Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социапистичесиик

Республик

< >972333

*l

1 Аг-. ьФ. м (6j ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) За" влево 07. 05.81 (21) 3286027/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.11.82 Бюллетснь № 41

Дата опубликования описания 11.11.82 (5l)IN. Кл.

G 01 N 13/02

3Ъеударстииный комитет

СССР

lo делам иэобретений и апрытий (53) УДК 532.64

1088.8) (72) Автор изобретения

И.С. Кисиль

Ивано-Франковский институт нефти и газа (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО

НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерительным устройствам физикохимических параметров растворов поверхностно-активных веществ ПАВ), 5 и может быть использовано для автоматического измерения динамического поверхностного натяжения жидкостей или концентрации ПАВ в растворах непосредственно в производственных усло1о виях.

Известно устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей по. методу максимального давления в

15 газовом пузырьке, выходящем из отверстия калиброванного капилляра, содержащее пневматическую дроссельную и электрическую схемы измерения, пневмоэлектрический преобразователь, ка-. >0 пилляр и барботажную трубку, установленную на одном уровне с капилляром.

Ю

В этом устройстве исключено влияние глубины погружения измерительного капилляра в жидкость и ее плотности на результаты измерения (1).

Однако такое устройство пригодно только для измерений поверхностного натяжения чистых жидкостей, т.е. таких, у которых поверхностное натяжение на границе раздела фаз не явля" ется зависимым от времени ее существования.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения динамического поверхностного натяже-. ния жидкостей, содержащее калиброван ный капилляр и барботажную трубку, соединенные с дифференциальным пневмоэлектрическим преобразователем, пневматическую схему измерения, электрическую схему измерения и эадатчик времени существования измеряемой поверхности раздела фаз Р 2).

Благодаря наличию в устройстве задатчика времени существования измеряемой поверхности раздела фаэ пу з 9723 эырьки из измерительного капилляра образуются через строго заданное вре. мя, поэтому результаты измерения зависят от поверхностного натяжения исследуемой жидкости.

Недостатком такого устройства является погрешность измерения, вызванная загрязнением выходного отверстия капилляра при измерениях водных и других растворов липких ПАВ в про-. о изводственных условиях. В результате постепенного изменения внутреннего радиуса выходного отверстия капилляра, в результаты измерений вносится погрешность измерений. 15

Цель 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, пневма30 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- 4О 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 выполнен из непроводящего материала с плавно расширенным к верху внутренним отверстием, в котором расположены нижний конец иглы и электрический контакт подачи отрицательного напря- 55 жения на нее, внешний радиус иглы равен внутреннему радиусу калиброванного отверстия капилляра, а внут33 реннее пространство капилляра через центральное отверстие электромагнитной катушки, в котором размещены сердечник с иглой, герметично сообщено с пневматической измерительной схемой.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из измерительного калиброванного капилляра 1, барботажной трубки 2, пневматической измерительной схемы, состоящей из постоянных пневматических дросселей

3 и 4, регулируемых дросселей 5 и б, электромагнитного клапана 7,.электрической измерительной схемы, включающей схему преобразования емкости дифференциального емкостного преобразователя 8 в сигнал постоянного тока 9 и генератор 10 электрических сигналов. Управление задатчиком 11 времени существования измеряемой поверхности раздела фаз и задатчиком 12 времени электролизной очистки иглы осуществляется с помощью электрической схемы 13 обнаружения спада электрического сигнала. Узел электролизной очистки состоит из электромагнитной катушки 14, внутри которой размещены сердечник 15 с проходными отверстиями 1б, пружина 17, жестко прикрепленная к сердечнику, игла 18 и электрический контакт 19, через который отрицательное напряже1 ние поступает на иглу только в момент нижнего положения сердечника.

Внешний радиус иглы 18 равен внутреннему радиусу калиброванного отверстия капилляра .1, длина калиброванной части которого равна половине перемещения сердечника 15 при подаче на катушку напряжения. Внутреннее пространство капилляра 1 через центральное отверстие катушки 14, внутри которого размещен сердечник с иглой, герметично сообщено.с пневматической измерительной схемой..

Устройство работает следующим образом.

Погружают измерительный капилляр

1 и барботажную трубку 2 в жидкость, включают пневматическое (1,5 кПа + -10 Па) и электрическое (+15 В1 питание. Из барботажной трубки 2 начинают с определенной частотой образовываться газовые пузырьки. Частоту образования этих пузырьков с помощью регулируемого дросселя б настраивают

33 жение, 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 е исходное состояние.

Игла и капилляр таким образом очищаются от возможных налипаний на них нерастворенных в растворе липких частиц ПАВ и других веществ. Электролизная очистка иглы и капилляра происходит только при измерениях электропроводных растворов ПАВ после каждого образования газового пузырька из капилляра 1.

После истечения времени выдержки задатчика времени существования измеряемой поверхности раздела фаз, на его выходе снова появляется напряжение, что приводит к включению электромагнитного клапана 7, к нарастанию давления внутри капилляра 1 и к образованию из его отверстия газового пу зырька. Регистрация максимального перепада давлений в газовых пузырьках, образующихся из трубки 2 и капилляра Е, а также срабатывание остальных блоков устройства после образования каждого следующего пузырька происходит аналогично вышеописанночу

5 . 9723 в пределах 2-4 с-". На выходе задатчика времени существования измеряемой поверхности раздела фаз появляет- ся электрическое напряжение, которое включает электромагнитный клапан 7, 5 тем самым воздух через регулируемый дроссель 5, клапан 7 и нерегулируемый дроссель 4 поступает во внутреннее пространство калиброванного капилляра 1. В результате давление в нем начинает увеличиваться и достигает максимального значения, необходимого для образования газового пузырька . Разность максимальных давлений, необходимых для образования 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- И ствие того, что образование газового пузырька из калиброванного капилляра, внутренний радиус которого значительно меньше внутреннего радиуса барботажной трубки, приводит к резко-зр 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 электромагнитная

50 катушка 14. В результате сердечник

15 перемещается вниз, что приводит к очистке внутреннего отверстия ка- либрованного капилляра l иглой 18.

Как только сердечник 15 догтигает

И 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 измерений

972333 загрязненных промышленных электропроводных растворов ПАВ.

Формула изобретения

Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей llo 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- о чик времени существования измеряемой поверхности раздела,фаз, о т л ич 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- рз 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 очистки иглы, управляемый вход которого так

<9р как и задатчика времени существования измеряемой поверхности раздела фаэ, соединен с выходом электрической схемы обнаружения спада, электри- ческого сигнала, подключенной к выходу электрической измерительной схемы, калиброванный капилляр выполнен из непроводящего материала с плавно расширенным кверху внутренним отверстием, в котором расположены нижний конец иглы и электрический контакт подачи отрицательного напряжения на нее, внешний радиус иглы равен внутреннему радиусу калиброванного отверстия капилляра, а внутреннее пространство капилляра через центральное отверстие электромагнитной катушки, в котдром размещены сердечник с иглой, герметично сообщено с пневматической измерительной схемой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

М 265551, кл. С 01 N 13/02, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

N 603879, кл . G О1 N 13/02, 1978 (прототип).

972333! Составитель А, Кощеев

Редактор Ю . Середа Техред Т.йаточка Корректор О.билак

Заказ 505/32 Тираж 7 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Раушская наб. д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,