Устройство для измерения поверхностных свойств жидкостей

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗАШРЕНИЯ ПОБЕРХНОСТНЫХ СБОЙСТБ ЖИДКОСТЕЙ, содержащее ципинщзичеокий корпус, соединенную с ним гидравлическую систему образования капли исследуемой жидкости и датчик аавления жидкости, отличаю-щееся тем что с цепью получения непрерывна зависимости поверхностных свойств от времени , корпус снабжен съемной крышкой с калиброванным вертикальным отверстием, верхняя поверхность которой выполнена с возможностью образования заданной площади контакта капли с этой поверхностью , а датчик давления закреплен под отверстием, вьшопненным в крышке. 2.Устройство по п. 1, о т л н ч а-ю щ е е с я тем, что, с целью попучения непрерывной зависимости поверхностного натяжения от времени, отверстие в крьпиi ке вьшолнено с острой кромкой. 3.Устройство по п. 1, о т п к ч а (Л , ю щ е е с я тем, что, с целью попучения непрерывной зависимости краевого угла смачивания от времени, верхняя поверхность крышки вьшолнена плоской.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК дц 6 01 N 13/02 олислник изоьгстяния к Ааторском свидетельству

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3337225/18-25 (22) 10.09.81 (46) 30.09.83. Бюл. М 36 (72) И. С. Кисиль и A. Г. Малько (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (53) 532.64:621.386.08 (088.8) (56) 1. Авторское свицетельство СССР

И 817533, кп. 6 01 13/02, 1979.

2. Патент США No 3525255, кп. 73-64.4, опублик. 1965.

3, Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них тверцых фазах. Сборник. Нальчик, Кабарцино-Балкарское изц-во, 1965, с. 198-210 (про тотип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ

ЖИДКОСТЕЙ, соцержащее цилинцричес кий корпус, соединенную с ним гицравлическую систему образования капли

„„Я0„„1045081 Д исслецуемой жнцкости и цатчик цавления жицкости, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что с целью получения непрерывной зави симости поверхностных свойств от време ни, корпус снабжен съемной крышкой с калиброванным вертикальным отверстием, верхняя поверхность которой выполнена с возможностью образования зацанной площаци контакта капли с этой поверх ностью, а цатчик цавления закреплен поц отверстием, выполненным в крышке., 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью получения непрерывной зависимости поверхностного натяжения от времени, отверстие в крышке выполнено с острой кромкой.

3, Устройство по п. 1, о т л и ч а . ю щ е е с я тем, что, с целью получения непрерывной зависимости краевого угла смачивания от времени, верхняя поверх ность крышки выполнена плоской.

1045081 2 цавление, необходимое цпя образования капли, с помощью которого на основе соответствующей аналитической зависи1

» мости рассчитывают величину поверхностного натяжения 53 3.

Нецостатком известного устройства явпяется цискретность полученных резуж татов измерения во времени, вызванная тем, что промежуток времени межцу 0 двумя послецоватепьными моментами цостижения максимального цавпения в капле имеет конечную величину.

Кель изобретения - обеспечение возможности получения непрерывной

f 5 зависимости поверхностных свойств жицкости от времени, Поставпенная цепь цостигается тем, что в устройстве цпя измерения поверхностных свойств жицкостей, соцер20 жащем цилинцрический корпус, соециненную с ним гицравлическую систему образования капли исспецуемой жидкости и цатчик цавпения жицкости, корпус снабжен съемной крышкой с калиброванным

25 вертикальным отверстием, верхняя поверхность которой выполнена с возможностью образования зацанной площади контакта капли с этой поверхностью, а цатчик цавпения закреплен поц отверстием, вы3О попненным в крышке.

С цепью получения непрерывной заи симости поверхностного натяжения от времени отверстие в крышке выпопнено с острой выхоцной калиброванной кромЗ5 кой

С цепью попучения непрерывной зависимости краевого угла смачивания от времени крышка изготовлена из иоспецуемого материала, а верхняя по4О верхность крышки выпопнена в вице горизонтальной плоскости.

Изобретение относится к контропьнсь. измеритепьпой технике, в частности к устройствам цпя измерения физико-химических параметров растворов поверх постно-активных веществ, и может найти применение при кинематических

Исслецованиях поверхностного натяжеIGM >кпцкостей и краевого угле смачивания, Известно устройство цпя измерения поверхностного натяжения жицкостей по метоцу максимапьного цавпения в газовом пузырьке, соцержащее электрическую и пневматическую измеритепьные схемы, цва калиброванных капилляра и зацатчик времени существования иссдецуемой поверхности раздела фаз, позI воняющее исслецовать цинамическое поверхностное натяжение (1 ) .

Нецостатками указанного устройства являются невозможность получения непр рывной зависимости поверхностного натяжения во времени и цпитепьность процесса измерения. Зто обусдовпено тем, что цпя получения результатов измерения цпя конкретного времени существования поверхности разцела фаз цолжен произойти процесс поочередного образовашы газовых пузырьков из кажцого капилляра устройства, а также дискретностью полученных резу п татов во времени.

Известно также устройство цля изме рения краевого угпа смачивания, соцержащее микрометр и микроцозатор объема капли, в котором на горизонтапьную поцпожку из исспецуемого тверцого мат риапа выцавпивают каплю исспецуемой жицкости. Увеличивая объем капли цо тех пор, пока высота капни не цостигне наибопьшей высоты, по соответствующей зависимости рассчитывают краевой угол смачивания (2 J, I

Нецостаток цанного устройства обусповпен невозможностью попучения зависи45 мости„краевого угла смачивания растворов поверхностно-активных веществ от времени.

Наибопее близкое к предпагаемому устройство цля измерения поверхностных свойств 5о жицкостей по измеренному наибопьшему цавпению в каппе соцержит цилинцричес кий корпус, соединенную с ним гицравпическую систему образования капни исследуемой жицкости и цатчик цавления жиц- 55 кости. Из вертикального отверстия в корпусе выцавпивают каплю исслецуемой жицкости и измеряют наибопьшее!

На фиг . l показана схема прелла гаемого устройства; на фиг. 2 - консч руя чя крышки при испопьэовании устрой ства дпя измерения поверхностного натяжения; на фиг. 3 - то же, при исполь» зовании устройства цпя измерения крае» вого угла смачивания.

Устройство цпя измерения поверхносч ных свойств жицкостей состоит иэ кор» пуса 1 с вертикапьньы отверстием 2.

В нижней части. отверстия 2 установлен мембранный тензорезисторный попупровоцниковый датчик 3 цавпения, выводы которого выведены через разъем 4. Гицравпическая система образования кап:ни зацанного объема включает грубый зацатчик объема капли, состоящий из

3 цилинцра 5 в корпусе 1, поршня 6 и отверстия 7, сообщающего внутреннюю полость цилиндра 5 с полостью 2. Точ ный зацатчик объема калли включает калиброванную иголку 8, прецизионное перемещение которой в патрубке 9 осуществляют с помощью ручки 10, Свер. ху отверстия 2 установлена крышка 11, которую меняют в зависимости от вида измерения.. В верхней части крышки С выполнено калиброванное отверстие 12.

Межцу корпусом 1 и крышкой 11 установлена дополнительная прокладка 13.

Крепление крышки ll к корпусу 1 осуществляют с помощью кольца 14. На стойках 15 установлены микрометр 16 и поворотная горизонтальная пластина 17, изготовленная из материала, несмачиваемого исследуемой жидкостью. Плоскость нижней поверхности пластины 17 совпа- щ дает либо с плоскостью острой кромки крышки 11 (фиг. 2) при измерении поверхностного натяжения, либо с плоскостью верхней поверхности крышки 11 (фиг. 3) при измерении краевого угла 2g смачивания. Установку горизонтальности прибора. осуществляют с помощью регулировочных винтов 18 и инцикатора 19 горизонтальности.

Заполнение гидравлической системы исследуемой жицкостью произвоцят через отверстие 20, которое в процессе измерения закрывают пробкой 21. С целью уменьшения интенсивности испарения с поверхности образованной капли

35 последнюю после поворота пластинки 17 закрывают крышкой 22.

Измерение поверхностных свойств жицкости предлагаемым устройством произвоцят слецующим образом.

При снятой крышке ll и отсутствии исследуемой жицкости внутри гицравлической системы прибора устанавливают с помощью регулировочных винтов 18 и инцикатора 19 строго горизонтальное положение прибора. Измеряют с помощью микрометра 16 уровень мембраны цатчи ка 3 цавления. Закрывают отверстие 2 ,крышкой 11 с помощью кольца 14, Сно ва с помощью микрометра 16 измеряют уровень выхоцной плоскости кромки отвер.стия 12 и опрецеляют расстояние or ,мембранного датчика 3 давления до плоскости кромки калиброванного отверстия h, Запивают через отверстие 20 во внутреннюю полость гидравлической системы. исследуемую жицкость и закрывают отверстие 20 пробкой 21. Путем пере мещения поршня 6 в цилиндре 5 грубо081 4.

ro зацатчнха объема капли влево заполняют внутреннюю полость 2 цо тех пор пока из калиброванного отверстия 11 не образуется мениск капли, Поворотом пластинки 17 вокруг стойки 15 срезают образовавшуюся каплю так, чтобы изъять ту часть жицкости, которая нахоцится выш плоскости среза выхоцного калиб ров сного отверстия 12 крышки 11.

Затем путем прецизионного перемвщения калиброванной иголки 8 с помощью ручки 10 влево во внутрь полости 2 с исслецуемой жидкостью, нац плоскостью среза отверстия 12 образую . каплю строго зацанного объема V, который при измерении поверхностного натяжения рассчитывают из соотношения 41r = 1, а при измерении краевого угла смачивания — из соотношения (Ч dg) 6 =, 2/ где - - внутренний радиус калиброван ной острой кромки выходного отверстия 12, - разность удельных весов жицкооти в капле и окружающего газа, О поверхностное натяжение жицкости в капле.

После егоro закрывают образовавшуюся каплю крышкой 22 и непрерывно измеряют цавление в капле на протяжении требуемого периода времени путем подключения вторичного прибора к разъему 4. Значение поверхностного натяжь» ния на основании измеряемого цавльния Р в случае выполнения крышки 11 согласно фиг. 2 рассчитывают с помощью зависимости

5 =rP 0,5793 — 0,2256 (р ) +0045Z1(р j полученной с помощью решения на ЗБМ системы уравнений, описывающих форму поверхности капли при Vtr = 1.

Значение краевого угла смачивания 8 на основании измеряемого давления P в случае выполнения крышки 11 согласно фиг. 3 рассчитывают с помощью зависи мости г

8=Игсоь Р+(1-Р )(0,52И -Ot2464Р+

+ozzeei ), Устройство позволяет измерять краевые угпы смачивания как больше, так и меньше 90, оцнако величина 6 долу на быть постоянной в процессе измерения. илн краевого угла смачивания чистых нлцкостей и растворов поверхностноактивных веществ от времени, что повы» шает информативность измерений и обеопеиивает возможность их автоматизации.

3 3.04508

Таким образом, на основании непрерывно измеряемого давпения Р в каппе, а также известных значений а у, или Й с помощью прецпагаемого . устройства можно непрерывно опредепйть, зависимость поверхностного натяжении

Составитель А, Кощеев

Редактор A. Orap Техред ?К. Кастелевнч Корректор О, Тимор

Заказ 7540/43 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

123035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., ц. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4