Аналитические весы

Лабораторные технические весы

Лабораторные технические и аналитические весы

Весы предназначены для измерения массы. В лабораториях технического анализа пользуются лабораторными техническими и анали­тическими весами. Все более широко применяют электрон­ные весы.

Лабораторные весы 2-го класса Т – 200 (рис. 2.12)

Позволяют взвешивать с точностью до 0,01 г с предельной нагрузкой до 200 г. К весам прилагается разновес — набор гирь, помещенный в специальный футляр.

Основной рабочей частью весов является коромысло 1, на концы которого с помощью двух серег 2 и стремян (ду­жек) 3 подвешены две чашки весов 4. В середине коромыс­ла укреплена длинная стрелка 5. Коромысло имеет три трехгранные призмы: центральной призмой оно опирается на колонку весов, а на две боковые призмы вешаются серь­ги. Колонка весов укреплена на доске — подставке 6, опи­рающейся на три ножки 7 (две винтовые); с их помощью колонку весов устанавливают вертикально по отвесу 8.

Весы имеют приспособление, называемое арретиром 9, который поддерживает чашки в нерабочем положении и снимает нагрузку с призм. Чтобы привести весы в рабочее положение, нужно опустить арретир поворотом маховичка арретира.

Весы являются точным измерительным прибором, нуж­дающимся в бережном обращении и хорошем уходе. Необ­ходимо их оберегать от толчков, запылений, действия паров кислот; время от времени нужно проводить их чистку. Для того чтобы отдельные детали весов не перепутывались во время сборки, многие из них пронумерованы одним и тем же номером. При сборке весов все детали с одинаковым номером соединяют друг с другом. Например, серьги, стре­мя и чашки, имеющие цифру «1», вешают на плечо коро­мысла с цифрой «1». Нужно следить, чтобы регулировоч­ные винты на концах коромысла не были погнуты, а балансирные гайки легко ходили по нарезке.

Нельзя допускать при взвешивании превышения допу­стимой нагрузки (200 г). Обычно предельная масса, допу­стимая для взвешивания, указывается на коромысле весов; свыше этой величины весы нагружать нельзя.

Разновес лабораторных весов должен всегда храниться в футляре. Брать гири руками не разрешается, их можно брать только пинцетом, имеющимся в футляре разновеса. Класть гири на стол не разрешается. Масса мелких разно­весов (<1 г) указывается в миллиграммах. Например, гирька с надписью 200 имеет массу 0,2 г и т. д. Гирьки менее 1 г делаются из алюминия.

Наборы гирек обычно следующие.

Граммовый разновес:

100, 50, 20, 10, 10, 5, 2, 1, 1 г

или 100, 50, 20, 20, 10, 5, 2, 1, 1 г

Миллиграммовый разновес:

500, 200, 100, 100, 50, 20, 10, 10 мг

или 500, 200, 200, 100, 50, 20, 10, 10 мг

Миллиграммовые разновесы для удобства их отличия делаются разной формы:

500 и 50 мг – шестиугольники,

200 и 20 мг – квадраты,

100 и 10 мг – треугольник.

Все они имеют отогнутый край, чтобы удобно было захватывать пинцетом. Миллиграммовые разновесы хранятся под стеклом. Для точного взвешивания от 0,1 до 10 мг разновесы не применяют, так как они были бы слишком малы и неудобны для использования. Поэтому применяется особый способ. Над коромыслом весов расположен металлический стержень, по которому передвигается крючок. На крючок одет витой из тонкой проволоки так называемый рейтер (гусарик). Он весит точно 10 мг. На каждом плече коромысла весов имеются деления и прорези, на которые укладывается рейтер до достижения равновесия. Деления на коромысле прибавляются или отнимаются от веса в зависимости от положения гусарика.

Перед началом взвешивания весы устанавливают на столе по отвесу и проверяют правильность их работы. Для этого опускают арретир и наблюдают за колебаниями стрелки по шкале. Если стрелка отклоняется от нуля впра­во и влево на одно и то же число делений по шкале, то это означает, что весы работают правильно. Если стрелка от­клоняется в одну сторону больше, чем в другую, необходи­мо проверить сборку весов, правильно ли опираются серь­ги на призмы, чисты ли призмы и гнезда для них, нет ли загрязнений на чашках. Если стрелка незначительно отклоняется в одну сторону, то это устраняют подвинчиванием регулировочных винтов на концах коромысла.

Взвешиваемый предмет помещают на левую чашку ве­сов, а разновес на правую. Нельзя взвешивать горячие, слишком холодные и мокрые предметы. Сыпучие вещества не следует взвешивать непосредственно на чашке весов, их нужно насыпать и взвешивать в предварительно взвешен­ном и сухом стакане или на часовом стекле (можно взве­шивать в тиглях, бюксах, чашках).

Снимать и класть разновес нужно только при арретированных весах. Сначала ставят крупную гирьку, предполо­жительно наиболее близко подходящую к массе взвешива­емого предмета, затем, последовательно заменяя или до­бавляя более мелкие гирьки, добиваются состояния равно­весия. Весы можно считать находящимися в равновесии, если отклонения стрелки весов вправо и влево от средней черты отличаются друг от друга не более чем на одно де­ление.

Рисунок 2.14 – Весы лабораторные квад­рантные 4-го класса с выборкой тары типа ВЛКТ:

1 – чашка; 2 – цифровой указатель и световая шкала массы; 3 – ручка установки нуля; 4 – ручка уст­ройства накладки гирь

Рисунок 2.15 – Технические лабораторные весы (США)

Полученную массу — сумму всех положенных на чаш­ку весов гирь - подсчитывают, записывают и тут же укла­дывают гири в футляр, проверяя еще раз их сумму. Оста­влять на весах что-либо после взвешивания не разрешается, они должны быть чистыми и готовыми к следующему взве­шиванию.

Лабораторные весы 1-го класса Т1-1 (рис. 2.13).

Предельная нагрузка до 1 кг. Весы помещены в застекленную деревянную витрину с тремя дверцами. Они имеют устройство для механического накладывания миллиграмовых гирь (общей массой от 0,01 до 0,99 г). Гири имеют форму проволочных колец, их накладывают и снимают поворотом лимба, укрепленного в правой части витрины. Лимб снабжен цифрами (миллиграммы) и указателем мас­сы наложенных гирь. Лимб следует поворачивать при за­крытом арретире до совмещения цифр лимба с указате­лем. Гири накладываются при закрытых дверцах витрины, что ускоряет и облегчает взвешивание.

На этих весах взвешивание ускоряется еще и потому, что колебания стрелки коромысла быстро затухают под тормозящим действием лопатки стрелки, помещенной в масляную ванну. На коромысле весов укреплены балансирные винты и гайки, а также регулятор центра тяжести коромысла.

Лабораторные квадрантные весы ВЛКТ (рис.2.14).

Двухпризменные, с верхним расположением чашки. Успо­коитель колебаний – магнитный. Отсчет результатов взвешива­ния производится по экрану. Наложение и съем накладных гирь осуществляется с помо­щью ручки, расположенной справа на металлическом кор­пусе весов. Весы работают от сети переменного тока через трансформатор, укрепленный под витриной весов.

Принцип действия весов основан на уравновешивании момента сил, создаваемого из­меряемой массой, отклонени­ем квадранта и встроенными гирями. Весы имеют механизм компенсации тары, который предназначен для уста­новки шкалы на нулевую отметку после размещения тары на чашке весов. Сотни или тысячи граммов отсчитывают по счетчику, в окне которого появляются цифры в зависи­мости от массы гирь, снятых с подвески. Остальные циф­ры считываются по оптической шкале. Значение измеряе­мой массы тела находят суммированием показаний на счет­чике и на оптической шкале. Выпускается шесть модифика­ций квадрантных весов 4-го класса ВЛКТ и ВЛК с пределами взвешивания от 160 г до 10 кг.­

Технические весы выпускают одночашечными и двухчашечными (рис.2.15).

Аналитические весы являются самым точным и самым необходимым прибором для проведения количественных определений. Любой анализ всегда начинается с взятия навески, то есть отвешивания определенной порции анализируемого материала. Весовой (гравиметрический) анализ также начинается взвешиванием.

Погрешность обычного анализа не превышает десятых долей процента. Для анализа берут относительно небольшую навеску исследуемого вещества (несколько десятых долей грамма), так как с большим количеством вещества проводить различные аналитические операции весьма неудобно, и это требует много времени.

Весы лабораторные равноплечие ВЛР-200 (рис. 2.16).

Двухчашечные аналитические весы с предельной допустимой нагрузкой 200 г. Наложение и снятие гирь сотен миллиграммов (десятых граммов) производится с помощью лимба. Десятки и единицы миллиграммов считываются по шкале на экране, десятые и сотые миллиграммов считываются по диску делительного устройства. Отсчет результатов взвешивания производится до пятого знака. Погрешность весов при взвешивании до 50 г составляет + 0,50 мг, при взвешивании от 50 до 200 г + 0,75 мг. Включение и выключение освещения отсчетной шкалы весов производится автоматически при повороте арретира, вынесенного на боковую стенку основания весов.

Для пользования весы включают в осветительную сеть, далее, не открывая дверок шкафа, осторожно поворачивают арретир до отказа. При этом загорается лампочка, освещающая на экране изображение микрошкалы, прикрепленной к стрелке весов. При ненагруженных весах нуль шкалы должен находится точно в центре оконца экрана. Если такого совпадения нет, то его достигают вращением регулировочного винта (корректора), находящегося на нижней доске над арретиром. После установки точки нуля груз помещают на левую чашку весов, а на правую – гири из набора гирь, полагающихся к весам. При этом находят массу гирь в целых граммах (с недостачей). После закрывания дверцы – поворотом лимба с десятыми долями грамма, совмещают с неподвижным указателем последовательно различные цифры диска. При каждом перемещении диска необходимо предварительно арретировать весы. Установив число десятых долей грамма (с недостачей), находят сотые и тысячные доли грамма с помощью микрошкалы. Далее с помощью делительного устройства выводят показания микрошкалы точно посредине экрана между ориентировочными линиями. После этого производят отсчет и запись результатов взвешивания.

После отсчета весы арретируют, снимая накладные гири с чашки весов, лимб гиревого механизма ставят на нуль; делительное устройство также ставят на нуль и отключают весы от сети.

Весы лабораторные двухпризменные одночашечные с предварительным взвешиванием типа ВЛДП-100 (рис. 2.17).

Принцип взвешивания на этих весах основан на уравновешивании момента, создаваемого грузом, и момента, получаемого при снятии с подвесок встроенных гирь. Коромысло весов представляет собой неравноплечий рычаг; на коротком плече закреплено седло с грузоприемной призмой, а на длинном - отсчетная шкала.

На грузоприемную призму коромысла подушкой опирается серьга, к которой жестко прикреплена планка для наложения встроенных гирь. Снимаются и накладываются встроенные гири специальным гиревым механизмом. Одновременно со снятием гирь в трех левых окнах экрана высвечиваются значения их масс в граммах. При точном взвешивании коромысло успокаивается с помощью воздушного демпфера, при предварительном – масляного. Ручка ввода весов в рабочее положение находится с левой стороны весов. Предварительное взвешивание осуществляется поворотом ручки от оператора, точное – на оператора. Нулевое положение шкалы при предварительном взвешивании регулируют ручкой, находящейся с правой стороны весов, сверху; при точном взвешивании – ручкой внизу. Механизм предварительного взвешивания предназначен для определения массы встроенных гирь (в г). Для снятия отсчета по шкале на экране имеется отсчетная отметка в виде двух параллельных штрихов. Результат взвешивания определяют как сумму показаний счетчиков гиревого механизма, показаний отсчетной шкалы и делительного устройства. Цена наименьшего деления шкалы 0,05 мг.

Одноплечие автоматические весы ВАО-200 (рис.2.18).

Взвешивают на таких весах без применения разновеса. Гири подбирают с помощью бокового лимба. Показания массы считываются по лимбу (г) и табло (мг). Коромысло у этих весов установлено на специальной стойке, которая укреплена на базисной доске. К плечу коромысла, несущему чашку, подвешено два ряда гирь, общая масса которых равна предельной нагрузке весов – 200 г.

	Рисунок 2.16 – Лабораторные равноплечие весы ВЛР-200: 1 – чашки; 2 – арретир; 3 – ручки устройства накладки гирь; 4 – цифровой ука­затель и световая шкала массы		Рисунок 2.17 – Весы двухпризменные одночашечные с предварительным взвешиванием типа ВЛДП-100: 1 – чашка; 2 – ручка устройства накладки гирь; 3 – ручка установки нуля; 4 – цифровой указатель и световая шкала массы

Рисунок 2.18 – Аналитические одноплечие весы ВАО – 200:

1 – верхняя крышка; 2 – лимбы; 3 – боковая дверца; 4 – арретир; 5 – табло; 6 – кнопка установки нуля

Чашка с гирями уравновешена на другом плече коромысла демпфером – противовесом. Взвешивание производится при постоянной нагрузке коромысла по методу замещения (способ Д.И. Менделеева). Уравновешивают груз на чашке путем снятия гирь с подвески.

Отсчет массы от 200 до 100 мг осуществляют по лимбам 2, а от 100 до 1 мг – по риске на световом экране 5 с помощью оптической проекционной системы. Установка на нуль - оптическая, производится кнопкой, помещенной снаружи на правой стороне витрины 6. Цена основного деления шкалы 1 мг. Успокоение колебания коромысла – воздушное, время успокоения 40 с. Взвешивание при постоянной нагрузке стабилизирует цену деления, а метод замещения устраняет погрешность.

В настоящее время широко применяются электронные аналитические весы типов WA-32, WA-33, WA-35 и др

Взвешивание производится методом подстановки. Весы имеют симметричное коромысло и две чашки; передняя служит грузоприемной, а вторая для тарирования сосудов, применяемых во время взвешивания. Весы комплектуются двумя специальными сосудами, предназначенными для взвешивания. Тарирование этих сосудов осуществляют с помощью ручки с правой стороны корпуса весов. Грузоприемная чашка и включаемые разновесы подвешены на левом плече коромысла и уравновешены постоянной нагрузкой на втором плече. В состав этой нагрузки включена и вторая чашка, обеспечивающая тарирование сосудов, применяемых во время взвешивания. Разновес включается механически (путем вращения ручек, расположенных с ле­вой стороны корпуса весов).

Масса разновесов показывается на счетчиках, установленных на передней стенке основания. Предельная нагрузка - 220 г; погрешность взвешивания - 1 мг. Отсчет показаний миллиграммов производится по микрошкале с помощью проекционного устройства.

Корпус весов, изготовленный из алюминиевого сплава, изолирует механизм весов от внешних воздействий и обеспечивает удобный доступ ко всем устройствам весов для контроля и ухода за ними.

Поскольку взвешиваемый предмет и разновес подвеши­ваются на одном плече коромысла, то в весах отсутствует погрешность от неравноплечия весов. По этой же причине исключается влияние изменения атмосферного давления и влажности воздуха. Масса груза также не оказывает влия­ния на точность взвешивания. Допустимая нагрузка - 200 г. Погрешность - 0,05 мг. Механическое включение разновеса от 0,1 до 199,9 г. Тара сосудов для взвешивания - 20 г. Демпфирование воздушное. Призмы и подушки корундовые. Работают весы от сети переменного тока 127 или 220 В.

Весы WA-35 имеют допустимую нагрузку 100 г. Пре­дельная нагрузка (с тарой) - 120 г. Погрешность - 0,01 мг. Механически включаемый разновес от 0,1 до 99,9 г.

Автоматические аналитические весы WA – 600 представляют собой полностью автоматизированные электронные рычажные весы с постоянной нагрузкой. В этих весах автоматизирован процесс взвешивания во всем диапазоне допустимой нагрузки (199 г). Весы просты в обращении. Довольно быстро достигаются результаты взвешивания до 5-10^{-4 г. Весы могут быть приспособлены для прямой передачи результатов на расстояние. Они дают возможность дистанционного управления взвешиванием, печатания результатов, а также их использования для управления процессом и аппаратурой, работающей в системе заданной программы с ЭВМ.}