Устройство формирования сферической поверхности жидкости для определения коэффициента поверхностного натяжения
Владельцы патента RU 2691764:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Марийский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к области поверхностных явлений и предназначено для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости. Устройство формирования сферической поверхности жидкости для определения коэффициента поверхностного натяжения состоит из сосуда для исследуемой жидкости, плотно закрытого пробкой, в которую вертикально вставлен капилляр, нижний срез вертикально закрепленного капилляра погружен в исследуемую жидкость, а верхний срез капилляра расположен в горизонтальной плоскости, избыточное давление, создаваемое микропомпой и измеряемое микроманометром через дополнительный боковой отвод в сосуде, поднимает исследуемую жидкость по вертикальному капилляру до формирования капли со сферической поверхностью, измерение высоты капли со сферической поверхностью на верхнем горизонтальном срезе капилляра производится с помощью инструмента видеоконтроля. Техническим результатом изобретения является снижение трудоемкости измерения координат точек поверхности капли и упрощение процесса замены испытуемого образца. 2 ил.
Изобретение относится к области поверхностных явлений и предназначено для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости.
Известен способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости и угла смачивания патент RU 2460987 от 02.06.2011. Каплю жидкости наносят на твердую горизонтальную поверхность. По изображению капли измеряются ее высота и радиус пятна контакта капли с подложкой. На основе решения уравнений равновесия определяется коэффициент поверхностного натяжения и угол смачивания.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости и прибор для осуществления способа (патент UA 48429 А, GO1N, 2002) который заключается в том, что получают изображение капли жидкости и определяют координаты точек контура меридианного сечения капли с помощью сегментации изображения капли. Устройство для формирования капли жидкости содержит ножевой каплеобразующий элемент, торцевая поверхность которого обращена вверх, т.е. капля формируется не на горизонтальной подложке, а на конце капилляра. Затем определяют радиусы кривизны поверхности капли для произвольных точек на поверхности, которые расположены на линии меридианного сечения капли в двух взаимно перпендикулярных направлениях и для точки вершины капли. По указанным радиусам кривизны на основании численного решения дифференциальных уравнений капиллярности определяют коэффициент поверхностного натяжения жидкости.
Недостатком способа и прибора для осуществления способа является необходимость определения координат большого числа точек контура поверхности капли по изображению и расчет для них радиуса кривизны, сложность замены испытуемого образца жидкости, трудоемкость.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в устранении недостатков известного прибора путем изменения конструкции устройства. Исследуемая жидкость заливается в сосуд, плотно закрываемый пробкой, в которую вставлен вертикально расположенный капилляр с горизонтально срезанным верхним торцом. Нижний торец капилляра погружен в исследуемую жидкость. Сосуд с исследуемой жидкостью имеет дополнительный боковой отвод, через который в пространстве над жидкостью создается избыточное давление газа создаваемое микропомпой. За счет избыточного давления исследуемая жидкость поднимается по вертикальному капилляру и на верхнем торце капилляра формируется капля со сферической поверхностью, которая регистрируется инструментом видеоконтроля и производиться измерение высоты капли над горизонтальным срезом капилляра.
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 - схематичное изображение устройства для формирования капли жидкости со сферической поверхностью.
Фиг. 2 - изображение верхнего среза капилляра с каплей исследуемой жидкости: а - высота капли; r - радиус капилляра.
Устройство состоит из сосуда 1 с боковым отводом 2, через который сосуд 1 соединен с микропомпой 3 и микроманометром 4. Сосуд 1 плотно закрыт пробкой 5, в которую вертикально вставлен капилляр 6.
Исследуемая жидкость 7 заливается в сосуд 1, нижний срез 8 капилляра 6 погружается в исследуемую жидкость 7. При увеличении избыточного давления в сосуде 1, которое создается микропомпой 3 и измеряется микроманометром 4, исследуемая жидкость 7 вытесняется в капилляр 6. На верхнем срезе 9 капилляра 6 формируется сферическая капля фиг. 2. Сформированная капля со сферической поверхностью регистрируется инструментом видеоконтроля 10 и производится измерение высоты капли а над горизонтальным срезом 9 капилляра 6.
Давление Лапласа сферической поверхности капли исследуемой жидкости 7 на верхнем горизонтальном срезе 9 капилляра 6 и давление столба исследуемой жидкости 7 в капилляре 6 уравновешивается избыточным давлением над исследуемой жидкостью 7 в сосуде 1.
Устройство формирования сферической поверхности жидкости для определения коэффициента поверхностного натяжения состоит из сосуда для исследуемой жидкости, плотно закрытого пробкой, в которую вертикально вставлен капилляр; нижний срез вертикально закрепленного капилляра погружен в исследуемую жидкость, верхний срез капилляра расположен в горизонтальной плоскости; через дополнительный боковой отвод в сосуде микропомпой создается избыточное давление газа, измеряемое микроманометром; на верхнем горизонтальном срезе капилляра формируется капля со сферической поверхностью, регистрирующаяся с помощью инструмента видеоконтроля.
