Устройство для определения краевого угла смачивания

 

Изобретение относится к измерительным устройствам поверхностных свойств на границе раздела жидкость - твердое тело - жидкость или жидкость - твердое тело - газ и может найти широкое применение для определения краевого угла смачивания жидкостями твердых материалов в лабораторных условиях. Цель изобретения - повышение производительности измерений при исследовании смачиваемости одной жидкостью различных твердых веществ путем сокращения времени .подготовки камеры и повьш1ение информативности за счет обеспечения проведения измерений при различных скоростях формирования капли. Устройство, работа которого основана на измерении давления в жидкостном мостике постоянной высоты, содержит цилиндрическую камеру, калиброванкьй капилляр с выходным отверстием ножевой формы, калиброванную по высоте прокладку, датчик давления, электронный усилитель , блоки фиксации момента спада сигнала и запоминания максимального значения сигнала, регистрирующий прибор и систему формирования капли жидкости из капилляра, которая в свою очередь состоит из капиллярного плунжера , пружинного спускового механизма , электромагнита и вынесенной отдельно емкости для исследуемой жидкости . На торце капилляра вынесенная отдельно емкость для исследуемой жидкости установлена на спуско-подъемнои столике с фиксацией .любого промежуточного его положения. Устройство позволяет также исследовать динамические характеристики смачиваемости (гистерезис, кинетику смачиваний и т.п.). 1 з.п, ф-лы, 1 ил. i (Л со со 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 0 01 И 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2I) 4127846/31-25 (22) 04.10.86 (46) 07.05.88. Бюл. II! 17 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) И.С. Кисиль, P.В. Сельский, А.Г. Малько и P.Т. Боднар (53) 621.386.08(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1045081, кл. G 01 N 13/02, 1983, Авторское свидетельство СССР

Ф 1173262, кл. G 01 N 13/02, 1985. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРАЕВОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ (57) Изобретение относится к измерительным устройствам поверхностных свойств на границе раздела жидкость твердое тело — жидкость или жидкость — твердое тело — гаэ и может найти широкое применение для определения краевого угла смачивания жидкостями твердых материалов в лабораторных условиях. Цель изобретения повышение производительности измерений при исследовании смачиваемости одной жидкостью различных твердых веществ путем сокращения времени .подготовки камеры и повышение инфорÄÄSUÄÄ1394108 A 1 мативности за счет обеспечения проведения измерений при различных скоростях формирования капли. Устройство, работа которого основана на измерении давления в жидкостном мостике постоянной высоты, содержит цилиндри" ческую камеру., калиброванный капилляр с выходным отверстием ножевой формы, калиброванную по высоте прокладку, датчик давления, электронный усилитель, блоки фиксации момента спада сигнала и запоминания максимального значения сигнала, регистрирующий прибор и систему формирования капли жидкости из капилляра, которая в свою очередь состоит из капилляриого плуижера, пружинного спускового механизма, электромагнита и вынесенной от" дельно емкости для исследуемой жидкости. На торце капилляра вынесенная отдельно емкость для исследуемой жид- (" кости установлена на спуско-подъемном столике с фиксацией любого промежу- Я точного его положения. Устройство позволяет также исследовать динамические характеристики смачиваемости (гистерезис, кинетику смачивания и т.п.). 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1 1394108 2

Изобретение относится к контроль- . На калиброванную прокладку 3 уотано-измерительной технике, в частности навливают любой твердый материал (как устройствам для измерения физико- пример, шероховатое стекло) с плосхимических параметров на границе раз- кой поверхностью, покрытои предваридела фаз, и мож ф з и может быть применено для тельно тонким слоем исследуемой жидопределения краевого угла смачивания кости со стороны торца капилляра. В чистыми жидкостями и растворами по- емкость 10 заливают исследуемую жидверхностно-активных веществ (ПАВ) кость и устанавливают ее на столике поверхностей различных твердых мате- 1п 12 при фиксированном его положении. ри иалов в лабораторных условиях. С помощью рычага 9 перемещают капилЦелью изобретения является повыше- лярный плунжер 5 вправо до тех пор, ние экспрессности при проведении се- пока его положение не зафиксируется рии измерений путем сокращения време- . с помощью защелки 7. При этом выходни подготовки камеры, а также повыше- 5 ное отверстие капиллярного плунжение информативности путем обеспечения ра 5 сообщается с внутренним прспроведения измерений при различных странством камер ы 1. За счет гидроскоростях формирования капли, статического давления исследуемая ,Hа чертеже приведена схема предла- жидкость из емкостй 10 заполняет гаемого устройства. 20 внутреннюю полость цилиндрической

Устройство для определения краево- камеры 1 и капилл р . р я а 2. В езультая а 2 обпазого угла смачивания состоит из цилинд- те этого на торце капилл р рической камеры 1 для жидкости, снаб- вывается капля исследуемой жидкости. женной калиброванным вертикальным ка- Как только происходит соприкосновение пилляром 2 с ножевым выходным отверс-25 капли со смоченной исследуемой жидтием, расположенным на верхней крыш- костью поверхностью любого твердого ке камеры 1. На камере 1 вокруг ка- материала давление внутри капилляра пилляра 2 установлен держатель образ- в результате образования жидкостноro ца в виде кольцевой прокладки 3 с ка- мостика, фиксируемое с помощью датлиброваннай высотой. Внутри камеры 30 чика 4 давления, резко падает, в реустановлен датчик 4 давления. зультате чего на в д

ыхо е блока 14

Камера 1 снабжена также системой фиксации момента спада сигнала появформирования капли жидкости из выход- ляется кратковременныи импульс, кото ного отверстия капилляра 2, состоя- рый при поступлен ии на кат лпку электщей из капиллярного плунжера 5, пру- ромагнита р д

8 п иво ит к втягиванию жинного спускового механизма 6 с за- сердечника с защелкой 7 внутрь электщелкой 7, жестко связанной с подвиж- ромагнита. В результате срабатывает ным сердечником электромагнита 8, и пружинный спусковой механизм 6 и под рычага 9 ° Внутренняя полость капил" действием пружины этого механизма лярного плунжера 5 с одной стороны 40 капиллярный плунжер 5 перемешается сообщена с камерой 1, а с другой — с в крайнее левое положение, выходное дополнительной емкостью 10 для ис- отверстие капиллярного плунжера 5 следуемой жидкос ги с помощью резино- перекрыто стенкой цилиндрической кавой трубки 11. Емкость 10 установле- меры l н исследуемая жидкость из кана на подъемном столике 12 с воз- пиллярного плунжера перестанет вытеможностью фиксации лю любого положения кать во внутреннюю полость цилиндрипо высоте. Датчик 4 давления соединен ческой камеры 1. со схемой регистрации, в состав кото- Переключате ль 17 станавливают в рой входят электронный усилитель 13. положение А и с помощью регистрируюблок 14 фиксации момента спада сигна- щего прибора 16 измеряют давление Р ла, блок 15 запоминания максимально- в образовавшемся жидкос

50 костном мостике го значения сигнала и регистрирующии между и .следу . " иц емой ж костью и поверхприбор 16, подсоединяемый к схеме ностью любого твердого материала, через переключатель 17. пре. варительно смоченного этой же

1Катушка электромагнита 8 запиты- жидкостью. Давл ение Р соответствует

1 вается от блока 14 фиксации момента краевому углу смачивания, равному нулю. Затем вместо предварительно спада сигнала.

Устройство работает следующим смоченного любого твердого материала устанавливают исследуемый образец образом.

Формула изобретения

Составитель А. Кощеев

Редактор Г. Волкова Техред Л.Сердюкова

Корректор М. Максимишинец

Заказ 2214/40

Тираж 847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская „наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

139410 сухой исследуемой поверхностью вниз.

С помощью рычага 9 перемещают капиллярный плунжер 5 в крайнее правое положение. Из выходного отверстия

5 плунжера 5 снова начинает вытекать исследуемая жидкость во внутреннюю полость цилиндрической камеры 1. Вытекание продолжается до тех пор, пока капля не соприкасается с сухой поверхностью твердого исследуемого материала. В этот момент происходит срабатывание пружинного спускового механизма 6. Переключатель 17 устанавливают в положение В и с помощью регистрирующего прибора 16 измеряют максимальное. давление P в капле в момент ее соприкосновения с сухой поверхностью твердого исследуемого материала. Затем переключатель 17 ус- 20 танавливают в положение А и измеряют давление P в образовавшемся жидкостном мостике между торцом капилляра .2 и сухой поверхностью твердого исследуемого материала.

Величину краевого угла смачивания

О на основании измеренных в соответствующие моменты времени величин давлений Р,, Р и P рассчитывают с помощью зависимости 30

cose = — — ° P . (1)

Р +Р 2

Р1 Рz Р Р2

При исследовании смачиваемости данной жидкостью поверхности другого твердого материала его устанавливают.

35 на калиброванную прокладку 3, аналогично вышеуказанному измеряют давления P u P и затем с помощью зависимости (1) рассчитывают величину краевого угла смачивания 8, 40

В случае необходимости дополнительное количество исследуемой жидкости добавляют в емкость 10 без остановки .процесса измерений. .45

При необходимости изменения скорости образования капли на торце калиброванного капилляра 2 с помощью спуско-подъемного столика 12 изменяют

4 по высоте положение емкости !О, в результате чего изменяется характерное время формирования поверхности раздела жидкость — газ.

Устройство для определения краевого угла смачивания, содержащее основную цилиндрическую камеру для жидкости, снабженную вертикальным калиброванным капилляром с выходным отверстием ножевой формы и системой формирования капли жидкости иэ выходного отверстия капилляра, включающую подвижный плунжер, держатель образца над выходным отверстием капилляра, датчик давления жидкости в камере, соединенный с электронной схемой регистрации, состоящей из усилителя, блока фиксации момента спада сигнала, блока запоминания максимального значения и регистрирующего прибора, о тличающееся тем, что, сцен. : лью повышения экспрессности при проведении серии измерений путем сокращения времени подготовки камеры, устройство содержит дополнительную камеру для жидкости, подвижный плунжер выполнен в виде капилляра и снабжен пружинным спусковым механизмом, защелка которого жестко связана с подвижным сердечником электромагнита, катушка которого соединена с блоком фиксации момента спада сигнала, при этом внутренняя полость подвижного плунжера сообщена с одной стороны с полостью цилиндрической камеры и с другой — с полостью дополнительной камеры.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности за счет обеспечения проведения измерений при различных скоростях формирования капли, дополнительная камера для жидкости установлена с возможностью ее .вертикального перемещения и фиксации.