CS213895B1

CS213895B1 - Apparatus for measuring surface tension of liquid substances

Info

Publication number: CS213895B1
Application number: CS250480A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Cisarik
Original assignee: Frantisek Cisarik
Priority date: 1980-04-10
Filing date: 1980-04-10
Publication date: 1982-04-09

Description

Vynález se týká zařízení pro měření povrchového napětí kapalin, opatřeného kapilérní trubicí' a měřicím ústrojím»The present invention relates to a device for measuring the surface tension of liquids provided with a capillary tube and a measuring device.

Toto zařízeni je vhodné pro měření povrchového napětí běžných kapalin. Může se věak použit i pro měření různých emulsí a suspensí, jako pro měření lidské krve, plasmy, heparinu a infúzních roztoků·This device is suitable for measuring the surface tension of common liquids. However, it can also be used to measure various emulsions and suspensions such as human blood, plasma, heparin and infusion solutions.

Metody, které určují jednotlivé typy přístrojů, jsou statické nebo dynamické.The methods that determine each type of instrument are static or dynamic.

Z , Statické měřicí metody jsou nejrozšířenější, a to i v moderních laboratořích a využívají kapilérní přístroje, které jeou po konstrukční stránce poměrně jednoduché a přitom dostatečná přesné, jelikož k realizaci dostačuje jediná, vhodně upevněná, skleněná kapilára. K měření však lze použít i koncentrické kapilární trubice nebo dvou kapilár. Základním požadavkem u těchto typů přístrojů je přesná kapilára, a konstantním poloměrem po celé délce, která je před měřením úplně čistá a odmaštěná· Dalšími typy, které patří do skupiny, využívající statických metod, jsou přístroje, založené na metodě padájících kapek nebo na metodě bublinové. Tyto přístroje, jsou ve srovnání s kapilárním typem složitější jak po stránce konstrukčního provedení, tak po stránce konstrukčního provedení, tak po stránce početního zpracování, přitom ale nedosahují vyšší přesnosti·Z, Static measuring methods are the most widespread, even in modern laboratories, and use capillary instruments that are relatively simple in design and yet accurate enough, since a single, suitably mounted, glass capillary is sufficient for implementation. However, concentric capillary tubes or two capillaries may also be used. The basic requirement for these types of instruments is an accurate capillary and a constant radius along the length, which is completely clean and degreased before measurement. · Other types belonging to the group using static methods are devices based on the soldering drop method or the bubble method . Compared to the capillary type, these instruments are more complex both in design and construction and in numerical processing, but do not achieve higher accuracy.

Z dynamických metod Jaou až dodnes velmi rozšířené metody odtrhovací, u nichž se používá několik variant konstrukčního provedení přístrojů· -213 895From dynamic methods Jaou up to now very widespread tear-off methods, in which several variants of instrument design are used · -213 895

213 895213 895

Dále je známa metoda povrchových vln, kdy. se využívá závislosti mezi povrchovým napětím kapaliny, kterou aa vlnění Míří a fyzikálními veličinami, která vlnění popisují.Furthermore, the surface wave method is known where:. is used the dependence between the surface tension of the liquid which a and the waves measure and the physical quantities that describe the waves.

Ze věech uvedených zařízení dávají nejpřeanější výsledky Jcapilární přístroje. Nelze je věak použít pro každou kapalinu. Zvláště chemický průmysl používá řady kapalin, která by kapilární měřidlo velmi rychle vyřadily z provozu. V tomto případě je lépe použít odtrhovaeí metody. Zpravidla aa provádí měření táže kapaliny dvěma metodami, i když aa výsledky částečně liší. Sak například odtrhovaeí metoda udává povrchová napětí kapaliny v klidu, kdežto výsledky, získaná metodou šíření vln na hladině, udávají hodnotu, příslušející kapalině v pohybu. Rosdíly věak nejsou tak velká, aby nemohlo být měření srovnatelná.Of all the above-mentioned devices, Jcapillary devices give the most accurate results. However, they cannot be used for every liquid. In particular, the chemical industry uses a series of fluids that would render the capillary gauge very quickly out of service. In this case, it is better to use the tear-off method. As a rule, aa performs the same fluid measurement by two methods, although aa results differ somewhat. For example, the tear-off method indicates the surface tension of the liquid at rest, while the results obtained by the wave propagation method at the surface indicate the value corresponding to the liquid in motion. However, the parts are not so large that the measurements cannot be comparable.

Uvedená nedostatky odstraňuje zařízení podle vynálezu - tenaiometr, opatřený kapilární trubicí a měřicím ústrojím.These drawbacks are overcome by the device according to the invention - a tenaiometer equipped with a capillary tube and a measuring device.

Jeho podstata spočívá v tom, že kapilární trubice je ve svislá poloze uchycena v držáku s mikrometrickým posunem a proti jejímu konci je uložen kelímek s měřenou kapalinou, upevněný v dalším držáku, uloženém v temperačním válci upraveným posuvně, přičemž druhý konec kapilární trubice Je propojen tlakovým potrubím přea první manipulační ventil a tlakovým rezervoárem a tlakoměrem a výsuvnou stupnicí a druhý manipulační ventil se dvěma ovládacími válci.Its essence is that the capillary tube is held vertically in a holder with micrometric displacement and opposite to its end is a crucible with the measured liquid, fixed in another holder mounted in a tempering cylinder slidable, the other end of the capillary tube being connected by pressure piping through the first handling valve and pressure reservoir and pressure gauge and withdrawal scale, and the second handling valve with two control cylinders.

Výhody teneiometru spočívají především v tom, že přístroj vyžaduje nepatrnou spotřebu měřená kapaliny, přibližně 1 až 2 cm , dává možnost použít k měření různých kapilár, není nutno sledovat a měřit výšku kapilárního sloupce v kapiláře a nevyžaduje kapiláru o konstantním poloměru po celá dálce kapiláry, ale jen u konce. Dále není nutno znát hustotu měřená kapaliny. Umožňuje snadná nastavování tlaku e možností jeho spojitá změny. Měření lze provádět při požadované teplotě, a to v rozsahu teplot, které připouští pracovní režim termostatu, lze proto uvedeným přístrojem určit graf závislosti povrchového napětí na teplotě. Měření není tak citlivé na čiatotu a odmaštění kapiláry jako v případě běžné kapilární metody. Přístroje lze použít 1 pro měření hustoty kapalin.The advantage of the teneiometer lies in the fact that the instrument requires low consumption of the liquid to be measured, approximately 1 to 2 cm, gives the possibility to use different capillaries, it is not necessary to monitor and measure the capillary column height in the capillary. but only over. Furthermore, it is not necessary to know the density of the measured liquid. Allows easy adjustment of pressure and the possibility of continuous change. Measurements can be made at the desired temperature within the range of temperatures permitted by the thermostat operating mode; therefore, a graph of surface tension versus temperature can be determined by the instrument. The measurement is not as sensitive to the purity and degreasing of the capillary as the conventional capillary method. The instruments can be used 1 to measure the density of liquids.

Tensiometr podle vynálezu je v dalěím blíže popeán na příkladu provedení podlé připojeného výkresu, na němž Je schematicky nakresleno celkové zapojení přístroje.The strain gauge according to the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which the overall connection of the apparatus is schematically illustrated.

Tensiometr je opatřen svisle uloženou krátkou kapilární trubicí 1, které může být buá akle něná nebo kovová, a zhotovená z jehly injekční stříkačky. Skleněná kapilární trubice_1_má mít kuželovité ukončení, aby plocha kolem koncového otvoru byla co nejmenší. Je vsazena do držáku .β,βι připojena k tlakovému potrubí 11. Před měřením aa upevní kapilární trubice 1 v. držáku 6 tak, aby byla těsně nad hladinou měřená kapaliny. Přesné nastavení do polohy, aby ae při nepatrném ponoru dotýkala měřené kapaliny, ae provádí mikrometrickým posuvem .7» Kelímek _5_ měřené kapaliny je upevněn v dalěím držáku 4j který prochází vnitřním otvorem temperačního válce 2. Po nastavení kapilární trubice^do žádaná polohy ae zvedne temperační válec_2_do horní krajní polohy a zajistí šroubem_8. Kelímek 5a měřenou kapalinou Je potom v prostředí o žádané teplotě. Temperačním válcem 2* spojeným a termostatem 9, cirkuluje voda o žádaná teplotě, což umožňuje, aby měření probíhalo při zvolené konstantní teplotě, která ae měří teploměrem 3.The strain gauge is provided with a vertically placed short capillary tube 1, which may be either shielded or metallic, and made of a syringe needle. The glass capillary tube 1 should have a conical end to minimize the area around the end opening. It is inserted into the holder .β, βι connected to the pressure line 11. Before measuring a and fix the capillary tube 1 in the holder 6 so that it is just above the level of the measured liquid. Accurate positioning so that it touches the liquid to be measured at a slight immersion and is carried out by micrometric displacement. The crucible 5 of the liquid to be measured is mounted in a further holder 4j which passes through the inner opening of the tempering cylinder. cylinder_2_to the upper limit position and lock by screw_8. The crucible 5a with the measured liquid is then in the desired temperature environment. The temperature cylinder 2 * connected to the thermostat 9 circulates the water at the desired temperature, allowing the measurement to take place at a selected constant temperature, which is measured by the thermometer 3.

Tlakové potrubí 11 vede z držáku kapilární trubice_1 k prvnímu manipulačnímu ventiluThe pressure line 11 leads from the capillary tube holder 1 to the first handling valve

17, kterým je ovládán přívod tlakového média do kapilární trubice 1. Tento první manipulační ventil 17 má tři činné polohy· První poloha zajištuje spojení kapilární trubice JL a atmosférou,17, which controls the supply of pressure medium to the capillary tube 1. This first manipulation valve 17 has three operative positions. The first position ensures the connection of the capillary tube 11 and the atmosphere.

213 895 což je stav před měřením, dalěí poloha zajišťuje spojení kapilární trubice 1 s tlakovým potrubím 11, což je βtav při měření a ve třetí poloze zajišťuje spojení tlakového rezervoáru 10. s atmosférou·213 895, which is the pre-measurement state, the next position provides the connection of the capillary tube 1 to the pressure line 11, which is βtav during measurement, and the third position provides the connection of the pressure reservoir 10 to the atmosphere ·

Tlakový rezervoár 10 je propojen se skleněným tlakoměrem 12 a a manipulačními ventily 16, 17. Skleněný tlakoměr 12 je opatřen výsuvnou stupnicí 13» Pohyb této výsuvné stupnice 13 je vyvozován třecím převodem a ovládán knoflíkem 14» Umožňuje to při měření nastavit konec výsuvné stupnice 13 na spodní sloupec tlakoměrné kapaliny a pohodlně odečítat výšku vodního sloupce· Potřebný tlak v tlakovém rezervoáru 10, jemuž odpovídá výška vodního sloupce na skleněném tlakoměru 12, získáme prvním ovládacím válcem 18, jehož píst je ovládán knoflíkem 19 na ovládacím panelu· Předem je nutno nastavit oba ovládací válce 18, 20 do krajní horní polohy· Při nastavování musí být druhý manipulační ventil 16 v poloze sání. Potom dáme ventil 16 do polohy měření a pohybem pístu ovládacího válce 18 nastavíme žádaný tlak. Nýní je zařízení připraveno k měření, při kterém ventil 16 i 17 jsou v poloze měření. Vlastní měřeni spočívá v tom, že hydrostatický tlak sloupce měřené kapaliny v kapilární trubici 1 se nahradí hydrostatickým tlakem vodního slovce ve skleněném tlakoměru 12. Je-li tlak v kapilární trubici 1 menší než předem nastavený tlak v tlakovém rezervoáru 10. uniká při otevření prvního manipulačního ventilu 17 vzduch v bublinách z kapilární trubice 1. měřenou kapalinou do té doby, než dojde k vyrovnání tlaků ve skleněném tlakoměru 12 a v kapilární trubici 1. Proběhne-li toto vyrovnání příliš rychle, což se atává při použití kapiláry o větším průměru, poklesne vlivem expanze sloupec skleněného tlakoměru 12 na nižěí hodnotu. Potom se použije druhý ovládací válec 20, Otáčením knoflíku 21, který působí ve fbnkci mokroregulace tlaku, se jemně zvyšuje tlak v kapilární trubici 1^ až se dosáhne hodnota, kdy se od kapilární trubice 1. uvolní první bublina, což představuje hledaný tlak, jemuž odpovídá výška vodního sloupce na skleněném tlakoměru 12. Použitím konstanty přístroje a ze zjiětěné výšky vodního sloupce se určí povrchové napětí měřené kapaliny podle vztahu cC* “ k.h, kde k je konstanta a h výška vodního sloupce. Vzhledem k tomu, že výška vodního sloupce je vlastně jediná měřená veličina, opakuje se měření několikrát V konstantě_k je zahrnut průměr kapilární trubice JL„ hustota tlakoměrné kapaliny a gravitační zrychlení*The pressure reservoir 10 is connected to the glass pressure gauge 12 and the handling valves 16, 17. The glass pressure gauge 12 is provided with a pull-out scale 13 »The movement of this pull-out scale 13 is generated by friction and controlled by knob 14. pressure gauge column and conveniently read the height of the water column · The required pressure in the pressure reservoir 10, corresponding to the height of the water column on the glass pressure gauge 12, is obtained by the first control cylinder 18 whose piston is controlled by knob 19 on the control panel 18, 20 to the extreme upper position · When adjusting, the second handling valve 16 must be in the suction position. Then put the valve 16 in the measuring position and set the desired pressure by moving the piston of the control cylinder 18. Now the device is ready for measurement in which the valve 16 and 17 are both in the measuring position. The actual measurement consists in replacing the hydrostatic pressure of the column of the measured liquid in the capillary tube 1 with the hydrostatic pressure of the water verb in the glass manometer 12. If the pressure in the capillary tube 1 is less than the preset pressure in the pressure reservoir 10 valve 17 air in the bubbles from the capillary tube 1 with the measured liquid until the pressure equalization in the glass pressure gauge 12 and in the capillary tube 1 is reached. If this alignment occurs too fast, which occurs when a larger diameter capillary tube is used, due to the expansion of the pressure gauge column 12 to a lower value. Then, a second actuating cylinder 20 is used. By rotating the knob 21 which acts in the function of pressure wet regulation, the pressure in the capillary tube 1 is gently increased until a value is released from the capillary tube 1, which represents the desired pressure corresponds to the height of the water column on the glass pressure gauge 12. Using the instrument constant and from the height of the water column determined, the surface tension of the liquid to be measured is determined according to cC * kh, where k is constant ah water column height. Since the height of the water column is actually the only measured quantity, the measurement is repeated several times. In constant k, the diameter of the capillary tube JL is the "pressure gauge density and gravitational acceleration".

Při použití přístroje ae nemusí soustavně sledovat výška kapilárního sloupce v kapilární trubici 1» častokrát vlivem nečistot na stěnách skleněné kapilární trubice JI nedosáhla měřená kapalina patřičná výšky, ale na skleněném tlakoměru 12 odpovídala výška vodního sloupce h hodnotě, která je vyjádřením skutečného tlaku v kapilární trubici 1. Tento poznatek umožnil použít místo skleněná kapiláry kapiláru kovovou. Výsledky, získané a touto kapilára! trubicí jsou stejná jako výsledky, získaná a kapilární trubicí skleněnou. Záleží na znalosti přesné hodnoty průměru ponořeného konce kapilární trubice .1. Případné nepravidelnosti po Její délce nenají na přesnost vliv·When using the device ae, the height of the capillary column in the capillary tube 1 does not have to be continuously monitored »due to impurities on the walls of the glass capillary tube 1, the measured liquid did not reach the appropriate height, but on the pressure gauge 12 the water column height h corresponded to 1. This finding made it possible to use a metal capillary instead of a glass capillary. The results obtained and this capillary! The tube is the same as the results obtained with the capillary glass tube. It is important to know the exact value of the diameter of the immersed end of the capillary tube .1. Any irregularities along its length do not affect the accuracy ·

Claims

Object of the invention

Apparatus for measuring the surface tension of liquids, provided with a capillary tube and a measuring device, characterized in that the capillary tube (1) is held in a vertical position in a holder (β) and micrometrically displaced and a crucible (5) β is measured against it fastened in another holder (4) housed in the inner opening of the sliding tenper cylinder (2) 895 ce (2), the other end of the capillary tube (1) being connected by a pressure line (11) through a first handling valve (17) by a pressure reservoir (10) and pressure gauge ·· (12) with extendable scale (13) with second handling valve (l «) with two control cylinders (18 * 20) ·