Устройство для определения межфазного натяжения жидкостей Советский патент 1983 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к измерению физико-химических параметров жидкос.тей, в частности межфазного натяжения на границе раздела двух несмешивамцихся жидкостей, например нефть вода/ в условиях повьашенных давлений и температур. Известно устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей, включакхцее каплеобраэователь, полый корпус с рабочей камерой, капилляры и ходовой механизм 1. 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 измерительную камеру цилиндрической формы и каплеобразователь с рабочей полостью, внутри которых расположены подвижные поршни, связанные между со (бой. Данное устройство позволяет про .изводить измерения при фиксированном |давлении .за. счет сохранения постоянным суммарного объема измерительной камеры и рабочей полости каплеобразо вателя 2. Однако наличие кинематической свя зи межлу поршнем каплеобразователя и поршнем измерительной камеры сни. жает чувств.ительность системы, что приводит к погрешностям в определении межфазного натяжения. Это вызвано наличием люфтов в званьях кинематической цепи (в данном случае, например, в местах соединения траверсы и поршней), а также упругостью систе мы. Кроме того, наличие кинематической связи между упомянутыми элемента ми усложняет конструкцию устройства. Целью изобретения является повыйениё чувствительности определения и упрощение конструкции устройства путем устранения кинематической связи между поршнями. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее измери тельную камеру цилиндрической формы и каплеобразователь с рабочей полостью, внутри которых расположены подвижные поршни, связанные между собой, снабжено штоком, жестко связанным с поршнем каплеобразователя, измеритель ная камера расположена в штоке соосно с ним и ограничена с одного торца дном штока, а с другого - дном цилинд ра, гкестко связанного с корпусом каплербразователя, при этом измерительная камера и рабочая полость выполнены с равными площадями поперечных сечений. На чертеже изображена принципиальная схема устройства. Устройство состоит из рамы 1 и кронштейна 2, в направляющих 3 которого с возможностью перемещения установлен корпус 4 каплеобразователя 5, снабженного торцовыми крышками б и 7, Корпус 4 представляет собой полый цилиндр, вмещающий рабочий орган 8, в виде полого штока 9, выполненного заодно с поршнем 10. Шток 9 выведен за пределы каплеобразователя 5 и жестко зафиксирован в кронштейне 2, Внутренний цилиндрический канал рЭбрчего 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 под поршнем 10 и измерительная камера 11 сообщены через канал 17, содержащий сменный капилляр и обратный клапа:н. 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. Перемещение корпуса 4 осуществляется родовым механизмом в виде микрометрического устройства 20. Г1одросхема 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. Такимобразом,, измерительная камера 11 примет наклонное положение. Далее заполняют эталонной жидкостью измерительную камеру 11. Обратный клапан 25 препятствует перетеканию этой жидкости в полость 16. После зтого при зафиксированном корпусе 4, открытом вентиле 24 и закрытом 23 полости 16 и 28 заполняют очищенным керосином. Равенство объемов названных полостей, а также наличие редукционного клапана 21 обеспечивают постоянство нарастания давления в этих полостях и, как следствие, безразличное положение корпуса 4. По достижеини требуемого давления полости 16 и 28 заполняют газированной 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 межфазного натяжейия корпус 4 и связанные с ним элементы (крышки 6 и 7, цилиндр 13) посредством микрометрического устройства 20 переме1цаются по ходу вправо. Как следствие этого,уменьшаетея объем 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 из названных камер сопровождается соответствующим увеличением объема второй Это обеспечивает сохранение постоянства давления в измеритель ной камере 11. Поверхностное натяжение определяется по Формуле .оп«ао ;где &о поверхностное натяжение эталонной жидкости; п , п - число капель эталонной и ис. следуемой жидкости соответственно;dg, d - плотность эталонной и исслеI дуемой жидкостей соответст- венно.. В предлагаемом устройстве как и в известном стабилизация давления в измерительной KciMepe достига,ется путем сохранения суммарного объема измерительной камеры и рабочей полости каплеобразователя. Однако отсутствие дополнительньо4 кинематических связей в устройстве позволяет избежать люфтов в звеньях системы, повышает ее жесткость, уменьшает .трение в механизмах. Как следствие, повышается чувствительность устройства, под которой понимается комплекс качеств-у характеризующих способность системы воспринимать с минимальной ошибкой (по времени и. пути) перемещение выхода (т.е. увеличение объема измерительной камеры) в соответствии с заданным перемещением входа (корпуса кап- . Леобразователя при неподвижном поршне) . Повышение чувствительности устройства позволяет добиться более высокой степени стабилизации давления при измерениях. Как следствие, повы- . шается точность самих измерений. Это дает возможность повысить качество составления технологических схем разработки нефтяных месторождений. Кроме того, отказ от дополнительных кинематических связей в устройстве позволяет упростить его конструкцию.:

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.