一种能快速升降温的恒温加热装置的制作方法

本实用新型属于材料合成实验仪器技术领域，具体来说，涉及到一种能快速升降温的恒温加热装置。

背景技术：

反应温度是影响材料合成反应的重要工艺条件，反应温度对材料合成反应的反应速率、相对反应速率、反应机理、化学平衡及溶解度等方面造成显著影响。恒温水浴锅因具有能使反应物均匀受热、温控精确及使用安全等优点，被广泛应用于生化实验室、分析室、教育科研、卫生、环保、医药等领域进行恒温加热、干燥、蒸发、浓缩用。然而，恒温水浴锅也有比较明显的缺陷，如锅体中的水或油一般通过加热升温或自然冷却的方法达到实验目标温度的。有些材料合成实验在不同实验阶段所需实验温度相差较大，如用二乙醇胺改性水性环氧树脂的合成制备中，实验大致分为三个步骤：1)60℃预热阶段；2)80℃环氧基开环反应阶段；3)60℃中和反应阶段，三个步骤需连续进行。而常规恒温水浴锅无法满足快速升温、降温的实验要求，所以需设置多台不同温度的恒温水浴锅来完成实验，这无形中增加了实验的不确定性和复杂性。

容器中水快速冷却的方法有两种：蒸发散热法和外部热量转移法。蒸发散热的方法不适用于水浴锅体中水的快速冷却，外部热量转移法可以通过排出适量高温水，加入适量低温水混合均匀后实现。常规的水浴锅体底部会留有排水口和排水管道，排水口一定程度上破坏了水浴锅体的底部封闭性，而排水管道与温控系统等电学器件处于同一空间，漏水可能会有安全隐患。从水浴锅敞口面排水能一定程度上避免上述问题，但是主要是手动取水，严重影响到了实验的连续性和可控性。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种连续性好和精确性高的能快速升降温的恒温加热装置。

本实用新型所述的一种能快速升降温的恒温加热装置，包括半封闭式恒温水浴锅和水浴锅蓄水装置；所述半封闭式恒温水浴锅包括半封闭式不锈钢水浴锅体1；半封闭式不锈钢水浴锅体1在底部设有不锈钢U型管状加热器A2，沿侧壁竖直设有不锈钢半圆型槽10并在该壁顶端设有金属固定夹12；不锈钢半圆型槽10上间隔焊接有数个不锈钢半圆环9，用于固定其内的耐高温乳胶软管11；耐高温乳胶软管11伸出半封闭式不锈钢水浴锅体1与手动抽气筒13连接；半封闭式不锈钢水浴锅体1位于门形支架上，该门形支架内设有转子8；密闭箱体支撑门形支架，其内设有和外部温控仪表A5相连的温敏传感器A3、与外部电源开关和转速旋钮14连接的温度控制器4和电动机6；电动机6连接带固定磁铁的转盘7；水浴锅蓄水装置包括带排气口16的密闭不锈钢锅体15；密闭不锈钢锅体15在内部竖直设有锅内不锈钢进水管21，在底部横设有不锈钢U型管状加热器B17；锅内不锈钢进水管21上端设有连接自来水的进水开关23，中部设有支架，下端连接带进水阀门24的出水管；不锈钢金属杠杆22中部活动连在支架上，其上端连接耐高温乳胶浮球，另下端连接进水开关23；密闭不锈钢锅体15底部中央设有密封箱体；密封箱体内部设有连通外部温控仪表B20的温敏传感器B18和连接外部开关29的80℃恒温控制器19；带出水阀门25的出水管一端连通密闭不锈钢锅体15底部，另一端连接混水装置27内的混水阀门26，该混水阀门26还连接自来水管；混水装置27底部设有出水口28，外侧面上设有温控仪表C30；使用时，打开手动抽气筒13后，耐高温乳胶软管11能连通到出水口28。

本实用新型所述的一种能快速升降温的恒温加热装置，所述排气口16的直径为2cm。

本实用新型所述的一种能快速升降温的恒温加热装置，所述不锈钢半圆型槽10表面设有绝缘材料，其横截面直径为30mm。

与现有技术相比，本实用新型所述的能快速升降温的恒温加热装置具有如下有益效果：

1)恒温加热装置可从敞口面利用虹吸原理不借助水泵而实现自动排水，排水软管可调节至锅体任意高度，能任意调控排出水量，保证了水浴锅体的底部封闭性，也能一定程度上避免常规水浴锅中与温控系统等电学器件处于同一空间的排水管道因漏水引发的安全隐患；

2)通过混水阀门调节进入混水装置的80℃热水和常温(25℃)的自来水流量比例，能快速获得目标水温的混合水，可通过乳胶软管直接将目标水温混合水引至半封闭式恒温水浴锅来使用；

3)对于恒温加热装置中水温的快速升降调控非常有效，结构简单、制作方便、安全可靠。

附图说明

图1是半封闭式恒温水浴锅结构示意图；图2是水浴锅蓄水装置结构示意图。1-半封闭式不锈钢水浴锅体、2-不锈钢U型管状加热器A、3-温敏传感器A、4-温度控制器、5–温控仪表A、6-电动机、7-固定磁铁的转盘、8-转子、9-不锈钢半圆环、10-不锈钢半圆型槽、11-耐高温乳胶软管、12-金属固定夹、13-手动抽气筒、14-电源开关和转速旋钮、15-密闭不锈钢锅体、16-排气口、17-不锈钢U型管状加热器B、18-温敏传感器B、19-80℃恒温控制器、20–温控仪表B、21-锅内不锈钢进水管、22-不锈钢金属杠杆、23-进水开关、24-进水阀门、25-出水阀门、26-混水阀门、27-混水装置、28-出水口、开关-29、温控仪表C-30。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型所述能快速升降温的恒温加热装置做进一步说明，但是本实用新型的保护范围并不限于此。

实施例1

能快速升降温的恒温加热装置，由可自由排水的半封闭式恒温水浴锅和可快速调节水温的水浴锅蓄水装置组成。可自由排水的半封闭式恒温水浴锅包括半封闭式不锈钢水浴锅体、不锈钢U型管状加热器、温敏传感器和温度控制器和仪表、电动机和固定磁铁的转盘和转子、焊接有数个不锈钢半圆环的不锈钢半圆型槽和耐高温乳胶软管、金属固定夹、手动抽气筒及电源开关和转速旋钮。可快速调节水温的水浴锅蓄水装置由80℃恒温热水装置及可快速调节水温的混水装置组成。具体包括带有直径2cm排气口的密闭不锈钢锅体、不锈钢U型管状加热器、温敏传感器和80℃恒温控制器和仪表、锅内不锈钢进水管和一端连接耐高温乳胶浮球的不锈钢金属杠杆和连接杠杆的进水开关、进水阀门和出水阀门和混水阀门、混水装置出水口。

半封闭式恒温水浴锅内壁上焊接有长度与锅体高度相近的不锈钢半圆型槽，半圆型槽表面装设有绝缘材料，其横截面直径为30mm，在槽边上间隔一定距离均匀的焊接上数个直径略大于30mm的不锈钢半圆环。将外径为25mm、长度为1m的耐高温乳胶软管的一端置入半圆形槽与半圆环组构成的同心圆柱体空间，该圆柱体空间的横截面积内径略大于乳胶软管的外径，使乳胶软管可以任意上下移动，使端口置于水浴锅体的任意高度。位置一旦确定，可以用内径略小于25mm的金属固定夹固定。利用虹吸原理可不借助水泵而抽吸液体实现自动排水，即利用液面压力差，将水排出。由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边。可借助手动抽气筒吸取软管中空气，待液体充满管体后无需外力水即可在虹吸作用下自动流出水浴锅体。乳胶软管的另一端口配有手动抽气筒，该抽气筒顶端的外径为40mm,排水操作时使其进气口塞入乳胶软管内，并保持抽气筒的顶面完全覆盖软管的端口，以防漏气；蓄水操作时可以将抽气筒取下。

水浴锅蓄水装置的进水管顶端的进水开关可根据密闭不锈钢锅体中的蓄水水位线的高低，通过乳胶浮球拉动金属杠杆自动调节开与关。不锈钢U型管状加热器、温敏传感器和80℃恒温控制器配合作用使锅体中的水温升至并保温在80℃，少量蒸发出的水蒸气可通过排气口排出。可通过混水阀门调节进入混水装置的80℃热水和常温(25℃)的自来水流量比例，调节获得目标水温，该温度通过温敏传感器显示在仪表盘上。将乳胶软管的外端(取掉抽气筒的端口)直接连接至出水口可将目标水温混合水引至半封闭式恒温水浴锅来使用。

现以“水性环氧乳液制备”的实验过程为例，对本实用新型进行说明，实验大致分为三个步骤：

1)60℃预热阶段：正常开启半封闭式不锈钢水浴锅体1下方电源开关和转速旋钮14，其后调节混水装置27上的混水阀门26，确定使混水装置27上的温控仪表20的显示值为60℃的混水阀门26的位置，将耐高温乳胶软管11的外端的手动抽气筒13取掉后直接连接至混水装置27上的出水口28可将60℃混合水引至半封闭式不锈钢水浴锅体1中来使用。调节温度控制器4使水浴锅内的不锈钢U型管状加热器2正常加热保温，使温度维持在60℃。

2)80℃环氧基开环反应阶段(60℃至80℃的快速升温过程)：将耐高温乳胶软管11的里端落至半封闭式不锈钢水浴锅体1锅底，外端连接上手动充气筒13，,使手动充气筒13进气口塞入耐高温乳胶软管11内，并保持手动抽气筒13的顶面完全覆盖软管的外端口，以防漏气，快速抽动手动充气筒13，将耐高温乳胶软管11内的空气抽出，等到水充满管体后停止抽动，取下手动充气筒13，而后将出水的耐高温乳胶软管11外端放置在空间位置高度远低于半封闭式不锈钢水浴锅体1锅底的容器或水槽中，水即可在虹吸作用下通过耐高温乳胶软管11自动流出水浴锅体。待半封闭式不锈钢水浴锅体内的60℃水全部排出时，调节混水装置27上的混水阀门26，确定使混水装置27上的温控仪表20的显示值为80℃的混水阀门26的位置，将乳胶软管11的外端直接连接至混水装置27上的出水口28可将80℃混合水引至半封闭式不锈钢水浴锅体1中使用。调节温度控制器4使水浴锅内的不锈钢U型管状加热器2正常加热保温，使温度维持在80℃。

3)60℃中和反应阶段(80℃至60℃的快速降温过程)：该过程同实施方式2)中所描述的类似。将耐高温乳胶软管11的里端落至半封闭式不锈钢水浴锅体1锅底，外端连接上手动充气筒13，使手动充气筒13进气口塞入耐高温乳胶软管11内，并保持手动抽气筒13的顶面完全覆盖软管的外端口，以防漏气。快速抽动手动充气筒13，将耐高温乳胶软管11内的空气抽出，等到水充满管体后停止抽动，取下手动充气筒13，而后将出水的耐高温乳胶软管11外端放置在空间位置高度远低于半封闭式不锈钢水浴锅体1锅底的容器或水槽中，水即可在虹吸作用下通过耐高温乳胶软管11自动流出水浴锅体。待半封闭式不锈钢水浴锅体1内的80℃水全部排出时，调节混水装置27上的混水阀门26，确定使混水装置27上的温控仪表20的显示值为60℃的混水阀门26的位置，将耐高温乳胶软管11的外端直接连接至混水装置27上的出水口28可将60℃混合水引至半封闭式不锈钢水浴锅体1中使用。调节温度控制器4使水浴锅内的不锈钢U型管状加热器2正常加热保温，使温度维持在60℃。