[实用新型]在水三相点瓶中冻制冰套的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及水三相点瓶技术领域，尤其涉及一种用于在水三相点瓶中冻制冰套的装置。

背景技术

水三相点是水的固、液、气三相平衡共存时产生恒定热力学温度装置，其值定义为0.010℃。它是在一个密封的装有高纯度水（水的同位素成分相当于大洋海水）的玻璃溶器即水三相点瓶内复现的。水三相点瓶是各级温度计量检定机构检定基准、标准铂电阻温度计、标准水银温度计的固定点装置之一。因此，水三相点的正确复现、准确测量是1990年国际温标（ITS一90温标）实施的关键。

水三相点瓶的中心是一个温度计测量井，外部为一个装有高纯度水的玻璃容器，玻璃容器与温度计测量井之间水面上留有一段真空，从而保证可以在水三相点瓶内复现水的固、液、气三相平衡，这时温度计测量井内的温度被定义为0.010℃。

为了使水三相点瓶内复现水的固、液、气三相平衡，目前常用的方法是液氮冻制法。该方法需要工作人员首先将冷源（-196℃的液氮）缓慢地灌入水三相点瓶温度计测量井内， 由于液氮过冷，冻结速度较快，因此需要适当控制液氮的注入量，同时将顶部扎有棉球的玻璃棒插入插管以限制液氮停留的部位，上下拉动，方可使冷源扩散，使整个冰套外表平滑，厚薄均匀。在冰套生成后将液氮倒出，全部挥发后，再在温度计测量井内插入常温的金属棒，使冰套与温度计测量井之间生成一层水膜，从而达到水三相点的固、液、气三相平衡共存。

现有的这种冻制方法操作难度比较大，操作人员需要经过专门的培训，方可操作，因为一旦操作失误，就可能出现事故，损坏价格昂贵的水三相点瓶，甚至冻伤工作人员。并且冰套过冷度很大，产生的热应力也比较大，按照国家标准的规定，用这种方法冻制时，在冻制完冰套后，水三相点瓶至少要放在零度的冰水混合物中进行应力释放约48个小时后，才能达到平衡稳定的状态，方可测试、使用。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种操作简单、安全且节省时间的在水三相点瓶中冻制冰套的装置。

为了达到上述目的，本实用新型提出一种在水三相点瓶中冻制冰套的装置，包括：用于容置水三相点瓶的水槽、设置在所述水槽内、用于安装所述水三相点瓶的吊架，以及与所述水槽连接、用于向所述水槽内提供恒温循环冷却水以使所述水三相点瓶内形成冰套达到水的固、液、气三相平衡共存的温控装置。

优选地，所述水槽包括内槽体和套在所述内槽体外的外槽体，所述内槽体在顶部设有开口，通过该开口与所述外槽体连通；所述外槽体底部设有水槽进水口和水槽出水口；所述内槽体内于底部设有一水槽喷头，与所述水槽进水口连通，来自温控装置的恒温冷却水从所述水槽进水口进入经所述水槽喷头喷向内槽体的空腔内形成旋转向上的水流，并经内槽体顶部的开口进入内槽体与外槽体之间的空腔，向下经所述水槽出水口回到所述温控装置循环往复。

优选地，所述水槽喷头的喷口为圆形，其相对于内槽体的侧壁具有一倾斜角。

优选地，所述温控装置包括：与所述水槽分离设置的温控器、传感器、水泵以及驱动所述水泵的马达电机；所述温控器具有循环进水口和循环出水口，温控器的循环出水口通过连接管与所述水槽进水口连接，温控器的循环进水口通过连接管与所述水泵的输出端连接，水泵的输入端与所述水槽出水口连接；

所述温控器包括一控制器、一中空的密封容器以及均设置在所述密封容器内的导流管、冷却器、加热元件，其中：

导流管将密封容器隔离为内外两空腔，该内外两空腔在导流管的顶部连通；

所述循环进水口和循环出水口均设置在所述密封容器的底部，且循环出水口与导流管内的空腔连通，循环进水口与导流管外的空腔连通；

所述传感器用于检测水槽内循环冷却水的温度；

所述控制器分别与所述传感器、冷却器及加热元件连接，用于当需要冷却时，启动冷却器对所述循环冷却水进行冷却；当传感器检测到的循环冷却水的温度小于预定恒温值时，启动加热元件对所述循环冷却水进行加热，维持热量平衡，达到恒温的目的。

优选地，所述马达电机与水泵之间设置有隔热器。

优选地，所述循环冷却水的恒温值为零下3±0.001℃-零下7±0.001℃后恒定在+0.010±0.001℃长达数小时恒温。

优选地，所述密封容器的顶部还设置有用于排除气体的可关闭排气口。

优选地，所述吊架固定在所述内槽体顶部；所述水槽内的水三相点瓶为三个，对称悬置于所述吊架下，且在外力作用下可相对水槽升降。

优选地，所述内槽体为圆柱形套筒，其内径为130-200毫米，深度为450-500毫米；所述外槽体为圆柱形套筒或方形套筒。