Аналитические весы 1 и 2-го классов

Весы аналити­ческие применяются для взвешиваний при приведении различных химических анализов. Аналитические весы изготовляются для наи­большей нагрузки 200 г.

Весы аналитические 1 и 2-го классов отличаются между собой только точностью. Общий вид весов показан на рис. 2.8. Коромысло 1 опирается своей опорной призмой на плоскую подушку, укреплен­ную на колонке 2. К грузоприемным призмам коромысла подвешены посредством серег 3 с подушками

Рис. 2.8. Весы аналитические

с чашками 4. Для обсчета колебаний коромысла служит направленная вниз стрелка 5, заостренный конец которой передвигается вдоль шка­лы 6. Колонка укреплена на опор­ной доске 7 из мрамора, стекла или металла. Для остановки коле­баний весов, а также для изоли­рования призм от подушек при нерабочем Состоянии весов слу­жит арретир, ручка 8 которого располагается впереди или сбоку от доски. Для правильной уста­новки весы имеют отвес или уро­вень, а опорная доска снабжает­ся установочными ножками 9.

Аналитические весы заключены в деревянную или металлическую витрину, служащую Для защиты весов от пыли, сырости, ветра и нагревания. Витрина может иметь четырехдольною или шестиугольную форму и снабжается перед­ними и боковыми дверцами. |

Коромысла весов изготовляется из сплавов меди или алюминия. Его форма Должна обеспечивать легкость и вместе с тем жесткость призмы и подушки изготовляются из закаленной стали или из твердых полудрагоценных камней (агат; сердолик и т. п.). Призмы аналитических фесов закрепляются не непосредственно в теле коро­мысла, а в особых каретках, закрепленных и соответствующих гнездах коромысла. Это облегчает юстировку лесов, так как незна­чительном смещением каретки достигается требуемая длина плеч. Регулирование чувствительности весов достигается посредством приспособления для перемещения центра тяжести, в виде грузика перемещающегося по винтовому стержню, расположенному в середине коромысла. Регулирование равновесия подгруженных весов производится посредством перемещения в горизонтальном напра­влении по нарезным стержням тарировочных грузиков.

Полушки аналитических весов имеют плоскую форму, что умень­шает влияние трения. Серьги аналитических весов обычно устроены так, что обеспечивается равномерность распределения силы груза на призму. Одно из таких устройств — «компенсационная» серьга — пока­зано на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Компенсационная серьга аналитических весов

Подвеска 1 серьги опирается посредством агатовых кернов 2 на рамку 3, в которой закреплена подушка. При нецентрированном расположении груза на чашке происходит наклон подвески, но рамка сохраняет свое нормальное поло­жение, вследствие чего сила груза распределяется равномерно по всей подушке.

Коромысло весов имеет особую рейтерную шкалу 10 (рис. 2.8.), служащую для удобства взвешивания небольших весовых величин. Эта шкала наносится или непосред­ственно на верхней грани коромысла или на особой планке, расположенной впереди коромысла, параллельно ему. Крайние деле­ния рейтерной шкалы находятся в одной вертикальной плоскости с рабочими ребрами грузоприемных призм, а среднее деление шкалы — с рабочим ребром опорной приз­мы. По рейтерной шкале перемещается осо­бая гирька—рейтер (рис. 2.10),

Рис. 2.10. Рейтеры

изготовлен­ная из алюминиевой или платиновой про­волоки и имеющая подковообразную форму с петлей, служащей для удобства захватывания рейтера и передвижения его по шкале посредством специального приспособления.

При помещении рейтера на одно из крайних делений рейтер ной шкалы он оказыв ает такое же действие, как если бы он был помещен на находящуюся под ним чашку весов, т. е. моменты в обоих случаях одинаковы. Однако при перемещении рейтера по шкале по направлению к опорной призме моменты будут уменьшаться вследствие умень­шения Длины плеча силы, образуемой рейте­ром и, следовательно, Действие его в качестве гири будет уменьшаться. При нахождении рейтера на среднем делении шкалы действие его будет равно нулю.

Действие рейтера можно показать на следующем примере. Пусть рейтерная шкала имеет по 50 делений по обе стороны от среднего нулевого деления. При перемещении рейтера массой в 10 мг на крайнее деление его действие будет равносильно действию гири в 10 мг, помещенной на соответствующую чашку. При помещении рейтера на 25-е деление, его действие будет равно 10 мг*25/50=5 мг.

Зная цену деления рейтерной шкалы для данного рейтера, весьма удобно применять рейтер взамен мелких гирь, главным образом массой менее 10 мг. Этим достигается значительное ускорение взвешиваний, что имеет существенное значений при производстве ана­лизов. Кроме того, рейтер позволяет определять десятые и даже сотые доли миллиграмма.

В некоторых весах нулевое деление рейтерной шкалы бывает на­несено на одном из концов ее. В этом случае при ненагруженном со­стоянии весов рейтер должен находиться на нулевом делении шкалы. При перемещении рейтера вдоль шкалы, он создает соответствующие нагрузки на противоположную чашку. Так, например, если рейтерная шкала имеет 100 делений и ее нулевое деление находится слева, то помещение рейтера массой 10 мг на 40-е деление равно­сильно помещению на пра­вую чашку гирьки массой 4 мг.

Для того чтобы действие рейтера было правильным, должны быть тщательно вы­полнены устройства рейтер­ной шкалы и приспособле­ние для перемещения рейте­ра, а сам рейтер должен иметь точную массу. Для обеспечения строго верти­кального расположения рей­тера на реберной шкале не­редко она имеет нарезные деления, в виде зубьев, обес­печивающих правильность посадки рейтера. Сам рей­тер Должен иметь симметричную форму.

Вместо рейтерного при­способления некоторые типы аналитических весов снабжаются «приспособлением с цепочкой» (рис. 2.11). К одному из плеч коромысла подвешена тонкая цепочка 2, другой конец которой соединен с крючком, передвигающимся вдоль вертикальной шкалы 3.

Рис. 2.11. Приспособление с цепочкой

На коромысло действует вес той части цепоч­ки, которая соответствует ее длине от места ее подвеса до места пере­гиба. При перемещении крючка длина этой цепочки изменяется и, следовательно, изменяется ее весовое воздействие на коромысло. Одновременно с крючком по шкале перемещается нониус 4, по­зволяющий производить отсчет показаний до 0,1 части деления шкалы. Перемещение крючка производится посредством специальной ручки.

Для ускорения процесса взвешивания аналитические весы снаб­жают приспособлением для механического наложения гирь. Опе­рацию наложения гирь производят не открывая витрины.

Приспособления могут быть различных типов, но принцип их заключается в том, что над одной из чашек весов располагаются особые гири, соответствующие по суммарной массе либо полной нагрузке весов, либо только части ее, например ¹/₂₀. Действуя спе­циальной рукояткой или кнопкой, соединенной со стержнями, находящимися внутри витрины, требуемая гиря или сумма гирь помещается на соответствующую чашку, причем особый указатель показывает снаружи витрины, какие гири помещены на чашку (рис. 2.12).

Ускорение процесса взвешивания достигается также устрой­ством воздушного успокоителя, схема которого изображена на рис. 2.13. Под каждой из чашек весов расположены неподвижные металлические сосуды 1 с двойными стенками, в каждую из которых опущен двойной ме­таллический

Рис. 2.12. Аналитические весы с механически накладывающимися гирями

Рис. 2.13. Схема устройства успокоителей

цилиндр 2, подвешенный к серьге 3 весов. Стенки цилиндров свободно расположены в промежутках между стенками сосудов. Во время колебаний коромысла 4 одновременно с опусканием чашки опу­скается также и соответствующий цилиндр и при этом сжимает воздух, находящийся в сосуде. Вытесняемый наружу воздух должен пройти по длинному и извилистому пути между стенками цилиндра и сосуда, вследствие чего происходит сопротивление движениям коромысла, стрелка 5 которого вскоре устанавливается неподвижно и этим позволяет легко и быстро отсчитывать ее положение.

В настоящее время обычно успокоители располагают не под чашками, а вверху, под коромыслом. Действие успокоителя может быть выключено посредством открывания дна сосудов.

Другим видом успокоителя является магнитный успокоитель, устройство которого заключается в том, что на концах коромысла закрепляются тонкие стальные пластинки, проходящие при коле­баниях весов между полюсами магнитов, укрепленных на внутрен­них стенках витрины. Действуя на пластинки, магниты тормозит колебания весов, вследствие чего стрелка останавливается против соответствующего деления шкалы. Передвижением магнитов в сторону устраняется влияние их на пластинки, и, следовательно, прекращается действие успокоителей.

Давая преиму­щество в ускорении взвешивания, успо­коители в то же вре­мя несколько сни­жают точность пока­заний весов, по­скольку создают из­лишнее трение. Одна­ко преимущества, получаемые от успо­коителей, значитель­но превосходят их недостатки, и весы с успокоителями, не­сомненно, более удоб­ны для обычных ла­бораторных взвеши­ваний, чем другие виды весов.

Наблюдения колебаний стрелки в обычных аналитических весах производятся невооруженным глазом. Однако для увеличения изображения шкалы и конца стрелки нередко перед шкалой устанавливается лупа, что позволяет более точно учитывать положение стрелки. Значительно большую точности отсчетов дает применение в аналитических весах оптического отсчёта при помощи микроскопа. Один из типов оптического устройства показан на рис. 2.14.

Рис. 2.14. Оптическое устройство в аналитических весах

На колонке 1 весов укреплен держатель 2 отсчетной трубки 3. На стрелке 4 весов имеется микрошкала 5, освещаемая сзади через систему призм 6. Перемещением объектива 7 добиваются отчетливого изображения шкалы. В передней части держателя имеется стеклянная пластинка 8 с тонкой вертикальной нитью, которая устанавливается посредством вращения кольца 9 на нулевое деление микрошкалы. Точная уста­новка пластинки 8 производится передвижением окуляра 10, по­мещенного в передней стенке витрины.

Микрошкала, изготовляемая посредством микрофотографии, имеет очень мелкие деления, которые однако хорошо видны через отсчётную трубку, дающую обычно десятикратное увеличение. Помимо микрошкалы, весы должны иметь белую шкалу, против которой перемещает­ся конец стрелки. Эта шкала служит для ориентировки при наложении гирь на чашку и имеет только среднее и два крайних деления. Наблюдения колеба­ний весов по микро­шкале производят только после того, как амплитуда стрел­ки будет происхо­дить в пределах бе­лой шкалы.

Пробирные весы. Весы пробирные применяются для точных взвешиваний проб драгоценных металлов и минералов. Про­бирные весы изготовляются для наибольших нагрузок 500 мг и 2 г. По своему устройству эти весы близки к весам аналитическим, но имеют некоторые специфические особенности, обусловленные их назначением. Так, например, они снабжаются дополнительными съемными чашками черного цвета, для того чтобы на них было легко различать частицы взвешиваемых ценных веществ.

Кроме того, стрелка пробирных весов бывает направлена вверх, для того, чтобы шкала весов была на уровне глаз наблюда­теля (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Пробирные весы

При этом устройстве весы снабжаются двумя приспо­соблениями для перемещения рейтера. Недостатком такого распо­ложения стрелки является слишком близкое расстояние коромысла от чашек, вследствие чего, при наложении грузов на чашки, может легко происходить нагревание коромысла! от руки работающего* Подобно микровесам, пробирные весы могут быть также снабжены защитной коробкой для коромысла.