Государственный стандарт Союза ССР ГОСТ 29224-91 (ИСО 386-77) "Посуда лабораторная стеклянная. Термометры жидкостные стеклянные лабораторные. Принципы устройства, конструирования и применения" (утв. постановлением Комитета стандартизации и метрологии СССР от 27 декабря 1991 г. N 2227)

Liquid-in-glass laboratory thermometers. Principles of design, construction and use

Дата введения - 1 января 1993 г.

1. Назначение и область применения

Настоящий стандарт устанавливает принципы устройства, конструирования и применения жидкостных стеклянных лабораторных термометров.

Требования настоящего стандарта являются рекомендуемыми.

Любой термометр состоит из наполненного жидкостью стеклянного резервуара и соединенной с ним капиллярной трубки. Показания считывают по шкале по положению столбика жидкости в капилляре.

2. Типы термометров

Настоящий стандарт распространяется на два типа жидкостных стеклянных термометров.

2.1. Палочный термометр

Термометр состоит из толстостенного стержня с капилляром, на стержень наносят или вытравляют шкалу.

2.2. Термометр с вложенной шкалой

Термометр состоит из капилляра и пластины со шкалой, заключенных в защитную оболочку.

3. Температурная шкала

Термометры градуируют по шкале Цельсия в соответствии с Международной практической температурной шкалой, принятой Генеральной конференцией мер и весов и Международной системой единиц (СИ).

4. Условия погружения

При измерении температуры какой-либо среды стеклянными жидкостными термометрами применяются следующие способы.

4.1. Частичное погружение

4.1.1. Термометр погружают в среду до обусловленной глубины так, что не весь столбик жидкости оказывается погруженным в среду.

4.1.2. Столбик жидкости находится в части капилляра, наполненной жидкостью, но не погруженной в среду.

4.1.3. Для обеспечения точности при градуировке, калибровке и применении термометра необходимо определить среднее значение температуры выступающего столбика жидкости. Эта температура может быть одинаковой по всей длине шкалы, но может устанавливаться и в зависимости от положения термометра относительно шкалы.

4.2. Полное погружение (полное погружение столбика)

Весь столбик жидкости погружают в среду так, что верхний уровень столбика жидкости находится на уровне поверхности из меряемой среды (приложение В, п. В 2).

4.3. Общее погружение

Термометр полностью погружают в измеряемую среду.

5. Стекло

Термометр изготовляют из подходящего термометрического стекла, подобранного и обработанного так, чтобы готовое изделие обладало следующими свойствами.

5.1. Напряжение стекла резервуара, капилляра и, когда это необходимо, защитной оболочки должно обеспечить целостность изделия при термическом и механическом ударе.

5.2. Стекло резервуара должно быть стабилизировано соответствующей термической обработкой так, чтобы точность показаний термометра соответствовала требованиям пп. 10.1 и 10.3.

5.3. Расстекловывание или помутнение стекла не должны затруднять четкость снятия показаний термометра.

5.4. Дефекты и загрязнение стекла не должны искажать форму мениска.

6. Жидкостное наполнение

Для жидкостного наполнения определены следующие общие требования:

6.1. Жидкостной наполнитель не должен замерзать полностью или частично в диапазоне измерения термометра при определенном давлении внутри капилляра термометра.

6.2. Жидкость не должна содержать механических включений, влияющих на точность показаний термометра.

6.3. Точка кипения термометрической жидкости должна быть достаточно высокой, чтобы снизить до минимума испарение жидкости при определенном давлении внутри капилляра.

6.4. Для смачивающих стекло жидкостей определяются, следующие дополнительные требования:

6.4.1. Физические свойства термометрической жидкости должны обеспечивать необходимое при охлаждении термометра время спуска термометрической жидкости в резервуар.

6.4.2. Если применяется окрашенная жидкость, то краситель должен быть светостойким и несмачивающим.

7. Газовое наполнение

При заполнении газом пространства над жидкостью применяют сухой газ под давлением, повышающим точку кипения термометрической жидкости до значения, отвечающего требованиям п. 6.3.

В ртутных термометрах наполняющий газ должен быть инертным.

8. Конструкция

8.1. Форма

В общем случае термометры должны быть прямыми. Внешняя линия поперечного сечения должна быть близка к форме круга. Для специальных термометров допускается отклонение от прямой формы и круглого поперечного сечения.

8.2. Заделка верхней части

Верхнюю часть термометра оплавляют или снабжают кольцом или кнопкой (черт. 1). Внешний диаметр кольца или кнопки не должен превышать диаметр термометра.

8.3. Эмалевая полоса

В термометрах с вложенной шкалой эмалевая полоска должна быть расположена таким образом, чтобы она находилась за столбиком жидкости, если на столбик жидкости смотреть по линии, образующейся концами всех коротких отметок правой стороны шкалы ил концами всех отметок левой стороны шкалы.

8.4. Шкальная пластина

Шкальную пластину термометров с вложенной шкалой изготавливают из материала, пригодного для работы в температурном диапазоне термометра и обеспечивающего надежную фиксацию пластины в оболочке. Пластина находится внутри оболочки и плотно соединяется с капилляром, в верхней части термометра пластину закрепляют жестко и надежно. Удобным способом фиксации является припаивание верхней части пластины к оболочке термометра при помощи стеклянной трубки или стержня, нижний конец пластины должен свободно (без фиксации) удерживаться в седле нужной формы. Шкальную пластину можно закреплять внутри оболочки и любым другим способом, учитывая разность степени расширения различных материалов (рекомендуемые способы на черт. 2).

Общее устройство и конструктивные части жидкостного термометра

"Черт. 1"

"Черт. 2"

8.5. Капилляр

Внутренняя поверхность капилляра должна быть гладкой. Площадь поперечного сечения канала не должна отклоняться от среднего значения более чем на 10%. Диаметр канала капилляра должен обеспечивать равномерное (без скачков, превышающих установленную часть градуировочного интервала) движение мениска при установленной равномерной скорости повышения температуры.

8.6. Расширение канала

Запасные резервуары либо другое расширение канала следует располагать так, чтобы в пределах шкалы любое изменение поперечного сечения канала не превышало требований, указанных в п. 8.5.

Если особо не оговаривается (см. пп. 8.7, 8.8), изменение канала должно располагаться на расстоянии не менее 5 мм от ближайшей отметки шкалы. В термометрах частичного погружения не допускается расширение канала более предела, указанного в п. 8.5, между линией погружения (п. 9.2) и первой отметкой шкалы, расположенной выше линии погружения.

8.7. Верхний запасной резервуар

Термометр не следует нагревать выше верхнего номинального предела шкалы, так как это может привести к разрушению термометра или же к его перекалибровке, если термометр не разрушился или не видно следов повреждения. Для того, чтобы термометр не разрушался при случайном перегреве или хранении в температурных условиях, превышающих диапазон измерения термометра, в верхней части капилляра следует предусматривать запасной резервуар. Запасной резервуар должен иметь форму груши с полусферой в верхней части. Запасной резервуар следует располагать на расстоянии не менее 10 мм от верхней отметки шкалы, чтобы не допустить ненужного расширения канала капилляра. Приблизительный объем запасного резервуара выражают длиной капилляра или соответствующим температурным интервалом. Если применяют газовое наполнение, то запасной резервуар представляет продолжение капилляра постоянного диаметра длиной не менее 30 мм над уровнем самой верхней отметки.

8.8. Нижний запасной резервуар

Для нанесения дополнительной шкалы или для того, чтобы столбик термометрической жидкости полностью не опускался в резервуар, канал капилляра может иметь расширение над резервуаром или дополнительной шкалой - нижний запасной резервуар, выполненный в виде удлиненного расширения. В термометрах с вложенной шкалой такое расширение может быть расположено непосредственно над резервуаром, в палочных термометрах предпочтительно отделять резервуар от нижнего запасного резервуара капилляром небольшой длины. Если нижний запасной резервуар располагается над дополнительной шкалой, то расстояние от верхней отметки шкалы до расширения должно быть не менее 5 мм.

Расстояние от верхней части нижнего запасного резервуара до первой отметки шкалы, имеющей нижний номинальный предел шкалы термометра ниже 100°С, должно быть не менее 10 мм.

В термометрах частичного погружения это расстояние (10 мм) измеряют до первой отметки основной шкалы или до линии погружения, во втором случае это расстояние будет меньше. Если нижний номинальный предел шкалы термометра 100°С или выше, то вышеуказанное расстояние должно составлять не менее 20 мм.

8.9. Регламентирование размеров (черт. 1)

Нижеследующие размеры термометров следует регламентировать. Они позволяют однозначно охарактеризовать термометры, однако иногда появляется необходимость установления допусков или регламентации дополнительных размеров.

8.9.1. Общая длина

Общая длина - это максимальная длина термометра от дна резервуара до верхней части.

8.9.2. Длина резервуара

Длина резервуара - это расстояние от дна резервуара до уровня, где диаметр резервуара начинает уменьшаться и начинается переход резервуара в капилляр (черт. 3). В общем случае следует указывать только минимальный размер.

Определение длины резервуара

"Черт. 3"

8.9.3. Расстояние от начала сужения резервуара до нижнего номинального предела шкалы

В конструкции термометра, предусматривающей более одной шкалы (например основная шкала и дополнительная шкала), вышеуказанное расстояние необходимо измерять до нижнего номинального предела нижней шкалы, указывая только минимальные размеры. Это расстояние должно составлять не менее:

30 мм для термометров с нижним номинальным пределом измерения 100 °С и более;

13 мм для термометров с нижним номинальным пределом измерения менее 100°С.

Заделка верхней части и фиксация шкальной пластины в термометрах с вложенной шкалой.

8.9.4. Положение шкалы

Необходимо определять минимальное расстояние от дна резервуара до нижнего номинального предела основной шкалы.

8.9.5. Длина шкалы

Длина шкалы - это расстояние между номинальными пределами основной шкалы. Номинальные пределы обозначают длинными отметками и могут оцифровывать. Необходимо определять только минимальные размеры. При считывании показаний термометра наблюдателем без применения оптических средств (или с применением очень простых оптических средств) выбирают минимальную длину шкалы таким образом, чтобы расстояние между двумя соседними отметками шкалы не составляло менее 0,8 мм палочных термометров и 0,6 мм для термометров с вложенной шкалой.

Примечание. Последний размер меньше вследствие меньшей ошибки параллакса для этого типа термометров.

8.9.6. Глубина погружения

Глубину погружения (если требуется ее регламентация) измеряют от дна резервуара.

8.9.7. Наружный диаметр

Наружный диаметр термометра должен задаваться максимальным и минимальным размерами.

8.9.8. Наружный диаметр резервуара

Определяют только минимальные размеры. Диаметр резервуара не должен превышать наружный диаметр термометра, это правило может нарушаться в термометрах специального назначения.

9. Маркировка

9.1. Градуировка и оцифровка (черт. 4 и 5)

Схему градуировки и оцифровки следует давать в нормативно-технической документации на термометры конкретного типа.

Пример расположения числовых отметок термометров палочного типа

"Черт. 4"

Примеры числовых отметок

"Черт. 5"

9.1.1. Выбирают одну из нижеуказанных схем градуировки.

9.1.1.1. На термометрах с минимальной ценой деления 1 °С (или другой ценой деления десятично кратной данному значению):

a) каждая десятая отметка - длинная;

b) между двумя последовательными длинными отметками наносят среднюю отметку;

c) между двумя последовательными длинной и средней отметками наносят четыре коротких.

9.1.1.2. На термометрах с минимальной ценой деления 2°С (или с другой ценой деления десятично кратной данному значению):

a) каждая пятая отметка - длинная;

b) между двумя последовательными длинными отметками равномерно наносят четыре короткие отметки.

9.1.1.3. На термометрах с минимальной ценой деления 5°С (или с другой ценой деления десятично кратной данному значению):

a) каждая десятая отметка - длинная;

b) между двумя последовательными длинными отметками равномерно наносят четыре средние отметки;

с) между двумя последовательно расположенными средними отметками или между последовательно расположенными средней и длинной отметками наносят одну короткую отметку.

9.1.2. На каждую десятую отметку наносится числовое значение.

При минимальной цене деления:

0,01 °С ряд числовых отметок: 0,1-0,2-0,3 - и т.д.

0.1 °С ряд числовых отметок: 1-2-3 - и т.д.

1 °С ряд числовых отметок: 10-20-30 - и т.д.

0,02 °С ряд числовых отметок: 0,2-0,4-0,6 - и т.д.

0,2 °С ряд числовых отметок: 2-4-6 - и т.д.

2°С ряд числовых отметок: 20-40-60 - и т.д.

0,05 °С ряд числовых отметок: 0,5-1,0-1,5 - и т.д.

0,5 °С ряд числовых отметок: 5-10-15 - и т.д.

5°С ряд числовых отметок: 50-100-150 - и т.д.

Отметки 0°С, 10°С или 100°С могут быть выделены (например полной оцифровкой, если у промежуточных отметок опускались один или два знака).

9.1.3. Отметки шкалы должны быть четкими и несмываемыми, толщина отметок должна быть одинаковой и не превышать одной пятой расстояния между центрами двух соседних отметок. В практике толщину отметок можно устанавливать из расчета одной пятой цены деления. Линии отметок следует располагать перпендикулярно к оси термометра.

9.1.4. При вертикальном положении палочного, термометра все отмотки левой стороны шкалы должны лежать на воображаемой вертикальной линии, если смотреть на фронтальную сторону термометра. Если, глядя на термометр, правые концы коротких отметок находятся на одной линии с левой стороной, капилляра, средние и длинные отметки, указанные в п. 9.11, должны пересекать капилляр и продолжаться в правую сторону (черт. 4).

Цифры располагают левее или правее соответствующей отметки, так чтобы продолжение линии отметки разделяло цифру надвое или располагалось непосредственно под ней. Цифры могут быть расположены параллельно оси или под прямым углом к оси термометра. Длину самых коротких отметок (черт. 5а) следует устанавливать в один, три раза больше расстояния между ними, длину более длинных отметок соответственно увеличивают.

9.1.5. Длина наибольшей отметки шкалы термометров с вложенной шкалой (черт. 5) должна быть не менее 0,8 ширины шкальной пластины, средних и коротких отметок - не менее 0,6 и 0,3 (соответственно) длины наибольших отметок. При вертикальном положении термометра фронтальной частью к наблюдателю все отметки должны равномерно выступать за края капилляра. Цифры располагают над соответствующей отметкой.

9.1.6. За номинальными пределами шкалы должны быть нанесены дополнительные деления.

9.1.7. Для обеспечения измерения объема резервуара термометр снабжают дополнительной шкалой, которая равномерно располагается около точки отсчета (например около 0°С, 100°С и т.д.) и содержит определенное количество делений выше и ниже точки отсчета.

9.1.8. Цифры с минусовым значением следует наносить со знаком минуса, например - 5 или . Знак минуса наносится так, чтобы его нельзя было спутать с линией отметки, базисной от меткой или другими отметками.

9.2. Линия погружения

9.2.1. Палочные термометры.

Линия погружения должна быть вытравлена или нанесена на корпус термометра частичного погружения на уровне погружения термометра (приемлемым считается допуск 1 мм). Линия, погружения должна полностью опоясывать корпус термометра, если уровень погружения находится ниже самой нижней отметки.

Линию погружения наносят на заднюю поверхность корпуса термометра, если уровень погружения находится выше самой нижней отметки.

9.2.2. Термометры с вложенной шкалой

Линия погружения должна быть вытравлена или нанесена на заднюю поверхность шкальной пластины (п. 11.2 перечисление b).

9.3. Базисная линия

Если в термометрах с вложенной шкалой шкальная пластина не прикреплена к верхней части корпуса термометра, то на правой стороне корпуса на уровне самой нижней (или самой нижней числовой) отметки наносят несмываемую базисную линию для того, чтобы любой сдвиг шкальной пластины можно было легко заметить. Толщина базисной линии равна толщине отметки.

9.4. Цветной краситель

Цветной краситель на шкалах, выполненных методом травления, должен сохраняться на отметках, цифрах и надписях при нормальных условиях эксплуатации, оговариваемых изготовителем и потребителем или поставщиком.

10. Точность измерения

10.1. Инструментальная погрешность

Следует устанавливать максимально допустимую инструментальную погрешность, как правило, не превышающую цену деления, при этом термометр расположен вертикально. Атмосферное давление, условия погружения и средняя температура погруженного жидкостного столбика соответствуют установленным рабочим параметрам.

Примечание. Для термометров с ценой деления 0,01, 0,02 или 0,05°С или с верхним диапазоном более 300 °С, или нижним диапазоном менее минус 38°С допускается большая погрешность.

10.2. Погрешность интервала

Максимально допустимая разность между инструментальными погрешностями в установленном интервале не должна превышать в n раз цены деления шкалы, при этом условия погружения и средняя температура погруженного жидкостного столбика соответствуют установленным рабочим параметрам.

10.3. Изменение показаний нуля

При нагревании термометра до наибольшей температуры (условия опытного измерения необходимо устанавливать очень точно, п. А 2 приложения А) изменение показаний нуля или любой другой контрольной точки, определяемое при условиях опытного измерения, не должно превышать значений, указанных в соответствующей спецификации на термометр.

11. Надписи

На термометр наносят следующие четкие и несмываемые надписи:

11.1. Единица измерения температуры

Знак "°С"; допускается наносить знак "С"

11.2. Погружение

a) На термометры полного погружения (столбика жидкости) наносят надпись "полное" ("total") или соответствующее сокращение, если это требуется.

b) На термометрах частичного погружения указывают глубину погружения (например "100 мм"), а если термометр выверен при каком-то одном среднем значении температуры выступающего столбика жидкости (п. 4), то это может быть указано на корпусе палочного термометра или на задней стенке шкальной пластины термометра с вложенной шкалой.

c) На термометры общего погружения наносят надпись "общее" ("complote") или соответствующее сокращение.

11.3. На термометры с газовым наполнением наносят надпись "наполнитель - азот" ("nitrogen filled") или соответствующее сокращение, если это требуется.

11.4. Стекло резервуара

Марку стекла резервуара указывают цветной полосой или несколькими полосами или наносят надпись.

11.5. Серийный или идентификационный номер изготовителя (если это требуется).

11.6. Торговую марку или легко опознаваемый знак поставщика и/или изготовителя.

11.7. Обозначение нормативно-технической документации.

11.8. Условное обозначение термометра в соответствии с нормативно-технической документацией (п. 11.7).