石英弹簧秤的设计和制作.docx

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1、上禽硅酸盐№2。1990石英弹簧秤的设计和研制赵承基(中国科学院上海硅酸盐所)石英弹簧秤是在真空和饱和气体中对微量、多孔物质的重量变化进行测量的器件。又称“真空天平秤”，它是石油化学工业比表面分子筛、BET等系统的测量必不可少的。其灵敏度是普通天平的几万分之一。这样的精确度是一般天平在真空中所不能达到的。在50年代，石英弹簧秤首先由英国的一位著名灯工制造出来，60年代我国开始研制，当时我在大连化物所刘信兴老师的鼓励和帮助下，在原来手工缠绕的基础上，设计出一种机械程度较高的石英弹簧缠绕机，并在多年的生

2、产实践中，对其性能不断进行改进，从而提高了弹簧丝的均匀性和测量的精确度。石英弹簧秤在真空中对物质测量原理是根据“虎克”定律建立的，当弹簧在弹性范围内，其负载和伸长量成反比例关系，即：P=EL((P=负载，E=杨氏系数，L=弹簧伸长量)当负载增加△P时，弹簧伸长△L，该式应为：P+AP=E(L+AL)=乒L+EAL对同一根弹簧来说，把起始的负载P长度L作为零点来分析，便可得出下式：AP=EAL公式中E是与材料——石英有关的一个常数，因此只要实际标定弹簧负载与伸长的关系，便可把弹簧当作天平来调试。弹簧的

3、灵敏度可以通过石英丝的直径和弹簧圈的大小变化，来调整其精确度，但负载与灵敏度成反比。要选出高精度的石英弹簧浮：，必须对其进行严格的检验和校正：1．弹簧的均匀性，2．石英丝的直径，2．弹簧圈数，4．分断。校正石英弹簧的灵敏度是一项要求很细致的工艺，它对每根弹簧的性能要在曲线上反映出来，随后标定它的灵敏度和载重量。目前我们研制的石英弹簧灵敏度可达10~300mm／100mg，载重量为2～5g。近年来，发现石英弹簧抨在伸长时，会产生自重不均匀性，便将原来的绕丝机直径改制成塔式模棒，再调整它的变速和进料速度

4、，以便能绕成塔式石英弹簧。从而克服了自重伸长的不均匀性，提高了测量的精确度。目前我们研制出的石英弹簧件。它的灵敏度与载煎量在相同条件下同英国TTSL公司生产的产品相比，经过长时间的调试得出的数据完全一样。上海金山石化总厂从日本引的BET比表而系统，唯独没有石英弹簧朴配套，便采用我们生产的石英弹簧讦。南京炼油厂支j圣罗马尼炼油工程没备中的BET系统所用的石英弹簧秤，也由l0l一我们生产、使用情况良好。由于目前国际同业中，弹簧秤的生产尚属风毛麟角。因此我们将积极争取将这一产品打入国际市场。l绕石英蝉赞装

5、置意图1．马达，2．减速器，3．丝忏，4．绕丝轴，5．丝杆，6．马达，7．减速器，8．送料夹头，9．石英捧，10．氧氧喷灯，11．石英弹簧一图2BET装置示意图1．炉管，2．多孔试样，3．标准测定，4．石英弹簧，5．抽真空，6．刻度表，7．光学读数测量仪