Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей

ОП И(:АЙИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 1)661302 ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. свид-ву -22) Заявлено 20.01.77 (21) 2443694/18-2 51) М. Кл б 01 Х 13/02 с присоединением заявкиосудерстееииый комитет СССР по делам изооретений и открытий) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМ НОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ПО 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,5 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 ре зультате 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 синхоонизатор 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 какпри определении ДПН этот интервал, соответствующий времени существования поверхности раздела фаз, необходимо непрерывно увеличивать, то ручная установка его непозволяет автоматизировать процесс измерения, а также является причиной расхождения полученных результатов при одинаковыхусловиях измерения.Цель изобретения - обеспечение автоматического измерения времени существования поверхности раздела фаз при определении ДПН растворов,Для этого устройство дополнительно снабжено пневматическим шаговым двигателеми переменной пневматической емкостью, поЛость которой подключена к управляющейкамере задачика времени существования 15поверхности раздела фаз, а приводной штокжестко соединен с выходным валом пневматического шагового двигателя, Вход двигателя подключен к выходу задатчика временисуществования поверхности раздела фаз.На фиг. 1 приведена функциональнаясхема устройства для измерения ДПН; нафиг. 2 - принципиальная пневматическаясхема устройства.Устройство состоит из измерительногокапилляра 1, барботажной трубки 2, соединенных между собой синхронизатором 3 образования газовых пузырьков, пневматической измерительной схемы 4, дифференциального пневмопреобразователя 5, источника 6электрических синусоидальных колебанийвысокой частоты, электрической измерительной схемы 7, источника электрического питания, включающего выпрямитель 8 и стабилизатор напряжения 9. Кроме того, устройствосодержйт 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 пневматической переменной емкости 15 находитсяв крайнем нижнем положении. ДПН изме,ряется следующим образом (фиг. 2). Измерительный капилляр 1 и барботажную трубку 2 погружают в исследуемую жидкостьна одинаковую глубину. На вход устройстваподают питающий газ (воздух), а такжеэлектрическое напряжение.В результате на выходе задатчика 10времени существования поверхности разделафаз, собранного на трехмембранных реле 17и 18, появится прямоугольной формы импульс, который поступит одновременно навход пневматического шагового двигателя 14,коммутирующего устройства 19 и синхронизатора 3. В момент появления этого импульса пневматический шаговый двигатель14 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 1, так как 1,= (Ч 1 Ь). Появление выходного импульса задатчика времени существования поверхности раздела фаз в управляющей камере коммутирующего устройства 19 приводит к перемещению 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 преооразуется 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 существования 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 давления661302 формула изобретения Заказ 2428/38 Тираж 1089 ПодписноеП Патентъ, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 илиа в управляющей камере. В результате снова мембранный блок реле 1 опустится, на выходе задатчика времени существования поверхности раздела фаз (выходе реле 17) появится пневматический импульс, который, аналогично предыдущему, приведетк однб-временному 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 тех 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 ималого пйевматйческих- подпоров, 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 20 поверхности раздела фаз,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Кц 1 пеу К. Л. Т 1 е гпеазцгеп 1 еп 1 о дупаппс зцгасе 1 епзопз о 1 зоц 1 опз о зоюу д 1- цзпд п 1 оесц 1 ез Ьу т 1 е гпахп 1 цп 1 ЬцЬЬе ргеззцге гпейод. - Л. СоП. Ясепсе, 1961, 16, 497 в 5.2. Авторское свидетельство по заявке244910/25, кл. 6 01 Х 13/02, 1976.