Устройство для определения краевого угла смачивания

(5) 4 О 01 И 13/Ом11 Я о"; ;. ИЕ ИЗОБРЕТЕН ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСИОМ,ФСВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Ивано-Франковский институт неф ти и газа(56) Авторское свидетельство СССР У 1045081, кл. С 01 И 13/02, 1983,Авторское свидетельство СССР У 1173262, кл. О 01 Б 13/02, 1985, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРА БОГО УГЛА СМАЧИВАНИЯ(57) Изобретение относится к измерительным устройствам поверхностных свойств на границе раздела жидкост твердое тело - жидкость или жидкость - твердое тело - гаэ и может найти широкое применение для опреде ления краевого угла смачивания жидкостями твердых материалов в лабора торных условиях. Цель изобретения повышение производительности измерений при исследовании смачиваемости одной жидкостью различных твердых веществ путем сокращения времени подготовки камеры и повышение инфор 80139410 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- (фф кости установлена на спуско-подъемном столике с фиксацией любого промежу- д точного его положения. Устройство позволяет также исследовать динамические характеристики смачиваемости (гистерезис, кинетику смачивания и т.п.). 1 з.п. ф-лы, 1 ил.3 аа1394108 2Изобретение 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 плосчхимических параметров на границе раз- кой поверхностью, покрытои предваридела фаэ, и можф э и может быть применено для тельно тонким слоем исследуемой жидопределения краевого угла смачивания кости со стороны торца капилляра. Вчистыми жидкостями и растворами по- емкость 10 заливают исследуемую жидверхностно-активных веществ (ПАВ) кость и устанавливают ее на столикеповерхностей различных твердых мате 12 при фиксированном его положении.рииалов 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 зафиксируетсярии измерений путем сокращения време- с помощью защелки 7. При этом выходни подготовки камеры, а также повышеное 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,На чертеже приведена схема предла- жидкость иэ емкостй 10 заполняетгаемого устройства. 20 внутреннюю полость цилиндрическойУстройство для определения краево- камеры 1 и капилл р , ря а 2, В еэультая а 2 обпазого угла смачивания состоит из цилинд- те этого на торце капилл ррической камеры 1 для жидкости, снаб- вывается капля исследуемой жидкости.женной калиброванным вертикальным ка- Как только происходит соприкосновениепилляром 2 с ножевым выходным отверскапли со смоченной исследуемой жидтием, расположенным на верхней крьпп- костью поверхностью любого твердогоке камеры 1, На камере 1 вокруг ка- материала давление внутри капиллярапилляра 2 установлен держатель образ- в результате образования жидкостногоца в виде кольцевой прокладки 3 с ка- мостика, фиксируемое с помощью датлиброваниой высотой. Внутри камеры 30 чика 4 давления, резко падает, в реустановлен датчик 4 давления. эультате чего на в дыхо е блока 14Камера 1 снабжена также системой фиксации момента спада сигнала появнформирования капли жидкости из выход- ляется кратковременныи импульс, котоного отверстия капилляра 2, состоя- рый при поступлен ии на катчаку электщей из капиллярного плунжера 5, пру- ромагнита р д8 п иво ит к втягиваниюжинного спускового механизма 6 с за- сердечника с защелкой 7 внутрь электщелкой 7, жестко связанной с подвиж- ромагнита. В результате срабатываетным сердечником электромагнита 8, и пружинный спусковой механизм 6 и подрычага 9Внутренняя полость капил" действием пружины этого механизмалярного плунжера 5 с одной стороны 40 капиллярный плунжер 5 перемешаетсясообщена с камерой 1, а с другой - с в крайнее левое положение, выходноедополнительной емкостью 10 для ис- отверстие капиллярного плунжера 5следуемой жидкос ги с помощью резино- перекрыто стенкой цилиндрической кавой трубки 11. Емкость 10 установле- меры 1 н исследуемая жидкость из кана на подъемном столике 12 с воз- пиллярного плунжера перестанет вытеможностью фиксации люлюбого положения кать во внутреннюю полость цилиндрипо высоте. Датчик 4 давления соединен ческой камеры 1.со схемой регистрации, в состав кото- Переключате ль 17 станавливают врой входят электронный усилитель 13, положение А и с помощью регистрируюблок 14 фиксации момента спада сигна- щего прибора 16 измеряют давление Рла, блок 15 запоминания максимально- в образовавшемся жидкос50костном мостикего значения сигнала и регистрирующии между и.следу . " идиемой ж костью и поверхприбор 16, подсоединяемый к схеме ностью любого твердого материала,через переключатель 17, пре дварительно смоченного этой жеКатушка электромагнита 8 запиты- жидкостью. Давл ение Р соответствуетвается от блока 14 фиксации момента - краевому углу смачивания, равномунулю. Затем вместо предварительноспада сигнала.У " работает следующим смоченного любого твердого материалаустанавливают исследуемый образецобразом,Формула изобретения 25 Составитель А. КощеевРедактор Г. Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор М. Максимишинец Заказ 2214/40 Тираж 847 Подписное ВНИИПИ ГосударственногЬ комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 31 Э 9410 сухой исследуемой поверхностью вниз, С помощью рычага 9 перемещают капиллярный плунжер 5 в крайнее правое положение. Из выходного отверстия5 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 15 регистрирующего прибора 16 измеряют максимальное. давление Р, в капле в момент ее соприкосновения с сухой поверхностью твердого исследуемого материала. Затем переключатель 17 ус танавливают в положение А и измеряют давление Р в образовавшемся жидкостном мостике между торцом капилляра .2 и сухой поверхностью твердого исследуемого материала.Величину краевого угла смачивания 0 на основании измеренных в соответствующие моменты времени величин давлений Р Ри Р рассчитывают с помощью зависимости 30соз В = -- Р, (1)Р+Р2Р Р 2При исследовании смачиваемости данной жидкостью поверхности другого твердого материала его устанавливают.35 на калиброванную прокладку 3, аналогично вышеуказанному измеряют давления Р, и Р и затем с помощью зависимости (1) рассчитывают величину краевого угла смачивания О.40 В случае необходимости дополнительное количество исследуемой жидкости добавляют в емкость 10 без остановки процесса измерений..45При необходимости изменения скорости образования капли на торце калиброванного капилляра 2 с помощью спуско-подъемного столика 12 изменяют 84по 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 ре" гистрации, 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.