Устройство для измерения поверхности натяжения жидкостей

 

«,.о!оа Оветских оцналцстицескну

Республик (и) 52т 838 (61) дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.02.75 (21) 2104448/25 (51) М. Ел.

С 01 1 13/02 с присоединением заявки М

Гэсударстаенный кеиитет

Ивета йинистроа СССР па делаи иэпйретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано05.09.76,Бюллетень №33 (53) УДК 548.137 (088.8) (45) Дата опубликования описания 20.05.77, (72) Авторы изобрЕтения

М. М, Мордасов, Д. А, Д,srps. ев. В, и. -;опов,, И,ь сонно и B,, s. Тют-.эт:нs-т: (71) Заявитель

РЯ .

1 (54) УСТРОЙСТВО йЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО

I, .1.Я;„- - ° 1 Я KVi, KCC

Изобрс:.ение относится к измеритель ым приборам и может быть использовано в химической,:-;ищевой и других отраслях промы шл еннссти.

Известно устройство для измерения поверхнэстнэгэ натяжения жидкостей II0 максимальнэму давлению пузырька газа, выходящего из ка.- ибрэванногэ отверстия $1J. Устрсйство предс-.авляет собой пневматическую мостовую схему, в противоположные плечи 10 которой включены капилляр и барботажная трубка, установленные на одном уровне в контролируемой жидкости.

Недостатком устройства является наличие контакта с контролируемой средой, что 35 делает невозмэжньтм измерение поверхностного натяжения вязких жидкостей.

Известнэ также устройство, в кэтэрэм для измерения поверхностнэгэ натяжения жидкэстей используется силовое действие 20 струи газа на пэверхнэсть жидкости 12 .

Это устройство содержит струйную трубку или соппо, на вход которого подается сжатый воздух. Сопло располагается на постоянном расстоянии от поверхности жидкости. 25..—.убила;гу..к., - ; икающей от действия газовой стоу", из,- .я оптическ-гми методами и явля .-= функцие поверхностного чатяжения.

Недостатком этого устройства является сложность измеречия размеров следа or воздействия сжатого воздуха.

Наиболее близким техническим решением. к предлэженнэму является устрэйствэ, содержа цее стрижиную трубку, дроссель, устройство для фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустэйчивэе и расхэдэмер (3). принцип действия его основан на том, что переход от устойчивого режима взаимодействти струи газа с поверхностью к неустойчивому про исходит по достижении некоторой скорости движения струи газа. Визуальное определение момента перехода одного режима в другой вносит большую субъективную ошибку в измерения.

Белью изобретения является непрерывное бесконтактное измерение поверхностного натяжения.

527638

Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое содержит чувствительный элемент, например микрофон, формирователь импульсов, дифференциатор, триггер, блок временной задержки и релейный блок управления электродвигателем.

Первый вход триггера соединен с чувствительным элементом через дифференциатор, формирователь импульсов и усилитель, второй вход — через те же блоки и блок временной задержки, а выход триггера подключен к релейному блоку управления электродвигателем.

Схема предложенного устройства для измерения поверхностного натяжения жидкостей изображена на чертеже.

Сжатый воздух подается через регулируемый дроссель 1 и расходомер 2 на вход струйной трубки 3, расположенной под углом к поверхности контролируемой жидкости. Момент перехода состояния поверхности от устойчивого к неустойчивому воспринимается чувствительным элементом, например микрофоном 4, выход которого через усилитель 5, формирователь импульсов 6 и дифференциатор 7 подключен к входам триггера 8, причем к одному входу он подключен непосредственно, а к друго- 30 му через блок временной задержки 9. Выход триггера 8 соединен с релейным блоком 10, управляющим работой электродвигателя 11, являющегося исполнительным механизмом регулирующего органа, в дан- З5 ном случае — регулируемого дросселя 1.

Возврат триггера в исходное состояние осуществляется кнопкой 12.

Принцип действия устройства основан на зависимости скорости газовой струи, 40 при которой происходит переход от устойчивого режима взаимодействия к неустойчивому, который можно рассматривать как автоколебательный, от коэффициента поверхностного натяжения жидкости. 45

Струя газа, вытекая из струйной трубки 3, воздействует на поверхность жидкости, образуя на ней углубле: е, Когда скорость газа в струе достигает некоторой величины, которая определяется величиной 50 коэффициента поверхностного натяжения жидкости, поверхность жидкости в зоне контакта со струей начинает колебаться, причем режим этих колебаний является автоколебательным. Одновременно с колеба- 55 ниями поверхности совершает колебания выходящая из осциллируюшей лунки струя газа.

Пуск системы осуществляется подачей питания на вход измерительной и управляю- 60 шей цепей (устройство, осуществляющее подачу питания, на чертеже не показано) °

При отсутствии колебаний поверхности на выходе чувствительного элемента 4, установленного в зоне действия колеблющейся струи газа, будет сигнал нулевого уровня, Этот сигнал не перебрасывает триггер, и на выходе егэ также будет сигнал нулевого уровня. Релейный блок 10, осуществляющий реверс двигателя 11, сохраняет состояние, при котором двигатель, вращаясь, обеспечивает равномерное увеличение проводимости дросселя 1. Скорость газа на выходе струйной трубки растет. Как только скорость газа достигнет некоторой величины, возникают автоколебания. Эти колебания воспринимаются микрофоном 4, усиливаются усилителем. 5 и поступают на блок формирования импульса 6, После дифференцирования в блоке 7 импульс поступает на вход триггера 8 и перебрасывает его. При этом на выходе триггера 8 появляется сигнал единичного уровня, который, поступая на вход релейного блока 10 управления электродвигателем 11, осуществляет реверс двигателя, что приводит к уменьшению проводимости регулируемого дросселя 1, Время, в течение которого уменьшается расход газа, определяется настройкой блока врменной задержки 9, Единичный импульс, пройдя через блок временной задержки, перебрасывает триггер в "нулевое" состояние. При поступлении на вход релейного блока нулевого сигнала происходит обратный реверс электродвигателя.

Таким образом,, система входит в такой режим, при котором величина скорости газа все время колеблется около некоторой точки, соответствующей переходу поверхности из устойчивого состояния в автоколебательное. О величине скорости можно судить по показаниям расходомера, установленного на линии подачи сжатого воздуха.

Время задержки импульса в б.локе 9 выбирается в зависимости от скорости изменения проводимости регулируемого дросселя

1. При этом расход газа, поступающего на струйную трубку 3, должен за это время уменьшиться настолько, чтобы автоколебания не возбуждались. Шкала расходэмера проградуирована в единицах поверхностного натяжения.

Угол наклона струйной трубки 3 относи« тельно поверхности контрэлируемэй жидкэсти выбран меньше 90 пэ тэй причине, что этим облегчается установка чувствительного элемента (например, микрофона) в зоне действия отраженной колеблющейся струи. Угол наклона струйной трубки и расстояние от ее нижнего среза до невозмущен527 638 ной поверхности жидкости являются постоянными параметрами измерительного устройства.

Использование описанного устройства для измерения поверхностного натяжения жидкостей по величине минимальной скорости газового потока, вызывающего автоколебания поверхности, позволяет автоматически непрерывно и бесконтактно измерять указанный параметр. 10

Формула изобретения

Устройство для измерения поверхност- 15 ного натяжения жидкостей, содержащее струйную трубку, дроссель, устройство для фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое, расходомер, о т л и ч а ю ш е е с я 20 тем., что с целью непрерывного бесконтактного измерения поверхностного натяжения, устройство для фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое содержит чувствительный элемент, например микрофон, формирователь импульсов, дифференциатор, триггер, блок временной задержки, релейный блок управления электродвигателем, причем пе« рвый вход триггера соединен с чувствительным элементом. через дифференциатор, формирователь импульсов и усилитель, второй вход — через те же блоки и блок временной задержки, а выход триггера подключен к релейному блоку управления электродвигателем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 265551, C 01 . °

2, Залманзон Л. A. Аэродинамические методы измерения выходных параметров автоматических систем управления, М., Наука, 1973, стр. 161-162.

3, ТИц4 МесИ. 1968. V31, р. 1, рр

163-174 (прототип) .

ЫНИИПИ Заказ 718/52

Тираж 1029 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 !