Устройство для определения межфазного натяжения жидкостей

(21) 338 (22) 29 (46) 15, (72) З,Я (71) Цен ская лаб объедине (53) 532 ещукледователвенного(56) 1Р 2053682, Ав по заявк кл, 6 01(54)(57 МЕЖФАЗН держаще ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВ.330/18-251.825.83. Бюл. 9 18Любовицкий и О.В.Фральная научно-иссратория Производстия фУкрнефтьф64(088.8)вторское свидетельство СССРкл. С 01 Б 13/02, 1971.орское свидетельство СССРР 2952992/18-25,Н 13/02, 1981 (прототип),УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, соизмерительную камеру цилинд. рической формы н каплеобразователь с рабочей полостью, внутри которых расположены подвижные поршни, связан ные между собой о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности определения и упрощения конструкции путем устранения кинематнческой связи между поршнями, устройство снабжено штоком, жестко связанным с поршнем каплеобразователя, измерительная камера выполнена в штоке соосно с ним и ограничена с одного торца дном штока, а с друго го - дном цилиндра, жестко связанного с корпусом каплеобразователя, при . этом измерительная камера и рабочая полость выполнены с равными площадя ми поперечных сечений..Физико-химических параметров жидкос"тей, в частности межфазного натяже"ния на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей,. например нефтьводами в условиях повышенных давленийи температур.ИзвеСтно устройство для измеренияповерхностного натяжения жидкостей,вкЛючающее капЛеобразователь, полыйкорпус с рабочей камерой, капилляры 10и ходовой механизм 1),Однако в этом устройстве вытеснение капель в рабочую камеру сопровождается изменением давления в этойкамере. Это не позволяет производитьизмерения при заданном постоянномдавлении.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определениямежфазного натяжения, содержащее измерительную камеру цилиндрическойформы и каплеобразователь с рабочейполостью, внутри которых расположеныподвижные поршни, связанные между собой. Данное устройство позволяет про 1 изводить измерения при Фиксированном,давлении .эа счет сохранения постоянным суммарного объема измерительнойкамеры и рабочей полости каплеобразо"вателя 21.Однако наличие кинематической связи между поршнем каплеобразователяи поршнем измерительной камеры снижает чувствительность системы, чтоприводит к погрешностям в определении межфаэного натяжения. это вызва- З 5но. наличием люфтов в звзньях кинематической цепи (в данном случае, например, в местах соединения траверсыи поршней), а также упругостью аисте.мы. Кроме того, наличие кинематической связи между упомянутыми элементами усложняет конструкцию устройства.Целью изобретения является повыц 1 ение чувствительности определения иупрощение конструкции устройства путем устранения кинематической связимежду поршнями.Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее измерительную камеру цилиндрической формыи каплеобраэователь с рабочей полостью, внутри которых расположены подвижные поршни, связанные между собой,снабжено штоком, жестко связанным споршнем каплеобразователя, иэмеритель 55ная камера расположена в штоке соосно с ним и ограничена с одного торцадном штока, а с другого - дном цилинд.ра, жестко связанного с корпусом кан-леобразователя, при этом измеритель" о 0ная камера и рабочая полость выполнены с равными площадями поперечных сечений.На чертеже изображена принципиальная схема устройства. 65 Устройство состоит из рамы 1 икронштейна 2, в направляющих 3 которого с возможностью перемещения установлен корпус 4 каплеобраэователя 5,снабженного торцовыми крышками 6 и 7.КорпуС 4 представляет собой полыйцилиндр, вмещающий рабочий орган 8,в виде полого штока 9, выполненногозаодно с поршнем 10. Шток 9 выведенэа пределы каплеобразователя 5 ижестко зафиксирован в кронштейне 2.Внутренний цилиндрический канал рабочего органа 8 образует термостатируемую измерительную камеру 11, ограниченную с одной стороны дном штокас герметично установленным смотровымокном 12, с другой - полым цилиндром13, снабженным на торцах смотровымокном 14 и тубусом 15 Цилиндр 13жестко закреплен в крышке 6. Полость16 под поршнем 10 и измерительная камера 11 сообщены через канал 17, со"держащий сменный капилляр и обратныйклапан,Кронштейн 2 установлен на раме 1с возможностью поворота вокруг оси,посредством лимба 18, Для облегченияусловий проведения измерений на кронштейне 2 имеется источник света 19.Перемещение корпуса 4 осуществляетсяКодовым механизмом в виде микрометрического устройства 20.Гидросхема устройства включает всебя редукционный клапан 21, вентили22, 23 и 24 и обратный клапан 25, Ве.личина давления в измерительной каме.ре и полости 16 контролируется соответственно по манометрам 26 и 27,Поршень 10 и крышка 6 ограничивают дополнительную кольцевую полость28, объем которой в исходном (крайнем верхнем) положении равен полости 16. В свою очередь, площадь радиального сечения полости 16 равна площади радиального сечения измерительной камеры 11,Устройство работает следующим образом,При подготовке к измерениям кронштейн 2 проворачивается по часовойстрелке до положения, при котором ле"вый торзц измерительной камеры займет более высокое положение, чем правый. Такимобразом,.измерительная камера 11 примет наклонное положение.Далее заполняют эталонной жидкостьюизмерительную камеру 11. Обратныйклапан 25 препятствует перетеканиюэтой жидкости в полость 16, Послеэтого при зафиксированном корпусе 4,открытом вентиле 24 и закрытом 23полости 16 и 28 заполняют очищеннымкеросином. Равенство объемов названных полостей, а также наличие редук-,ционного клапана 21 обеспечивают постоянство нарастания давления в этихполостях и, как следствие, беэраэ"Заказ 3527/40 Тираж 873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 личноеф 1 положение корпуса 4, По достижении требуемого давления полости 16 и 28 заполняют газированной нефтью. Вытесненный при этом керосин удаляют открытием вентиля 22 до полной очистКи жидкости. В процессе подготовки к измерениям определяют константу устройства, После этого кронштейн 2 возвращают в исходное положение, корпус 4 освобождается от фиксации.При определении межфаэного натяже О ния корпус 4 и связанные с ним элементы (крышки 6 и 7, цилиндр 13) посредством микрометрического устройства 20 перемещаются по ходу вправо.Как следствие этого, уменьшаетСя объем 15 полости 16 и исследуемая жидкость через канал 17 в виде капель вытесняется в измерительную камеру. Благодаря тому, что площади радиальных сечений полости 16 и измерительной камеры 11 равны между собой, уменьшение объема первой иэ названных камер сопровождается соответствующим увеличением объема второй, Это обеспечивает сохранение постоянства давления в измеритель 25 ной камере 11.Поверхностное натяжение определяется по формуле подо па,,.где 60 - поверхностное натяжение эталонной жидкости;и и - число капель эталонной и исОследуемой жидкости соответственно; йо, й - плотность эталонной и иссле"дуемой жидкостей соответст" венно.В предлагаемом устройстве как и в известном стабилизация давления в измерительной камере достигается путем сохранения суммарного объема иэмернтельной камеры и рабочей полости каплеобразователя. Однако отсутствие до. полнительных кинематических связей в устройстве позволяет избежать люф" тов в звеньях системы, повышает ее жесткость, уменьшает трение в механизмах. Как следствие, повышается чувствительность устройства, подко" торой понимается комплекс качеств", характериэукщих способность системы воспринимать с минимальной ошибкой (по времени и.пути) перемещение выхода (т,е, увеличение объема измерительной камеры) в соотвЕтствии с заданным перемещением входа (корпуса каплеобразователя при неподвижном порш" не) . Повышение чувствительности устройства позволяет добиться более высокой степени стабилизации давления при измерениях. Как следствие, повы- . шается точность самих измерений. Это дает воэможность повысить качество составления технологических схем раз. работки нефтяных месторождений,Кроме того, отказ от дополнительных кинематических связей в устройстве позволяет упростить его конструкцию е