Устройство для измерения поверхности натяжения жидкостей Советский патент 1976 года по МПК G01N13/02 

1

Изобретение относится к измернтельчьЕк-; приборам и может быть использовано в хкмичйской, ;шщевой н других отраслях про- Nfbi шл еи.ности.

Известно устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей по максимальному давлению пузырька газа, выходящего из калиброванного отверстия рГ. Устройство представляет собой пневматическую мостовую схему, в противоположные плечи которой включены капилляр и барботажная трубка, установленные на одном уровне в контролируемой жидкости.

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

Известно также устройство, в котором для измерения поверхностного натяжения жидкостей используется силовое действие струи гааа на поверхность жидкости . Это устройство содержит струйную трубку или сопло, на вход которого подается сжатый воздух. Сопло располагается на постоянном расстоянии от поверхности жидкости.

Глубша ;iyKKJ, ...зшшающей от действия газовой струи, ИЗ оптическим.и методамт и являеахя ijjyHKuHcii поверхностного натяжения.

Недостатком этого устройства являе тся сложность измерения размеров следа от воздействия сжатого воздуха.

Наиболее близкик; техническим решением, к предложенному является устройство, содержащее струйнзК трубку, дроссель, устройство для фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое и расходомер 3. Принцип действия его основан на том,, что переход от устойчивого режима вза31модействия стру газа с поверхностью к неустойчивому происходит по достижении некоторой скорости движения струи газа. Визуальное определение момента перехода одного режима в другой вносит большую субъективную ошибку в измерения.

Целью изобретения является непрерывное бесконтактное измерение поверхностного натяжения. Поставленная цепь достигается благодаря тому, что устройство фиксации момен та перехода поверхности жидкости из усто чивого состояния в неустойчивое содержит чувствительный элемент, например микро- фон, формирователь импульсоВ; дифференциа тор, триггер, блок временной задержки и релейный блок управления электродвигателем. Первый вход триггера соединен с чувствител ным элементом через дифференциатор, фор- мирователь 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 вхо струйной трубки 3, расположенной под углом к поверхности контролируемой жидкости. Момент перехода состояния поверхности от устойчивого к неустойчивому вос принимается чувствительным элементом, например микрофоном. 4, выход которого через усилитель 5, формирователь импульсов 6 и дифференциатор 7 подключен к вхо дам триггера 8, причем к одному входу он подключен непосредственно, а к друго- му через блок временной задержки 9. Выход триггера 8 соединен с релейным, блоком 10, управляющим работой электродвигателя 11, являющегося исполнительным механизмом регулирующего органа, в данном случае регулируем.ого дросселя 1. Возврат триггера в исходное состояние осу ществляется КЕЮПКОЙ 12. Принцип действия устройства основан на зависимости скорости газовой струи, при которой происходит переход от устойчивого режима взаимодействия к неустойчивому, который можно рассматривать как автоколебательный, от коэффициента поверх ностного натяжения жидкости. Струя газа, вытекая из струйной трубки 3, воздействует на по.ворхность жидкости, образуя .на .ней углубле ие. Когда скорость газа в струе достигает некоторой величины, которая определяется величиной коэффициента поверхностного натяжения жидкости, поверхность жидкости в зоне контакта со струей начинает колебаться, причем режим этих колебаний является автоколебательным. Одновременно с колеба- ниями поверхности совершает колебания выходящая из осциллирующей лунки струя Пуск системы осуществляется подачей питания на вход измерительной и управляю- щей 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 его 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 им1.ульса 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 Ю управления электродвигателем 11, осуществляет реверс двигателя, что приводит к уменьшению проводимости регулируемого дросселя 1, Время, в тече.ние которого уменьшается расход газа, определяется настройкой б.лока врменной задержки 9, Единичный импульс, пройдя через блок временной задержки, перебрасывает триггер в нулевое состояние. При поступлении на вход релей.ного 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 блоке 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 расходомера проградуирована в единицах поверхностного натяжения. Угол наклона струй.ной трубки 3 относительно поверхности контролируемой жидкости выбран меньше 90 по той 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 невозмушен