Устройство для измерения поверхностного напряжения жидкостей

 

L (») 538278

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 06.01.75 (21) 2092887/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано05.12.76.Бюллетень № 45 (45) Дата опубликования описания 21.03.77 (51) М. Кл б 01 и 13/02

Гасударственный комитет

Сонета Министров СССР по делам изаоретений и открытий (53) УДК 5 32. 6 1 2. 3 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. С. Кисиль, Л. П. Фабри, М. П. Шемелюк и А. М. Коцюк

Экспериментально-конструкторский и технологический институт автомобильной промышленности (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО

НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерению физико-химических параметров жидкостей, и может найти широкое применение в системах автоматического контроля и управления процессами приготовления растворов поверхностно-активных веществ как в лабораторных, так и в промышленных условиях.

Известно устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей методом максимального давления в газовом пузырьке, содержащее измерительный капилляр,барботажную трубку, источник стабилизированного давления питающего газа, измеритель перепада давлений, постоянные и переменные 15 дроссели (1).

Однако измеряемый максимальный перепад давления при образовании газового пузырька в известном устройстве зависит от 20 влияния капиллярных сил в барботажной трубке, а также от расстояния от плоскости среза нижнего конца барботажной трубки до вершины мениска в момент максимального давления при образовании газового пузырька из 25 барботажной трубки. Вышеуказанное явле;-..ие вносит дополнительную погрешность до 5%.

Учесть влияние указанного фактора при расчете поверхностного натяжения по измеренному перепаду давления невозможно ввиду того, что моменты образования газовых пузырьков из калиброванного отверстия измерительного капилляра и барботажной трубки не совпадают.

11елью изобретения является повышение точности измерения поверхностного натяжения. Для достижения этой цели устройство снабжено камерой с вялой гофрированной мембраной, разделяющей камеру на две полости, причем внутренние пространства нижней полости камеры барботажной трубки и измерительного капилляра разобщены между собой и соединены раздельно через переменные дроссели с источником стабилизированного давления питающего газа и постоянными дросселями, выходы которых, а также внутреннее пространство верхней полости камеры сообщены с атмосферой.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

538278

Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей состоит из источника 1 стабилизированного давления питающего газа, переменных дросселей 2, 3, 4, ограничивающих расход газа в пневматических ветвях устройства, постоянных дросселей 5, 6, 7, предназначенных для установки необходимых величин давления соответственно во внутреннем пространстве капилляра 8, запаянной снизу трубки 9 и нижней полости камеры 10. Газ к капилляру 8 подводится по гибкому шлангу 11, а трубка 9 жестко подвешена на вялой гофрированной мембране 12.

Внутренние пространства трубки 9 и ниж- д ней полости камеры 10 разобщены между собой и атмосферой гибкими уплотнениями

13 и 14, обеспечивающими свободное перемещение трубки 9 относительно колпачка 15 и корпуса камеры 10 на требуемое расстоя- () ние + 5 см. В исходном состоянии переменные дроссели 2, 3, 4 полностью перекрыты, а трубка 9 не погружена в исследуемую жидкость. Схема измерения включает в себя измеритель перепада давления 16 и подъем- 25 ный винт 17.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства с помощью источника

1 стабилизированного давления подают пита- 5Р .ощий газ. Переменным дросселем 4 устанавливают такую величину давления в нижней полости ка леры под вялой гофрированной мембраной 12, чтобы сила, создаваемая этим давлением на мембрану 12 снизу, полностью и точно была уравновешена весом мембраны 12 вместе с подвешенной на ней трубкой 9. При этом мембрана 12 должна принять сторого горизонтальное положение.

Сосуд с исследуемой жидкостью с помощью подъемного винта 17 приподнимают до тех пор, пока нижний торец трубки 9 не коснется поверхности жидкости. С помощью переменного дросселя 3 во внутреннем пространстве трубки 9 создают незначительное избы—

45 точное давление. B результате действия этого давления трубка 9 вместе с закрепленным на ней капилляром 8 погружается в исследуемую жидкость на такую глубину Н, при ко50 торой выталкивающая сила, действующая на трубку 9 снизу, не уравновесится давлением внутри трубки 9. т. е. Р, = Ape Н, где Р да=ление внутри трубки; 6 p — разность плотностей исследуемой жидкости и питаюшегс газа внутри трубки.

Затем переменным дросселем 2 во внутреннем пространстве капилляра 8 создают такое давление, при котором из послед- бО него начинают выделяться газовые пузырьки. Величина этого давления равна

ZG

МАКС р

"вн где 6 — величина поверхностного натяжения жидк ст рвн — внутренний радиус калиброванного отверстия.

С помощью измерителя перепада давления

16 измеряют разность между давлением внутри трубки 9 и давлением внутри капилляра 8 и на основании этой величины рассчитывают поверхностное натяжение исследуемой жидкости.

При такой конструкции устройства отсутствует барботаж газа в исследуемую жидкость из барботажной трубки, а давление внутри нее точно воспроизводит только гидростатическое давление, создаваемое столбом жидкости, высота KQTорого равна глубине, на которую погру-жена трубка. Максимальное давление в газовом пузырьке, образующемся из капилляра, плоскость среза нижнего конца которого находится в одной плоскости со срезом нижнего конца трубки, равно сумме давлений — давления, обусловленного влиянием капиллярных сил на поверхности раздела жидкость — газ, и давления внутри трубки устройства.

Разница давлений внутри капилляра 8 и внутри трубки 9 есть функция капиллярного давления, вызываемого поверхностным натяжением на внутренней кромке калиброванного отверстия капилляра 8, и не зависит от глубины погружения, плотности исследуемой жидкости, а также влияния капиллярных сил в барботажной трубке при барботаже газа из нее.

Дальнейшие измерения уровня исследуемой жидкости в сосуде, а также ее плотности не влияют на измеренный перепад давления в устройстве. Кроме того, исключаются значительные колебания уровня жидкости в сосуде от образования больших газовых пузырьков.

Формула изобретения

Устройство для поверхностного натяжения жидкостей методом максимального давления в газовом пузырьке, содержащее измерительный капилляр, барботажную трубку, источник стабилизированного давления питающего газа, измеритель перепада давлений, постоянные и переменные дроссели, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения

538278

Составитель С. Беловодченко

Редактор Е, Меньшова Техред А, Богдан Корректор В. Салка

Заказ 5712/25 Тираж 1010 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 точности измерений, оно снабжено камерой с вялой гофрированной мембраной, разделяющей камеру на две полости, причем внутренние пространства нижней полости камеры, барботажной трубки и измерительного капилляра разобщены между собой и соединены раздельно через переменные дроссели с источником стабилизированного давления питающего газа и постоянными дросселями, выходы которых, а также внутреннее поостранство верхней полости камеры сообщены с атмосферой.

Источники инфэрмации, принятые вэ внимание при экспертизе:

1, Авт. св. СССР ¹ 265551 пэ кл.

Ог О 1 N 1 3/02 эт ОЕ, 1 2. 68 — прототип.