Устройство для определения поверхностного натяжения жидкости

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 1286948 А 15 р 4 С 01 М 13/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВ 894478, кл, С 01 И 13/02, 1980.Авторское свидетельство СССРВ 1075122, кл, С 01 И 13/02, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к областиконтрольно-измерительной техники иможет найти применение при определении поверхностного натяжения жидкости весовым методом. Целью изобретения является повышение точности определения. Весы содержат коромысло, систему электромагнитного силового уравно-вешивания с датчиком разбаланса,усилителем, компенсатором и отсчетнымустройством. Подвеску с.пробным коль.цом погружают в сосуд с испытуемой .жидкостью. Предметный столик длясосуда выполнен в виде подпружиненного корпуса, снабженного вертикальными цилиндрическими направляющими.Через центральный палец и шарикоподшипник направляющие взаимодействуютс профильньи кулачком, имеющим радиус, выполненный по участку архимедовой спирали. Кулачок установлен навыходном валу редуктора электродвигателя. Корпус сверху дополнительноснабжен регулируемой по высоте подпружиненной втулкой с площадкой длясосуда с исследуемой жидкостью. 2 ил.Изобретение относится к весоизмерительной технике, в частности к устройствам определения поверхностногонатяжения жидкости весовым методом,Цель изобретения - повышение точности определения путем обеспеченияусловия равномерного движения сосудав области точки максимума нагрузки иуменьшения ошибок определения момента равенства нулю производной силыпо перемещению.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг, 2предметный столик вместе с кольцоми сосудом для жидкости,Устройство дЛя определения поверхностного натяжения содержит коромысло 1, установленное с помощью опоры2 на неподвижное основание 3 и снабженное концевой призмой 4 с подвескои. 5, катушкой 6 с токоподводами 7, образующей совместно с магнитной системой 8 электромагнитный компенсатор9, и "флажок" 10, входящий совместнос катушками 11 и 12 возбуждения исъема сигнала в состав датчика 13разбаланса.Кроме того, весы снабжены арретирующими упорами 14, управляемыми через кулачок 15 и вал 16 от рукоятки17, а подвеска 5 снабжена пробнымкольцом 18 заданного среднего диаметра д,г из антикоррозирующего материала, например платины, устанавливаемым на поверхность 19 испытуемой жидкости 20, наполняющей сосуд21, который установлен на предметномстолике 22,Предметный столик 22 состоит из40корпуса 23, снабженного цилиндрическими направляющими 24 и 25 и пружинами 26 и 27, перемещаемого вверхвниз нч высоту Ь относительно основания 3. Корпус 23 взаимодействует45через центральный палец 28 и шарикоподшипник 29 с профильным кулачком30, имеющим радиус г, выполненныйпо участку 3 архимедовой спиралиг = С где С - масштабный коэффиУ50циент,- угол поворота кулачка 30.Кулачок 30 установлен на выходном валу 32 редуктора 33 электродвигателя 34, имеющего постоянную скорость вращения и об/мин = сопзг. Кор пус 23 сверху дополнительно снабжен регулируемой по высоте Ьр втулкой 35 ,с пружиной 36 и площадкой 37 для сосуда 21 с исследуемой жидкостью 20,гайкой 38 с микрометренной подачей39, фиксационным пальцем 40 и направляющей планкой 41, входящей в выемку42 пальца 40.Датчик 13 разбаланса подпитывается высокочастотным сигналом (Г- 0,5 мГц) от генератора 43, а еговыход 44 подан на усилитель 45, вырабатывающий уравновешивающий ток 1,поступающий через токоподводы 7 в катушку 6 компенсатора 9 и на опорныйрезистор 46, с которого снимается выходной сигнал Цк на отсчетное устройство 47 типа цифрового вольтметра,проградуированного непосредственнов единицах силы.Выход 48 отсчетного устройства 47подан на первый вход 49 блока 50 дифференцирования функции, на второйвход 51 которого подан сигнал Б отэлектродвигателя 34, пропорциональный углу Ц поворота кулачка 30 и перемещению Ь предметного столика 22.Выход 52 отсчетного устройства 47управляет ходом и остановкой электродвигателя 34, а его управляющий вход153 связан с выходом 54 блока 50 диф-ференцирования функции.Весы работают следующим образом..В исходном положении профильныйкулачок 30 при остановленном электродвигателе 34 развернут в.положениемаксимального радиуса. При этом положении путем вращения гайки 38 смикрометренной подачей 39 производится подъем на заданную высоту Ьподпружиненной втулки 35 с площадкой 37, на которой установлен сосуд21 с исследуемой жидкостью 20, дотех пор, пока пробное кольцо 18 неляжет на ее поверхность 19,В результате действия силы поверхностного натяжения жидкости Рпоьподвеска 5 наклоняет коромысло 1 иего "флажок" 10, раэбалансирует датчик 13 раэбаланса, вызывая появлениена усилителе 45 уравновешивающеготока 1 , возвращающего с помощьюкомпенсатора 9 коромыслов исходное положение.При появлении промежуточных показаний на отсчетном устройстве 47,которые являются начальными и в дальнейшиХ оценках не участвуют, производится запуск электродвигателя 34,который через редуктор 33 и вал 32вращает профильный кулачок 30 в сторону уменьшения радиуса г ц,128 б 948 4втулки 35 и сосуда 21 с жидкостью 20до касания с кольцом 18 и т.д.Калибровка отсчетного устройства47 в единицах сил (миллиньютонах)5 производится с помощью эталонных грузов, вес которых известен, либо косвенными способами с помощью жидкостей, постоянные которых известны свысокой точностью, например.дистилЮ лированной воды, Рпов РО 6(мин 2ДПри этом шарикоподшипник 29 взаимодействует с участком 31 архимедо вой спирали г = С( кулачка 30, в ре зультате чего центральный палец 28 перемещает подпружиненный корпус 23 по направляющим 24 и 25 вниз, умень шая расстояние Ь -ф Ь, .Поскольку электродвигатель 34имеет постоянную скорость вращения п об/мин = сопя, то приращение йд угла поворота вала 32, а значит и пропорциональные им приращения хода йЬ корпуса 23 и радиуса кулачка 30 йг = Сц, также пропорциональны текущему времени бС работы двигателя.Корпус 23 вместе с установленными на нем втулкой 35, подпружиненной с помощью пружины 36, площадкой 37 и сосудом 21 с исследуемой жидкостью 20, на поверхности 19 которой нахо дится пробное кольцо 18, перемещается вниз до тех пор, пока вследствие образования "шейки" отрыва жидкости 20 от .кольца 18 производная от из- меряемой силы поверхностного натяжения Гов по перемещению ьЬ, а вследствие пропорциональности и производная силы Р по времени Ь не будет равна нулю, т.е,30 где К - коэффициент пропорциональности.Блок 50 дифференцирования функции, 35 подключенный к отсчетному устройству 47, в момент равенства нулю производной от силы поверхностного натяжения Р по времений РооьЙОВ й40 команду на "запоминание" (вход 53 отсчетного устройства) полученного значения Р , которое и является мерой поверхностного натяжения испытуемой жидкости 20. 45При необходимости многократных измерений цикл измерения повторяется: кулачок 30 устанавливается в исходное.положение путем, например, запуска электродвигателя 34, с помощью 50 Гайки 38 с микрометренной подачей производится подъем подпружиненной При необходимости оценки сил поверхностного натяжения относительно длины сцепления с кольцом, т.е. в мН/м, показания отсчетного устройства 47 делятся на удвоенную длину средней окружности кольца 18, равную с = 2 ф 1 к где й - средний диаметр кольца 18, м,Формула изобретения Устройство. для определения поверхностного натяжения жидкости, содержащее предметный столик с сосудом для жидкости, задатчик перемещения предметного столика с электродвигателем и профильным кулачком, установленным на выходном валу электродвигателя, коромысловый чувствительный элемент, на котором подвешено пробное кольцо, погруженное в сосуд для жидкости, и соединенные между собой системы электромагнитного уравновешивания коромыслового чувствительного элемента, и система регистрации скорости изменения нагрузки и управления работой электродвигателя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения, предметный столик выполнен .в виде подпружиненного корпуса, снабженного снизу центральным пальцем, который взаимодействует через шарикоподшипник с профильным кулачком, имеющим радиус, выполненный по участку спирали Архимеда, причем подпружиненный корпус сверху снабжен регулируемой по высоте подпружиненной втулкой с площадкой для сосуда./5 а Ужгород, ул. роизводственно-полиграфическое предприяти тная Тираж 776 ИПИ Государственн о делам изобретен 5, Москва, Ж,Подписимитета СССткрытийая наб., д