RO128059A2

RO128059A2 - Surface tension determining apparatus

Info

Publication number: RO128059A2
Application number: ROA201100465A
Authority: RO
Inventors: Sonia Amariei
Original assignee: Universitatea "Ştefan Cel Mare" Din Suceava
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-12-28

Abstract

The invention relates to a laboratory apparatus intended to determine the surface tension of liquids under dynamic conditions. According to the invention, the apparatus consists of a metal body (1) wherein there are mounted a magnet (2) and an electric coil (3) wound in a single row of turns, on a non-metal cylindrical support (4), and resiliently suspended on a metal membrane (5) on which there is fixedly mounted an optoelectronic system comprising a plano-convex optical lens (6) and a CCD-type video sensor (8), the electro-dynamic equipment, comprising the magnet (2) and the coil (3), being connected by electric cables/connector (9) to an electronic unit (10) comprising an oscillator and a data acquisition and processing system.

Description

APARAT PENTRU DETERMINAREA TENSIUNII SUPERFICIALEAPPARATUS FOR DETERMINING SURFACE TENSION

Invenția se referă la un aparat de laborator destinat determinării tensiunii superficiale in regim dinamic a lichidelor.The invention relates to a laboratory apparatus for determining the dynamic surface tension of liquids.

Tensiunea superficială reprezintă un fenomen fizic provocat de forțele moleculare ale lichidului și care se manifestă în sensul reducerii suprafeței libere, in contact cu atmosfera, a acestora. Tensiunea superficială scade cu temperatura și dispare în totalitate la atingerea temperaturii critice. Notația tensiunii superficiale se face cu litera grecească γ unitatea de măsură uzuală fiind: mN/m. Tensiune superficială a lichidelor este o proprietate deosebit de importantă a acestora fiind hotărîtoare în procese de aderență, de adsorbție, de umectare, de spălare, formare de spume, in activități de cercetare privind elaborarea de noi materiale antiaderente, etc . Dată fiind importanța acestei proprietăți dar și varietatea mare a problematicii pe care trebuie să o acopere măsurarea ei, la ora actuală sînt cunoscute diferite metode cu echipamentele de măsurare aferente, iar din aceleași motive apar continuu și alte metode și aparate care rezolvă optim și mai performant decit soluțiile anterioare o anumită problemă a acestei măsurări. Autoarea propunerii de invenție nu cunoaște nici un aparat care să se bazeze pe același principiu de funcționare și aceeași construcție cu cel propus.Surface tension is a physical phenomenon caused by the molecular forces of the liquid and which manifests itself in the sense of reducing their free surface, in contact with the atmosphere. The surface tension decreases with temperature and disappears completely when the critical temperature is reached. The notation of the surface tension is made with the Greek letter γ the usual unit of measurement being: mN / m. Surface tension of liquids is a very important property of them being decisive in adhesion, adsorption, wetting, washing, foaming, in research activities on the development of new non-stick materials, etc. Given the importance of this property but also the great variety of problems that its measurement must cover, at present different methods are known with the related measuring equipment, and for the same reasons other methods and devices appear continuously that solve optimally and more efficiently. than the previous solutions a certain problem of this measurement. The author of the proposed invention does not know of any apparatus based on the same operating principle and the same construction as the proposed one.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în realizarea unui aparat de laborator bazat pe determinarea tensiunii superficiale (γ) a lichidelor pe baza vitezei de creștere (v) a ariei (A) a suprafeței unei picături din lichidul analizat sub acțiunea unei oscilații sinusoidale, de frecvență și amplitudine constantă, aplicată acesteia. Relațiile de legătură fiind :The technical problem solved by the invention consists in making a laboratory apparatus based on the determination of the surface tension (γ) of liquids based on the growth rate (v) of the area (A) of the surface of a drop of the liquid analyzed under the action of a sinusoidal oscillation, of constant frequency and amplitude, applied to it. The connection relations being:

r = *·- (2) vr = * · - (2) v

unde (K) reprezintă o constantă ce ține seama de frecvența oscilației, de amplitudinea oscilației de temperatura de lucru și de natura speciei chimice lichide analizate.where (K) is a constant that takes into account the frequency of the oscillation, the amplitude of the oscillation of the working temperature and the nature of the liquid chemical species analyzed.

Principiul determinării tensiunii superficiale cu aparatul conform invenției constă in aplicarea unei oscilații mecanice sinusoidale unei picături de lichid analizat si achiziția unei imagini video la fiecare sinusoidă a oscilației, scop în care frecvența de oscilație este sincronizată cu frevența de achiziție optoelectronică a imaginilor, domeniul frecvenței de lucru situîndu-se in zona zecilor de Hz fiind practic dată de viteza de achiziție de Fram-uri ale camerei video. Din numărul de pixeli ce descriu imaginea picăturii la un moment dat microprocesorul aparatului calculează suprafața picăturii și o raportează la acel timp rezultind viteza de creștere a suprafeței definită de relația (1), în continuare este calculată tot automat tensiunea superficială cu ajutorul relației (2). In scopul realizării aparatului pentru determinarea tensiunii superficiale este folosit un echipament electrodinamic format dintr-un magnet continuu și o bobină mobilă, suspendată elastic de o membrană metalică, pe care este montat fix un sistem • , ·, 1 ' ·/,<·· .(- 2 Ο 1 1 - 0 0 4 6 5 -1 3 -05- 2011The principle of determining the surface tension with the apparatus according to the invention consists in applying a sinusoidal mechanical oscillation to a drop of analyzed liquid and acquiring a video image at each sinusoid of the oscillation, purpose in which the oscillation frequency is synchronized with this being in the area of tens of Hz being practically given by the acquisition speed of Frams of the video camera. From the number of pixels that describe the image of the drop at a given moment the microprocessor of the device calculates the drop area and reports it at that time resulting in the surface growth rate defined by relation (1), then the surface tension is automatically calculated using relation (2) . In order to make the device for determining the surface tension is used an electrodynamic equipment consisting of a continuous magnet and a movable coil, elastically suspended by a metal membrane, on which is fixed a system •, ·, 1 '· /, <·· . (- 2 Ο 1 1 - 0 0 4 6 5 -1 3 -05- 2011

Ιϊ optoelectronic format la rîndul lui dintr-o lentilă optică plan convexă și un detector de imagine tip CCD. Echipamentul electrodinanic este legat printr-un cablu electric la o unitate electronică care conține oscilatorul electronic și sistemul de achiziție prelucrare și afișare date.Ιϊ optoelectronic in turn formed of a convex plane optical lens and a CCD type image detector. The electrodynamic equipment is connected by an electrical cable to an electronic unit that contains the electronic oscillator and the data processing and display acquisition system.

Prin aplicarea invenției se obține avantajul unui mijloc performant pentru determinarea dinamică a tensiunii superficiale a lichidelor cu aplicații in deosebi in industria detergenților, a berii și in cercetarea privind elaborarea de noi materiale antiaderente.By applying the invention, the advantage of a high-performance means for the dynamic determination of the surface tension of liquids is obtained with applications especially in the detergent, beer and research industry regarding the elaboration of new non-stick materials.

Se dă in continuare un exemplu de realizare a invenției în legătura cu figura 1 care reprezintă schema de principiu a aparatului pentru determinarea tensiunii superficiale și figura 2 care reprezintă o secțiune și o vedere sus prin echipamentul electromecanic al aparatului pentru determinarea tensiunii superficiale a lichidelorAn embodiment of the invention is given below in connection with figure 1 which represents the schematic diagram of the apparatus for determining the surface tension and figure 2 which represents a section and a top view through the electromechanical equipment of the apparatus for determining the surface tension of liquids

Aparatul conform invenției este format dintr-un corp 1 metalic in care se găsește montat un magnet 2 continuu, o bobină 3 electrică înfășurată pe un singur rînd de spire pe un suport 4 cilindric nemetalic, un arc 5 metalic de tip membrană, o lentilă 6 optică plan convexă pe care se depune pe mijloc o picătură 7 din lichidul analizat, un senzor 8 video de tip CCD și niște fire 9 electrice ce fac legătura cu o unitate 10 electronică printr-un conector 11 electric. Reperul 12 reprezintă un inel de strîngere a arcului 5 de tip membrană, iar reperul 13 reprezită șase șuruburi de strîngere.The apparatus according to the invention consists of a metal body 1 in which is mounted a continuous magnet 2, an electric coil 3 wound on a single row of coils on a non-metallic cylindrical support 4, a membrane-type metal spring 5, a lens 6 convex plane optics on which a drop 7 of the analyzed liquid is deposited in the middle, a CCD type video sensor 8 and some electrical wires 9 that connect to an electronic unit 10 through an electrical connector 11. The part 12 represents a membrane spring tightening ring 5, and the part 13 represents six clamping screws.

Claims

CLAIM

The invention, Apparatus for determining the surface tension of liquids, characterized in that it consists of a metal body (1) in which is mounted a continuous magnet (2), an electrical coil (3) wound on a cylindrical support (4) non-metallic, a metal membrane spring (5), a convex plane optical lens (6), a CCD video sensor (8) and electrical wires (9) connecting an electronic unit (10) by means of a electrical connector (11).