用于高温高压条件下的等压杯及杯盖开启装置的制作方法

本发明属于溶液热力学性质等压研究的装置技术领域，特别涉及一种能够在高温高压条件下使用的等压杯及杯盖开启装置。

背景技术：

溶液广泛的存在于自然界中，研究电解质溶液的热力学性质对于海洋资源、盐湖资源和热液矿产资源的合理开发及综合利用具有重要意义。目前，电解质溶液热力学性质的研究方法主要有电动势法、量热法和等压法。与电动势法和量热法相比，等压法具有准确度高、限制条件少、实验装置简单、易于常温操作等特点，常应用于水溶液渗透系数和活度系数的测定。

自等圧法创立以来，许多溶液化学工作者们就不断对最初的等压采样装置进行改进，缩短了等压平衡时间，提高了测定的精度。等压采样装置的改进主要集中在提高装置内部材料的传热性能和耐腐蚀性、引入促进溶液混合的搅拌装置和平衡条件的维持三个方面。最初的等压采样装置大多由玻璃材质制作而成，由于其经济且便于观察而被广泛应用。但玻璃材质导热性能较差，且玻璃杯之间没有加速温度平衡的介质，故达到平衡所需的时间较长，且测定的精确度较低，影响实验结果。为克服上述缺点，scatchard选用铂金材料制作等压杯，具有很好的耐腐蚀性，可用于含强酸、强碱和强氧化性物质水盐体系的等压研究，具有较好的导热性能，但铂金杯价格较为昂贵。而上述等压采样装置均无杯盖，在称重时由于溶液的挥发会产生一定的误差，针对这一问题，robinson和sinclair为等压杯设计了铰链式拍打盖，在打开等压箱称重前利用拍打盖的重力给每个等压杯加盖，减少了溶液的挥发，提高了实验的精度。

此外，目前实验中的等压采样装置大多数是在常温常压下使用的，而在高温高压条件下由于箱体内外的温度差和压力差导致溶液大量挥发而无法使用。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足之处，本发明提供了一种检测速度快、测量精度高，并能在高温高压下使用的等压采样装置。

本专利解决其技术问题所采用的方案是：

一种用于高温高压条件下的等压杯，包括杯体及杯盖，杯盖卡装在杯体上，所述的杯盖包括至上而下依次设置的加盖装置连接部、外螺纹部、盖本体部，在盖本体部内侧嵌套安装聚四氟乙烯柱体，在盖本体部外侧套装一卡簧套，卡簧套的顶部制有内螺纹、与杯盖的外螺纹部啮合连接，在卡簧套的环壁上部径向均匀间隔制有多个圆孔，每一圆孔的下部均连通连接一竖直的长条孔，该长条孔一直通到卡簧套的底部，卡簧套的底部向内翻制有卡勾，在杯体的顶部制有一圈外沿，当杯盖盖在杯体上时，卡簧套的卡勾恰能卡在杯体的外沿上固定杯盖。

而且，在卡簧套的上方与外螺纹部啮合连接一限位环。

而且，所述的聚四氟乙烯柱体下部盖上杯盖后插入到杯体内，在聚四氟乙烯柱体的下部外环壁套装一橡胶密封圈。

而且，等压杯由钛钴合金材料制作而成。

一种等压杯的开启装置，包括底座、杯体卡座、开启钩，在底座的中心同轴固装一环形的杯体卡座，等压杯下部通过杯体卡座固定，在底座的上方间隔平行安装一圆环盘，该圆环盘与底座通过径向对称设置的多个螺柱连接，在圆环盘的上方及下方螺柱上各啮合连接一圆环盘位置调节螺母，在其中一个螺柱的上部啮合连接一压板，在压板的上、下方螺柱上连接压板位置调节螺母，压板的外端制有定位孔，在圆环盘的顶面径向均匀间隔制有多个长条形槽，在每一长条形槽内均嵌装一滑块，在每一滑块的内端均制出一开启钩，在每一滑块的外端均连接一开启购位置调节螺柱，该开启购位置调节螺柱从圆环盘的侧壁穿出并连接开启购位置调节螺母。

本发明的优点和积极效果是：

1、本等压杯结构设计科学合理，杯盖上部通过加盖装置连接部连接加盖装置，杯盖外侧套装卡簧套，卡簧套通过卡勾与杯体外沿连接，卡簧套上制有圆孔及长条孔，使卡簧套可以被撬开，通过卡簧套与杯体之间的空隙泄压，使本等压杯可以用于高温高压液体的测量。同时，利用卡簧套可将等压杯顶部卡紧，防止在高压下等压杯盖脱落。

2、本等压杯由钛钴合金材料制作而成，具有良好的导热性能和耐腐蚀性能，并可在高压条件下使用，且价格较为合适。

3、本等压杯盖内部由聚四氟乙烯材料制作而成，上面并套有橡胶密封圈，增强了装置整体的密封性。

4、本等压杯的开启装置针对等压杯设计，通过螺母调节开启钩，使卡簧套的卡勾张开一定角度，等压杯内高压气体缓慢释放，保证操作者的安全。

5、本等压杯通过延伸至箱体内部的螺旋式加盖装置，在实验完成时将等压杯盖盖在等压杯上，大大减少了等压杯内溶液的挥发，提高了实验的精确度。

附图说明

图1为等压杯的杯盖及杯体的结构图(杯盖与杯体分离)；

图2为等压杯的杯盖及杯体的结构图(杯盖扣在杯体上)；

图3为图2的a-a向截面剖视图；

图4为本杯盖开启装置的俯视图；

图5为本杯盖开启装置的使用状态示意图；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种用于高温高压条件下的等压杯，包括杯体8及杯盖，杯盖卡装在杯体上。所述的杯盖包括至上而下依次设置的加盖装置连接部1、外螺纹部2、盖本体部9，在盖本体部内侧嵌套安装聚四氟乙烯柱体10，在盖本体部外侧套装一卡簧套6，卡簧套为不锈钢材料制成，卡簧套的顶部制有内螺纹、与杯盖的外螺纹部啮合连接，在卡簧套的环壁上部径向均匀间隔制有多个圆孔4，每一圆孔的下部均连通连接一竖直的长条孔5，该长条孔一直通到卡簧套的底部，卡簧套的底部向内翻制有卡勾11，在杯体的顶部制有一圈外沿7，当杯盖盖在杯体上时，卡簧套的卡勾恰能卡在杯体的外沿上固定杯盖。在卡簧套的上方与外螺纹部啮合连接一限位环3，限定卡簧套的位置。

所述的聚四氟乙烯柱体下部插入到杯体内，为了进一步提高杯体与杯盖的密封性，在聚四氟乙烯柱体的下部外环壁套装一橡胶密封圈。

本等压杯内装的是高温高压的液体，待称量后，需要将杯盖打开取出液体，因此设计了杯盖开启装置。所述的杯盖开启装置包括底座24、杯体卡座13、开启钩14，所述底座为圆盘形，在底座的中心同轴通过螺栓固装一环形的杯体卡座，等压杯下部通过杯体卡座固定，在杯体卡座的环壁安装有杯体锁紧螺栓12。在底座的上方间隔平行安装一圆环盘17，该圆环盘与底座通过径向对称设置的多个螺柱连接15，圆环盘可以在螺柱上上下移动。在圆环盘的上方及下方螺柱上各啮合连接一圆环盘位置调节螺母16，在其中一个螺柱的上部啮合连接一压板22，在压板的上、下方螺柱上连接压板位置调节螺母21，压板的外端制有定位孔23。在圆环盘的顶面径向均匀间隔制有多个长条形槽，在每一长条形槽内均嵌装一滑块20，在每一滑块的内端均制出一开启钩，在每一滑块的外端均连接一开启购位置调节螺柱18，该开启购位置调节螺柱从圆环盘的侧壁穿出并连接开启购位置调节螺母19。

本开启装置的使用方法为：

将带压的等压杯放置在杯体卡座上，通过杯体卡座上的杯体锁紧螺栓固定杯体。将压板的定位孔穿套在等压杯盖的上方加盖装置连接部上，旋紧压板位置调节螺母使压板压住杯盖。调节圆环盘位置调节螺母使多个开启钩钩在杯盖的卡簧套卡勾上，旋转开启购位置调节螺母使开启钩向外移动，开启钩对卡簧套底部施加向外的拉力，使杯盖与杯体之间产生缝隙，杯体内的高压气体从缝隙缓慢泄出，打到释放杯体内压力的目的。

使用时，向等压杯内分别加入不同浓度的溶液，并于天平中称取溶液的质量，将等压杯对应放在限位槽中，等压杯盖对应放置在螺旋式加盖装置上，顺时针转动螺旋式加盖装置控制阀将等压杯盖提升至最高位置，完成等压杯盖的固定，将紫铜板上的导向柱与螺旋式加盖装置上的两孔对准，盖上等压箱盖，并用螺栓和螺母将等压箱体与箱盖紧固。通过吊装装置将等压箱放入恒温水浴槽中，其控温精度为±0.01k。实验完成后，利用吊装装置将箱体从水中取出，逆时针转动螺旋式加盖装置控制阀，对等压杯进行加盖，用不锈钢卡簧簧套卡住等压杯上部凸出部分，防止高压下等压杯的脱落，且杯盖与杯子间设有橡胶密封圈，可大大减少杯内溶液的挥发，提高实验精度。将真空微调阀外接口与硅胶干燥管相连，在箱盖打开前向箱体内缓慢通入洁净干燥空气，防止箱盖打开时由于压力的剧烈变化而导致溶液飞溅。通气完成后打开等压箱盖，依次取出加盖的等压杯，在干燥器中放置至室温，并在天平中准确称量平衡后含样品溶液加盖等压杯的质量，由实验前后样品溶液质量的变化计算平衡后溶液。