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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к приборам для автоматического измерения поверхностного натяжения жидкостей, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей по максимальному давлению пузырька газа, выходящего из калиброванного отверстия, представляющее собой пневматическую мостовую схему, в противоположные плечи которой включены капилляр и барботажная трубка, установленные на одном уровне в контролируемой жидкости 1.

Недостатсгк известного устройства состоит в наличии контакта с контролируемой жидкостью, что делает невозможным измерение поверхностного натяжения вязких жидкостей.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей, содержащее струйную трубку, дроссель, блок фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое, и расходомер 2.

Недостаток такого устройства заключается в. сложности блока, фиксирующего переход от устойчивого состояния к неустойчивому. Кроме того, наличие в устройстве системы, изменяющей расход газа, содержащей релейный блок управления реверсивным двигателем и реверсивный двигатель, понижают надежность устройства. Использование электрических элементов в схеме затрудняет измерение поверхностного натяжения пожаро- и взрывоопасных жидкостей.

Цель изобретения - повышение надеж10ности при измерении пожаро- и взрывоопасных сред.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения поверхностного натяжения жидкостей, содержащем струй 5 ную трубку, блок фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое и расходомер, блок фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состояния в неустойчивое содержит струйный элемент труб20 ка-трубка, два струйных реле, реализующих логическую операцию «Запрет, усилитель, генератор линейно нарастающего давления, дроссель и регулятор расхода воздуха, причем выход струйного элемента трубка-трубка подключен к одному из входов первого струйного реле, реализующего логическую функцию «Запрет, к другому входу которого присоединен выход второго струйного реле, реализующего логическую функцию «Запрет, при этом выход первого струйного реле соединен со входом усилителя, выход которого подключен ко входу генератора линейно нарастающего давления и соединен с одним из входов второго струйного реле, реализующего функцию «Запрет, к другому входу которого подключен выход генератора линейно нарастающего давления, который также соединен через дроссель и расходомер со входом струйной трубки, а. ко входу расходомера подключен источник постоянного расхода воздуха.

Кроме того, струйная трубка расположена в центральной плоскости перпендикулярной к оси струйного элемента трубка-трубка.

На чертеже схематически изображено устройство для измерения поверхностного натяжения жидкостей.

Сжатый воздух подается на вход трубки 1 струйного элемента трубка-трубка. Выход трубки 2 этого элемента подключен ко входу 3 струйного реле 4, реализующего логическую функцию «Запрет. Выход 5 реле 4 подключен ко входу усилителя 6, выход которого через дроссель 7 соединен со входом 8 струйного реле 9, реализующего логическую функцию «Запрет, и входом в камеру А двухмембранного реле 10 генератора 11 линейно нарастающего давления. К соплу реле 10 подключены емкость 12, выход трехмембранного элемента 13 сравнения и вход ifoBторителя 14. Выход повторителя 14 подключен ко входу повторителя 15, а также через дроссель 16 и расходомер 17 - ко входу струйной трубки 18. Ко входу расходомера 17 подключен источник постоянного расхода воздуха, функцию которого выполняет регулятор 19 расхода воздуха. Струйная трубка 18 расположена под углом к поверхности контролируемой жидкости. Выход повторителя 15 подключен ко входу 20 струйного реле 9, выход 21 которого подключен ко входу 22 струйного реле 4.

Принцип действия устройства для измерения поверхностного натяжения основан на зависимости скорости газовой струи, при которой происходит переход от устойчивого режима взаимодействия к неустойчивому, от-коэффициента поверхностного натяжения жидкости.

Струя газа, вытекая из трубки 1 струйного элемента трубка-трубка, поступает на вход трубки 2, откуда по каналам 3 и 5 струйного реле 4 поступает на вход усилителя 6., Сжатый воздух с выхода усилителя 6 поступает в камеру А двухмембранного реле 10. Сопло реле 10 прикрывается и в емкости 12 начинает нарастать линейно давление Р {. Это давление после повторителя 14 поступает на вход дросселя 16. Расход газа QI через дроссель 16 с ростом давления Р , на его входе увеличивается, так как

Q, ;3,(Р,-Р2), где J3(-проводимость дросселя 16;

PI-давление после дросселя 16.

На вход струйной трубки 18 поступает расход газа Q Q + Q где Q - расход газа, устанавливаемый регулятором 19 расхода воздуха и являющийся постоянной ве° личиной.

Струйная трубка 18 расположена под углом к плоскости уровня жидкости. При поступлении воздуха на вход струйной трубки и при взаимодействии газовой струи с поверхностью жидкости на последней образуется углубление, соверщающее при пороговой скорости набегающей газовой струи, зависящей от величины поверхностного натяжения жидкости, колебания, являющиеся автоколебаниями. В колебательном режиме взаимодействия струя газа приобретает криволинейную составляющую и совершает возвратно-поступательное движение.

Расход Q при Q 1 О не способен вызвать автоколебания в системе струя-жидкость. Величина Q i является добавкой, причем ее значение различно для жидкостей с различными коэффициентами поверхностного натяжения.

Рост давления Р ь а следовательно и расхода Q ) происходит до тех пор, пока в системе струя газа-жидкость отсутствуют автоколебания. Как только возникают колебания, давление на входе усилителя 6 уменьшается. Это приводит к тому, что струя газа из канала 20 струйного реле 9 не отклоняется струей газа, выходящей через дроссель 7 и канал 8. По каналу 21 струя газа из канала 20 при этом поступает в канал 22, что приводит к отключению входа усилителя 6. Разгрузка емкости 12, а следовательно, и уменьшение давления Р : происходит через открытое сопло реле 10 и дроссель в атмосферу.

Как только давление на выходе генератора 11 линейно нарастающего давления становится равным атмосферному, автоколебания в системе исчезают и в линии, состоящей из каналов 20-22, отсутствует потоь воздуха. При этом струя газа по каналам 2, 3 и 5 вновь поступает на вход усилителя 6, вновь начинается заполнение емкости 12 сжатым воздухом и рост давления в ней, т. е. процесс повторяется.

Генератор непрерывно нарастающего давления состоит из емкости 12, сопротивления 23, повторителя 14, двухмембранного реле 10, трехмембранного элемента 13 сравнения.

На сопротивлении 23 поддерживается постоянный перепад давлений при постоянном давлении Р на входе. Через это сопротивление протекает газ с постоянным массовым

расходом. В силу того, что управляемое сопротивление (сопло-заслонка в камере А элемента 13 сравнения) соединено последовательно с постоянным сопротивлением 23, через него протекает то же количество газа. Посто жство передачи давления достигается автоматически регулированием с помощью трехмембранного элемента 13 сравнения проводимости управляемого сопротивления. Таким образом, в каждый момент времени в емкость поступает одно и то же количество газа, и поэтому нарастание давления в ней происходит по линейному закону.

Величина постоянного перепада давления на сопротивлении задается путем подачи постоянного давления Р з в камеру В трехмембранного элемента 13 сравнения. Для формирования пневматического сигнала в зоне действия отраженной колеблющейся струи установлен струйный элемент типа трубка-трубка, на выходе которого появляются колебания. При появлении давления на выходе усилителя 6 по каналу 8 струйного реле 9 поступает сигнал, запрещающий прохождение сигнала с выхода 20 в приемный канал 21.

Использование предлагаемого устройства для измерения поверхностного натяжения жидкостей позволяет повысить надежность измерений пожаро- и взрывоопасных сред, а также упростить конструкцию за счет применения стандартных устройств мембранной и струйной пневматических техник.

Формула изобретения

устойчивого состояния в неустойчивое содержит струйный элемент трубка-трубка, два струйных реле, реализующих логическую функцию «Запрет, усилитель, генератор линейно нарастающего давления, дроссель и источник постоянного расхода воздуха,

причем выход струйного элемента трубкатрубка подключен к одному из входов первого струйного реле, реализующего логическую функцию «Запрет, к другому входу которого присоединен выход второго струйного реле, реализующего логическую функцию «Запрет, при этом выход первого струй ного реле соединен со входом усилителя, выход которого подключен ко входу генера,тора линейно нарастающего давления и соединен с одним из входов второго струйного

реле, реализующего логическую функцию «Запрет, к другому входу которого подключен выход генератора линейно нарастающего Ьавления, который также соединен через дроссель и расходомер со входом струйной трубки, а ко входу расходомера подключен источник постоянного расхода воздуха.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

№ 527638, кл. G 01 N 13/02, 1975 (прототип).