大，容易引起胶黏剂的变形，变形后会导致漏水、漏油；而且在运输的过程中，由于刹车、加油等因素也容易导致胶黏剂的变形，所以为了防止胶黏剂的变形，采用每间隔一定距离在不锈钢框架上焊接一个圆柱形带螺纹钢锭的方法，经过实验，该距离选择为160～220 mm时效果最佳，螺栓选择为M8～M10。

3.5 粘接使用的胶黏剂

胶黏剂选用双组分材料，该胶黏剂具有粘合强度高、适用范围广、耐候性好等特点，经过长期的老化实验，该胶黏剂能够达到很好的效果，延长了恒温槽的使用寿命。

4 透明恒温槽体焊接工艺

透明恒温槽体的焊接对槽体性能有着至关重要的影响，经过反复摸索研究得出了以下焊接工艺。按图纸将不锈钢板材裁剪为图纸要求的尺寸，然后将要焊接的棱边打磨至露出金属原色，用清水清洗至没有残渣，再用酒精清洗。不锈钢槽体应通过合理设计尽量减少焊接部分，以降低渗漏的风险。用折弯机将裁剪后的不锈钢板材折到需要的形状，进行焊接，焊接时应满焊。先焊接内部，内部焊接完成后，再进行外部焊接，需做到焊接完整，不可存在气孔或砂眼；打磨焊缝至表面光滑，注水观察是否有渗漏现象。如有渗漏，需及时补焊，对焊接好的不锈钢框架进行基础整形，应做到各面平整，没有凸起。