Поплавок для оценки поверхностного натяжения Российский патент 2023 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к области устройств для проведения физических экспериментов.

Из уровня техники известно устройство для проведения эксперимента по измерению коэффициента поверхностного натяжения жидкости (CN 104964900 A. 07.10.2015), состоящее из подъемного кольца, подвесных каната, пластины и крюка, регулировочного винта подвесного каната, уровня и его кронштейна, при этом винт регулировки подвесного каната расположен на подвесной пластине и позволяет регулировать его длину подвеса, и уровень подъемного кольца, а уровень фиксируется на подъемном кольце через выравнивающую скобу.

Также известно устройство для определения поверхностного натяжения жидкости (SU 1286948 A1, 18.09.1984), с использованием весового метода, состоящее из предметного столика с сосудом для жидкости, при этом столик выполнен в виде подпружиненного корпуса и снабжен центральным пальцем, который взаимодействует с профильным кулачком, и снабжен подпружиненной втулкой с площадкой для сосуда, регулятора смещения столика с электродвигателем и профильным кулачком, установленным на выходном валу электродвигателя, кулачкового чувствительного элемента, на котором подвешено пробное кольцо, погруженное в сосуд для жидкости, и соединенных между собой системы электромагнитного уравновешивания коромыслового чувствительного элемента, и системы регистрации скорости изменения нагрузки и управления работой электродвигателя.

Наиболее близким техническим решением является прибор для измерения поверхностного натяжения жидкостей (SU 116835 A1, 01.01.1958), который основан на принципе измерения усилия отрыва пластинки от поверхности жидкости, и содержит измерительный сосуд с подвешенной над ним к микровесам пластинки, при этом в приборе установлены два сообщающихся сосуда, один из которых измерительный, а второй снабжен поплавком для плавного регулирования подъема жидкости при подводе ее к пластинке и опускания уровня для отрыва от нее.

Технический результат заявленного изобретения заключается в упрощении оценки поверхностного натяжения рабочих растворов пенообразователя в диапазоне нормативных значений от 0 до 72 с точностью ±1 мН/м от установленного при калибровке значения.

Указанный технический результат обеспечивается поплавком для оценки поверхностного натяжения, состоящим из кольца, закрепленного на углепластиковом стержне, в проксимальной части которого зафиксировано тело поплавка, разделяющее стержень на антенну и киль, при этом в дистальной части стержня установлен груз, а антенна содержит нулевую метку.

При этом нулевая метка поплавка, выполнена в виде окрашенной зоны или зафиксированного на поверхности стержня кембрика.

Заявленный в качестве изобретения поплавок для оценки поверхностного натяжения (далее – ППН) предназначен для выявления превышения поверхностного натяжения рабочих растворов пенообразователя нормативных значений в диапазоне от 0 до 72 с точностью ±1 мН/м от установленного при калибровке значения.

Заявленное изобретение представлено на фиг. 1 – 5, где:

Фиг. 1 – Конструкция ППН;

Фиг. 2 – Общий вид ППН;

Фиг. 3 – Положение ППН до начала измерений;

Фиг. 4 – Этап погружения ППН;

Фиг. 5 – Положение ППН при удержании кольца на поверхности жидкости.

Конструктивно ППН (фиг. 1) состоит из кольца (1), стержня, разделенного телом поплавка (3), на антенну (2) и киль (4), груза (5). Стержень выполнен из углепластикового материала, и проходит через тело поплавка. На антенне, краской, либо зафиксированным подвижным кембриком, нанесена отметка (6), обозначающая нулевую точку.

При изготовлении ППН используются следующие материалы: для кольца – проволока из нержавеющего металла (например, латунь, нержавеющая сталь, платина, серебро и т.д.); для груза – тяжелый металл (свинец, вольфрам и т.д); для тела поплавка – пенопласт.

Принцип действия ППН основан на противоположном воздействии сил поверхностного натяжения на кольцо и силы Архимеда на антенну, и заключается в следующем:

На первом этапе оператор наливает исследуемую жидкость в сосуд высотой не менее 27 см, и помещает ППН в исследуемую жидкость, с соблюдением следующих условий: киль (4), тело (3) и нижняя часть антенны (2) находятся ниже зеркала жидкости, ППН занимает вертикальное положение, а отметка (6) – нулевая точка, отмеченная полоской краски (кембриком) должна находиться на расстоянии не более 2 мм от зеркала жидкости (фиг. 3).

Далее оператор погружает ППН в жидкость плавным и медленным движением таким образом, чтобы плоскость кольца (1) оказалась ниже поверхности жидкости на 3-7 мм (фиг. 4).

Медленным движением, не допуская рывков, ППН поднимают из жидкости то тех пор, пока кольцо (1) не коснется поверхности исследуемой жидкости, после чего оператор ППН убирает руку.

Затем, в зависимости от положения кольца (1), идет определение (оценка) превышения поверхностного натяжения рабочих растворов пенообразователя, в пределах вышеуказанных значений, следующим образом:

В случае, если поверхностное натяжение исследуемой жидкости находится в пределах нормативных значений, архимедова сила превысит силы поверхностного натяжения, ППН выдернет кольцо (1) из жидкости и всплывет до первоначального положения. Возможные отличия положения ППН после всплытия (находится чуть ниже первоначального положения) обусловлены налипанием капель жидкости на детали ППН и не являются ошибкой измерения.

В случае, если поверхностное натяжение исследуемой жидкости находится выше нормативных значений, силы поверхностного натяжения превысят силу Архимеда и кольцо (1) «прилипнет» к поверхности жидкости, и будет на ней удерживаться, согласно положения, представленного на фиг. 5.

Таким образом, заявленный поплавок обеспечивает упрощение оценки поверхностного натяжения рабочих растворов пенообразователя в диапазоне нормативных значений от 0 до 72 с точностью ±1 мН/м от установленного при калибровке значения.

Изобретение относится к области устройств для проведения физических экспериментов и предназначено для выявления превышения поверхностного натяжения рабочих растворов пенообразователя нормативных значений от установленного при калибровке значения и представляет собой поплавок для оценки поверхностного натяжения, состоящий из кольца, закрепленного на углепластиковом стержне, в проксимальной части которого зафиксировано тело поплавка, разделяющее стержень на антенну и киль, при этом в дистальной части стержня установлен груз, а антенна содержит нулевую метку, которая выполнена в виде окрашенной зоны или зафиксированного на поверхности стержня кембрика. Технический результат изобретения заключается в упрощении оценки поверхностного натяжения рабочих растворов пенообразователя в диапазоне нормативных значений от 0 до 72 с точностью ±1 мН/м от установленного при калибровке значения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Поплавок для оценки поверхностного натяжения, состоящий из кольца, закрепленного на углепластиковом стержне, в проксимальной части которого зафиксировано тело поплавка, разделяющее стержень на антенну и киль, при этом в дистальной части стержня установлен груз, а антенна содержит нулевую метку.

2. Поплавок по п. 1, отличающийся тем, что нулевая метка выполнена в виде окрашенной зоны или зафиксированного на поверхности стержня кембрика.