CN209173962U - 一种精准自补水的水浴锅 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精准自补水的水浴锅，包括带有水位检测装置的水浴缸和与水浴缸相互独立的自动补水装置；水位检测装置包括竖直设置于水浴缸外壁上且内置浮球的液位显示管和安装于液位显示管竖直部分外壁上的水位检测仪；液位显示管内部与水浴缸内部连通；自动补水装置包括控温水箱、置于控温水箱内的可控吸水泵、安装于可控吸水泵进水口处的温度感应装置和与可控吸水泵出水口连接的加水弯管；控温水箱设有加热层和温度调节器；水位检测仪与可控吸水泵之间、温度感应装置与加热层之间均为无线连接。能够实现精确的、体积可控的、等同温度的自动吸水和补水动作，避免了水浴温度的波动，显著提高了补水动作的准确性和可靠性。

Description

一种精准自补水的水浴锅

技术领域

本实用新型涉及水浴设备领域，具体涉及一种精准自补水的水浴锅。

背景技术

水浴法，又称隔水加热法，其是指对与需要被加热容器接触的水进行加热，在利用水将热量均匀传递给需要加热的容器，进而完成加热操作的方法。得益于水比热容大的优点，使用水浴法进行加热操作具有加热温度稳定、缓慢易控的特点；同时又由于水保持液体状态，能够很好地包裹覆盖被加热容器表面，这使得采用水浴法加热的被加热容器受热均匀。因为水浴法存在上述优点，其作为一种经典的实验用加热方法，被广泛应用于化学、生物、医药等领域中极限温度要求不高的恒温加热操作过程中。

由于水存在蒸发的现象，故常能观察到放置在开放环境中的水容器内的水自发减少的现象，而在加热状态下，由于水分子受热，分子热运动加强，这种蒸发现象越发地明显。水浴法中作为传热介质的水也具有同样的特性，这在长时间加热条件下就容易导致水量的减少，甚至可能导致烧干，进而造成加热操作的失效，直接影响到实验的正常进行。而通常化学、生物、医药领域的部分实验反应持续时间较长，这种情况下，就需要对水浴用水进行补充以避免烧干，但是又由于时间过长，无法做到长期的人工值守来实现加水操作，故一种能够实现水浴过程中自动补水的装置是很有必要的。

目前，针对水浴加热过程中水量减少而引发的烧干风险，已有解决方案常使用水泵连接冷水管直接进行自动化补水操作，这种方式下由于冷水的介入，容易造成原有热水体系的温度波动，使得恒温效果变差。作为替代，也有使用水泵向水浴装置中泵入适当温度的热水来改善原有热水体系温度波动过大问题的解决方案，但这类方案多采用连杆式浮球装置或者单一水位线感应装置来进行水浴装置中水位的探测，其水位探测精确度和可靠性都较差，可能导致过渡加水或者缺水不响应的问题，因而也存在一定的应用风险。

实用新型内容

本实用新型提供了一种精准自补水的水浴锅，以解决现有自补水水浴锅补水过程中温度波动较大、补水精确度和可靠性较差的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种精准自补水的水浴锅，包括带有水位检测装置的水浴缸和与水浴缸相互独立的自动补水装置；所述水位检测装置包括竖直设置于水浴缸外壁上且内置浮球的液位显示管和安装于液位显示管竖直部分外壁上的水位检测仪；所述液位显示管内部与水浴缸内部连通；所述自动补水装置包括控温水箱、置于控温水箱内的可控吸水泵、安装于可控吸水泵进水口处的温度感应装置和与可控吸水泵出水口连接的加水弯管；所述控温水箱设有加热层和温度调节器；所述加水弯管的出水口位于水浴缸开口上方或水浴缸内部；水位检测仪与可控吸水泵之间、温度感应装置与加热层之间均为无线连接。

本技术方案的工作原理和过程如下：

当水浴加热操作时，按照方案中所述结构顺序安装好水浴锅，然后将需要加热的容器放置到水浴缸中的适当位置，并水浴缸中加入适量的水浴用水。加入水浴用水后，一部分水浴用水流入到与水浴缸连通的液位显示管内，使位显示管中的浮球上浮。此时，打开水位检测仪，以浮球中心为参考点校准浮球位置为标准水位。然后打开自动补水装置，即打开控温水箱、可控吸水泵、温度感应感应装置，并检查水位检测仪与可孔吸水泵、温度感应装置与加热层间的无线连接是否可靠，以及加水弯管出水是否正常稳定。确定连接可靠、加水稳定后，调节加水弯管加水口的位置以使可控抽水泵抽出的水能够顺利通过加水弯管加入到水浴缸中。最后，使用外部加热设备对水浴缸进行加热，并通过安装于外部加热设备上的热电偶仪对水浴缸内的水浴用水进行恒温控制。与此同时，调节控温水箱的温度调节器，使控温水箱中的补充用水浴用水的加热温度与水浴缸中水浴用水温度一致。

加热过程中，由于液位显示管的下端开口位于水面下，上端开口位于水面上且与大气连通，在水重力压强和大气压强的共同作用下，液位显示管中的液面高度始终与水浴缸中的液面高度保持一致。当水浴缸中的水浴用水由于受热蒸发而导致其液面下降时，液位显示管中的液面也同步下降，并仍然处于同于水平面下。此时，液位显示管中的浮球也随之下降。由于浮球的下降，浮球的中心位置也随之下降，水位检测仪声或光信号检测到浮球中心位置的下降后，根据下降的幅度对可控抽水泵发出含有抽水体积量的抽水命令。可控抽水泵根据接受到的抽水命令，开始工作并抽取抽水命令所要求体积量的补充用水浴用水，后者通过加水弯管加入到水浴缸中。由于水浴缸中的水浴用水得到与蒸发损失量相同体积量的且具有同等温度的水的补充，水浴缸中的液位重新回到标准位置，液位显示管中的液面随之回到标准位置，浮球也重新返回标准位置。水位检测仪检测到浮球中心位置回到标准位置，前者不再发出补水命令，补水动作完成。随着水分的蒸发，当水位检测仪再次检测到浮球位置的变化，则进入下一个补水动作循环。

本技术方案下，因为通过水位检测仪对水浴缸中水位的精准判断，从而实现了对可控吸水泵的吸水量的精确控制。这种情况下，加入到水浴缸中的水恰好等于蒸发量，加上补充水的温度与水浴缸中水浴用水的温度保持一致，故实现了水浴缸内水浴用水温度的零变化。即是说，补水动作不会引起水浴缸内温度的波动，保证了后者加热温度的稳定性，进而确保了被加热容器加热效果的稳定。这对于一些需要严格控温的长时间反应，例如化学上的部分有机合成反应、生物中的酶合成反应等温度要求苛刻的反应，意义是重大的。其能够在最大限度节省人力看守的同时，保证反应过程中的加热效果，从而确保反应的顺利进行。与此同时，采用自动补水装置的独立结构设计，在不需要长时加热，单独使用水浴缸进行加热操作的情况下，能够实现对自动补水装置的妥善保管。一方面提高了设备的利用率，降低了实验设备的采购成本。另一方面，则使自动补水装置在不被使用的情况下避免了与复杂的反应环境进行接触而可能导致的损坏风险，有效地降低了设备的使用和维护成本。因此，本技术方案中精准自补水的水浴锅同样具备极高的经济效益。

进一步地，所述加水弯管未与可控吸水泵连接一端的端部伸入水浴缸内且靠近水浴缸底部。当通过水浴缸底部进行加水操作时，由于水浴缸底部水温较表面要高，因此当补充水流入时首先与水浴缸中温度较高的水进行接触，从而平衡了可能存在的细微温差，从而进一步避免了加水操作可能引起的水浴缸中水浴用水温度的波动。

进一步地，所述水位检测仪为激光检测仪或超声波检测仪中的任一种。由于激光和超声波对位置检测，相较于其他检测手段具有更高的精度和适应性，因此使用激光或超生波检测仪对浮球中心位置进行检测，能够实现对后者的精准测量，从而提高对水浴缸内水浴用水损失量判断的准确程度，进而保证了补水量的准确，最终确保了加水过程中和加水完成后水浴缸内水浴用水的零波动。

更进一步地，所述水位检测仪为激光检测仪。相较于超声波，激光在水及玻璃中具有更好的穿透性，因此其检测具有更高的精度和更好的抗干扰性。

进一步地，所述控温水箱的底部还设有进水管；所述进水管上设有控水阀。通过设置进水管和控水阀，能够实现通过外部水源对控温水箱中补充用水的补充。这样就保证了超长加热时间下的无人补水操作的连续性和可靠性，避免了因控温水箱内水量不足而导致补水动作失效的情况发生，进一步确保的水浴锅长期工作性能。

更进一步地，所述控水阀为浮球式连杆控水阀；所述浮球式连杆控水阀包括安装于进水管上的闸阀、安装于控温水箱上方边缘处且与进水管相对的的支杆、安装于支杆上的杠杆、连接于杠杆一端且伸入控温水箱内部的浮球杆、连接于杠杆另一端且与闸阀连接的阀控杆。因为控温水箱的水量控制严格程度不如水浴缸中的高，因此采用结构简单的浮球式连杆控水阀，在实现水量控制的同时，一方面能够有效降低水浴锅的制造成本，另一方面也方便了后期的维护，极大地减少了设备的使用成本。

综上所述，本实用新型相较于现有技术的有益效果是：

(1)能够实现精确体积、等同温度的自动补水动作，保证了水浴加热过程中被加热容器的受热温度的零波动，进而保证了需长时加热的实验反应的顺利进行；

(2)采用主动吸水的方式进行补水，并对补水量可控，避免了加水过渡或者加水不足的情况的发生，提高了补水操作的稳定性和可靠性；

(3)采用水浴缸和自动补水装置的独立式设计结构，提高了设备的利用率，同时可以通过对功能闲置部分的妥善保存，来减少设备维护的次数，延长设备的使用寿命，从而降低了设备的使用成本；

(4)补充用水、水浴用水分开加热，两者的加热过程中除温度一致外，不存在其他必然联系，避免了两者采用统一加热系统进行加热时可能发生的加热不均匀，及对补充用水进行添加时引入冷水可能导致的温度波动，进一步保证了被加热容器受热温度的稳定性；

(5)本技术方案既适用于实验室中长时间水浴加热的需求，也可以根据实际情况进行适当的比例放大以适用于工业场景，因此具有良好的可推广性。

附图说明

图1是本实用新型中一种精准自补水的水浴锅的结构示意图

图中标记为：1-水浴缸，2-加水弯管，3-液位显示管，4-浮球，5-控温水箱，6-加热层，7-浮球杆，8-杠杆，9-支杆，10-阀控杆，11-进水管，12-闸阀，13-可控吸水泵，14-温度感应装置，15-水位检测仪。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合图1和具体的实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

实施例1

一种精准自补水的水浴锅，包括带有水位检测装置的水浴缸1和与水浴缸1相互独立的自动补水装置；所述水位检测装置包括竖直设置于水浴缸1外壁上且内置浮球4的液位显示管3和安装于液位显示管3竖直部分外壁上的水位检测仪15；所述液位显示管3内部与水浴缸1内部连通；所述自动补水装置包括控温水箱5、置于控温水箱5内的可控吸水泵13、安装于可控吸水泵13进水口处的温度感应装置14和与可控吸水泵13出水口连接的加水弯管2；所述控温水箱5设有加热层6和温度调节器；所述加水弯管2的出水口位于水浴缸1开口上方或水浴缸1内部；水位检测仪15与可控吸水泵13之间、温度感应装置14与加热层6之间均为无线连接。

实施例2

基于实施例1，为了进一步消除补充水进入水浴缸时与水浴缸中水浴用水的温差，进行了如下改进：所述加水弯管2未与可控吸水泵13连接一端的端部伸入水浴缸1内且靠近水浴缸1底部。

当通过水浴缸底部进行加水操作时，由于水浴缸底部水温较表面要高，因此当补充水流入时首先与水浴缸中温度较高的水进行接触，从而平衡了可能存在的细微温差，从而进一步避免了加水操作可能引起的水浴缸中水浴用水温度的波动。

实施例3

基于实施例1，为了提高对水浴缸中水位判断的精确程度，进行了如下改进：所述水位检测仪15为激光检测仪或超声波检测仪中的任一种。

由于激光和超声波对位置检测，相较于其他检测手段具有更高的精度和适应性，因此使用激光或超生波检测仪对浮球中心位置进行检测，能够实现对后者的精准测量，从而提高对水浴缸内水浴用水损失量判断的准确程度，进而保证了补水量的准确，最终确保了加水过程中和加水完成后水浴缸内水浴用水的零波动。

实施例4

基于实施例3，为了进一步提高对水浴缸中水位判断的精确程度，进行了如下改进：所述水位检测仪15为激光检测仪。相较于超声波，激光在水及玻璃中具有更好的穿透性，因此其检测具有更高的精度和更好的抗干扰性。

实施例5

基于实施例1，为了进一步延长自动补水的可持续时间并避免补水操作的失效，进行了如下改进：所述控温水箱5的底部还设有进水管11；所述进水管11上设有控水阀。

通过设置进水管和控水阀，能够实现通过外部水源对控温水箱中补充用水的补充。这样就保证了超长加热时间下的无人补水操作的连续性和可靠性，避免了因控温水箱内水量不足而导致补水动作失效的情况发生，进一步确保的水浴锅长期工作性能。

实施例6

基于实施例5，为了简化控水阀的结构并降低整体设备的制造和使用成本，进行了如下改进：所述控水阀为浮球4式连杆控水阀；所述浮球式连杆控水阀包括安装于进水管11上的闸阀12、安装于控温水箱5上方边缘处且与进水管11相对的的支杆9、安装于支杆9上的杠杆8、连接于杠杆8一端且伸入控温水箱5内部的浮球杆7、连接于杠杆8另一端且与闸阀12连接的阀控杆10。

因为控温水箱的水量控制严格程度不如水浴缸中的高，因此采用结构简单的浮球式连杆控水阀，在实现水量控制的同时，一方面能够有效降低水浴锅的制造成本，另一方面也方便了后期的维护，极大地减少了设备的使用成本。

Claims (6)

1.一种精准自补水的水浴锅，包括带有水位检测装置的水浴缸(1)和与水浴缸(1)相互独立的自动补水装置；其特征在于：所述水位检测装置包括竖直设置于水浴缸(1)外壁上且内置浮球(4)的液位显示管(3)和安装于液位显示管(3)竖直部分外壁上的水位检测仪(15)；所述液位显示管(3)内部与水浴缸(1)内部连通；所述自动补水装置包括控温水箱(5)、置于控温水箱(5)内的可控吸水泵(13)、安装于可控吸水泵(13)进水口处的温度感应装置(14)和与可控吸水泵(13)出水口连接的加水弯管(2)；所述控温水箱(5)设有加热层(6)和温度调节器；所述加水弯管(2)的出水口位于水浴缸(1)开口上方或水浴缸(1)内部；水位检测仪(15)与可控吸水泵(13)之间、温度感应装置(14)与加热层(6)之间均为无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种精准自补水的水浴锅，其特征在于：所述加水弯管(2)未与可控吸水泵(13)连接一端的端部伸入水浴缸(1)内且靠近水浴缸(1)底部。

3.根据权利要求1所述的一种精准自补水的水浴锅，其特征在于：所述水位检测仪(15)为激光检测仪或超声波检测仪中的任一种。

4.根据权利要求3所述的一种精准自补水的水浴锅，其特征在于：所述水位检测仪(15)为激光检测仪。

5.根据权利要求1所述的一种精准自补水的水浴锅，其特征在于：所述控温水箱(5)的底部还设有进水管(11)；所述进水管(11)上设有控水阀。

6.根据权利要求5所述的一种精准自补水的水浴锅，其特征在于：所述控水阀为浮球式连杆控水阀；所述浮球式连杆控水阀包括安装于进水管(11)上的闸阀(12)、安装于控温水箱(5)上方边缘处且与进水管(11)相对的支杆(9)、安装于支杆(9)上的杠杆(8)、连接于杠杆(8)一端且伸入控温水箱(5)内部的浮球杆(7)、连接于杠杆(8)另一端且与闸阀(12)连接的阀控杆(10)。