DE2916027C3

DE2916027C3 - Meßgerät insbeosndere für die Bestimmung niedriger Grenzflächenspannungen in einer rotierenden Kapillare (Grenzflächenspannungsmeßgerät)

Info

Publication number: DE2916027C3
Application number: DE19792916027
Authority: DE
Inventors: Michael Dr.-Ing. 3392 Clausthal-Zellerfeld Burkowsky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1981-10-29
Also published as: DE2916027A1; DE2916027B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Bestimmung der Grenzflächenspannung zwischen zwei Fluiden, das aus einer Kapillare, in der sich die zu untersuchenden Fluide befinden, mit einem Antrieb zur Drehung um ihre Längsachse und einem die Kapillare in einer Lagerung aufnehmenden Gehäuse besteht.

Die Grenzflächenspannung zwischen 2 nichtmischbaren Fluiden kann durch den Einsatz von Tensiden auf niedrige Grenzflächenwerte reduziert werden, deren genaue Bestimmung unter Einfluß der Temperatur, Tensidkonzentration, Art und Zusammensetzung der Medien besonders wichtig ist.

Es ist bekannt, daß zur Bestimmung der Grenzflächenspannung nach der Methode rotierender Kapillaren einseitig geschlossene Kapillaren verwendet werden, die mit den Medien gefüllt in die Meßapparatur eingebracht werden. Dabei ist es notwendig, für jede Messung gefüllte Kapillaren vorzubereiten, und in das Gerät einzubauen. Bei niedrigen Grenzflächenspannungen zwischen den zu untersuchenden Medien bereitet es Schwierigkeiten, genügend große Volumina der weniger dichten Phase in die Kapillare einzubringen, ohne eine Wandbenetzung herbeizuführen. Außerdem muß eine Vielzahl von Kapillaren vorbereitet werden, um z. B. den Einfluß unterschiedlicher Konzentrationen an Tensiden zu bestimmen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Medien in eine rotierende Kapillare einbringen zu können, während einer Meßreihe die Medien austauschen zu können und genaue Temperaturen für den Meßvorgang einstellen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kapillare beidseitig offen ist, einer der beiden Kapillaröffnungen gegenüber ein Injektor im Gehäuse angeordnet ist, dessen Injektionsnadel in die Kapillare oder deren der Lagerung dienenden Verlängerung hineinreicht und die Kapillare direkt von einer thermostatierten klaren Flüssigkeit über Zu- und Ableitungen umflossen wird.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung liegen neben einer schnellen und zuverlässigen Einstellung der Temperatur in der Meßkapillare in einer besonders einfachen Handhabung, da der Einbau einer gefüllten Kapillare in eine Apparatur entfällt und die Größe des einzubringenden leichteren Fluids praktisch nicht begrenzt ist und außerdem ein Wandkontakt

ίο durch Einbringung des leichteren Fluids in eine rotierende Kapillare vermieden wird. Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung und Gestaltung der Meßkapillare erstmalig die Messung und Beobachtung von Zeiteffekten, die sich unmittelbar nach der Kontaminierung der beiden Fluide vollziehen und oftmals äußerst kurzfristig ablaufen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht in der Möglichkeit einer schnellen Temperaturänderung über die zirkulierende Thermoflüssigkeit So ist es nachgewiesenermaßen möglich, die temperaturabhängige Grenzflächenspannung im Bereich von 20⁰C bis 90⁰C in weniger als einer Stunde meßtechnisch zu erfassen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht in der Möglichkeit, eine zentrisch genau laufende Kapillare fest einzubauen und damit auf die Verwendung eines Stroboskops als Lichtquelle zu verzichten, die in ihrer Lichtstärke begrenzt ist.

Durch Verwendung einer starken Lichtquelle kann der Meßvorgang statt über ein Mikroskop z. B. auf

jo einer Mattscheibe vorgenommen werden und damit eine erhebliche Erleichterung für den Beobachter erreicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher

J5 beschrieben.

Die in der Figur gezeigte Kapillare (1) ist zu beiden Enden in einer Halterung (la) geführt, die jeweils in einem Lager (2) in den Gehäusedeckeln (3) laufen, die wiederum im Gehäuse (4) eingepaßt sind. Über Abdichtung (5) sind die Gehäusedeckel nach beiden Seiten hin abgedichtet. Der Drehantrieb (6) treibt über einen stufenlos regelbaren Antrieb die Kapillare (1), während durch den zylindrischen Ringraum (7) des Gehäuses (4) thermostatiertes Öl über Einlaß (8) zum Auslaß (9) zirkuliert wird und die volumenmäßig kleine Kapillare auf der gewünschten Meßtemperatur hält, wobei ein Meßfühler (18) in den zylindrischen Ringraum (7) hineinragt. Das spezifisch dichtere Medium (17) der zu untersuchenden Fluide wird über die separate Einlaß-

TO öffnung (10) in die Kapillare (1) eingebracht und kann über die Öffnungen (11) bzw. [Wa) austreten. Das weniger dichte Meßfluid (16) wird über die Injektionsnadel (12), die permanent in die Halterung der Kapillare [ia) hineinragt, mit dem gewünschten VoIumen eingegeben, wobei die Kapillare während dieses Vorganges bereits rotieren kann.

Über zwei gegenüberliegenden Fenstern (13) und (\3a) im Gehäuse (4), abgedichtet gegen den zylindrischen Ringraum (7) durch einen Glaszylinder (15), wird

w) mittels Mikroskop (14) die Form des eingegebenen Tropfens als weniger dichtes Fluid (16) gegen eine Lichtquelle bestimmt. Diese Lichtquelle kann im Fall einer nicht exakt laufenden Kapillare auch durch ein Stroboskop gebildet werden.

h5 Durch eine entsprechende Neigung der Kapillare aus der Horizontalen mittels einer handelsüblichen Schwenkeinrichtung des Stativteils kann ein Zustand eingestellt werden, unter dem das spezifisch dichtere

an dem spezifisch weniger dichten Tropfen vorbei tauscht werden kann und dabei (z. B. in seiner [!konzentration) verändert werden kann. Der organg wird nach Austausch und erneuter sntaler Ausrichtung der Kapillare vorgenommen. In entsprechender Weise kann gegen eine in der Zusammensetzung unveränderte oder auch veränderte dichtere Phase ein neuer Tropfen eingegeben werden, der in seinem Grenzflächenspannungsverhalten bestimmt werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßgerät zur Bestimmung der Grenzflächenspannung zwischen zwei Fluiden, das aus einer Kapillare, in der sich die Untersuchungsfluide befinden, mit einem Antrieb zur Drehung um ihre Längsachse und einem die Kapillare in einer Lagerung aufnehmenden Gehäuse besteht, d a durch gekennzeichnet, daß die Kapillare beidseitig offen ist, einer der beiden Kapillaröffnungen gegenüber ein Injektor im Gehäuse angeordnet ist, dessen Injektionsnadel in die Kapillare oder deren der Lagerung dienenden Verlängerung hineini eicht und die Kapillare direkt von einer thermostatierten klaren Flüssigkeit über Zu- und Ableitungen umflossen ist.

2. Meßgerät zur Bestimmung der Grenzflächenspannung zwischen zwei Fluiden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Kapillare quer durchstrahlende starke Beleuchtungseinrichtung vorhanden ist.

3. Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung ein Stroboskop ist.