CN219830722U - 一种非常压工况下液-液-固接触角检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种非常压工况下液‑液‑固接触角检测装置，包括承压容器，设于该承压容器内、用于固定固体材料的载物台，以及设于承压容器前后面上的视镜；承压容器的一侧上端开设有压力源接口，一侧下端开设有浸没液接口，所述承压容器的顶部和底部分别连通浸润液进液管，该浸润液进液管出液口端靠近载物台。该检测装置实现了在非常压条件下，两种不同的液体在各类固体材料表面接触角测量，尤其适用于进行非常压工况对于各种液‑液组成在不同固体材料表面组成的接触角影响的研究。
Description
技术领域
本实用新型属于接触角检测装置领域，尤其涉及一种非常压工况下液-液-固接触角检测装置。
背景技术
接触角是指在固、液、气三相交界处，自固-液界面经过液体内部到气-液界面之间的夹角，是液-液-固三相之间相互作用的基本属性。在某一气体氛围下，接触角越大说明改气体条件下液体对固体材料浸润性越强，润湿效果越好；接触角越小说明该气体条件下液体对固体材料浸润性越弱，润湿效果越差。
材料选型、清洗置换、材料及涂层合成、小流道功能结构等领域几乎都包含有液-液-固界面，在不同程度上利用了不同液体对固体材料表面的浸润性差异进行气-液或固-液的共混、反应或分离，且大多为非常压工况。现有的检测技术主要是针对气-液-固三相界面的接触角，液-液-固接触角检测少有研究，而涉及到非常压条件下的液-液-固接触角检测更是少之又少。
由此，研究非常压对于各类液-液组成在不同固体材料表面接触角的影响，对于材料选型、清洗置换、材料及涂层合成、小流道功能结构等领域的材料选型、功能分析和机理探究等方面研究具有重要意义，对于提高工业生产效率具有重要工程价值。因此有必要开发一种高非常压工况下液-液-固接触角检测装置，以满足非常压工况下，各类液-液组成在不同的固体材料表面接触角的研究和应用。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种非常压工况下的液-液-固接触角检测装置，能够有效精确检测非常压工况下各类液-液组成在不同固体材料表面接触角。
技术方案：本实用新型非常压工况下液-液-固接触角检测装置，包括承压容器，设于该承压容器内、用于固定固体材料的载物台，以及设于承压容器前后面上的承压视镜；
所述承压容器的一侧上端开设有压力源接口，一侧下端开设有浸没液接口，所述承压容器的顶部和底部分别连通浸润液进液管，该浸润液进液管的出液端口靠近载物台；
所述载物台包括与承压容器侧端相固定连接的下层平面，以及位于该下层平面上并设有凸台的上层压台。
进一步说，该检测装置的压力源接口处通过管线依次连接压力源，调压阀及机械压力表，所述管线上还延伸设有放空管线，该放空管线上设有放空阀。
进一步说，该检测装置的承压容器为横向设置的水平圆柱形容器，其两侧配设有卡箍盲板。
进一步说，该检测装置的承压容器内设有水平限位块，所述载物台的下层平面位于该水平限位块上。
进一步说，该检测装置的上层压台中间留设矩形孔，上层压台与下层平面上设有位置对应的螺纹孔。
进一步说，该检测装置的承压容器的外部设有光源补充设备，所述承压容器内的顶部设有配合该光源补充设备用于调整光照情况的承压视镜。
进一步说，该检测装置的浸没液接口与浸没液管相连通设置，该浸没液管上设有进液阀，所述浸润液进液管上设有浸润液进口阀，浸润液进液管上设有喷嘴。
进一步说，该检测装置的承压容器通过支座固定于平面上。
进一步说，该检测装置的承压容器的底端还设有排净管，该排净管上设有排净阀。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点为：该检测装置基于承压容器的基础上，结合载物台、承压视镜、压力源、调压阀、放空阀、浸没液管、浸润液进液管、光源补充设备以及相机拍照记录等设备，实现了在非常压条件下，两种不同的液体在各类固体材料表面接触角测量，尤其适用于进行非常压工况对于各种液-液组成在不同固体材料表面组成的接触角影响的研究。
附图说明
图1为本实用新型检测装置的结构示意图；
图2为图1沿A-A的剖面图；
图3为本实用新型承压容器内水平限位块结构示意图；
图4为本实用新型检测装置的简易图；
图5为本实用新型载物台的主视图；
图6为本实用新型载物台的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
本实用新型所采用的卡箍盲板、承压视镜、压力源、各类的阀件、喷嘴等均为本领域常规的零部件，本实用新型未进行过相关改进，为本领域技术人员公知技术。且所采用的的光源补充设备同样可为本领域常用的光源补充装置，例如各类灯光设备灯，同样，本实用新型不做具体限定。
如图1和图2所示，本实用新型的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，包括横向设置的水平圆柱形承压容器1，该承压容器1通过支座20固定于平面上。承压容器1的两侧端设置卡箍盲板13做紧固密封以便安装拆卸。如图3所示，承压容器1内设有水平限位块14，通过水平限位块14，确保载物台2水平或旋转180°状态。
左侧卡箍盲板13上开设有两个接口，一个位于上部的压力源接口4，一个位于下部的浸没液接口5。位于上部的压力源接口4通过管线连接压力源9、调压阀10和机械压力表11，且该管线上还延伸设有放空管线，该放空管线上设有放空阀12，如图4所示。压力源9，可以为高压气瓶或真空泵，通过调压阀10与机械压力表11调节承压容器1内压力，通过放空阀12泄压，通过压力源9、调压阀10、机械压力表11、放空阀12精准调控承压容器1内压力，大幅拓宽检测压力范围。位于下部的浸没液接口5连通浸没液管16，且该浸没液管16上设有进液阀17，如图4所示，进液阀17为调节阀，控制浸没液向承压容器1内进液速度，防止进液过快导致浸润液滴在固体材料表面收到浸没液体湍流影响，进而影响液-液-固接触角。
承压容器1的顶部开设有一孔，连接浸润液进液管6，且该浸润液进液管6上设有浸润液进口阀18，浸润液进口阀18依据需要选择开启，选择不同的进液角度，可以研究判断重力、浮力、压力对于不同的液-液组成在固体材料表面接触角影响，极大拓宽了检测范围。且浸润液进口阀18为针型阀，浸润液进液管6上配有喷嘴19，能够精确控制浸润液进液速度和进液量，防止进液过快，出现乱流或进液过多，出现大液滴，影响接触角检测。承压容器1的底部同样开设有一孔，连接浸润液进液管6，且该浸润液进液管6上设有浸润液进口阀18，该浸润液进液管6的末端设有喷嘴19。承压容器1的底端还设有排净管21，该排净管21处设有排净阀22，排净阀为手动球阀，承压容器1内液体需要更换、排净或承压容器1内需要清洗时做排净用，排净管的排净口处设喇叭口，以便彻底排净，防止积液。
承压容器1的内部设有用于固定固体材料的载物台2，浸润液进液管6均直插入承压容器1内，接近载物台2水平位置，防止浸润液滴到固体材料表面时出现飞溅等现象。如图5和图6所示，载物台2为上下层结构，下层为光滑洁净的平面，通过侧装支架23固定在承压容器1右侧卡箍盲板13上，上层为光滑洁净的压台，压台内留有矩形孔15，两侧设有凸台，下层平面7与上层压台8设有螺纹孔，螺纹孔位置对应，当固体材料放置在下层平面7上时，将上层压台8放置在下层平面7上，通过凸台压紧固体材料，并通过螺纹固定。
承压容器1前后面与顶部均设有承压视镜3，前后面的承压视镜3用于观察浸没液液位、浸润液进液量、非常压工况下液-液-固接触角以及拍照记录分析，顶部承压视镜3配合补充光源用于调整光照情况，在光照不利的条件下也可以清晰、准确的观察液-液-固接触角情况。
除上述之外，该检测装置还包括用于拍照记录分析的相机24及位于承压容器1外部的光源补充设备25，通过顶部承压视镜3向容器内补充光照，可灵活选择光照强度、角度与光源颜色，在光照条件不利或液-液-固界面不够明显时，调整补充光源，确保可以清晰的观察到液-液-固界面，以便后续分析。
本实用新型检测装置的具体安装步骤如下：
(1)将圆筒状承压容器放置在水平面上夹持固定，在承压容器前后面和顶部切割开孔，安装承压视镜，在承压容器底部靠中间部位开两孔，分别预留用于连接底部浸润液进液管线与排净管线，在顶部靠右侧开一孔，预留顶部连接浸润液进液管线，在承压容器底部靠两侧位置安装支座，确保承压容器水平；
(2)将载物台通过侧装支架焊接固定在右侧盲板上，顶部浸润液进液管与底部进液管均直插入至承压容器内，末端喷嘴接近载物台，左侧盲板的上孔通过管线连接调压阀和放空阀，下孔连接浸没液管，将调压阀、放空阀和浸没液进液阀关闭，调压阀连接至压力源，机械压力表连接到进气管道；
(3)承压容器顶部连接至顶部浸润液进液阀并关闭阀门，承压容器底部连接至底部浸润液进液阀与排净阀并关闭阀门；
具体接触角检测步骤如下：
(1)将左侧卡箍盲板紧闭密封，固体材料检测面朝上放置在载物台上，用压台压住，螺栓紧固，依据检测需要，将右侧盲板正装或倒装，与承压容器紧闭密封，通过视镜观察确保载物台上固体材料表面水平；
(2)检查确保所有阀门紧闭，缓慢开启调压阀至一定开度，维持一段时间，检查装置密封性；装置密封性确认无误，关闭调压阀，开启放空阀泄压至常压；
(3)依据需要开启顶部浸润液进液阀或底部浸润液进液阀，将浸润液滴到固体材料表面，当浸润液在固体材料表面达到稳态后，开启浸没液进液阀，至浸没液完全淹没固体材料与浸润液；
(3)当浸润液再次达到稳态后，开启补充光源，依据光照条件及液-液-固界面情况调整光照，确保液-液-固界面清晰，使用相机拍照，记录为某一液体氛围内，常压下液-液-固接触角，开启调压阀，将装置内压力调整至检测要求，当压力稳定且浸润液在固体材料表面达到稳态后，使用相机拍照，记录为某一液体氛围内，某一压力下液-液-固接触角，可依据需要多次调整装置内压力，记录不同压力条件下液-液-固接触角，使用图片分析仪，对比分析常压与非常压下液-液-固接触角；
(4)检测结束后，开启放空阀泄压至常压后，断开左侧浸没液管、断开顶部与底部浸润液进液管线，将两侧卡箍盲板拆卸，载物台取出，清洗实验装置。
Claims (9)
1.一种非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：该检测装置包括承压容器(1)，设于该承压容器(1)内、用于固定固体材料的载物台(2)，以及设于承压容器(1)前后面上的承压视镜(3)；
所述承压容器(1)的一侧上端开设有压力源接口(4)，一侧下端开设有浸没液接口(5)，所述承压容器(1)的顶部和底部分别连通浸润液进液管(6)，该浸润液进液管(6)的出液端口靠近载物台(2)；
所述载物台(2)包括与承压容器(1)侧端相固定连接的下层平面(7)，以及位于该下层平面(7)上并设有凸台的上层压台(8)。
2.根据权利要求1所述的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：所述压力源接口(4)处通过管线依次连接压力源(9)，调压阀(10)及机械压力表(11)，所述管线上还延伸设有放空管线，该放空管线上设有放空阀(12)。
3.根据权利要求1所述的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：所述承压容器(1)为横向设置的水平圆柱形容器，其两侧配设有卡箍盲板(13)。
4.根据权利要求3所述的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：所述承压容器(1)内设有水平限位块(14)，所述载物台(2)的下层平面(7)位于该水平限位块(14)上。
5.根据权利要求1所述的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：所述上层压台(8)中间留设矩形孔(15)，上层压台(8)与下层平面(7)上设有位置对应的螺纹孔。
6.根据权利要求1所述的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：所述承压容器(1)的外部设有光源补充设备，所述承压容器(1)内的顶部设有配合该光源补充设备用于调整光照情况的承压视镜。
7.根据权利要求1所述的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：所述浸没液接口(5)与浸没液管(16)相连通设置，该浸没液管(16)上设有进液阀(17)，所述浸润液进液管(6)上设有浸润液进口阀(18)，浸润液进液管(6)上设有喷嘴(19)。
8.根据权利要求1所述的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：所述承压容器(1)通过支座(20)固定于平面上。
9.根据权利要求1所述的非常压工况下液-液-固接触角检测装置，其特征在于：所述承压容器(1)的底端还设有排净管(21)，该排净管上设有排净阀(22)。
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