Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей

О П И С А Н И Е и 972333ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциапистичесиикРеспублик(53)М. Кл,С 01 И 13/02 аиеударстииный комитет СССР аа делам иэобретений и апрытийОпубликовано 07.11. 82 Бюллетень41 (53) УДК 532.64088.8) Дата опубликования описания 11.11.82(71) Заявитель ано-франковский институт нефти и газ СТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГ НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ Изобретение относится к контроль- капилляра в жидкость и ее плотности но-измерительной технике, в частности на результаты измерения ( 1. к измерительным устройствам физико- Однако такое устройство пригодно химических параметров растворов по- только для измерений поверхностного верхностно-активных веществ ПАВ), натяжения чистых жидкостей, т.е. та 5и может быть использовано для автома- ких, у которых поверхностное натяжетического измерения динамического ние на границе раздела фаз не явля" поверхностного натяжения жидкостей ется зависимым от времени ее сущестили концентрации ПАВ в растворах не- вования.посредственно в производственных усло 1 о Наиболе близким к предлагаемому виях, является у ройство для измерениядинамическ о поверхностного натяже-.Известно УстРойство длЯ измеРениЯ ния жидкостей содержащее калиброванч)поверхностного натяжения жидкостеиный капилляр и барботажную трубкУ,по. методу максимального давления в , соединенные с дифференциальным пневгазовом пузырьке, выходящем из отвер- моэлектрическим преобразователем,стия калиброванного капилляра, содер пневматическую схему измерения, элекжащее пневматическую дроссельную и трическую схему измерения и эадатчикэлектрическую схемы измерения, пневвремени существования измеряемой помоэлектрический преобразователь, ка-. го верхности раздела фаз21. пилляр и барботажную трубку, установленную на одном уровне с капилляром. Благодаря наличию в В этом устройстве исключено влияние ика времени суще глубины погружения измерительного меряемой поверхности р естог устройстве ствования изаздела фаэ пу задатчз9723 эырьки из измерительного капилляра образуются через строго заданное вре мя, поэтому результаты измерения зависят от поверхностного натяжения исследуемой жидкости.5Недостатком такого устройства является погрешность измерения, вызванная загрязнением выходного отверстия капилляра при измерениях водных и других растворов липких ПАВ в про изводственных условиях. В результате постепенного изменения внутреннего радиуса выходного отверстия капилляра, в результаты измерений вносится погрешность измерений. 5Цель изобретения - повышение точности измерений динамического поверхностного натяжения электропроводных .растворов липких ПАВ путем устранения загрязнения выходного отверстия капилляра,Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей по методу максимального давления в газовом пузырьке, содержащее калиброванный капилляр и барботажную трубку, соединенные с дифференциальным пневмоэлектрическим преобразователем, пневма 30 тическую измерительную схему, электрическую измерительную схему и задатчик времени существования измеряемой поверхности раздела фаз, снабжено электромагнитной катушкой с подпружиненным снизу сердечником с жестко закрепленной с ним металлической иглой, электрической схемой обнаружения спада электрического сигнала и задатчиком времени эпектролизной очистки иглы, причем обмотка электромаг нитной катушки соединена с выходом задатчика времени электролизной очистки иглы, управляемый вход которого также, как и задатчика времени существования измеряемой поверхности 45 раздела фаз, соединен с выходом электрической схемы обнаружения спада электрического сигнала, подключенной к выходу электрической измерительной схемы калиброванный капилляр выпол нен из непроводящего материала с плавно расширенным к верху внутренним отверстием, в котором расположены нижний конец иглы и электрический контакт подачи отрицательного напря жения на нее, внешний радиус иглы равен внутреннему радиусу калиброванного отверстия капилляра, а внут 33реннее пространство капилляра черезцентральное отверстие электромагнитной катушки, в котором размещенысердечник с иглой, герметично сообщено с пневматической измерительнойсхемой.На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого устройства,Устройство состоит из измерительного калиброванного капиллярабарботажной трубки 2, пневматическойизмерительной схемы, состоящей изпостоянных пневматических дросселей3 ирегулируемых дросселей 5 и б,электромагнитного клапана 7,.электрической измерительной схемы, включающей схему преобразования емкостидифференциального емкостного преобразователя 8 в сигнал постоянноготока 9 и генератор 1 О электрическихсигналов, Управление задатчиком 11времени существования измеряемойповерхности раздела фаз и задатчиком 12 времени электролизной очисткииглы осуществляется с помощью электрической схемы 13 обнаружения спадаэлектрического сигнала, Узел электролизной очистки состоит из электро.магнитной катушки 1 ч внутри которой размещены сердечник 15 с проходными отверстиями 1 б, пружина 17,жестко прикрепленная к сердечнику,игла 18 и электрический контакт 19,через который отрицательное напряжение поступает на иглу только в момент нижнего положения сердечника.Внешний радиус иглы 18 равен внутреннему радиусу калиброванного отверстиякапилляра .1, длина калиброванной части которого равна половине перемещения сердечника 15 при подаче накатушку напряжения. Внутреннее пространство капилляра 1 через центральное отверстие катушки 1 Й, внутри которого размещен сердечник с иглой,герметично сообщено.с пневматическойизмерительной схемой. Устройство работает следующим образом.Погружают измерительный капилляри барботажную трубку 2 в жидкость, включают пневматическое 1,5 кПа + -10 Па) и электрическое (+15 В) питание. Из барботажной трубки 2 начинают с определенной частотой образовываться газовые пузырьки. Частоту образования этих пузырьков с помощью регулируемого дросселя 6 настраиваютжение, например - 5 В, через элект- рический контакт 19 и сердечник 15 в результате их механического соприкосновения, При этом все механические частицы, имеющиеся в результате налипания на стенках внутреннего отверстия капилляра 1, иглой выносятся наружу капилляра, а в результате появления отрицательного напряжения они под действием электролизного эффекта все переносятся с иглы в объем исследуемой жидкости, Продолжительность электролизной очистки иглы от имеющихся на ней частиц в результате перемещения вниз по капилляру устанавливается задатчиком 13. После истечения времени электролизной очистки иглы подача напряжения на клеммы катушки 14 прекращается, что приводит к возвращению под действием пружины 17 сердечника 15 в исходное состояние, Игла и капилляр таким образом очищаются от возможных налипаний на них нерастворенных в растворе липких частиц ПАВ и других веществ. Электролиз" ная очистка иглы и капилляра происходит только при измерениях электро- проводных растворов ПАВ после каждого образования газового пузырька из капилляоа 1.После истечения времени выдержки задатчика времени существования измеряемой поверхности раздела фаз, на его выходе снова появляется напряжение, что приводит к включению элект. ромагнитного клапана 7, к нарастанию давления внутри капилляра 1 и к образованию из егоотверстия газового пузырька, Регистрация максимального перепада давлений в газовых пузырьках, " образующихся из трубки 2 и капилляра 1, а также срабатывание остальных блоков устройства после образования каждого следующего пузырька происходит аналогично вышеописанночуР 5 . 9723 в пределах 2-4 с-". На выходе задатчика времени существования измеряемой поверхности раздела 1 фаз появляет- ся электрическое напряжение, которое включает электромагнитный клапан 7, 5 тем самым воздух через регулируемыйдроссель 5, клапан 7 и нерегулируемый дроссель 4 поступает во внутреннее пространство калиброванного капилляра 1. В результате давление в 1 в нем начинает увеличиваться и достигает максимального значения, необходимого для образования газового пузырька . Разность максимальных давлений, необходимых для образова ния газовых пузырьков из барботажной трубки и калиброванного капилляра, с помощью дифференциального емкостного преобразователя 8, электрической схемы 9 и генератора 10 преоб 20 разуется в сигнал постоянного тока, который одновременно поступает на вход вторичного прибора и на вход электрической схемы обнаружения спада электрического сигнала 13. Вслед ствие того, что образование газового пузырька из калиброванного капилляра, внутренний радиус которого значительно меньше внутреннего радиуса барботажной трубки, приводит к резко-Эр му падению давления в правой части дифференциального емкостного преобразователя 8, происходит резкий спад электрического сигнала на выходе элек-. трической измерительной схемы, В результате на выходе электрической схемы 13 обнаружения спада электрического сигнала, выполненной по схеме дифференциатора, появляется кратковременный импульс, который переключает задатчик 11 времени существования измеряемой поверхности разде ла фаз на режим выдержки и одновременно включает задатчик 12 времени очистки иглы на заданный интервал времени, При этом отключается электромагнитный клапан 7, что приводит, к отключению подачи воздуха во внутреннее пространство капилляра 1, а также включается электромагнитнаяЮ катушка 14, В результате сердечник 15 перемещается вниз, что приводит к очистке внутреннего отверстия ка- либрованного капилляра 1 иглой 18. Как только сердечник 15 достигаетИ своего крайнего нижнего положения, о чем свидетельствует выход иглы иэ нижнего отверстия капилляра 1, на иглу 18 подано отрицательное напря Использование новых элементов в предлагаемом устройстве, а также их взаимосвязи между собой и с остальными элементами устройства дает возможность автоматически производить очистку выходного отверстия калиброванного капилляра,тем самым исключить влияние изменения внутреннего радиуса капилляра от его загрязнений на результаты измерения. Благодаря этому устройство может быть использовано для автоматических измеренийзагрязненных промышленных электропроводных растворов ПАВ.Формула изобретенияУстройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей по методу максимального давления в газовом пузырьке, содержащее калиброванный 10 капилляр и барботажную трубку, соединенные с дифференциальным пневмоэлектрическим преобразователем, пнев" матическую измерительную схему, электрическую измерительную схему и задат- и чик времени существования измеряемой поверхности раздела,фаз, от л и- ч а ю щ е е с я тем,что, с целью пбвышения точности измерения динамического поверхностного натяжения электропроводных растворов липких поверхностно-активных веществ путем устранения загрязнения выходного отверстия капилляра, оно снабжено электромагнитной катушкой с подпру з жиненным снизу сердечником с жестко закрепленной с ним металлической иглой, электрической схемой обнаружения спада электрического сигнала и задатчиком времени электролизной очистки иглы, причем обмотка электромагнитной катушки соединена с выходом эадатчика времени электролизной очисткииглы, управляемый вход которого также, как. и задатчика времени существования измеряемой поверхности разделафаэ, соединен с выходом электрической схемы обнаружения спада электри-ческого сигнала, подключенной к выходу электрической измерительной схемы,калиброванный капилляр выполнен изнепроводящего материала с плавно расширенным кверху внутренним отверстием, в котором расположены нижний конец иглы и электрический контакт подачи отрицательного напряжения нанее, внешний радиус иглы равен внутреннему радиусу калиброванного отверстия капилляра, а внутреннее пространство капилляра через центральное отверстие электромагнитной катушки, в котдром размещены сердечникс иглой, герметично сообщено с пневматической измерительной схемой,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеАвторское свидетельство СССРй 265551, кл . С О И 13/02, 1968.2, Авторское свидетельство СССРй 603879, кл . С О 1 Я 13/02, 1978972333 Редактор Ю Составитель А, КощеевТехред Т.йаточка Корректор О.билак иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектн з 505/32 Тираж ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035 Москва, ЖРа7 Подписмитета СССРоткрытийская наб . д. 1/5