一種粘度計檢定用透明恒溫槽體的研制

任萬杰，施力予，胡國星，劉霞

一種粘度計檢定用透明恒溫槽體的研制

任萬杰1，施力予2，胡國星1，劉霞1

（1.山東非金屬材料研究所，山東 濟南 250031；2.甘肅省計量研究院，甘肅 蘭州 730070）

針對粘度計檢定用透明恒溫槽的槽體部分容易出現漏水、漏油故障的問題，采用油墨絲印鋼化玻璃與不銹鋼框架粘接形成透明恒溫槽體，并且在不銹鋼框架外側每間隔一定距離焊接上帶有螺紋的圓柱形鋼錠，通過螺栓與不銹鋼玻璃連接的方式解決了這一難題。經過老化實驗證明，研制的透明恒溫槽體平均使用壽命達到5年以上，并且適用性廣，具有良好的應用前景。

粘度計量；透明槽體；恒溫槽；制冷裝置

1 引言

在粘度計的檢定校準工作中恒溫槽是必須的設備之一，恒溫槽必須具有足夠高的控溫精度及溫場均勻性。通常恒溫槽包括加熱和制冷功能，并且通過高精度溫控表對加熱棒和制冷裝置進行控制，在高精度溫控表上進行溫度設置，當溫度高于設定值時，加熱功能停止，啟動制冷裝置；反之當溫度低于設定值時，制冷裝置停止工作，啟動加熱功能。恒溫槽溫度波動范圍應小于0.1～0.01 ℃/d，極高精度的粘度測量有時需要控溫精度應達到0.001～0.005 ℃。恒溫槽的槽體要透明，以便觀察計時標線、粘度計中流動情況、讀取溫度及檢查粘度計垂直狀態等；恒溫槽槽體應足夠深，使置于其中的粘度計上下都有2 cm以上的余量。

通過長期使用發現，透明恒溫槽的槽體部分容易出現漏水、漏油的故障，并且出現故障后很難修復。通過調查發現目前用于粘度計檢定校準工作中的透明恒溫槽體，大致有兩類：亞克力材料制作的透明槽體、鋼化玻璃制作的透明槽體。亞克力材料的透明槽體在長期使用的過程中表面會出現龜裂紋、變形，在粘接部位會出現漏水、漏油的情況，平均壽命在1～2年；鋼化玻璃的透明槽體在長期使用的過程中粘接部位也會出現漏水、漏油的情況，平均壽命在1～2年。這兩類槽體由于結構設計的原因，漏水、漏油后很難進行修復，最終只能報廢處理，造成了資源的浪費，目前還沒有能夠解決這個問題的方法，本文研制了一種粘度計檢定用透明恒溫槽體，解決了這一問題。

2 透明恒溫槽體的特點

本文研制的目的是采用油墨絲印鋼化玻璃與不銹鋼框架粘接形成透明恒溫槽體，在不銹鋼框架外側每間隔一定距離焊接上帶有螺紋的圓柱形鋼錠，通過螺栓與不銹鋼玻璃連接的方式，解決槽體在長期使用的過程中出現的漏水、漏油的問題。

該新型透明槽體具有以下幾個特點：①該透明恒溫槽體的使用壽命大大延長，平均漏水、漏油時間能夠達到5年；②在出現漏水、漏油的情況后，由于結構設計合理，該槽體可以進行重新修復，維修成本較低；③槽體透明區域大，可清晰觀察槽內部實時情況，能夠很好地適用于粘度計檢定工作；④采用雙層保溫技術，熱量散失極小，保證了溫場的穩定性；⑤可擴展性好，可廣泛用于化工、石油、醫學、生物學、物理化學、計量檢定、大專院校、電子儀表、科研機構等領域。

3 透明恒溫槽體技術要點

3.1 槽體的組成

槽體由不銹鋼框架、油墨絲印鋼化玻璃、圓柱形帶螺紋鋼錠、螺栓組成，不銹鋼框架和油墨絲印鋼化玻璃通過粘接工藝進行粘接，膠黏劑使用雙組份玻璃膠。槽體外側有透明外殼進行包覆，外殼的材料為普通鋼化玻璃，槽體和外殼之間通過空氣作為保溫介質，保證透明度的前提下，大幅減少了熱交換，保證了溫場的均勻性與穩定性，槽體整體結構如圖1所示。

1—不銹鋼框架；2—槽體；3—外殼；4—保溫介質；5—不銹鋼底板。

3.2 槽體的結構

透明槽體結構為長方體結構，四面為透明的油墨絲印鋼化玻璃，底面為不銹鋼底面，槽體的頂部有一個能夠固定粘度計的透明頂蓋；透明槽體的尺寸根據工作用粘度計及標準粘度計的最大外形尺寸確定，保證能夠同時檢定或校準兩臺粘度計。設計的槽體外層透明鋼化玻璃殼體為可拆卸結構，如果透明槽體在使用的過程中出現漏水、漏油的情況，可以將外層殼體拆開，再將槽體的油墨絲印鋼化玻璃與不銹鋼外殼分解，重新使用雙組分膠黏劑進行粘接修復，大大節約了維修成本，減少了不必要的浪費。

不銹鋼框架由等邊不銹鋼角鐵制作而成，框架如圖2所示，角鐵的邊長選擇為25～40 mm，槽體的底面為一塊整體的不銹鋼，能夠保證底面在長期使用的過程中不會出現漏水、漏油的情況。

圖2 不銹鋼框架示意圖

3.3 槽體的材質

透明槽體的材質選擇為油墨絲印鋼化玻璃，油墨絲印鋼化玻璃是普通鋼化玻璃在720～850 ℃時與玻璃油墨燒結而成的，油墨按照設計的紋路與鋼化玻璃牢固熔結在一起，經過實驗證明，油墨絲印鋼化玻璃與不銹鋼粘接時能夠實現更好的粘接效果，有更大的粘接強度，并且耐腐蝕。經過實驗，選取的油墨絲印鋼化玻璃的厚度為3～10 mm，油墨絲印寬度為29～38 mm，絲印的油墨寬度應與不銹鋼框架的尺寸吻合，應短于不銹鋼角鐵的邊長。

3.4 槽體使用的螺紋鋼錠

本實用新型涉及的圓柱形帶螺紋鋼錠是焊接在不銹鋼框架上的，圓柱形帶螺紋鋼錠的作用是保證油墨絲印鋼化玻璃與不銹鋼框架的粘接強度，確保在使用和運輸的過程中的粘接強度。由于采用的膠黏劑為雙組分玻璃膠，該膠黏劑為了保證防水性能與防油性能，固化后該膠黏劑也會有一定的彈性，如果槽體內長時間注滿導熱介質（水、油），壓力較大，容易引起膠黏劑的變形，變形后會導致漏水、漏油；而且在運輸的過程中，由于剎車、加油等因素也容易導致膠黏劑的變形，所以為了防止膠黏劑的變形，采用每間隔一定距離在不銹鋼框架上焊接一個圓柱形帶螺紋鋼錠的方法，經過實驗，該距離選擇為160～220 mm時效果最佳，螺栓選擇為M8～M10。

3.5 粘接使用的膠黏劑

膠黏劑選用雙組分材料，該膠黏劑具有粘合強度高、適用范圍廣、耐候性好等特點，經過長期的老化實驗，該膠黏劑能夠達到很好的效果，延長了恒溫槽的使用壽命。

4 透明恒溫槽體焊接工藝

透明恒溫槽體的焊接對槽體性能有著至關重要的影響，經過反復摸索研究得出了以下焊接工藝。按圖紙將不銹鋼板材裁剪為圖紙要求的尺寸，然后將要焊接的棱邊打磨至露出金屬原色，用清水清洗至沒有殘渣，再用酒精清洗。不銹鋼槽體應通過合理設計盡量減少焊接部分，以降低滲漏的風險。用折彎機將裁剪后的不銹鋼板材折到需要的形狀，進行焊接，焊接時應滿焊。先焊接內部，內部焊接完成后，再進行外部焊接，需做到焊接完整，不可存在氣孔或砂眼；打磨焊縫至表面光滑，注水觀察是否有滲漏現象。如有滲漏，需及時補焊，對焊接好的不銹鋼框架進行基礎整形，應做到各面平整，沒有凸起。

5 總結

本文解決了粘度計檢定用透明恒溫槽的槽體部分容易出現漏水、漏油的問題，大大延長了透明恒溫槽體的使用壽命，給出了透明恒溫槽體的特點、透明恒溫槽體技術要點、透明恒溫槽體焊接工藝等具體實施方式，槽體適用性廣，具有良好的應用前景。

［1］晏天，梁杰，錢飛，等.高精度海水恒溫槽的性能測試及不確定度評定［J］.計量與測試技術，2017，44（12）：1-3.

［2］于亮.淺談恒溫槽的日常自校準和維護保養［J］.儀器儀表標準化與計量，2017（6）：43-45.

［3］代曉成.高精度恒溫槽溫控系統設計與實現［D］.北京：華北電力大學，2018.

［4］黃元津，杜文嵐.工業鉑熱電阻全量程檢測恒溫槽偏離值的求解算法及測量結果的不確定度評定［J］.傳感器世界，2017，23（11）：34-38.

［5］杜文嵐.工業鉑熱電阻全量程檢測恒溫槽偏離值以及Excel軟件設計與實現［J］.科學咨詢（科技·管理），2017（11）：44-45，88.

［6］孫浩，沈文杰.恒溫槽技術性能測量結果的不確定度評定［J］.科技與創新，2019（9）：130-131.

TH811

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.058

2095－6835（2019）15－0141－02

〔編輯：張思楠〕