Устройство для измерения поверхностных свойств жидкостей Советский патент 1983 года по МПК G01N13/02 

о

4;;

сл

Изобретение относится к контро;аъно измеритепыюй технике, в частности к устройствгам для намерения физико-кИ М1гчес1дах параметров растворов поверх ностно-активных веществ, и может нейти применение при кинемати еских Лсслецованиях поверхностного нагяже- . raiH жицкостей и краевого угла смачивания.

Известно устройство цпя измерения поверхностного натяжения нэдцкостей по MeTooj MaKCiDviaJTbHoro цавпения в газо- вом пузырьке, соцержащее эпектрическую и пневматическую измерителъшззе схемы, два калиброванных калипл5фа и зацатчкк времени существования исспецуемой поверхности раздела фаз, позвоп51ющее исслецоватъ цинамтгческое поверхностное натяжение Г1 «

Нецостат шми указанного устроЙ13тва являются невозможность получения непре рывной зависимости поверхностного натяжения во времени и цгаетелъностъ процесса измерения. Это обусловлено тем, что цпя получения результатов

измерения цля конкретного времени существования поверхности разцела фаз должен пpoизoйтvI процесс поочерецн:о го образовашш газовых пузырьков из каждого каяилл1фа устройства, а также цнскретностъю полученных резул:ь татов во времени.

Известно также устройство для регшя краевого угла смачивания, соаер жащее микрометр и микроцозатор объема капяи, в котором на горизонтаггьную поцложку КЗ исслецуемого тверцого материала выдавливают 1шппю исслецуемой яУ1цкости Увеличивая объем капли цо тех пор, пока высота капяи не цостигнег наибольшей высоты, по соответствующей зависимости рассчитывают краевой утоп

смачивашш 2 . I

Недостаток данного устройства обуо

повлен невозможностью получения зггвисимости краевого угла смачивания раств ров поверхностно активных веществ от време1-ш.

Наиболее близкое к предлагаемому устроство цля измерения поверхностных свойств жицкостей по измеренному наибольшему давлению в капле соцерндаг ципинсфичес- кий корпус, coeдинeшiyю с ним гицравпическую систему образования капли иоследуемой ншцкости и аатчнк цавпения жицкости. Из вертикального отверстия в корпусе выдавливают каплю исследуемой ададкости и измеряют наибольшее

цавпение, необхоцимое цпя образования капли, с помо1цью которого на основе соответствующей аналитической зависимосгн рассчитывают величину поверхнсх гного натяжбния ГЗ J .

Недостатком известного устройства является дискретность полученных результатов измерения во времени, вызванная тем, что промежуток времени между двумя последовательными моментами достижения максимат ного цЕшпения в капле имеет конечную величину.

Цеяь изобретения - обеспечение возможности получения непрерывной зависимости поверхностных свойств жидкости от времени,

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения поверхностных свойств жицкостей, содержащем цилиндрический корпус, соединенную с ним гидравлическую систему образования 1ШПЛИ исследуемой жидкости и датчик давления жидкости, корпус спаб жен съемной крышкой с калиброванным вертикальным отверстием, верхняя поверность которой выполнена с возможностью образования заданной площади контакта каптш с этой поверхностью, а датчизс давления закреплен под отверстием, выполненным в крышке.

С целью получения непрерывной зависимости поверхностного натяжения от врмени отверстие в крьпике выполнено . с острой въгходной калиброванной кромкой,

С целью получения непрерывной зависимости 1фаевого угла смачивания от времени крышка изготовлена из иоспедуемого материала, а верхняя поверхность крьшзки выло1шена в вице горизонтальной плоскости.

На фиг. 1 показана скема предла гаемого устройства; на фиг. 2 - конст рукцш крышки при использовании устройства для измерения поверхностного натяжения; на фиг. 3 - то же, при использовании устройства цпя намерения крае вого угла смачивания.

Устройство для измерения поверхности ных свойств жидкостей состоит из кор пуса 1 с вертикальным отверстием 2, В нижней части - отверстия 2 установлен мембранный тензорезисторный иопущх водниковый датчик 3 давления, выводы которого выведены через разъем 4, Г аравпическая система образования капли заданного объема включает грубый задатчик объема капли, состоящий из цилинора 5 Б корпусе 1, поршня 6 и отверстия 7, сообщающего внутреннюю полость иилинцра 5 с полостью 2. Точный зацатчик объема капли включает калиброванную иголку 8, прецизионное перемещение которой в патрубке 9 осу- ществпяют с помощью ручки 1О. Сверху отверстия 2 установлена крышка 11, которую меняют в зависимости оТ ви- ца измерения..В верхней части крыщки вьшопнено калиброванное отверстие 12. Межцу корпусом 1 и крышкой 11 установлена цопошштепьная проклацка 13. Крепление крышки. 11 к корпусу 1 осуществляют с помощью кольца 14. На стойкак 15 установлены микрометр 16 и поворотная горизонтальная пластина 1 изготовленная из материала, неомачивае мого исследуемой жидкостью. Плоскост нижней поверхности пластины 17 совпадает пибо 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 смачивания. Установку горизонтальности прибора, осуществляют с помощью р. гупировочных винтов 18 и индикатора 1 горизонтальности. Заполнение гисфавлической системы исспецуемой жицкостью производят чере отверстие 20, которое в процессе измерения за1фывают пробкой 21. С цеяью уменьшения интенсивности испаре ния с поверхности образованной капли прследнюю после поворота пластинки 17 закрывают крышкой 22. Измерение поверхностных свойств жидкости предлагаемым устройством производят следующщу образом. При снятой крышке 11 и отсутствии исследуемой жидкости внутри гидравличе кой системы прибора устанавливают с помощью регугафовочных винтов 18 и индикатора 19 строго горизонтальное положение прибора. Измеряют с помощью микрометра 16 уровень мембраны датчи ка 3 давления. Закрывают отверстие 2 .крышкой 11 с помощью кольца 14. Снова с помощью микрометра 16 измеряют уровень выходной плоскости кромки отве .стия 12 , и определяют расстояние от .мембранного датчика 3 давления цо плос кости кромки калиброванного отверстия t Заливают через отверстие 20 во внутреннюю полость гицравтшческой системы исследуемую жидкость, и закрывают отверстие 20 пробкой 21. Путем пер мещения поршня 6 в цилиндре 5 грубого зацатчзсса ьбъема капли влево запогь няют внутреннюю пепость 2 до тех пор пока из калиброванного отверстия 11 не образуется мениск капли. Поворотом пласпшки 17 вокруг стойки 15 срезают образовавшуюся каплю так, чтобы изъять ту часть жицкостн, которая находится вьпие плоскости среза выходного калибровавшего отверстия 12 крышки 11. Затем путем прецизионного перем&щения калиброванной иголки 8 с помощью ручки 10 влево во внутрь полости 2 с исследуемой нощкостью, над плоскостью среза отверстия 12 образую каплю строго заданного объема V , который при измерении поверхностного натяжения рассчктывшот из сот ношения V/r- - 1, а при HsjviepeHioi краевого угла смачива-. кия - из соотношения (), где г внутренний радиус калиброванной острой кромки выходного отверстия 12, д -g - разность удельных весов нсидкооти в капле и окружающего газа, И « поверхностное натяжение нэддкости в ле После этого закрывают образовавшуюся каплю крышкой 22 и непрерывно измеряют давление в капле на протяжении требуемого периода времени Путем I подключения втор1гчного прибора к разъ& му 4 Значение поверхностного натяже.ния на основании измеряемого давл& ния Р в случае выполнения крышки 11 согласно фиг 2 рассчитывают с помощью зависимости т ,0,5793-0,2256 -p-j ,0132-1 полученной с помощью решения на ЭВМ системы уравнений, описывающих форму поверхности капли при V f г 1, Значение-краевого угла смачивания 0 на основащш измеряемого давления Р в случае вьшолнения крышки 11 согласно фиг. 3 рассчитывают с помощью зависимостиe oirco5 p + (-1-P)(o,52f4-0,2464P4 -Ю,2269Р , PAjfl где Р;-/-0,5141 Устройство позволяет измерять кра&вые утпы смачивания как больше, так и меньше 90°, однако величина 6 на быть постояноной в процессе измерения,

Таким образоМ| на основании непр рывно измеряемого давпешш Р в icaime, а также иавесятных значегшй 4 -gn , Г уот d с помощью прецпагаемого устройства можно неатрерывно опрецегЙггь, зависимость поверкностного натяжения

итш краевого угпа смачивания чистых жкцкостей и растворов поверхностноактивных вещесггв от времени, что повышает информативность измерений и обеопегиваег возможность их автомагизации.

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.

17 Ji / II

ги f2

Сриё. i