Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей

 

с с.е А& 1еи пв1ен «-е М ч.acgaтт

ОП И(:АЙИЕ

Союз Советских

Соцреалистических

Республик () 661302

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.01.77 (21) 2443694/18-25 (51) М. Кле

G 01 N 13/02 с присоединением заявки №вЂ”

Гооудеротееиный комитет

СССР оо делам изооретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 543.542 (088.8) Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 07.05.79.

Б. Н. Локотош, В. П. Петренко, И. С. Кисиль и М. М. Дранчук (72) Авторы изобретеяия

Ивано-Франковский институт нефти и газа (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения физико-химических параметров жидких сред, и может быть использовано для автоматического определения динамического поверхностного натяжения (ДПН) как в лабораторных, так и в производственных условиях.

Известно устройство для исследования

ДПН растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ), которое измеряет максимальное давление в газовом пузырьке, и по этому давлению сулят о величине поверхностного натяжения (! ) .

Внутри устройства предварительно создают избыточное давление, а затем измерительный капилляр погружают в исследуемую жидкость на определенную глубину. В результате образования газовых пузырьков на выходе капилляра избыточное давление внутри устройства постепенно уменьшается, что вызывает увеличение периода между появлением пузырьков до 2 мин. Влиять на продолжительность этих периодов невозможно. В описанном устройстве продолжительность периодов между появлением пузырьков является функцией как предварительно созданного избыточного давления, так и поверхностных свойств раствора, которые подлежат определению. Кроме того, результаты измерения ДПН зависят от глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость, а также от се плотности.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство для измерения ДПН, содержащее измерительный капилляр, барботажную трубку, пневматическую и электрическую схемы измерения, пневмоэлектрический преобразователь, задатчик времени существования поверхности раздела фаз, формирователи большого и малого подпоров и синхпонизатор режима образования пузырьков (2). Это устройство позволяет стабилизировать время существования поверхности раздела <раз,, а также исключить влияние глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость и ее плотности на результаты определения ДПН.

Недостатком устройства является необходимость ручной установки временного интервала между появлением последовательно образующихся газовых пузырьков. Так как

661302 при определении ДПН этот интервал, соответствующий времени существования поверхности раздела фаз, необходимо непрерывно увеличивать, то ручная установка его не позволяет автоматизировать процесс измерения, а также является причиной расхождения полученных результатов при одинаковых условиях измерения.

Цель изобретения — обеспечение автоматического измерения времени существования поверхности раздела фаз при определении ДПН растворов.

Для этого устройство дополнительно снабжено пневматическим шаговым двигателем и переменной пневматической емкостью, поЛость которой подключена к управляющей камере задачика времени существования 15 поверхности раздела фаз, а приводной шток жестко соединен с выходным валом пневматического шагового двигателя. Вход двигателя подключен к выходу задатчика времени существования поверхности раздела фаз.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для измерения ДПН; на фиг. 2 — принципиальная пневматическая схема устройства.

Устройство состоит из измерительного капилляра 1, барботажной трубки 2, соединенных между собой синхронизатором 3 образования газовых пузырьков, пневматической измерительной схемы 4, дифференциального пневмопреобразователя 5, источника 6 электрических синусоидальных колебаний высокой частоты, электрической измерительной схемы 7, источника электрического питания, включающего выпрямитель 8 и стабилизатор напряжения 9. Кроме того, устройство содержйт задатчик 10 времени существования поверхности раздела фаз, формирователи 11, 12 малого и большого подпоров, источник 13 пневматического питания, пневматический шаговый двигатель 14, пневматическую переменную емкость 15 и шариковый стабилизатор давления 16.

В исходном состоянии поршень пневма- 40 тической переменной емкости 15 находится в крайнем нижнем положении. ДПН изме,ряется следующим образом (фиг. 2). Измерительный капилляр 1 и барботажную трубку 2 погружают в исследуемую жидкость на одинаковую глубину. На вход устройства

:-= -;=- -" подают питающий газ (воздух), а также электрическое напряжение.

В результате на выходе задатчика 10 времени существования поверхности раздела фаз, собранного на трехмембранных реле 17 и 18, появится прямоугольной формы импульс, который поступит одновременно на вход пневматического шагового двигателя 14, коммутирующего устройства 19 и синхронизатора 3. В момент появления этого импульса пневматический шаговый двигатель

14 повернет выходной вал на один шаг, в результате чего поршень пневматической переменной емкости 15 поднимется на неко; торую определенную высоту. Этим обеспечивается подключение к управляющей камере задатчика 10 времени существования поверхности раздела фаз дополнительной емкости, что приводит к увеличению интервала между его двумя выходными импульсами

t„„, так как t„„= f(V Ri). Появление выходного импульса задатчика времени сушествования поверхности раздела фаз в управляюшей камере коммутирующего устройства 19 приводит к перемешению его мембранного блока вверх, в результате чего вместо давления малого пневматического подпора измерительному капилляру 1, которое формируется с помощью делителя 20, на входе пневматического сопротивления 21 создается давление большого пневматического подпора. Давление малого подпора должно быть больше гидростатического давления, создаваемого столбом жидкости высотой, равной глубине погружения капилляра, но меньше максимального давления в газовом пузырьке, необходимого для его образования на выходе капилляра. Под действием давления малого подпора мениск жидкости в капилляре удерживается вблизи нижней кромки капилляра, что способствует адсорбции ПАВ из глубины раствора на поверхность раздела раствор — газ. Под действием давления большого пневматического подпора на выходе капилляра образуется газовый пузырек., Аналогичным образом в момент появления пневматического импульса в управляющей камере синхронизатора 3 вместо давления малого подпора барботажной трубки, которое формируется делителем на сопротивлениях 22 и 23, на входе пневматического сопротивления 24 создается давление большого пневматического подпора, которое вызывает образование газового пузырька на выходе барботажной трубки 2.

Разность максимальных давлений при образовании газовых пузырьков в измерительном капилляре и барботажной трубке с помощью дифференциального пневмопреобразователя 5 преобразуется в электрический сигнал, который через измерительную схему

7 по линии связи поступает на вторичный самопишущий прибор.

После того как пневматический импульс на выходе задатчика времени сушествования поверхности раздела фаз прекратится, внутри измерительного капилляра и барботажной трубки снова создадутся соответствующие малые подпоры, мембранный блок реле

17 займет верхнее положение, созданное избыточное давление в управляющей камере реле 17 будет уменьшаться из-за стравливания газа в атмосферу через сопротивление 25 до тех пор, пока давление в камере подпора реле 17 не станет больше давления

661302

Формула изобретения

ЦНИИПИ Заказ 242838 Тираж 1089 Подписное

Филиал ПП П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в управляющей камере. В результате снова мембранный блок реле 17 опустится, на выходе задахчика времени существования поверхности раздела фаз (выходе реле 17) появится пневматический импульс, который, аналогично предыдущему, приведет к однбвременному образованию газовых пузырьков на выходе измерительного капилляра 1 и барботажной трубки 2. Однако при этом автоматически изменится время существования поверхности раздела фаз (увеличится), т. е. интервал между импульсами, так как при следующем повороте выходного вала пневматического шагового двигателя уве- личится переменная емкость, дополнительно подключаемая к управляющей камере задатчика времени существования поверхности раздела фаз.

Аналогично произойдет автоматическое изменение времени существования поверх-" ности раздела фаз при появлении следующих импульсов на выходе задатчика до Tåõ пор, пока поршень переменной емкости не достигнет крайнего верхнего положения.

Предложенное устройство дает возможность полностью автоматизировать процесс определения ДПН как в лабораторных, так и в производственных условиях.

Устройство для измерения поверхностно- го натяжения жидкостей по максимальному давлению в газовом пузырьке, содержащее пневматическую и электрическую схемы измерения, пневмоэлектрический преобразователь, капилляр, барботажную трубку, задатчик времени существования поверхности

5 раздела фаз, формирователи большого и малого пйевм1атйческих - подпаров, синхронизатор режима образования пузырьков на выходе капилляра и барботажной трубки, отличающееся тем, что, с целью автоматического изменения времени существования поверхности раздела фаз при определении динамического поверхностного натяжения, оно дополнительно снабжено пневматическим шаговым двигателем и переменной пневматической емкостью, полость которой подключена к управляющей камере задатчика времени существования поверхности раздела фаз. а приводной шток жестко соединен с выходным валом пневматического шагового двигателя, вход "которого соедйнен с выходом задатчика времени существования поверхности раздела фаз.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Kuffnev R. J. The measurement of dynamic

surface tensions of solutions of slowly diffusing molecules by the maximum bubble

pressure method.— J. СоП. Science, 1961, 16, 497 — 500.

2. Авторское свидетельство по заявке № 244910/25, кл. G 01 N 13/02, 1976.