CN108278444B - 一种滴定杯绝热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滴定杯绝热装置，属于化学设备技术领域。本发明所提供的滴定杯绝热装置包括绝热座、空气释放机构和磁力搅拌机构，绝热座上设置有容纳滴定杯的容纳腔，容纳腔的内壁采用弹性材料制成，并覆盖有绝热层，容纳腔的内壁和绝热座的外壁之间形成气腔，当气腔充气撑大时，容纳腔的外壁变形并将绝热层贴附在滴定杯的外壁上，将滴定杯包裹起来，不仅在极大程度上提高了绝热效果和实验的精度，且能够适用于不同形状的滴定杯，有利于简化实验的步骤，提高该绝热装置的通用性。空气释放机构能够在实验完成后自动释放气腔内的气体，有利于提高实验效率，降低操作难度。磁力搅拌机构能够使滴定杯内的液体混合均匀，进一步提高实验效率和精度。

Description

一种滴定杯绝热装置
技术领域
本发明涉及化学设备技术领域，尤其涉及一种滴定杯绝热装置。
背景技术
滴定法是分析化学中最古老、最经典，应用范围最广的方法。目前，大部分滴定反应使用的是电位指示电极的电位滴定技术，但是对于某些暂时没有寻找到合适点位指示电极或者存在干扰因素的实验，该方法的局限性很大。由于所有的化学反应都伴随着有焓的变化，反应产生的系统焓变在与外界无热交换的条件下，就会转变为系统温度的变化，样品溶液就会产生温度的上升(放热反应)或者下降(吸热反应)的现象。温度滴定分析就是基于滴定剂与反应物之间发生化学反应而产生的温度变化来确定化学反应的终点。温度滴定分析作为一种化学分析方法或化学热力学的研究手段，是电位滴定技术的理想补充，应用领域广泛，主要用于石油化工、食品药品、冶金生产、化工制药等各行业的各种成分的化学分析。
温度滴定分析中，滴定剂以恒定速率加入反应杯的待滴定物中，以温度探头作为指示电极。温度传感器的传感元件是一个热敏电阻，外界温度发生微小变化时其电阻值发生变化。当待滴定物未完全反应时，温度变化率实质上是恒定的；当待滴定物全部反应之后，温度变化率发生明显变化。滴定曲线上的折点或拐点视为滴定终点，即等当点。
由于需要测定温度变化率，因此温度滴定分析实验理想的反应环境应该为一个热封闭的体系，在实验过程中可以监控体系内所有的热反应。但是现有的温度滴定分析中，由于采用的滴定杯暴露在外界环境中，外界温湿度变化、环境空调远近、自然风作用等因素均会通过滴定杯的杯壁或杯盖上方气流的热导出和热导入，从而对反应体系内的热反应产生影响，进而导致实验结果不稳定以及系统误差增大。同时由于稀释热、搅拌棒搅拌等其他滴定反应引起的热传递也会带来误差。现有技术中一般采用在滴定杯的外表面包裹锡箔纸或棉花层来降低外界环境和热传递带给实验的影响，但是该方法不仅绝热效果不好，且通用性差，在使用不同形状的滴定杯进行实验时，需要重复包裹，从而导致实验过程操作繁琐、更换滴定杯不够方便。
因此，如何提供一种绝热装置，不仅绝热效果好，操作方便，且通用性强是现在亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滴定杯绝热装置，该滴定杯绝热装置绝热效果好、操作方便、通用性高、能够适用于不同形状的滴定杯、操作简单。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种滴定杯绝热装置，包括：
绝热座，所述绝热座上设置有容纳滴定杯的容纳腔，所述容纳腔的内壁和所述绝热座的外壁之间形成能够充气和放气的气腔，所述容纳腔的内壁采用弹性材料制成，并覆盖有绝热层；当所述气腔充气时，所述容纳腔的内壁变形并将所述绝热层包覆在所述滴定杯的外壁上；
空气释放机构，所述空气释放机构包括永磁铁和电磁铁，所述电磁铁与电源选择性连接，所述永磁铁和所述电磁铁两者中，一个位于所述容纳腔的内壁上，另一个位于所述绝热座的外壁上；
磁力搅拌机构，所述磁力搅拌机构包括设置在所述滴定杯内部的磁珠、设置在所述滴定杯外部的磁力机构和动力机构，所述动力机构能够驱动所述磁力机构旋转，所述磁力机构能够驱动所述磁珠在所述滴定杯内移动。
作为优选，所述绝热层采用凝胶、纤维毡或者高发泡材料中的一种或者多种制成。
作为优选，所述容纳腔的内壁上设置有压力检测机构，当所述压力检测机构检测到预设压力值时，所述压力检测机构向控制机构发送贴附完毕信号。
作为优选，所述绝热座上设置有气体入口和气体出口，空气通过所述气体入口流入所述气腔内，通过所述气体出口流出所述气腔，所述气体入口和所述气体出口处均设置有锁闭机构。
作为优选，所述气体入口与空气压缩泵连接。
作为优选，所述滴定杯绝热装置还包括：
座盖，所述座盖盖设在所述容纳腔的开口处，所述座盖包括多个覆盖片，多个所述覆盖片搭接形成环状结构，每一所述覆盖片均能够沿所述开口的径向伸出或者缩回以改变所述开口的大小。
作为优选，所述覆盖片为三角状。
作为优选，所述覆盖片上设置有所述绝热层。
作为优选，所述滴定杯绝热装置还包括：
底座，所述绝热座置于所述底座内，并能够在所述底座内上下移动。
作为优选，所述滴定杯为锥形瓶、烧杯或者高杯。
本发明的有益效果：
本发明所提供的滴定杯绝热装置包括绝热座，绝热座上设置有容纳滴定杯的容纳腔，容纳腔的内壁采用能够变形的弹性材料制成，并覆盖有绝热层，容纳腔的内壁和绝热座的外壁之间形成能够充放气的气腔，当气腔充气撑大时，容纳腔的外壁变形并将绝热层贴附在滴定杯的外壁上，将滴定杯包裹起来。由于容纳腔的内壁是根据滴定杯的外壁进行适应性变形的，因此绝热层与滴定杯紧密贴合，不仅在极大程度上提高了绝热效果，避免滴定杯内反应产生的热量流失，提高了实验的精度，且能够适用于不同形状的滴定杯，有利于简化实验的步骤，提高该绝热装置的通用性。通过在该滴定杯绝热装置上设置空气释放机构，当实验完毕后能够实现气腔内气体的自动排放，不仅提高了该绝热装置的智能性和实验效率，且便于用户操作，降低了操作难度。通过在滴定杯的底部设置磁力搅拌机构，能够使滴定杯的液体混合均匀，有利于进一步提高实验效率和实验的准确性。
附图说明
图1是本发明所提供的绝热滴定杯装置的结构示意图；
图2是本发明所提供的绝热座的结构示意图；
图3是本发明所提供的将锥形瓶置于所述绝热座内时的实验图；
图4是本发明所提供的将烧杯置于所述绝热座内时的实验图；
图5是本发明所提供的将一次性杯子置于所述绝热座内时的实验图；
图6是本发明所提供的将高杯置于所述绝热座内时的实验图；
图7是本发明所提供的座盖逐渐闭合容纳腔开口的过程图。
图中：1、绝热座；2、容纳腔；3、绝热层；4、压力检测机构；5、空气释放机构；501、电磁铁；502、永磁铁；6、气体入口；7、气体出口；8、锁闭机构；9、外壳；901、通孔；10、底座；101、阶梯孔；11、锥形瓶；12、烧杯；13、一次性杯子；14、高杯；15、覆盖片。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1和图2所示，本发明提供了一种滴定杯绝热装置，该滴定杯绝热装置包括绝热座1，绝热座1顶面向下凹陷形成容纳腔2。在做温度滴定分析实验时，将滴定杯置于容纳腔2内，如图3至图6所示，滴定杯可以为烧杯12、高杯14、一次性杯子13、锥形瓶11或者其他能够用于实验的器皿。容纳腔2为筒状结构，容纳腔2的内壁采用弹性较大的弹性材料制成，且在容纳腔2的内壁上覆盖有绝热层3。具体的覆盖方式可以利用粘接剂将绝热层3粘接在容纳腔2的内壁上。为了提高绝热效果，绝热层3的绝热材料可以采用气凝胶、纤维毡或者高发泡材料制成。绝热层3的层数可以为一层，也可以为多层，当绝热层3的层数为多层，每一层的绝热材料可以相同，也可以不同，在此不做具体地限定。容纳腔2的内壁和绝热座1的外壁之间形成能够充气和放气的气腔，当气腔充气膨胀时，容纳腔2的内壁发生变形，并驱动绝热层3向滴定杯靠近，直至与滴定杯外壁紧密接触，贴附在滴定杯的外壁上。
由于容纳腔2的内壁采用能够变形的弹性材料制成的，因此容纳腔2的内壁能够膨胀，也可以收缩，当气腔充气时，容纳腔2的内壁是根据滴定杯的外壁进行适应性变形，从而使绝热层3与滴定杯紧密、无缝隙贴合，不仅在极大程度上提高了绝热效果，将滴定杯内反应产生的热量锁定在滴定杯内，避免滴定杯内反应产生的热量流失，提高了实验的精度和稳定性，且能够适用于不同形状的滴定杯，有利于简化实验的步骤，提高该绝热装置的通用性。
进一步地，为了准确控制气腔充气的多少，在容纳腔2的内壁上设置有压力检测机构4，压力检测机构4可以为压力传感器，将压力传感器与控制机构连接。当容纳腔2的内壁和绝热层3贴附在滴定杯上时，对压力传感器产生挤压，当压力传感器检测到的压力达到预设压力值时，说明绝热层3已经和滴定杯紧密贴合，压力传感器向控制机构发送贴附完毕信号，控制机构则可以控制气腔停止进气。通过设定不同的预设压力值，压力传感器的设置还能够保证不同硬度、不同外形的滴定杯不发生变形。压力传感器的数量可以为一个，也可以为多个，为了提高检测的精度，优选采用多个，并在容纳腔2的内壁上均匀排布。当然也可以将压力传感器设置在绝热层3上。
为了实现气腔的自动进气，在绝热座1的外壁上设置有气体入口6，空气由气体入口6流入气腔。气体入口6处还设置有能够自动开启和关闭的锁闭机构8。为了实现气腔的自动放气，在绝热座1的外壁上还设置有气体出口7，空气由气体出口7流出气腔，气体出口7处同样设置有能够自动开启和关闭的锁闭机构8。锁闭机构8可以采用电磁阀，电磁阀与控制机构电连接。
进一步地，气体入口6与微型空气压缩泵连接，当充气时，位于气体入口6的电磁阀开启，位于气体出口7的电磁阀关闭，微型空气压缩泵向气腔内充气，当压力传感器检测到预设压力值时，控制机构控制气体入口6处的电磁阀关闭。
进一步地，通过空气释放机构5挤压气腔，从而使气体从气腔内排除。具体的，空气释放机构5可以为永磁铁502和电磁铁501，将永磁铁502设置在容纳腔2的内壁上，将电磁铁501设置在绝热座1的外壁上，电磁铁501与电源选择性连接。当电源和电磁铁501电连接时，电磁铁501具有磁性，与永磁铁502相互吸引，由于永磁铁502和电磁铁501位于气腔的两侧，从而可以挤压气腔，将空气从气腔中排除。当电磁铁501与电源断开时，电磁铁501不具有磁性，不会影响容纳腔2内壁的膨胀。当然也可以将永磁铁502设置在绝热座1的外壁上，将电磁铁501设置在容纳腔2的内壁上。通过在该滴定杯绝热装置上设置空气释放机构5，当实验完毕后能够实现气腔内气体的自动排放，不仅提高了该绝热装置的智能性和实验效率，且便于用户操作，降低了操作难度。
为了防止滴定杯内产生的热量从容纳腔2的顶部开口溢出，在容纳腔2的开口处设置有座盖。具体地，如图7所示，座盖包括多个覆盖片15，多个覆盖片15沿开口的周向搭接形成环状结构，每一覆盖片15均能够沿开口的一个径向伸出和缩回，从而改变开口的大小，使开口能够适应不同形状和规格的滴定杯。在本实施例中，覆盖片15为三角形，当然在其他实施例中，覆盖片15也可以为其他形状，只要能够搭接形成环状结构即可。进一步地，为了提高座盖的隔热效果，避免滴定杯内反应产生的热量从座盖处泄露，在覆盖片15上设置有绝热层3，具体的设置方式可以将绝热材料包覆或者涂覆在覆盖片15上形成绝热层3，在本实施例中，绝热材质不做具体限定，可以为气凝胶、纤维毡或者高发泡材料，也可以为其他材质，只要能够实现隔热的效果即可。
为了使该滴定杯绝热装置适用于不同高度的滴定杯，将绝热座1的外壁同样采用弹性材料制成，并在绝热座1外套设由硬性材料制成的外壳9，外壳9的底部设置有通孔901。并在绝热座1的下方还设置有底座10，底座10上设置有阶梯孔101。在使用时，将绝热座1置于阶梯孔101的大孔内，阶梯孔101的小孔与外壳9上的通孔901连通。当滴定杯的高度较低时，可以通过挤压绝热座1的底部，使绝热座1的部分结构位于阶梯孔101的小孔内，从而降低绝热座1的高度。进一步地，为了使滴定杯内的反应充分，还可以在绝热座1的底部设置微型磁力搅拌装置，利用微型磁力搅拌装置使滴定杯内的物质混合充分，达到搅拌的效果，有利于进一步地提高实验的准确性和实验的效率。具体的，磁力搅拌装置包括设置在滴定杯内的磁珠以及设置在滴定杯底部外部的磁力机构，通过驱动磁力机构旋转，从而带动滴定杯内的磁珠移动，进而起到搅拌滴定杯内液体的目的。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滴定杯绝热装置，其特征在于，包括：
绝热座(1)，所述绝热座(1)上设置有容纳滴定杯的容纳腔(2)，所述容纳腔(2)的内壁和所述绝热座(1)的外壁之间形成能够充气和放气的气腔，所述容纳腔(2)的内壁采用弹性材料制成，并覆盖有绝热层(3)；当所述气腔充气时，所述容纳腔(2)的内壁变形并将所述绝热层(3)包覆在所述滴定杯的外壁上；
空气释放机构(5)，所述空气释放机构(5)包括永磁铁(502)和电磁铁(501)，所述电磁铁(501)与电源选择性连接，所述永磁铁(502)和所述电磁铁(501)两者中，一个位于所述容纳腔(2)的内壁上，另一个位于所述绝热座(1)的外壁上；
磁力搅拌机构，所述磁力搅拌机构包括设置在所述滴定杯内部的磁珠、设置在所述滴定杯外部的磁力机构和动力机构，所述动力机构能够驱动所述磁力机构旋转，所述磁力机构能够驱动所述磁珠在所述滴定杯内移动。
2.根据权利要求1所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，
所述绝热层(3)采用凝胶、纤维毡或者高发泡材料中的一种或者多种制成。
3.根据权利要求1所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，
所述容纳腔(2)的内壁上设置有压力检测机构(4)，当所述压力检测机构(4)检测到预设压力值时，所述压力检测机构(4)向控制机构发送贴附完毕信号。
4.根据权利要求1所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，
所述绝热座(1)上设置有气体入口(6)和气体出口(7)，空气通过所述气体入口(6)流入所述气腔内，通过所述气体出口(7)流出所述气腔，所述气体入口(6)和所述气体出口(7)处均设置有锁闭机构(8)。
5.根据权利要求4所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，
所述气体入口(6)与空气压缩泵连接。
6.根据权利要求1所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，所述滴定杯绝热装置还包括：
座盖，所述座盖盖设在所述容纳腔(2)的开口处，所述座盖包括多个覆盖片(15)，多个所述覆盖片(15)搭接形成环状结构，每一所述覆盖片(15)均能够沿所述开口的径向伸出或者缩回以改变所述开口的大小。
7.根据权利要求6所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，
所述覆盖片(15)为三角状。
8.根据权利要求7所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，
所述覆盖片(15)上设置有所述绝热层(3)。
9.根据权利要求1所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，所述滴定杯绝热装置还包括：
底座(10)，所述绝热座(1)置于所述底座(10)内，并能够在所述底座(10)内上下移动。
10.根据权利要求1所述的滴定杯绝热装置，其特征在于，
所述滴定杯为锥形瓶(11)、烧杯(12)或者高杯(14)。
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