SU851195A1

SU851195A1 - Device for measuring surface tension of liquids

Info

Publication number: SU851195A1
Application number: SU792831299A
Authority: SU
Inventors: Михаил Михайлович Мордасов
Original assignee: Тамбовский Институт Химическогомашиностроения
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1981-07-30

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ(54) DEVICE FOR MEASURING SURFACE TENSION OF LIQUIDS

1one

Изобретение относитс к измерительной технике, в частности к приборам дл автоматического измерени поверхностного нат жени жидкостей, и может быть использовано в химической, пищевой и других отрасл х промышленности.The invention relates to a measurement technique, in particular, devices for automatically measuring the surface tension of liquids, and can be used in the chemical, food and other industries.

Известно устройство дл измерени поверхностного нат жени жидкостей по максимальному давлению пузырька газа, выход щего из калиброванного отверсти , представл ющее собой пневматическую мостовую схему, в противоположные плечи которой включены капилл р и барботажна трубка, установленные на одном уровне в контролируемой жидкости 1.A device is known for measuring the surface tension of liquids by the maximum pressure of a gas bubble emerging from a calibrated orifice, which is a pneumatic bridge circuit with a capillary and a bubbling tube installed at the same level in the controlled fluid 1 on the opposite shoulders.

Недостатсгк известного устройства состоит в наличии контакта с контролируемой жидкостью, что делает невозможным измерение поверхностного нат жени в зких жидкостей.A disadvantage of the known device is the presence of contact with a controlled fluid, which makes it impossible to measure the surface tension of viscous liquids.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство дл измерени поверхностного нат жени жидкостей, содержащее струйную трубку, дроссель, блок фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состо ни в неустойчивое, и расходомер 2.Closest to the present invention is a device for measuring the surface tension of liquids, comprising a jet tube, a choke, a block for fixing the moment of transition of a liquid surface from a stable state to an unstable one, and a flow meter 2.

Недостаток такого устройства заключаетс в. сложности блока, фиксирующего переход от устойчивого состо ни к неустойчивому . Кроме того, наличие в устройстве системы , измен ющей расход газа, содержащей релейный блок управлени реверсивным двигателем и реверсивный двигатель, понижают надежность устройства. Использование электрических элементов в схеме затрудн ет измерение поверхностного нат жени пожаро- и взрывоопасных жидкостей.The disadvantage of such a device is c. the complexity of the block, fixing the transition from a steady state to an unstable one. In addition, the presence in the device of a system that changes the gas flow rate, which contains a relay control unit for a reversible motor and a reversible motor, reduces the reliability of the device. The use of electrical components in the circuit makes it difficult to measure the surface tension of fire and explosive liquids.

Цель изобретени - повышение надеж10 ности при измерении пожаро- и взрывоопасных сред.The purpose of the invention is to increase reliability when measuring fire and explosive atmospheres.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл измерени поверхностного нат жени жидкостей, содержащем струй 5 ную трубку, блок фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состо ни в неустойчивое и расходомер, блок фиксации момента перехода поверхности жидкости из устойчивого состо ни в неустойчивое содержит струйный элемент труб20 ка-трубка, два струйных реле, реализующих логическую операцию «Запрет, усилитель, генератор линейно нарастающего давлени , дроссель и регул тор 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 усилител , выход которого подключен ко входу генератора линейно нарастающего давлени и соединен с одним из входов второго струйного реле, реализующего функцию «Запрет, к другому входу которого подключен выход генератора линейно нарастающего давлени , который также соединен через дроссель и расходомер со входом струйной трубки, а. ко входу расходомера подключен источник посто нного расхода воздуха.The goal is achieved by the fact that in a device for measuring surface tension of liquids containing jets 5 a tube, a block for fixing the moment of transition of a liquid surface from a steady state to an unstable and a flow meter, a block for fixing a moment of transition of a liquid surface from a steady state to an unstable one pipe element 20 ka-tube, two jet relays that implement the logical operation “Inhibit, amplifier, linear pressure generator, throttle and air flow controller, with output The jet element of the tube-tube is connected to one of the inputs of the first jet relay that implements the logic function “Barring”. The output of the second jet relay that implements the logic function “Barring” is connected to the other input, and the output of the first jet relay is connected to the input of the amplifier. connected to the input of the generator of linearly increasing pressure and connected to one of the inputs of the second jet relay, which implements the function "Inhibit", to the other input of which the output of the generator of linearly increasing pressure, which is also connected via a choke and a flow meter to the jet tube inlet, a. A constant air flow source is connected to the flow meter inlet.

Кроме того, струйна трубка расположена в центральной плоскости перпендикул рной к оси струйного элемента трубка-трубка .In addition, the jet tube is located in the central plane perpendicular to the axis of the jet element of the tube-tube.

На чертеже схематически изображено устройство дл измерени поверхностного нат жени жидкостей.The drawing schematically shows a device for measuring the surface tension of liquids.

Сжатый воздух подаетс 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 усилител 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 давлени . К соплу реле 10 подключены емкость 12, выход трехмембранного элемента 13 сравнени и вход ifoBторител 14. Выход повторител 14 подключен ко входу повторител 15, а также через дроссель 16 и расходомер 17 - ко входу струйной трубки 18. Ко входу расходомера 17 подключен источник посто нного расхода воздуха, функцию которого выполн ет регул тор 19 расхода воздуха. Струйна трубка 18 расположена под углом к поверхности контролируемой жидкости. Выход повторител 15 подключен ко входу 20 струйного реле 9, выход 21 которого подключен ко входу 22 струйного реле 4.Compressed air is supplied to the inlet of the tube 1 of the jet element tube-tube. The output of the tube 2 of this element is connected to the input 3 of the jet relay 4, which implements the logical function “Inhibit. The output 5 of the relay 4 is connected to the input of the amplifier 6, the output of which through the choke 7 is connected to the input 8 of an inkjet relay 9, which implements the logic function "Inhibit" and the input to chamber A of the two-membrane relay 10 of the linearly increasing pressure generator 11. A capacitor 12 is connected to the nozzle of the relay 10, the output of the three-membrane comparison element 13 and the ifoBotor 14 input. The repeater 14 output is connected to the input of the repeater 15, as well as through the throttle 16 and the flow meter 17 to the input of the jet tube 18. A constant source is connected to the input of the flow meter 17 air flow, the function of which is performed by the air flow regulator 19. The jet tube 18 is located at an angle to the surface of the controlled fluid. The output of the repeater 15 is connected to the input 20 of the jet relay 9, the output 21 of which is connected to the input 22 of the jet relay 4.

Принцип действи устройства дл измерени поверхностного нат жени основан на зависимости скорости газовой струи, при которой происходит переход от устойчивого режима взаимодействи к неустойчивому , от-коэффициента поверхностного нат жени жидкости.The principle of operation of a device for measuring surface tension is based on the dependence of the velocity of a gas jet, at which the transition from a stable interaction mode to an unstable one, to a coefficient of the surface tension of a liquid occurs.

Стру газа, вытека из трубки 1 струйного элемента трубка-трубка, поступает на вход трубки 2, откуда по каналам 3 и 5 струйного реле 4 поступает на вход усилител 6., Сжатый воздух с выхода усилител 6 поступает в камеру А двухмембранного реле 10. Сопло реле 10 прикрываетс и в емкости 12 начинает нарастать линейно давление Р {. Это давление после повторител 14 поступает на вход дроссел 16. Расход газа QI через дроссель 16 с ростом давлени Р , на его входе увеличиваетс , так какA jet of gas flowing from the tube 1 of the jet element tube to the tube enters the inlet of tube 2, from where the channels 3 and 5 of the jet relay 4 enter the input of amplifier 6. Compressed air from the output of amplifier 6 enters chamber A of dual-membrane relay 10. Nozzle the relay 10 closes and the pressure P in the tank 12 begins to increase linearly. This pressure after repeater 14 arrives at the entrance of the throttles 16. The gas flow rate QI through the throttle 16 with increasing pressure P increases at its inlet, since

Q, ;3,(Р,-Р2), где J3(-проводимость дроссел 16;Q,; 3, (Р, -Р2), where J3 (is the conductivity of Drossel 16;

PI-давление после дроссел 16.PI-pressure after drossel 16.

На вход струйной трубки 18 поступает расход газа Q Q + Q где Q - расход газа, устанавливаемый регул тором 19 расхода воздуха и вл ющийс посто нной ве° личиной.The gas flow rate Q Q + Q enters the inlet of the jet tube 18, where Q is the gas flow rate, which is set by the air flow regulator 19 and is a constant magnitude.

Струйна трубка 18 расположена под углом к плоскости уровн жидкости. При поступлении воздуха на вход струйной трубки и при взаимодействии газовой струи с поверхностью жидкости на последней образуетс углубление, соверщающее при пороговой скорости набегающей газовой струи, завис щей от величины поверхностного нат жени жидкости, колебани , вл ющиес автоколебани ми . В колебательном режиме взаимодействи стру газа приобретает криволинейную составл ющую и совершает возвратно-поступательное движение.The jet tube 18 is located at an angle to the level plane of the liquid. When air enters the jet tube inlet and when the gas jet interacts with the liquid surface, a depression is formed on the latter, which, at a threshold velocity of the incoming gas jet, depends on the surface tension of the liquid, oscillations that are self-oscillations. In the oscillatory mode of interaction, the gas jet acquires a curvilinear component and performs a reciprocating motion.

Расход Q при Q 1 О не способен вызвать автоколебани в системе стру -жидкость . Величина Q i вл етс добавкой, причем ее значение различно дл жидкостей с различными коэффициентами поверхностного нат жени .Q flow at Q 1 O is not capable of causing self-oscillations in the structure of a liquid. The value of Q i is an additive, and its value is different for liquids with different coefficients of surface tension.

Рост давлени Р ь а следовательно и расхода Q ) происходит до тех пор, пока в системе стру газа-жидкость отсутствуют автоколебани . Как только возникают колебани , давление на входе усилител 6 уменьшаетс . Это приводит к тому, что стру газа из канала 20 струйного реле 9 не отклон етс струей газа, выход щей через дроссель 7 и канал 8. По каналу 21 стру газа из канала 20 при этом поступает в канал 22, что приводит к отключению входа усилител 6. Разгрузка емкости 12, а следовательно, и уменьшение давлени Р : происходит через открытое сопло реле 10 и дроссель в атмосферу .The increase in pressure P and, consequently, the flow rate Q) occurs as long as there are no auto-oscillations in the gas-liquid jet system. As oscillations occur, the pressure at the inlet of amplifier 6 decreases. This leads to the fact that the gas stream from the channel 20 of the jet relay 9 is not deflected by the gas stream through the throttle 7 and channel 8. At the same time, the gas stream from channel 20 enters the channel 22, which causes the amplifier 6. The tank 12 is unloaded, and consequently, the pressure P is reduced: through the open nozzle of the relay 10 and the throttle to the atmosphere.

Как только давление на выходе генератора 11 линейно нарастающего давлени становитс равным атмосферному, автоколебани в системе исчезают и в линии, состо щей из каналов 20-22, отсутствует потоь воздуха. При этом стру газа по каналам 2, 3 и 5 вновь поступает на вход усилител 6, вновь начинаетс заполнение емкости 12 сжатым воздухом и рост давлени в ней, т. е. процесс повтор етс .As soon as the pressure at the outlet of the linearly increasing pressure generator 11 becomes equal to atmospheric, self-oscillations in the system disappear and there is no air flow in the line consisting of channels 20-22. At that, the gas stream through channels 2, 3 and 5 again enters the input of the amplifier 6, the filling of the tank 12 with compressed air again begins and the pressure in it increases, i.e. the process repeats.

Генератор непрерывно нарастающего давлени состоит из емкости 12, сопротивлени 23, повторител 14, двухмембранного реле 10, трехмембранного элемента 13 сравнени .The generator of continuously increasing pressure consists of a capacitor 12, a resistor 23, a repeater 14, a two-membrane relay 10, a three-membrane comparison element 13.

На сопротивлении 23 поддерживаетс посто нный перепад давлений при посто нном давлении Р на входе. Через это сопротивление протекает газ с посто нным массовымResistance 23 maintains a constant pressure differential at a constant pressure P at the inlet. Through this resistance gas flows with a constant mass

расходом. В силу того, что управл емое сопротивление (сопло-заслонка в камере А элемента 13 сравнени ) соединено последовательно с посто нным сопротивлением 23, через него протекает то же количество газа. Посто жство передачи давлени достигаетс автоматически регулированием с помощью трехмембранного элемента 13 сравнени проводимости управл емого сопротивлени . Таким образом, в каждый момент времени в емкость поступает одно и то же количество газа, и поэтому нарастание давлени в ней происходит по линейному закону.expense. Due to the fact that the controlled resistance (the nozzle-damper in the chamber A of the comparison element 13) is connected in series with the constant resistance 23, the same amount of gas flows through it. The strength of the pressure transfer is achieved automatically by regulation with the help of a three-membrane element 13 for the comparison of the conductivity of the controlled resistance. Thus, at each moment of time the same amount of gas enters the tank, and therefore the pressure in it increases according to a linear law.

Величина посто нного перепада давлени на сопротивлении задаетс путем подачи посто нного давлени Р з в камеру В трехмембранного элемента 13 сравнени . Дл формировани пневматического сигнала в зоне действи отраженной колеблющейс струи установлен струйный элемент типа трубка-трубка, на выходе которого по вл ютс колебани . При по влении давлени на выходе усилител 6 по каналу 8 струйного реле 9 поступает сигнал, запрещающий прохождение сигнала с выхода 20 в приемный канал 21.The magnitude of the constant pressure drop across the resistance is set by applying a constant pressure P 3 into the chamber B of the three-membrane comparison element 13. For the formation of a pneumatic signal in the zone of action of the reflected oscillating jet, a jet element of the tube-tube type is installed, at the output of which oscillations appear. When pressure appears at the output of amplifier 6, channel 8 of the jet relay 9 receives a signal that prohibits the passage of the signal from output 20 to receiving channel 21.

Использование предлагаемого устройства дл измерени поверхностного нат жени жидкостей позвол ет повысить надежность измерений пожаро- и взрывоопасных сред, а также упростить конструкцию за счет применени стандартных устройств мембранной и струйной пневматических техник.The use of the proposed device for measuring the surface tension of liquids makes it possible to increase the reliability of measurements of fire and explosive atmospheres, as well as to simplify the design through the use of standard devices of membrane and jet pneumatic techniques.

Claims

1. A device for measuring the surface tension of liquids, comprising a jet tube, a unit for fixing the moment of transition of the liquid surface from a steady state to an unstable one, and a flow meter, characterized in that. in order to improve reliability when measuring, fires of explosive atmospheres, the block fixing the moment of transition of the liquid surface from

steady state in an unstable contains a jet element tube-tube, two jet relays that implement the logical function "Barring, amplifier, linearly increasing pressure generator, choke and source of constant air flow,

moreover, the output of the jet element of the tubing is connected to one of the inputs of the first jet relay that implements the logic function “Prohibition, to another input of which the output of the second jet relay is connected, which implements the logic function“ Prohibition, while the output of the first jet relay is connected to the input of the amplifier, whose output connected to the input of the generator, the torus of linearly increasing pressure and connected to one of the inputs of the second jet

a relay that implements the “Ban” logic function, to which another input is connected to the output of a linearly rising generator, which is also connected via a throttle and flow meter to the input of the flow tube, and a constant air flow source is connected to the input of the flowmeter.

2. A device according to claim 1, characterized in that the jet tube is located in a central plane perpendicular to the axis of the jet element of the tube-tube.

Information sources,

taken into account in the examination

1. USSR author's certificate number 265551, cl. G 01 N 13/02, 1968.

2. USSR author's certificate

No. 527638, cl. G 01 N 13/02, 1975 (prototype).