Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей

(22) ЗаевлЕио 1 З,О 4.78 (2) 2 Э 47910 У 28 с присоедииеащм заявки 3% Гкударстюиниы иавпет Вета Иевлра 6 Ю пю дмь нибретее 9 и янрытйк(45) Дата опубликования описание ОМ.Щ. ,(72) Авторы изобретения М. М. Вранчук и И. С. Кисее Ивано-Франковский институт нефти и газа(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРБНИЯ ПОЭЕРХНОСТИОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ 1Изобретение Отнпсится к контревьио. измерительной технике, и частности к измеритель" ным устройствам физико-химических параметров жидких сред, и момыт быть использованО для автомптическОГО измерения динэмического поверхностного натяжения жидкостей оепос- б редственно иа технологическом потоке.Известно устройство, работающее по методумаксимального давления в газовом пузырьке, которое применяется для исследования динамического поверхностного натяжения раствором поверхностно-активных веществ (ПАВ) 3,внутри этого устройства предварительно создают избыточное давление, а затем измерительный капилляр погружают в исследуемую жидкость ца определенную глубину, В результате образования газовых пузырьков избыточ ное давление в системе уменьшается, что вызывает увеличение периода между пузырьками до 2 миц.Однако результаты измерения динамического поверхностного натяжения с помощью такого устройства зависят от глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость, а также от ее плотности.Кроме того, в устройстве невозможно стабилизировать время существования периода между образующимися пузырьками, который 2 б 2зависит ие только от избыточного давления внутри устройства, а также и от величины измеряемого поверхностного натяжения. Такое устройство не пригодно для измерения динамического поверхностного натяжения растворов поверхностноактивных вепеств непосредственно в производственных условиях.Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения поверхност. ного натяжения по методу максимального дав. ление в газовом пузырьке, выходящем из отверстия калиброванного капилляра, содержащее пневматическую дроссельную и электрическую схемы измерения, пцевмоэлектрический преобразователь, капилляр и барботажную трубку, установленную на одном уровне с капилляром 2). В этом устройстве исключено влияние глубины погружения измерительного капилляра в жидкость н ее плотности ца результаты измерения,Однако такое устройство пригодно только для измерений поверхностного цатяжецця чистых жидкостей, т. е. таких, у которых поверх. костное натяжение на границе раздела фаз не является зависимым от времени ее осуществления.Целью изобретения является стабилизация времени существования поверхности разделафдз цтт 5" 53 ме 1)сн)3)диРЯмитессост ПОВРРхностного цятяжеция жидкостей, позволяющего аиялизироцдть прохождение поверхностных яьлеций в растворах во времени.,Гсля эОГО ) строистс) допо.нительно сняб 5 жено задатчиком времени существования поВер.сцостц.раздела фяз, формирователями большого и малого цневматиеского подпора и синхронизатором режима образования пузырьков, причем Выход зддатчика времени существования поверхности раздела фаз соединен с вхо дам фогттмировтеС 5 мы,ОГО и большо 0 пнеВ- матцческого подпора, выхсдь которх через ПНЕВМЯТИЧРСКХ 30 ИЗМЕрИТРЛЬцуЮ ХЕ.тХ 3 ОдК.Ю- чсны к бярботажцой трубке и измерительному капиллярусоединенных; ск,чу собой синхро 1 П 13.ТОр 031 ттЕК 1 МЯ г 01 тдзоваггт ц 3 Ы 1)ЬКОБ,11)3 С)ИГ. 1 цццЕдс:я б.тг;тт-СХЕтЫ тгт:3)ОЙтс)5тя ттз, тсцс т, 1: Стс р Х т та"цг тттт т 1 5 тссстцт 31 КОСтЕИ; ця фтг. ". - ц 035. ЫтЧС.КЯН ПрицццтПцсТЛЬтд П СХС)с ,Стро)СТпт.УСТУ 03 СТ 50 Сот,.ТС.ИТ Из 3 МСП. Гт"ГцтСГС КЫ-т 1 иллс ря 1 с тсеГ 51351 от)сяттьм ВС"3 с,Итм г)1,т;О.3- НЫМ ОтветСТИСХ; и ОПт.,сГ,.СГ; Птбкс 2 СОЕгтИНСНОЙ С СцтХт:Н.5 Ыстгтт т тс 35., ц Обця;50- Ной СХСМОИ, 1 ффЕтаСс ц 5:.,; т ц т 3 С 5)13 . 001 тст ЗОВЯ т С,т О, тРГГ 5.3;ц.С 51 ТОС Г)ЫГ ГтОЙ 33"ОГ,1 ст 30 тцРт 5 3,3 Р 1 С 31 тсск, Ю тт 5 М.П.тР,ьтС Ю С Хт.,тТ 7 ЦРЕДтд,РстЧЕЦ 1 СК) ДЛЯ ЦтСОД:.3,СВЫ 1 Ц 5 Цзтт,"ттС- НОГО ЦСГЕПЯДтя ДтацгЕ 5353 Н 335 СРИТРЛЬНОХ КЯ- пи,ляг)т. 1 и Оы)б 0 Гы кцтт 3,Оке , В проц 01- ццоця цтй, ттцс;",тт тес Кттй СТ;.тьгтГт Я;й г и -ццд тт -)ЛС 3, трцчРС РОР ПИ, яиц ц хт, р;т т С т Ьтои, ХС.)дЫТЧК врЕ;сСИИ г т) цССТ 505 сц 335 товсрХ НОСТИ РязтС,Ы Р)Д 5 СХ. С)РГ, 23 ЫС;ЛЦСт Ц 5 И- дс ГСНСЫТОПЯ ц)ИХОМГОГЬых ИХИХ Гтсо 5 С цястрыцвысм й т:тстгОЙ 1.Псрятор собрыц т;0 извсстОЙ схе"3 Р 5 црс х,тцттбтряттт 0;т пцевм 5.1 ИгСССОХ ,РЛЕ 5, т)СГУЛЦЦМСМОМ ЦЧЕВМОСОПРО 40 ТИВ,1.НИ 3 С 3 И ГОС"ГояцОЙ Пцг.:5 стСХКОСИ Ъ.1 тЕ)с 5 Сттцс)СТВО)асНИР 13035 ЕГХНОСТИ р 13 Ссст фяз сты 1 свл и ВЯРтс 51 с цомоц 1 ь 0 1 сг"и Рмстхтэго ННС 5 СОС ОцрОТИНЛСтИя 1 т . С 301333 тт 0)с)ТЕЛЬ бОЛЬ- ИОГО 3 Нте)матчсткОГО цгдцоры собрстц ны ос- тОЯРых ис:ВхгООГ 103 ия,1 Рни 5 х )си с . СРторт 1 ИРОБаТЕЛЬ 1 ал 010 Г 35 ЕВМс 1 ИЧЕСКОС) ЦОДП 01)Д Вь 13 олцгэц ця двх Рсгтт,311)УРтЫх пневмосоцпо- ТтсВ СцХ СР 1 т;. 1 цевмдтическдя ПЗтмспите.чьцяя т)хсцтя состоит из 1 тс.,гиртуемого Ь, гси Гостоя;НОГО 1 хтпневмосопротицлений. Ч.ин- Х рОцтт 3 101 Обтт)д 3015 ЫНс я 1 ЯЗОВЫХ 3 тл 5 Ы рьков С 003 сп ПЫ ТтГ:ХХС:т 10 РЯЦ 310 т ЦНСВ",Я ИЧЕСКО 1 1 Р.ЛР Р т. 1 с тсдцстР тгц 1 с)л 5 смОГэ ком лСГит)гс- щего устройс Гця используется трс.х:те)тбраццое г 1 Рвмд Гическос елс 1. Вс Оци, яццые с) т 1 си СООГсЦЫ Цс с": ЯДстт)ТЦт Э)РХс 3 Т)Х У 1 . т 1 тс.СГс 30 тИ.)Д ГОР ЦЦЕт,МЫТИЧРСКот 0 3 тл ЫЦИЯ Сот.- ТОИ 113 711 ст)ИтОВОГО С 1 Я б 3Итзя) Опя 1( П 3 СТОНИ цот С 1313 РВ)тос 0 тПО ГИ В татт 53 т11 РВХгсЧСтСЧ т 33 тЧСС",ГИ т пегбц Ы.50 всТСС,Ь 331)Сг т аВГИСТ Сг 00 СМтКОСТНЫЙ дт тт)тясс)Сцц ц с 1 Ы сИ т т 5 Е)тц 33 3 те тС ПЯЗГЯВятс. 60 Выпрямитель, стабилизатор и кварцевый гегператор собраны по известным схемам на серийно выпускаемых радиоэлектронных элементах, ы измерительная электронная схема - по известной мостовой схеме для измерения емкостей.Измерение динамического поверхностного натяжения жидкости осуществляется следующим образом, Измерительный капилляр 1 и барботажная трубка 2 погружаются в исследуемую жидкость на одинаковую глубину. От формирователя 1 малого пневматического подпора к капилляру подводится постоянный пневматический сигнал величиной больше гидростатцческого давления, создаваемого столбот)1 жидкости высотой, равной глубине погружения капилляра, но меньше максимального давления в гызовоп пузырьке, образующемся из капилляра, В момент его отрыва. Под действием этого дяВления мс.Писк КР 1 дкости Опускается и удеркивастся в положении, близком к нижней кромкс измерительного капилляра. Через заданное время от формирователя 12 большого пневмат чсского юдпора на измерительный капилляр Итступяет пневматический импульс давления, цод действием которого растет внутреннее давлиПс в газовом пузырьке до максимального, цослс чсго происходит его отрыв. Временем пода и давлений малого и болыпого подпора управляет зядатчик 13 времени суцествования .О)срхцост раздела фаз, причем Б момент подачи импульса давления большого подпора формирователь малого подпора отключается, и давление в газовом пузырьке растет до максихя.чьного значения за счет давления большо- Го пдцора.,аДЛОГРЧРО ЦОДаЕтСЯ ДаВЛЕНИС ПОДПОРа От формирователя 11 малого пневматического поддора через дроссельную измерительную схему 4 в барботажную трубку 2.Под действием давления в газовом пузырьке, образующемся из измерительного капилляра, в момент достикения им максимального значения, Б сицхронизаторе 3 режима образования пузырьков вырабатывается сигнал управляющий образованием газового пузырька из бдрботажной трубки 2, причем в момент подачи сигнала от синхронизатора формирователь малого подпора отключается, д максимальное давление в газовом пузырькеобразукщемся из барботажной трубки, достигается за счет давления большого ЦОДОРЫ.После достижения максимальных давлений В газовом пузырьке измерительного капилляра и барбстажной трубке и отрыве пузырьков от них система приходит в исходное положение: Вакрываются выходы формирователя большого подпора и синхронизатора и открывается выход формирователя малого подпора, Мениски жидкости в измерительном капилляре и барботяжцои трубке под действием давления малог 0 подпоры опускаотся и удерживаются в поЛогКСЦИИт С 51153 СО) К НИЖНЕЙ КРОМКЕ КаПИЛЛЯРа и 3,ССс.(о дела) ввоврс1 3035, Москва.,)(С)5 Фили;). 1 ЧПГ 1 а",свт;. г ва 5(,ляра, подается на дроссельную измерительную схему, где алгебраически суммируется с максимальным давлением в газовом пузырьке, образующемся из барботажной трубки, Таким образом, исключается влияние глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость и ее плотности на полученные результаты измерения поверхностного натяжения.Сформированная разность давлений поступает на вход дифференциального пневмоэлектрического преобразователя 5, где преобразуется в пропорциональный давлению электрический сигнал. Последний подается на измерительную схему 7, где формируется стандартный электрический сигчал, поступающий на линии связи на вторичный самопишущий прибор,Использование новых элементов с, целью стабилизации времени существования поверх. ности раздела фаз, а также синхронизации Образования пузырьков позволяет использовать устройство для измерения динамического поверхностного натяжения, т. е. дает возможность анализировать прохождение пс)верхностных явлений в растворе ПАВ во времени, а также изучать процесс достижения равновесного состояния в растворе и влияния определенных условий и свойств компонентов на еьо протекание.При строго фиксированном времепи существования поверхности раздела фаз по измеренному с помощью устройства поверхностному натяжению можно судить о изменении концентрации ПАВ в растворе во времени, о моющей, смазочной, антивибрационной способностях и других свойствах растворов ПАВ. Возможность исключения влияния глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость и ее плотности на резульгаты измерения поверхностного натяжения позволяет применять предлагаемое устройство непосредственно в промышленных условиях В качестве первичных преобразователей в системах автоматического регулирования физико- химических параметров жидкостей, что дает значительный экономический эффект за счет повышения качества технологических процессов и экономии дорогостоящих ПАВ,Устройство для измерения поверхностногонатяжения жидкостей по методу максимально го давления в газовом пузырьке, выходящемиз отверстия калиброванного капилляра, содержащее пневматическую дроссельную и электрическую схемы измерения, пневмоэлектрический преобразователь, капилляр и барботажную трубку, установленную на одном уровне с капилляром, отгичающееся тем, что, с целью стабц,".из иц времени сугцсствовиця поверхности рз,сл фз пр з;.,с 1)еы дцнамцчес;ОГО 210301)ОС 1(ог 0 ЦТЯН(Е(:1, .) 2(Со ЬСостси ОНО дополнительно снабжеяо зььдтгц(ко) Времени 20 с)цьсствс)В;)(и 51 поверх(100 гь( раздела( фаз, О,)- )(г)с)В(1 гс, (5(ми Оог)ьИОГО ц глОГО:1 е(т 1 тцчсс(сого подпРП и синхронна 01 Ом 1)сжима Образован(я 1(узыр (оь), 1. И)е)с г)ыхол датчика В.)смени ( уцьестповция ц( роь хц)стц разлела фз соединен с Вход ц фо 1 ц 1 тоетс,)сь) ал)о- О Ц ООЛЬЦОГО ПНЕВК 1)ТИЧССИОГО Ц"ЛЦО), ЙЬХО- ды сото;)ь) )(еь)сз пнев: -.т(.;, с ьсус) цзт(еритель)ук) схс-.)у цс)дклО.01 ц 1 к барбот 1 к 1;ОЙ трубсе 11 ц;) и е 13 1 т с,з 1) 11) х 1 у к .1. .21 и р с О е 2 1;с 1ь х м еж" ду СОООЙ СИПХГ)0113 ТО)С) 1".л)СИМ( ООЬ)ЗОВ 21- чия пузырьков.Ис(Оч ники ы ы 1)Ор 51 иц. ц рь(115 4 С ВО Внима(ИСс и,Ц ЭКСгС)Т ьэс;