Устройство для определения межфазного натяжения жидкостей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее измерительную камеру цилин рической формы и каплеобразователь с рабочей полостью, внутри которцх расположены подвижные поршни, связанные меядзу собой, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности определения и упрощения конструкции путем устранения кинематической связи между поршнями, устройство снабжено штоком, жестко связанным с поршнем каплеобразователя , измерительная камера выполнена в штоке сооснр с ним и ограничена с одного торца дном штока, а с другого - дном цилиндра, жестко связанного с корпусом каплеобразователя, при этом измерительная камера и рабочая полость выполнены с равными площадями поперечных сечений.

(19) (Н) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

З(59 G 01 N 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3383330/18-25 (22) 29..01.82 (46) 15.05.83. Бюл. )) 18 (72) З.Я.Любовицкий и О.В.Фещук (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения Укрнефть (53) 532.64(088.8) (56) 1 ° . Авторское свидетельство СССР

9 205368, кл. G 01 N 13/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2952992/18-25, кл. G 01 N 13/02, 1981 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ .

МЕЖФАЗНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее измерительную камеру цилиндрической формы и каплеобразователь с рабочей полостью, внутри которых расположены подвижные поршни, связанные 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 кинематической 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 другого — дном цилиндра, жестко связанного с корпусом каплеобразователя, при этом измерительная камера и рабочая полость выполнены с равными площадя- (9 2 ми поперечных сечений.,1017972

Изобретение относится к измерению .физико-химических параметров жидкос" тей, в частности межфазного натяжения на границе раздела двух несмешивающихся жидкостей,. например нефть вода, в условиях повышенных давлений и температур.

ИзвеСтно ycтройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей, вкЛючающее капЛвобразователь, полый корпус с рабочей камерой, капилляры 10 и ходоной механизм f1).

Однако в этом устройстве вытеснение капель в рабочую камеру сопровож. дается изменением давления в этой камере. Это не позволяет производить измерения при заданном постоянном давлении.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения межфазного натяжения, содержащее из- 20 мерительную камеру цилиндрической формы и каплеобразователь с рабочей полостью, внутри которых расположены подвижные поршни, связанные между со(бой. Данное устройство позволяет про-25

1изводить измерения при фиксированном. давлении эа счет сохранения постоянным суммарного объема измерительной камеры и рабочей полости каплеобразователя (2J.

Однако наличие кинематической связи между поршнем каплвобразователя и поршнем измерительной камеры снижает чувствительность системы, что приводит к погрешностям в определении межфаэного натяжения. это вызва- З5 но наличием люфтов н звеньях кинвматической цепи (н данном случае, например, в местах соединения транерсыи поршней), а также упругостью системы. Кроме того, наличие кинематичес- 40 кой связи между упомянутыми элементами усложняет конструкцию устройства.

Целью изобретения является повыц1вние чувствительности определения и упрощение конструкции устройства путем устранения кинематической связи между поршнями.

Поставлвнная цель достигается тем, что устройство, содержащее измери тельную камеру цилиндрической формы и каплеобраэователь с рабочей полостью, внутри которых расположены подвижные поршни, связанные между собой, снабжено штоком, жестко связанным с поршнем каплвобразоватвля, иэмеритель55 ная камера расположена в штоке соосно с ним и ограничена с одного торца дном штока, а с другого - дном цилиндра, жестко связанного с корпусом кан- леобразователя, при этом измеритель- 60 ная камера и рабочая полость выполнены с равными площадями поперечных сечений. .На чертеже изображена принципиальная схема устройства. 65

Устройстно состоит из рамы 1 и кронштейна 2, в направляющих 3 которого с возможностью перемещения установлен корпус 4 каплеобраэователя 5, снабженного торцовыми крышками 6 и 7.

КорпуС 4 представляет собой полый цилиндр, нмещающий рабочий орган 8, в виде полого штока 9, выполненного заодно с поршнем 10. Шток 9 выведен эа пределы каплеобразователя 5 и жестко зафиксирован в кронштейне 2.

Внутренний цилиндрический канал рабочего органа 8 образует термостатируемую измерительную камеру 11, ограниченную с одной стороны дном штока с герметично установленным смотровым окном 12, с другой - полым цилиндром

13, снабженным на торцах смотровым окном 14 и тубусом 15. Цилиндр 13 жестко закреплен в крышке 6. Полость

16 пад поршнем 10 и измерительная камера 11 сообщены через канал 17, содержащий сменный капилляр и обратный. клапан, Кронштейн 2 установлен на раме 1 с возможностью поворота вокруг оси ,посредством лимба 18. Для облегчения условий проведения измерений на кронштейне 2 имеется источник света 19.

Оеремещение корпуса 4 осуществляется

Кодовым механизмом в виде микрометрического устройства 20.

Гидросхема устройства включает в себя редукционный клапан 21, вентили

22, 23 и 24 и обратный клапан 25, Величина давления в измерительной камере и полости 16 контролируется соответственно по манометрам 26 и 27.

Поршень 10 и крышка 6 ограничивают дополнительную кольцевую полость

28, объем которой в исходном (крайнем верхнем) положении равен полости 16„ В свою очередь, площадь радиального сечения полости 16 равна пло щади радиального сечения измерительной камеры 11, Устройство работает следующим образом.

При подготовке к измерениям кронштейн 2 проворачивается по часовой стрелке до положения, при котором левый торзц измерительной камеры займет более высокое положение, чем правый. Таким образом,. измерительная камера 11 примет наклонное положение.

Далее заполняют эталонной жидкостью измерительную камеру 11. Обратный клапан 25 препятствует перетеканию этой жидкости в полость 16. После этого при зафиксированном корпусе 4, открытом нентиле 24 и закрытом 23 полости 16 и 28 заполняют очищенным керосином. Равенство объемов названных полостей, а также наличие редук-, ционного клапана 21 обеспечивают постоянство нарастания давления в этих полостях и, как следствие, беэраэ1017972

Составитель A.Êîùååâ

Редактор М.Петрова Техред И.Гайду Корректор A.éýÿòêî

Заказ 3527/40 тираж З73 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 личное положение корпуса 4. По достижении требуемого данления полости

16 и 28 заполняют гаэиронанной 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- 10 ния корпус 4 и связанные с ним элементы (крышки 6 и 7, цилиндр 13) посредством микромвтрического устройства 20 перемещаются по ходу вправо.

Как следствие этого, уменьшаетСя объем15 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. 5 ной камере 11.

Поверхностное натяжение определяется по формуле "od

6= 6„, .где 60 - поверхностное натяжение эталоннойй жидк ос ти;

n n — число капель эталонной и исО следуемой жидкости соответственно;

d„, d — плотность эталонной и иссле"

I дуемой жидкостей соотнетст" 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 дополнительных кинематических связей н устройстве позволяет избежать люф" тов в звеньях системы, повышает ее жесткость, уменьшает трение в механизмах. Как слвдстние, повышается чувствительность устройства, под которой понимается комплекс качеств", характериэукщих способность системы воспринимать с минимальной ошибкой (по времени и пути) перемещение выхода (т.е. увеличение объема измерительной камеры) в соотввтствии с заданным перемещением входа (корпуса каплеобразонателя при неподвижном поршне) . Повышение чувствительности устройства позноляет добиться более высокой степени стабилизации давления при измерениях. Как следствие, повы- . шается точность самих измерений. Это дает воэможность повысить качество составления технологических схем разработки нефтяных месторождений.

Кроме того, отказ от дополнительных кинематических связей s устройстве позволяет упростить его конструкцию °