Способ очистки твердой поверхности от жидких загрязнений в виде пленки смачивания или капель

 

Изобретение относится к способам очистки твердой поверхности от жидких загрязнений. В предлагаемом способе очистку твердой поверхности от жидких загрязнений осуществляют сфокусированным в линию световым пучком, поглощаемым жидкостью или очищаемой поверхностью. В результате происходит локальное повышение температуры, вызывающее уменьшение поверхностного натяжения в зоне воздействия пучка. На неоднородно нагретой свободной поверхности возникает поле касательных сил. Благодаря вязкости их действие вызывает конвективный перенос жидкости из нагретой области в холодную, вследствие чего образуется термокапиллярное (ТК) углубление. Повышение мощности пучка приводит к увеличению глубины ТК углубления. При некоторой критической мощности происходит прорыв жидкой пленки. Перемещение сфокусированного в линию пучка параллельно самому себе приводит к очистке поверхности. Способ может найти применение при удалении остатков жидкостей из емкостей, при очистке поверхностей оборудования и изделий от масел, охлаждающих жидкостей и т.д. 4 ил.

Изобретение относится к способам очистки твердой поверхности от жидких загрязнений и может найти применение для удаления остатков жидкостей из емкостей, для очистки поверхностей оборудования и изделий от масел, охлаждающих жидкостей и т.д.

Известно устройство для очистки емкостей [1], принцип работы которого состоит в вакуумировании очищаемой емкости и "гейзерном" выбрасывании из нее жидких остатков. Недостатками способа, применяемого в данном устройстве, является его сложность и требование к герметичности очищаемой емкости.

Известно скребковое устройство [2], в котором на двух или одной стороне скребка установлено всасывающее устройство. Способ очистки поверхности, реализуемый при его работе, состоит в механическом соскабливании слоя жидкости с твердой поверхности и отсасывании собираемой скребком жидкости. Этот способ трудноприменим для очистки поверхностей сложной формы, для удаления тонких жидких пленок смачивания и может приводить к повреждению уязвимых к механическому воздействию поверхностей.

Целью изобретения является повышение качества очистки твердых поверхностей сложной формы от жидких загрязнений в виде пленок смачивания и капель.

Поставленная цель достигается использованием в качестве скребка сфокусированного в линию пучка света.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем. При поглощении излучения жидким загрязнением и/или очищаемой твердой поверхностью происходит локальное повышение температуры на свободной поверхности жидкого слоя, вызывающее уменьшение поверхностного натяжения в зоне воздействия пучка. На неоднородно нагретой свободной поверхности возникает поле касательных напряжений. Благодаря вязкости их действие вызывает конвективный перенос жидкости из нагретой области в холодную, в результате чего образуются термокапиллярное (ТК) углубление [3] , глубина которого зависит от ряда параметров: мощности и распределения интенсивности пучка, толщины слоя жидкости; ее вязкости, коэф. поверхностного натяжения, коэффициентов поглощения излучения жидкостью и твердой поверхностью, тепловых свойств твердой поверхности. Повышение мощности пучка приводит к увеличению глубины ТК углубления. При некоторой критической мощности (различной для разных жидкостей и твердых поверхностей) происходит прорыв жидкой пленки [4], фиг. 1, где 1 - световой пучок, 2 - твердая поверхность; 3 - линии тока жидкости; 4 - жидкая пленка. Перемещение сфокусированного в линию пучка, параллельно самому себе, приводит к очистке поверхности, фиг. 2, где 1 - проекция на очищаемую поверхность сфокусированного в линию светового пучка; 2 - валик перемещенной жидкости (стрелки указывают поле скоростей); 2, 3 - покрытая жидкой пленкой и очищенная поверхность соответственно.

Способ поясняется фиг. 3, где показана его принципиальная схема. Здесь 1 - проекция сфокусированного в линию светового пучка (световой "скребок"), 2 - траектория движения светового пучка, 3 - очищенная поверхность, 4 - жидкое загрязнение в виде пленки смачивания. При движении пучка по очищаемой поверхности он "соскребает" жидкую пленку в область, удобную для удаления (либо предусматривается вспомогательное устройство, отсасывающее "соскребаемую" пучком жидкость в процессе его движения).

Пример. На фотографиях, фиг. 4 а, б, показана последовательность образования дорожки шириной 3 мм в слое вазелинового масла на карболитовой подложке при движении со скоростью 20 мм/мин сфокусированного в линию светового пучка (от He-Ne лазера мощность 20 мВт). Для демонстрации было выбрано вазелиновое масло (нелетучая жидкость), чтобы исключить образование дорожки вследствие испарения жидкой пленки. При применении более мощных, чем в примере, источников излучения площадь поверхности, очищаемой за один проход пучка, и скорость его перемещения могут быть значительно увеличены.

Таким образом, предлагаемый способ, отличаясь существенной простотой и надежностью, обладает тем преимуществом, что позволяет очищать от жидких загрязнений в виде пленки смачивания или капель твердые поверхности сложной формы, не повреждая их.

ЛИТЕРАТУРА 1. А.с. N 1000128, В 08 В 5/04, 1983, БИ N 8.

2. А.с. N 2050993, 6 В 08 В 9/38, 1995.

3. Bezuglyi В.A. PhD Thesis. Moscow State University. Moscow, 1983.

4. Отчет о НИР "Фотоиндуцированная капиллярная конвекция", ВНТИЦ, инв. N 0299.00 05481, 1999.

Формула изобретения

Способ очистки твердой поверхности от жидких загрязнений в виде пленки смачивания или капель, включающий удаление жидких загрязнений перемещением "скребка", отличающийся тем, что "скребок" представляет собой сфокусированный в линию световой пучок, поглощаемый жидкостью или твердой поверхностью, тепловым действием которого индуцируется поле градиента поверхностного натяжения, приводящее к уносу жидкости из нагретой области и очистке твердой поверхности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4