DE1180168B

DE1180168B - Device for displaying the surface tension of liquids by measuring their adhesion forces

Info

Publication number: DE1180168B
Application number: DEZ9748A
Authority: DE
Inventors: Hans Flemming; Guenther Haensel
Original assignee: ZENTRALINSTITUT fur AUTOMATIS
Current assignee: ZENTRALINSTITUT fur AUTOMATIS
Priority date: 1962-10-30
Filing date: 1962-10-30
Publication date: 1964-10-22
Also published as: AT240187B

Description

Gerät zur Anzeige der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten durch Messen deren Adhäsionskräfte Die Erfindung ist ein Gerät zur Anzeige der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten, welches nach dem Prinzip der Adhäsionswaage die Oberflächenspannung als ihr proportionale elektrische Spannungsmeßwerte darstellt.Device for displaying the surface tension of liquids Measuring their Adhesive Forces The invention is a device for displaying surface tension of liquids, which determines the surface tension according to the principle of adhesion scales as its proportional electrical voltage readings.

Die wachsende Verschmutzung der Abwässer durch oberflächenaktive Stoffe, insbesondere synthetische Waschmittel, macht eine Kontrolle des Detergentiengehaltes notwendig. Es sind deshalb Geräte zur Kontrolle der Reinigungsanlagen der Schmutzwasser abstoßenden Betriebe erforderlich. Für die Verschmutzung können dadurch zulässige Grenzen festgelegt werden, so daß bei der Aufbereitung zur Wiederverwendung keine Störungen zu erwarten sind. The growing pollution of sewage by surface-active Substances, especially synthetic detergents, make a control of the detergent content necessary. There are therefore devices to control the cleaning systems of the dirty water repulsive establishments required. As a result, permissible for the contamination Limits are set so that no Disturbances are to be expected.

Es sind schon Geräte bekanntgeworden, welche die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten nach dem Prinzip der Adhäsionswaage messen, die einen in die Flüssigkeit getauchten Meßbügel über einen Waagebalken durch eine Spiralfeder im Gleichgewicht halten und ihn - zum Zwecke der Messung - durch motorisch herbeigeführte Veränderung der Federspannung aus der Flüssigkeit so weit heben, bis die Oberflächenspannung überwunden wird. Dieser Zeitpunkt wird auf foto elektrischem Wege festgestellt. Devices have already become known which measure the surface tension of liquids according to the principle of adhesion scales, which measure one in the liquid immersed measuring bracket over a balance beam by a spiral spring in equilibrium hold and it - for the purpose of measurement - by motor-induced change the spring tension out of the liquid until the surface tension is overcome. This point in time is determined electronically.

Der im Zeitpunkt der Messung erreichte Spannwinkel der Feder ist proportional der Oberflächenspannung, er ist als elektrischer Meßwert feststellbar.The tension angle of the spring reached at the time of measurement is proportional the surface tension, it can be determined as an electrical measured value.

Man hat auch schon vorgeschlagen, die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten nach dem gleichen Prinzip dadurch zu messen, daß der eingetauchte Adhäsionskörper an einem Waagebalken befestigt ist, auf dem sich im Drehpunkt eine Drehspule befindet, die sich in einem Magnetfeld bewegen kann. Die über den Adhäsionskörper auf den Waagebalken im Sinne einer Veränderung der Gleichgewichtslage wirkende Oberflächenspannung wird durch den in der Drehspule fließenden Strom kompensiert. Der hierzu proportional der Oberflächenspannung erforderliche Strom wird als Meßwert dargestellt. It has also been suggested that the surface tension of liquids according to the same principle to measure that the submerged adhesive body is attached to a balance beam on which there is a rotating coil at the pivot point, that can move in a magnetic field. The over the adhesive body on the Surface tension acting on the balance beam in the sense of a change in the equilibrium position is compensated by the current flowing in the moving coil. The proportional to this The current required for the surface tension is shown as a measured value.

Die erstgenannte Lösung ist konstruktiv kompliziert und damit störanfällig. Sowohl wegen der Störanfälligkeit wie auch unter dem Gesichtspunkt des wirtschaftlich vertretbaren Aufwandes bleibt der Einsatz dieser Geräte auf Einzelfälle beschränkt. Auch weisen die mit ihnen erzielbaren Meßergebnisse nicht immer die erforderliche Genauigkeit auf. Die zweite Lösung ist nur brauchbar, wenn sowohl die Höhe der zu messenden Flüssigkeit wie die Eintauchtiefe des Adhäsionskörpers konstant bleiben. Außerdem liefert dieses Gerät in vielen Fällen verschiedene Meßwerte, je nach dem Grad der Benetzung des Adhäsionskörpers. The first-mentioned solution is structurally complex and therefore prone to failure. Both because of the susceptibility to failure as well as from an economic point of view The use of these devices is limited to individual cases at a reasonable cost. The measurement results that can be achieved with them also do not always have the required results Accuracy on. The second solution is only useful if both the amount of too measuring liquid like the immersion depth of the adhesive body remain constant. In addition, in many cases this device provides different measured values, depending on the situation Degree of wetting of the adhesive body.

Auch diese Geräteart erfordert einen nicht allenthalben vertretbaren technischen Aufwand. Eine zusätzliche Fehlerquelle liegt in der geringen Größe der erzielten Meßwerte.This type of device also requires a device that is not universally justifiable technical effort. An additional source of error lies in the small size of the obtained measured values.

Hiernach stellt sich die Aufgabe, ein Gerät zur Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten zu entwickeln, welches mit mindestens gleicher Genauigkeit auf einfacherem technisch-konstruktivem Wege und in wirtschaftlicher Form eine Messung der Oberflächenspannung von Flüssigkeiten ermöglicht und dabei die durch das bisherige Erfordernis der gleichbleibenden Flüssigkeitshöhe und Eintauchtiefe bedingten Fehlerquellen vermeidet. Then the task arises, a device for measuring the surface tension of liquids to develop which with at least the same accuracy a simpler technical-constructive way and in an economical form a measurement the surface tension of liquids and thereby made possible by the previous Requirement of constant liquid height and immersion depth due to sources of error avoids.

Durch die Erfindung wurde diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß der Waagebalken der bekannten Adhäsionswaage federgefesselt wird und an dem einen Ende den in die zu messende Flüssigkeit eingetauchten und während des Meßvorganges aus ihr austauchenden Adhäsionskörper trägt, während sich am anderen Ende des Waagebalkens ein Längen-Meßwertgeber, beispielsweise ein induktiver, befindet, und weiter dadurch, daß in dem Innenteil des zur Aufnahme der zu messenden Flüssigkeit bestimmten Behälters die zu messende Flüssigkeit durch eine ventilgesteuerte Öffnung während eines definierten Zeitraumes in solcher Menge einfließt, daß während dieses Zeitraumes ein Überlauf der Flüssigkeit in den äußeren Teil des Behälters eintritt, obwohl gleichzeitig ein geringerer Teil dieser Flüssigkeit durch eine zweite Öffnung von kleinerem Querschnitt abläuft. The invention solves this problem in such a way that the balance beam of the well-known adhesion balance is spring-bound and on one End of the immersed in the liquid to be measured and during the measuring process from her emerging adhesion body carries, while at the other end of the balance beam a length measuring transducer, for example an inductive one, is located, and further thereby, that in the inner part of the container intended for receiving the liquid to be measured the liquid to be measured through a valve-controlled opening during a defined Period of time flows in such an amount that an overflow occurs during this period the liquid enters the outer part of the container, although simultaneously a smaller part of this liquid through a second opening of smaller cross-section expires.

Dadurch wird der sich regelmäßig nach der Behälterfüllung wiederholende Meßvorgang in der Weise herbeigeführt, daß der nach Beendigung der Zuführung der Flüssigkeit in den Innenteil des Behälters sich weiterhin vollziehende Abfluß ein Sinken der Oberfläche der im Innenteil des Behälters verbleibenden Flüssigkeit herbeiführt und damit zugleich infolge der bestehenden Oberflächenspannung eine auf den am Waagebalken befestigten Adhäsionskörper bei dessen Austauchen aus der Meßflüssigkeit im Sinne der Senkung des Hebelarmes wirkende Kraft auftritt, die am anderen Hebelarm des Waagebalkens eine ihr proportionale Auslenkung verursacht, welche mittels des induktiven oder sonstigen Längen-Meßwertgebers in bekannter Weise als Meßwert bestimmt werden kann.This makes it repeat itself regularly after the container has been filled Measuring process brought about in such a way that the after completion of the supply of Liquid in the inner part of the container continues to drain Causes the surface of the liquid remaining in the inner part of the container to sink and thus at the same time as a result the existing surface tension on the adhesive body attached to the balance beam when it emerges from the Measuring liquid in the sense of lowering the lever arm acting force occurs, the causes a proportional deflection on the other lever arm of the balance beam, which by means of the inductive or other length transducer in a known manner can be determined as a measured value.

Die einfachere konstruktive Ausführung zeigt sich insbesondere darin, daß das Einhalten der gleichen Pegelhöhe und das Herausheben des Adhäsionskörpers aus der Meßflüssigkeit nicht mehr erforderlich sind und daß die mit zahlreichen Schaltelementen arbeitende Programmsteuerung zum Füllen und Entleeren des Behälters sowie zum Feststellen des richtigen Meßzeitpunktes und zur Rückführung auf die Nullstellung wegfällt. Deswegen vermindert sich die Störanfälligkeit und ebenso der erforderliche Aufwand für die Herstellung des Gerätes wesentlich. The simpler structural design is particularly evident in that the maintenance of the same level height and the lifting of the adhesive body from the measuring liquid are no longer required and that those with numerous Program control working with switching elements for filling and emptying the container as well as for determining the correct measurement time and for returning to the zero position ceases to exist. Because of this, the susceptibility to failure and also the required one is reduced Effort for the manufacture of the device is essential.

Das Prinzip, die zu messende Flüssigkeit über den Innenrand eines geteilten Behälters überlaufen zu lassen, bringt ferner den Vorteil mit sich, daß damit zugleich die vorzugsweise an der Oberfläche konzentrierten, oberflächenaktiven Stoffe als Oberflächenhaut mit überspült und beseitigt werden, während sie bei den bisher bekanntgewordenen Konstruktionen sich an der Wand des Behälters und am Adhäsionskörper festsetzen können und zu Meßfehlerquellen werden. The principle that the liquid to be measured over the inner edge of a to let the divided container overflow, also has the advantage that thus at the same time the surface-active ones, which are preferably concentrated on the surface Substances as surface skin are washed over with and eliminated while they are at the previously known constructions are on the wall of the container and on the adhesive body can fix and become sources of measurement error.

Dadurch, daß man bei der vorgeschlagenen Lösung auf das Konstanthalten der Höhe der zu messenden Flüssigkeit ebenso wie der Eintauchtiefe des Adhäsionskörpers verzichten kann, vereinfacht sich, wie ohne weiteres ersichtlich, die konstruktive Ausführung des Gerätes. Darüber hinaus wird zugleich eine weitere Fehlerquelle insofern beseitigt, als die Pegelhöhe von dem am Überlauf vorhandenen, von der Oberflächenspannung und der Benetzung des Überlaufs bestimmten Krümmung des Randes der Flüssigkeitsoberfläche abhängig ist.By keeping the proposed solution constant the height of the liquid to be measured as well as the immersion depth of the adhesive body can do without, simplifies, as is readily apparent, the constructive Execution of the device. In addition, it becomes a further source of error at the same time eliminated, as the level height of that existing at the overflow, of the surface tension and the wetting of the overflow determined curvature of the edge of the liquid surface is dependent.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel wie folgt beschrieben: An dem Waagebalken 1 mit der Federfesselung 2 sind der Adhäsionskörper 3 und bewegliche Teile des Längen-Meßwertgebers 4 befestigt. Der Adhäsionskörper taucht in die im Innenteil 5 befindliche Meßflüssigkeit, die diesem durch die ventilgesteuerte Öffnun 6 zugeführt wird und teilweise durch Überlauf in den Außenring 7 tritt, teilweise durch die zweite Öffnung 8 abläuft. Der Meßvorgang verläuft dann in der Form, daß der Zufluß durch die Öffnung 6 so weit gedrosselt wird, daß der Abfluß durch die Öffnung 8 überwiegt. Die dadurch bedingte Absenkung des Flüssigkeitsspiegels bewirkt beim Austauchen des Adhäsionskörpers 3 aus der Meßflüssigkeit eine der Oberflächenspannung proportionale Kraft auf den Adhäsionskörper 3, die über dem Waagebalken 1 durch die Federfesselung 2 kompensiert wird. Der Auslenkungswinkel des Waagebalkens 1 wird dabei durch die Größe der Oberflächenspannung und die wählbare Federkonstante der Federfesselung2 bestimmt und als Auslenkweg des beweglichen Teiles des Meßwertgebers 4 gemessen. Wenn der Flüssigkeitsspiegel zureichend tief unter den Adhäsionskörper 3 gesunken und damit der Meßvorgang erfolgt ist, wird die Drosselung des Zulaufes durch die Öffnung 6 aufgehoben, und der Vorgang wiederholt sich. Using the drawing, an exemplary embodiment is described as follows: On the balance beam 1 with the spring restraint 2, the adhesive body 3 and are movable Parts of the Length transducer 4 attached. The adhesive body is immersed in the im Inner part 5 located measuring liquid, which this through the valve-controlled opening 6 is supplied and partially occurs through overflow in the outer ring 7, partially runs through the second opening 8. The measuring process then takes place in the form that the inflow through the opening 6 is throttled so far that the outflow through the Opening 8 predominates. The resulting lowering of the liquid level causes one of the surface tension when the adhesive body 3 emerges from the measuring liquid proportional force on the adhesive body 3, which is above the balance beam 1 by the spring restraint 2 is compensated. The deflection angle of the balance beam 1 is determined by the size of the surface tension and the selectable spring constant der Federfesselung2 determined and as the deflection path of the moving part of the transducer 4 measured. If the liquid level is sufficiently deep below the adhesive body 3 has decreased and the measuring process has taken place, the flow is throttled lifted through the opening 6, and the process is repeated.

Claims

Claim: Device for displaying the surface tension of liquids, based on the measurement of their adhesive forces, containing a so-called adhesion balance, d a d u reh g e - indicates that the balance beam is spring-bound; that he is on at one end one immersed into the liquid during the measuring process and an adhesive body emerging from it and a length measuring transducer at the other end, for example an inductive one, and that for receiving the measuring liquid The vessel used is a two-part container, the inner part of which is valve-controlled Opening for the entry of the measuring liquid and a second opening with a smaller one Cross section for the drainage required for replacing the adhesive body Part of the measuring liquid is provided.