Устройство для измерения поверхностногоНАТяжЕНия жидКОСТЕй Советский патент 1981 года по МПК G01N13/02 

1. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, к измерительным устройствам физи ко-химических параметров жидких сред и может быть использовано для автоматического измерения динамического поверхностного натяжения жидкостей, концентрации поверхностно-активных веществ (ПАВ) в растворах как в лабо раторных условиях, так и непосредственно на технологическом потоке. Известно устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей методом максимального давления в газовом пузырьке, содержащее измерительный капилляр, барботажную трубку, источник стабилизированного давлфния питающего газа, измеритель перепада давлений, постоянные и переменные дроссели и камеру с вялой гофри ованной мембраной, разделяющей камеру на две полости. В результате этого отсутст вует процесс образования газовых пузырьков из барботажной трубки приизмерении поверхностного натяжения, а нижний ее торец находит ся в исследуемой жидкости на уровне нижнего торца измерительного капилля ра. Это дает возможность повысить точность измерения при незначительны изменениях уровня жидкости в измерительной кювете ij. Недостатком указанного устройства является увеличение погрешности измерений при колебаниях уровня в измерительной кювете более 15 мм из-за ограничения хода вялой гофрированной мембраны устройства. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей по методу максимального давления в газовом пузырьке, содержащее измерительный капилляр, опущенный в проточную измерительную кювету с исследуемой жидкостью, задатчик времени существования поверхности раздела фаз, формирователь малого пневматического подпора,. пневматическую дроссельную и электрическую измерения и дифференциальный емкостной пневмэпреобразователь 2. Однако измеряемый максимальный перепад давления при образовании газового пузырька в известном устройстве зависит от влияния капиллярных сил в барботажной трубке, а также от расстояния от плоскости среза нижнего -конца барботс1жной трубки до вершины мениска в момент максимального давления при образовании газового пузырька из барботажной трубки. Указанное явление вносит дополнительную погрешность до 5%.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

I Цель достигается тем, что один из входов дифференциального емкостного пневмопреобразователя соединен с нулевой отметкой уровня проточной измерительной кюветы, а его мембрана установлена в одной горизонтальной плокости с торцом нижнегчэ конца измерительного капилляра.

На чертеже показана принципиальна измерительная схема предлагаемого ус.ройства.

Устройство состоит из дифференциального емкостно.го пневмопреобразователя 1, чувствительная мембрана которого установлена в одной плоскости с торцом нижнего конца измерительного капилляра 2, который опущен в проточную измерительную кювету 3с исследуемой жидкостью, шарикового ста.билизатора 4 давления питающего газа .постоянных и переменных дросселей 5-9, постоянной пневмоемкости 10. и двух трехмембранных реле 11 и 12 с пневматическим подпором. Реле 11, емкость 10 и регулируемый дроссель 5 образуют генератор пневмоимпульсов, дроссели 6 и 9 образуют измерительную пневматическую схему, дроссель 7 предназначен для создания малого пневматического подпора в устройстве дроссель 8 ограничивает расход питающего газа через пневматическую схему, а коммутИРУ гадее реле 12 в момент появления пневмоимпульса на выходе генератора перекрывает выход питающего газа в атмосферу через дроссель 7.

Измерение поверхностного натяжения с помощью предложенного устройства производится следующим образом. На вход устройству подают питающий газ (воздух). На выходе генератора пневмоимпульсов в результате соответствующей его настройки с помощью переменного дросселя 5 появляются сигналы определенной длительности и через заданные интервалы времени, что вызвано требуеким временем существования измеряемой поверхности раздела фаз жидкость - газ. В моменты отсутствия импульсов на выходе генератора мембранный блок реле 12 находится в нижнем положении. Это дает возможность части питающего газа стравливаться в атмосферу через дроссель 7, .что создает внутри измерительного капилляра 2 малый пневматический подпор по величине, достаточный только для удержания мениска газового пузырька на нижнем торце измерительного капилляра. Это способствует адсорбции молекул поверхностнактивных веществ на измеряемой раздела фаз. В моменты появления импульсов на выходе генератора мембранный блок реле 12 перемещается вверх, стравливание газа в атмосферу через дроссель 7 прекращается, давление во внутренней полости измерительного капилляра 2 увеличивается до величины максимального в газовом пузырьке. Это приводит к образованию газового пузырька из измерительного капилляра в исследуемую жидкость. Одновременно это максимальное давление поступает на один из входов дифференциального емкостного пневмопреобразователя 10, второй вход которого соединен с нулевой отметкой уровня протоной измерительной кюветы 3. В связи с тем что чувствительная мембрана дифференциального емкостного пневмопреобразователя 10 установлена в одной горизонтальной плоскости с торцом нижнего конца измерительного капилляра 2, снизу на мембрану действует давление, равное гидростатическому давлению столба жидкости в измерительной кювете 3 от нижнего торца измерительного капилляра до верхнего- уровня жидкости в кювете, т.е. от глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость. Таким образом мембраной воспринимается только давление, по величине равное максимальному давлению в газовом пузырьке, образующемуся из измерительного капилляра в жидкость без учета влияния его погружения. Изменение уровня жидкости в измерительной кювете в ту или иную сторону на значительную величину абсолютно не влияет на перепад давления, воспринимаемый мембраной дифференциального емкостного преобразователя.

Применение предлагаемого устройстг ва в производственных условиях дает возможность исключи-ть влияние глубины погружения измерительного капилляра в исследуемую жидкость и ее плотности на результаты измерения при значительных колебаниях уровня жидкости в проточной измерительной кювете.

Формула изобретения

Устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей по методу максимального давления в газовом пузырьке,- содержащее измерительный капилляр, опущенный в проточную измерительную кювету с исследуемой жидкостью, задатчик времени существования поверхности раздела фаз, формирователь малого пневматического подпора, пневматическую дроссельную и электрическую схемы измерения и дифференциальный емкостной пневмопреобразователь, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, один из входов дифференциального емкостного пневмопреобразователя соединен с нулевой отметкой уровня проточной измерительной кюветы, а его мембрана установлена в одной горизонтальной плоскости с торцом нижнего конца измерительного капилляра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.., AJBTOpcKoe свидетельство СССР 538278, кл. 6 01 N 13/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР5 603879,1КЛ.

S 01 N 13/02, 1976 (прототип).