RU2744463C1 - Optical tensiometer for measurement of contact angle of wetting on preparation of rock by method of attached bubble and method of its operation - Google Patents
Optical tensiometer for measurement of contact angle of wetting on preparation of rock by method of attached bubble and method of its operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744463C1 RU2744463C1 RU2020123404A RU2020123404A RU2744463C1 RU 2744463 C1 RU2744463 C1 RU 2744463C1 RU 2020123404 A RU2020123404 A RU 2020123404A RU 2020123404 A RU2020123404 A RU 2020123404A RU 2744463 C1 RU2744463 C1 RU 2744463C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rock
- preparation
- holder
- bubble
- float
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Заявленное техническое решение в целом относится к области исследования физико-химических свойств поверхности, а именно, к группе изобретений, предназначенной для количественной характеристики смачиваемости порошковых препаратов, изготовленных заявленным способом, и предназначено для определения контактного угла смачивания поверхности раздела газовой и твердой фазы образца горной породы представленного в виде порошка. The claimed technical solution in general relates to the field of research of physical and chemical properties of the surface, namely, to the group of inventions intended for quantitative characteristics of the wettability of powder preparations made by the claimed method, and is intended to determine the contact angle of wetting of the interface between the gas and solid phases of a rock sample presented in powder form.
Далее в тексте заявителем приведены термины, которые необходимы для облегчения однозначного понимания сущности заявленных материалов и исключения противоречий и/или спорных трактовок при выполнении экспертизы по существу. Further in the text, the applicant provides the terms that are necessary to facilitate an unambiguous understanding of the essence of the declared materials and to exclude contradictions and / or controversial interpretations when performing an examination on the merits.
Образец горной породы – отобранная для анализа проба горной породы, преимущественно в воздушно сухом состоянии.Rock sample - a rock sample taken for analysis, mainly in an air dry state.
Препарат образца горной породы – особым образом измельченный и подготовленный образец горной породы, размещенный на индивидуальном носителе, полностью или частично готовый к проведению испытаний.A rock sample preparation is a specially crushed and prepared rock sample, placed on an individual carrier, fully or partially ready for testing.
Смачивание - это поверхностное явление, возникающее на границе соприкосновения твердого тела, жидкостей и газа. Свободные энергии каждой из фаз приводят к проявлению смачиваемости, которая формирует поверхность раздела фаз в зависимости от соотношения этих свободных энергий. Wetting is a surface phenomenon that occurs at the interface between a solid, liquids and gases. The free energies of each of the phases lead to the manifestation of wettability, which forms the interface, depending on the ratio of these free energies.
Смачиваемость – это свойство, характеризующее смачивание жидкостью твердой поверхности по сравнению с другой жидкостью или газом.Wettability is a property that characterizes the wetting of a solid surface by a liquid as compared to another liquid or gas.
Гидрофильность – свойство твердого тела смачиваться водой.Hydrophilicity is the property of a solid to be wetted with water.
Гидрофобность – свойство твердого тела не смачиваться водой. Hydrophobicity is the property of a solid not to be wetted by water.
Периметр смачивания – линия, разделяющая смоченную и несмоченную поверхности.Perimeter of wetting - the line separating wetted and non-wetted surfaces.
Шероховатость поверхности – отношение, обратное к площади поверхности, приходящейся на единицу плоской поверхности.Surface roughness is the inverse ratio of the surface area per unit flat surface.
Контактный угол смачивания - результирующая сил, действующих на поверхность раздела фаз. Он измеряется в точке контакта фаз, по касательной к поверхности раздела, в сторону полярной жидкости. При полном смачивании поверхности твердого тела жидкостью контактный угол смачивания равен нулю (полное растекание), при неполном смачивании – до 90 градусов, большие контактные углы смачивания формируются несмачивающими жидкостями.The contact wetting angle is the result of the forces acting on the interface. It is measured at the point of phase contact, tangential to the interface, towards the polar liquid. When the surface of a solid is completely wetted with a liquid, the contact angle is zero (complete spreading), with incomplete wetting - up to 90 degrees, large contact angles are formed by non-wetting liquids.
Идеальный равновесный контактный угол смачивания (угол Юнга) – угол смачивания, принимаемый в уравнениях Юнга и Лапласа, характерный для гладких однородных поверхностей.The ideal equilibrium contact contact angle (Young's angle) is the contact angle adopted in the Young and Laplace equations, which is characteristic of smooth homogeneous surfaces.
Макроскопический (кажущийся) контактный угол смачивания – 1) угол, рассчитываемый из идеального контактного угла смачивания с учетом шероховатости; 2) измеряемый на практике контактный угол смачивания на неидеальной поверхности.Macroscopic (apparent) contact wetting angle - 1) the angle calculated from the ideal contact wetting angle, taking into account the roughness; 2) the contact angle of wetting measured in practice on a non-ideal surface.
Статический контактный угол смачивания – угол, измеряемый при отсутствии изменений периметра смачивания.Static contact wetting angle - the angle measured in the absence of changes in the wetting perimeter.
Динамический контактный угол смачивания – угол, измеряемый при изменяющемся периметре смачивания и зависящий от времени контакта жидкости и твердого тела.Dynamic contact wetting angle is an angle measured with a changing wetting perimeter and depending on the time of contact of a liquid and a solid.
Угол натекания – динамический контактный угол смачивания, образующийся при движении фронта жидкости по несмоченной твердой поверхности.Leakage angle is a dynamic contact wetting angle formed when the liquid front moves over a non-wetted solid surface.
Угол стекания - динамический контактный угол смачивания, образующийся при движении фронта жидкости по смоченной твердой поверхности.The drainage angle is a dynamic contact wetting angle formed when the liquid front moves along a wetted solid surface.
Метод прикрепленного пузырька (captive bubble method) (Drelich J W Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements // Advances in Colloid and Interface Science 267 (2019) 1–14) – метод определения контактного угла смачивания, основанный на посадке пузырька газа на твердую поверхность, погруженную в жидкость; преимущественно пузырек прикрепляется к твердой поверхности снизу.The captive bubble method (Drelich JW Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements // Advances in Colloid and Interface Science 267 (2019) 1-14) is a method for determining the contact angle based on on the landing of a gas bubble on a solid surface immersed in a liquid; predominantly the bubble is attached to the solid surface from below.
Уравнение Венцель – Дерягина – соотношение между идеальным и макроскопическим углами смачивания:The Wenzel - Deryagin equation is the ratio between ideal and macroscopic contact angles:
cos θw = r cos θ,cos θ w = r cos θ,
где θ – идеальный контактный угол смачивания, определенный уравнением Юнга, r – фактор шероховатости.where θ is the ideal contact wetting angle determined by Young's equation, r is the roughness factor.
Уравнение Касси – Бакстер - соотношение между идеальным и макроскопическим углами смачивания:Cassie - Baxter equation - relationship between ideal and macroscopic contact angles:
cos θCB = Σλi cos θYi ,cos θ CB = Σ λi cos θ Yi ,
где θYi – идеальный контактный угол смачивания материала i, включая воздух, λi – доля поверхности, занимаемая материалом i.where θ Yi is the ideal contact angle of material i, including air, λ i is the fraction of the surface occupied by material i.
Уравнение Юнга – соотношение, определяющее контактный угол смачивания как результирующую сил межфазного натяжения:Young's equation is a relationship that determines the contact wetting angle as a result of interfacial tension forces:
где σ13, σ12, σ23 – межфазные натяжения на границах твердое тело–газ, твердое тело–жидкость и жидкость–газ соответственно. where σ 13 , σ 12 , σ 23 are the interfacial tensions at the solid – gas, solid – liquid, and liquid – gas interfaces, respectively.
В настоящее время смачиваемость приобрела самостоятельное значение в исследовании и разработке горных пород, поскольку влияет на высоту капиллярного подтягивания, коллекторские свойства, трение при вязком течении, а также величину расклинивающего давления, которое в конечном счете определяет прочность связи частиц породы между собой. Например, в почвах контактный угол смачивания может изменяться от 0 до 150 градусов в зависимости химического состава минеральной и органической составляющих, ориентации функциональных групп молекул органического вещества относительно поверхности раздела с жидкой фазой. Ориентация функциональных групп молекул органического вещества почвы меняется в зависимости от привносимых в нее веществ (в частности, вследствие антропогенного воздействия), что существенно влияет на влагоудержание почвы, а, следовательно, на режим полива. At present, wettability has acquired an independent significance in the study and development of rocks, since it affects the capillary pull-up height, reservoir properties, friction in viscous flow, as well as the value of the wedging pressure, which ultimately determines the bond strength of the rock particles with each other. For example, in soils, the contact angle of wetting can vary from 0 to 150 degrees, depending on the chemical composition of the mineral and organic components, the orientation of the functional groups of organic matter molecules relative to the interface with the liquid phase. The orientation of the functional groups of molecules of organic matter in the soil changes depending on the substances introduced into it (in particular, due to anthropogenic impact), which significantly affects the water retention of the soil, and, consequently, the irrigation regime.
Смачиваемость горных пород характеризуется высокой пространственной неоднородностью различных масштабов проявления, что объясняется разнообразием факторов породообразования. Поверхности стенок пор, полостей, трещин и сколов горных пород обладают шероховатостью, неоднородностью химического состава и преимущественно смачиваемы полностью или частично. Однозначное количественное измерение смачиваемости твердой фазы горных пород принципиально невозможно вследствие высокой неопределенности шероховатости и химического состава поверхности. Анализ пространственного распределения смачиваемости и ее зависимости от природных и антропогенных причин являются фундаментальной проблемой для разработки методов управления свойствами грунтов.The wettability of rocks is characterized by high spatial heterogeneity of various manifestation scales, which is explained by a variety of rock formation factors. The surfaces of the walls of pores, cavities, cracks and chips of rocks have roughness, heterogeneity of the chemical composition and are mainly wetted in whole or in part. An unambiguous quantitative measurement of the solid phase wettability of rocks is fundamentally impossible due to the high uncertainty of the surface roughness and chemical composition. Analysis of the spatial distribution of wettability and its dependence on natural and anthropogenic causes are a fundamental problem for the development of methods for controlling soil properties.
В промышленности нашло широкое применение определение контактного угла смачивания различными способами, например, такими, как метод прямого взвешивания, метод пластин Вильгельми, метод растекания, капиллярные методы, методы формы капли или пузырька. Методы прямого взвешивания, а также капиллярные предполагают косвенное получение контактного угла смачивания из расчетов по уравнениям Юнга или Лапласа. Методы пластин Вильгельми и растекания используются для определения смачиваемости гладких (непористых) поверхностей. Методы формы капли и пузырька используются и для гладких, и для шероховатых поверхностей. В последнем случае производят вычисления идеальных контактных углов смачивания по уравнениям Венцель – Дерягина или Касси – Бакстер для макроскопических контактных углов смачивания.In industry, the determination of the contact angle of wetting by various methods has found wide application, for example, such as the direct weighing method, the Wilhelmy plate method, the spreading method, capillary methods, methods of the form of a drop or bubble. Direct weighing methods, as well as capillary ones, imply indirectly obtaining the contact angle of wetting from calculations using Young's or Laplace's equations. Wilhelmy plate and spreading methods are used to determine the wettability of smooth (non-porous) surfaces. Drop and bubble methods are used for both smooth and rough surfaces. In the latter case, the ideal contact wetting angles are calculated using the Wenzel - Deryagin or Cassi - Baxter equations for macroscopic contact wetting angles.
Понятия равновесного и статического контактного угла смачивания для шероховатых гетерогенных поверхностей строго не определены [Drelich J W Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements // Advances in Colloid and Interface Science 267 (2019) 1–14], поэтому характеристику смачиваемой поверхности целесообразно исследовать с применением методов математической статистики. The concepts of the equilibrium and static contact angle for rough heterogeneous surfaces are not strictly defined [Drelich JW Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements // Advances in Colloid and Interface Science 267 (2019) 1-14], therefore it is advisable to investigate the characteristics of the wetted surface using the methods of mathematical statistics.
Для сбора репрезентативной выборки результатов измерений по смачиваемости одного образца горной породы необходимо, чтобы на исследуемой поверхности препарата были измерены не менее 20 отдельных пузырьков, в которых находится преимущественно воздух. Верхняя граница числа измеряемых пузырьков, как правило, не превышает 50 единиц, это количество пузырьков является максимально возможным из-за ограниченной площади поверхности исследуемых порошковых глинистых препаратов и наличия риска необратимых изменений свойств исследуемой поверхности в процессе измерений, вследствие взаимодействия исследуемой поверхности препарата с используемой жидкостью в течение временного интервала, превышающего несколько минут. To collect a representative sample of the results of measurements on the wettability of one rock sample, it is necessary that at least 20 separate bubbles, in which there is mainly air, were measured on the studied surface of the preparation. The upper limit of the number of measured bubbles, as a rule, does not exceed 50 units, this number of bubbles is the maximum possible due to the limited surface area of the studied powder clay preparations and the risk of irreversible changes in the properties of the studied surface during measurements due to the interaction of the studied surface of the preparation with the liquid used. for a time interval exceeding a few minutes.
Из исследованного уровня техники для реализации известного метода повсеместно применяются оптические тензиометры, измеряющие контактные углы смачивания на каплях жидкости и воздушных пузырьках, прикрепленных к поверхности исследуемого материала. В частности, для определения краевого угла смачивания жидкости методами лежащей капли и прикрепленного пузырька на поверхности твердого, в том числе пористого, материала используются оптические тензиометры, например, известной фирм Data Physics Instruments, Tracker, Kruss, Ramé-Hart.From the studied prior art for the implementation of the known method, optical tensiometers are widely used, measuring the contact angles of wetting on liquid droplets and air bubbles attached to the surface of the material under study. In particular, to determine the contact angle of liquid wetting by the methods of a lying drop and an attached bubble on the surface of a solid, including porous, material, optical tensiometers are used, for example, by the well-known companies Data Physics Instruments, Tracker, Kruss, Ramé-Hart.
Известные устройства для определения контактного угла смачивания (оптические тензиометры) в целом представляют собой системы, состоящие из оптически-цифрового блока, а также крепления образца, который установлен с ограниченной подвижностью, системы подвода жидкости или газа, имеющей подвижность только по вертикальной оси, что снижает возможности выбора места установки пузырьков воздуха. Known devices for determining the contact angle of wetting (optical tensiometers) in general are systems consisting of an optical-digital unit, as well as fixing a sample, which is installed with limited mobility, a liquid or gas supply system with mobility only along the vertical axis, which reduces the possibility of choosing the place of installation of air bubbles.
При этом образцы также могут помещаться в камеры с вариацией температуры, давления, состава внешней среды. Moreover, the samples can also be placed in chambers with variations in temperature, pressure, and the composition of the external environment.
Подвод жидкости или газа к поверхности образца осуществляется вручную или автоматически.The supply of liquid or gas to the sample surface is carried out manually or automatically.
При этом в известных устройствах есть насадки подвода для формирования на поверхности образца как капель, так и газовых пузырьков. At the same time, the known devices have inlet nozzles for the formation of both drops and gas bubbles on the sample surface.
Известные оптические тензиометры имеют в целом приведенные далее недостатки общего характера, обусловленные их неприспособленностью к работе с пористыми гетерогенными образцами:The known optical tensiometers generally have the following general drawbacks due to their inability to work with porous heterogeneous samples:
- посадка капли на пористый образец горной породы со временем сопровождается ее растеканием и впитыванием;- the landing of a drop on a porous rock sample is accompanied by its spreading and absorption over time;
- метод прикрепленного пузырька нереализуем в отношении поверхности дисперсной горной породы, поскольку не применяется специальная подготовка препарата образца горной породы;- the attached bubble method is unrealizable in relation to the surface of dispersed rock, since no special preparation of the rock sample is applied;
- вариация контактного угла смачивания вдоль смоченного периметра обычно выпадает из поля зрения исследователя из-за частичной или полной невозможности вращать препарат горной породы относительно фокуса оптической системы;- the variation of the contact angle of wetting along the wetted perimeter usually falls out of the field of view of the researcher due to the partial or complete impossibility to rotate the rock specimen relative to the focus of the optical system;
- поиск линии контакта пузырька с исследуемой поверхностью затруднен при низкой оптической контрастности с подложкой и / или с окружающей жидкостью; - the search for the line of contact of the bubble with the surface under study is difficult at low optical contrast with the substrate and / or with the surrounding liquid;
- при реализации устройствами метода прикрепленного пузырька отсутствует перемещение дозатора газа относительно исследуемой поверхности в горизонтальной плоскости, что снижает репрезентативность (представительность) измерений на гетерогенных поверхностях; - when devices implement the attached bubble method, there is no displacement of the gas meter relative to the investigated surface in the horizontal plane, which reduces the representativeness (representativeness) of measurements on heterogeneous surfaces;
- горизонталь держателя для крепления препарата устанавливается либо за счет установки основания, либо апостериорно, за счет изменения наклона базисной линии на цифровом изображении пузырька, что вносит искажения в определение контактного угла смачивания при негоризонтальной установке основания или затрудненном поиске базисной линии; - the horizontal of the holder for fastening the preparation is set either by installing the base, or a posteriori, by changing the slope of the baseline on the digital image of the bubble, which distorts the determination of the contact wetting angle when the base is not horizontally installed or when the baseline is difficult to find;
- при реализации метода прикрепленного пузырька игла подвижного дозатора газа не допускает одновременно произвольной и точной установки в вертикальной плоскости относительно исследуемой поверхности как при ручном, так и при автоматическом управлении иглой, вследствие чего повышается вероятность повреждения иглой поверхности порошка горной породы и отрыва пузырьков при их слабой адгезии;- when implementing the method of the attached bubble, the needle of the movable gas dispenser does not simultaneously allow arbitrary and accurate installation in the vertical plane relative to the surface under study, both with manual and automatic control of the needle, as a result of which the probability of damage to the surface of the rock powder by the needle and the separation of bubbles when they are weak adhesion;
- узлы известных устройств механических приводов различаются материалами и конструктивными особенностями, имеют высокую стоимость и низкую ремонтопригодность.- Knots of known devices of mechanical drives differ in materials and design features, have a high cost and low maintainability.
Известен аналог по отношению к тензиометру серии ОСА 15ЕС производителя DataPhysics Instruments, Германия (каталог http://www.soctrade.com/booklets/dataphysics_Products.pdf.pdf). Сущностью известного устройства является:Known analogue in relation to the tensiometer of the OSA 15EC series manufactured by DataPhysics Instruments, Germany (catalog http://www.soctrade.com/booklets/dataphysics_Products.pdf.pdf). The essence of the known device is:
- держатель образца, представляющий собой столик с удерживающими лапками, подвижный в трех плоскостях; - sample holder, which is a table with holding legs, movable in three planes;
- инжектор, представляющий собой иглу, изогнутую дважды под 90о, подвижную в вертикальном направлении; - an injector, which is a needle bent twice by 90 movable in a vertical direction;
- цифровая видеокамера, неподвижно закрепленная на общем основании со столиком – держателем;- digital video camera, fixedly fixed on a common base with a table - holder;
- источник света. - Light source.
Недостатком известного аналога по отношению к тензиометру является неприспособленность к реализации метода прикрепленного пузырька. The disadvantage of the known analogue in relation to the tensiometer is the inability to implement the attached bubble method.
Известен аналог по отношению к тензиометру - полезная модель по патенту РФ № 92860 «Портативное устройство для измерения углов смачивания поверхностей и поверхностного натяжения жидкостей» [4]. Сущностью является портативное устройство для измерения углов смачивания поверхностей и поверхностного натяжения жидкостей, содержащее видеокамеру, оптическую часть, регулируемый столик для образцов, дозатор жидкости, осветитель и компьютер для обработки результатов измерений, отличающееся тем, что в качестве оптической системы используется телецентрический объектив с перестраиваемым рабочим расстоянием, в качестве видеокамеры используется USB-камера, а в качестве осветителя - светодиодный осветитель, также питаемый через USB порт переносного персонального компьютера (ноутбука). Устройство по п.1, отличающееся тем, что для удобства юстировки и использования в полевых условиях видеокамера, оптическая часть, столик для образцов, дозатор жидкости и осветитель закреплены на общем основании.Known analogue in relation to the tensiometer - a useful model according to the patent of the Russian Federation No. 92860 "Portable device for measuring the angles of wetting surfaces and surface tension of liquids" [4]. The essence is a portable device for measuring wetting angles of surfaces and surface tension of liquids, containing a video camera, an optical part, an adjustable stage for samples, a liquid dispenser, an illuminator and a computer for processing measurement results, characterized in that a telecentric lens with a tunable working distance, a USB camera is used as a video camera, and an LED illuminator is used as an illuminator, also powered via the USB port of a portable personal computer (laptop). The device according to
Недостатками известного аналога является невозможность изменять место посадки пузырька в пределах всей имеющейся поверхности.The disadvantages of the known analogue is the impossibility to change the landing site of the bubble within the entire available surface.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлено устройство, оптический тензиометр, выбранное заявителем в качестве прототипа по совокупности совпадающих признаков в отношении тензиометра – патент на изобретение № CN110018086A «Устройство и способ для количественного измерения силы гистерезиса между твердой поверхностью и пузырьками или каплями жидкости» [2]. Известный тензиометр используется для измерения поверхностного натяжения и определения краевого угла смачивания жидкости на поверхности твердого тела по методу формы капли или пузырька воздуха в жидкости. Сущностью прототипа является устройство для количественного определения силы гистерезиса между твердой поверхностью и пузырьками или каплями, отличающееся тем, что устройство содержит: фиксированную ступень отбора проб, камеру, источник света, пробоотборник, привод втулки, привод толкателя, при этом инжектор выполнен в форме шприца, имеющего гильзу, иглу, сообщающуюся с гильзой, и поршневой толкатель, вставленный в гильзу, игла представляет собой изогнутую иглу или прямую иглу, причем центр линзы камеры, центр источника света и центр положения на ступени образца, где помещается образец, расположены на одной прямой линии.From the investigated prior art, the applicant identified a device, an optical tensiometer, selected by the applicant as a prototype based on the combination of coinciding features in relation to the tensiometer - patent for invention No. CN110018086A "Device and method for quantitatively measuring the hysteresis force between a solid surface and bubbles or liquid drops" [2] ... The known tensiometer is used to measure the surface tension and determine the contact angle of wetting of a liquid on the surface of a solid by the method of the shape of a drop or air bubble in a liquid. The essence of the prototype is a device for quantifying the hysteresis force between a solid surface and bubbles or drops, characterized in that the device contains: a fixed sampling stage, a camera, a light source, a sampler, a sleeve drive, a pusher drive, while the injector is made in the form of a syringe, having a sleeve, a needle communicating with the sleeve, and a piston pusher inserted into the sleeve, the needle is a curved needle or a straight needle, and the center of the camera lens, the center of the light source and the center of the position on the sample stage where the sample is placed are located on one straight line ...
Таким образом, в прототипе пузырек воздуха устанавливается на поверхность, погруженную в жидкость, через обратную иглу воздуховода - дозатора с помощью поршня воздуховода - дозатора. Видеокамера снимает процесс установки и динамику пузырька. Thus, in the prototype, the air bubble is installed on a surface immersed in liquid through the return needle of the air duct - dispenser using the piston of the air duct - dispenser. The video camera records the installation process and the dynamics of the bubble.
К недостаткам прототипа можно отнести жесткое крепление центра линзы камеры, центра источника света и центра положения на ступени образца на одной прямой линии, что приводит к:The disadvantages of the prototype include the rigid attachment of the center of the camera lens, the center of the light source and the center of the position on the sample step on one straight line, which leads to:
- невозможности выполнять съемку пузырька с разных ракурсов, что не позволяет получить распределение смачиваемости вдоль смоченного периметра образца;- the impossibility of shooting a bubble from different angles, which does not allow obtaining the distribution of wettability along the wetted perimeter of the sample;
- невозможности произвольно изменять место посадки пузырька без риска разрушения поверхности порошкового препарата, погруженного в жидкость, что снижает достоверность результатов измерений на гетерогенной поверхности.- the impossibility of arbitrarily changing the landing site of the bubble without the risk of destroying the surface of the powder preparation immersed in the liquid, which reduces the reliability of the measurement results on the heterogeneous surface.
Из исследованного уровня техники заявителем выявлен источник, выбранный заявителем в качестве прототипа по совокупности совпадающих признаков по отношению к способу работы заявленного устройства [Xue J, Shi P, Zhu L, Ding Ji, Chen Q, Wang Q A modified captive bubble method for determining advancing and receding contact angles // Applied Surface Science 296 (2014) 133–13] [3]. Способ работы прототипа заключается в установке пузырька газа на исследуемую поверхность, посредством обратной иглы дозатора газа, подвижной в вертикальной плоскости, закрепленную на столике - держателе, в термостатированной ванне с жидкостью. Пузырек фотографируют. Далее по снимкам определяют контактный угол смачивания. Полученные изображения обрабатывают с помощью встроенного программного обеспечения. From the investigated prior art, the applicant identified a source selected by the applicant as a prototype by a combination of matching features in relation to the method of operation of the claimed device [Xue J, Shi P, Zhu L, Ding Ji, Chen Q, Wang QA modi fi ed captive bubble method for determining advancing and receding contact angles // Applied Surface Science 296 (2014) 133-13] [3]. The method of operation of the prototype consists in installing a gas bubble on the investigated surface by means of a reverse needle of a gas dispenser, movable in a vertical plane, fixed on a table - holder, in a thermostated bath with liquid. The bubble is photographed. Further, according to the pictures, the contact wetting angle is determined. The resulting images are processed using built-in software.
Прототип в силу своих конструктивных особенностей имеет характерные для данных устройств недостатки в способе реализации установки пузырьков на исследуемую поверхность, т.е. имеет низкую достоверность измерения на гетерогенных поверхностях и, как следствие этого, непригодно для измерений контактных углов смачивания на глинистых образцах. The prototype, due to its design features, has disadvantages characteristic of these devices in the way of implementing the installation of bubbles on the surface under study, i.e. has a low measurement reliability on heterogeneous surfaces and, as a consequence, is unsuitable for measurements of contact angles of wetting on clay samples.
Например, устройство в прототипе устройства CN110018086A [2] предполагает, что образец на держателе, видеокамера и источник света расположены строго на одной линии, что исключает возможность замера углов более чем на одном пузырьке, против 20 - 50 замеров в заявленном техническом решении.For example, the device in the prototype device CN110018086A [2] assumes that the sample on the holder, the video camera and the light source are located strictly on the same line, which excludes the possibility of measuring angles on more than one bubble, versus 20-50 measurements in the claimed technical solution.
К недостаткам прототипа в отношении способа работы заявленного тензиометра можно отнести:The disadvantages of the prototype in relation to the method of operation of the claimed tensiometer include:
- невозможность проведения измерения при неровной установке основания оптического тензиометра, поскольку горизонтальное положение держателя образца поддерживается основанием оптического тензиометра, которое не всегда возможно установить строго горизонтально;- the impossibility of taking measurements when the base of the optical tensiometer is not evenly installed, since the horizontal position of the sample holder is supported by the base of the optical tensiometer, which is not always possible to set strictly horizontally;
- невозможность плавно приближать и удалять обратную иглу воздуховода - дозатора на произвольное расстояние от исследуемой поверхности, что может приводить к отрыву пузырьков и повреждению поверхности препарата острым концом иглы.- the impossibility of smoothly approaching and removing the return needle of the air duct - dispenser at an arbitrary distance from the investigated surface, which can lead to the separation of bubbles and damage to the surface of the drug by the sharp end of the needle.
Заявителем выявлены известные способы подготовки порошковых препаратов образцов горных пород к измерению контактного угла смачивания, описанные, например, авторами [Bachmann J, Goebel M-O, Woche S K Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces // J. Hydrol. Hydromech., 61, 2013, 1, 3–8 DOI: 10.2478/johh-2013-0002] [5], [Архипов В А, Палеев Д Ю, Патраков Ю Ф, Усанина А С Определение характеристик смачиваемости порошковых материалов // Известия Высших Учебных Заведений, 55, № 7/2 Физика 2012] [6]. Известные способы подготовки порошковых препаратов горных пород к измерению контактного угла смачивания пригодны для использования в методе лежащей капли, преимущественно на поверхности образцов, имеющей контактный угол смачивания более 50°. Известные способы подготовки порошковых препаратов горных пород к измерению контактного угла смачивания, в целом, включают операции: измельчение образца горной породы, укладка частиц горной породы на верхнюю часть несущей подложки, уплотнение частиц горной породы на подложке с приложением давлений, выбираемых из диапазона 0,5 кПа – 500 МПа эмпирически.The applicant has identified known methods for preparing powder preparations of rock samples for measuring the contact angle of wetting, described, for example, by the authors [Bachmann J, Goebel M-O, Woche S K Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces // J. Hydrol. Hydromech., 61, 2013, 1, 3–8 DOI: 10.2478 / johh-2013-0002] [5], [Arkhipov VA, Paleev D Yu, Patrakov Yu F, Usanina AS Determination of the wettability characteristics of powder materials // Izvestia Higher Educational Institutions, 55, No. 7/2 Physics 2012] [6]. Known methods for preparing powder preparations of rocks for measuring the contact angle of wetting are suitable for use in the method of a lying drop, mainly on the surface of samples having a contact angle of more than 50 °. Known methods of preparing powder rock preparations for measuring the contact angle of wetting, in general, include the following operations: crushing a rock sample, placing rock particles on the upper part of a carrier substrate, compacting rock particles on a substrate with the application of pressures selected from the range of 0.5 kPa - 500 MPa empirically.
К недостаткам известного способа подготовки порошковых препаратов образцов почв к измерению контактного угла смачивания, описанном [Bachmann J, Goebel M-O, Woche S K Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces // J. Hydrol. Hydromech., 61, 2013, 1, 3–8 DOI: 10.2478/johh-2013-0002] [5], можно отнести непригодность препарата, подготовленного известным способом, к использованию в методе прикрепленного пузырька в силу следующих особенностей:The disadvantages of the known method for preparing powder preparations of soil samples for measuring the contact angle of wetting, described [Bachmann J, Goebel M-O, Woche S K Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces // J. Hydrol. Hydromech., 61, 2013, 1, 3–8 DOI: 10.2478 / johh-2013-0002] [5], it is possible to attribute the unsuitability of a preparation prepared by a known method for use in the attached vesicle method due to the following features:
- отсутствует этап доведения веса препарата до постоянного значения, - there is no stage of bringing the weight of the drug to a constant value,
- отсутствует требование к водостойкости клейкого слоя, удерживающего глинистые частицы в препарате, - there is no requirement for the water resistance of the adhesive layer retaining clay particles in the preparation,
- давление, используемое при подготовке препарата, очень незначительно, - the pressure used in preparation of the preparation is very low,
что в совокупности не позволяет гарантировать целостность препарата во время проведения измерений методом прикрепленного пузырька, находящегося в погруженном в воду состоянии.which, taken together, does not allow guaranteeing the integrity of the preparation during measurements by the method of the attached bubble, which is in a state of submersion in water.
К недостаткам известного способа подготовки порошковых препаратов образцов горной породы к измерению контактного угла смачивания на порошковых препаратах горной породы, описанном [Архипов В А, Палеев Д Ю, Патраков Ю Ф, Усанина А С Определение характеристик смачиваемости порошковых материалов // Известия Высших Учебных Заведений, 55, № 7/2 Физика 2012] [6], относится The disadvantages of the known method of preparing powder preparations of rock samples for measuring the contact angle of wetting on powder rock preparations described [Arkhipov VA, Paleev D Yu, Patrakov Yu F, Usanina AS Determination of the wettability characteristics of powder materials // Proceedings of Higher Educational Institutions, 55, No. 7/2 Physics 2012] [6], refers
- применение избыточного давления на образец (более 400 МПа), что делает непригодным данный способ подготовки препарата с глинистыми частицами в силу того, что при избыточном давлении глина приобретает текучесть, теряя свойства твердой фазы, и полученные препараты не позволяют достоверно оценить смачиваемость образца в условиях, где такое избыточное давление отсутствует.- the use of excessive pressure on the sample (more than 400 MPa), which makes this method of preparing a preparation with clay particles unsuitable due to the fact that under excessive pressure the clay acquires fluidity, losing the properties of the solid phase, and the obtained preparations do not allow to reliably assess the wettability of the sample under conditions where such excess pressure is absent.
Таким образом, наиболее близким аналогом к заявленному техническому решению (прототипом) по совокупности совпадающих признаков в отношении способа подготовки препарата горной породы к измерению контактного угла смачивания выбран источник [Bachmann J, Goebel M-O, Woche S K Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces // J. Hydrol. Hydromech., 61, 2013, 1, 3–8 DOI: 10.2478/johh-2013-0002] [5].Thus, the source [Bachmann J, Goebel MO, Woche SK Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces // J. Hydrol. Hydromech., 61, 2013, 1, 3–8 DOI: 10.2478 / johh-2013-0002] [5].
Прототип, выбранный заявителем, совпадает с заявленным техническим решением по совокупности совпадающих признаков способа, а именно в том, что:The prototype chosen by the applicant coincides with the claimed technical solution in terms of the totality of the coinciding features of the method, namely that:
- измельчают и просеивают частицы горной породы, - crushing and sieving rock particles,
- наклеивают частицы порошка горной породы на удерживающую площадку посредством двусторонней клейкой ленты, - glue the rock powder particles onto the holding pad by means of double-sided adhesive tape,
- уплотняют частицы на препарате с использованием фиксированного давления, - compacting particles on the preparation using a fixed pressure,
- встряхивают неприклеившиеся частицы с препарата горной породы. - shake the non-adherent particles from the rock preparation.
При этом описанные в других аналогах способы привязаны к связным (не диспергированным) поверхностям и не совпадают с заявленным способом подготовки препарата, т.к. не обеспечивают приклеивание частичек порошка на удерживающую площадку.At the same time, the methods described in other analogs are tied to coherent (not dispersed) surfaces and do not coincide with the declared method of preparation of the drug, because do not ensure the adhesion of powder particles to the holding pad.
Задачами и техническим результатом заявленного технического решения в целом является устранение недостатков прототипов за счет:The objectives and technical result of the claimed technical solution as a whole is to eliminate the shortcomings of prototypes due to:
1 - обеспечения возможности использования метода прикрепленного пузырька к порошковому препарату образца горной породы, преимущественно глинистой, что исключает растекание и впитывание капель, которые традиционно используются в известных способах для исследования смачиваемости пористых образцов;1 - enabling the use of the method of an attached bubble to a powder preparation of a rock sample, mainly clay, which excludes spreading and absorption of drops, which are traditionally used in known methods for studying the wettability of porous samples;
2 - обеспечения возможности измерения контактных углов смачивания вдоль смоченного периметра, что делает доступным усреднение влияния локальной анизотропии смачиваемости для поверхностей с высокой гетерогенностью по периметру смачивания;2 - ensuring the possibility of measuring contact angles of wetting along the wetted perimeter, which makes it possible to average the effect of local anisotropy of wettability for surfaces with high heterogeneity along the wetting perimeter;
3 - обеспечения возможности получать цифровые изображения разной контрастности в широком диапазоне освещенности, что способствует более точному определению точки контакта поверхности пузырька с поверхностью препарата и обеспечивает более высокую точность измерений контактного угла; 3 - providing the ability to obtain digital images of different contrast in a wide range of illumination, which contributes to a more accurate determination of the point of contact of the surface of the bubble with the surface of the preparation and provides a higher accuracy of measurements of the contact angle;
4 – обеспечения большего числа степеней свободы перемещения обратной иглы воздуховода - дозатора относительно порошкового препарата, что обеспечивает полный охват исследуемой поверхности, тем самым обеспечивая более высокую представительность и достоверность набора измерений на гетерогенных поверхностях; 4 - ensuring a greater number of degrees of freedom of movement of the return needle of the air duct - dispenser relative to the powder preparation, which ensures full coverage of the investigated surface, thereby ensuring a higher representativeness and reliability of a set of measurements on heterogeneous surfaces;
5 - обеспечения высокой точности горизонтирования препарата горной породы на поплавке-держателе независимо от угла наклона основания оптического тензиометра, что исключает возможность искажения при определении контактного угла смачивания;5 - ensuring high accuracy of leveling the rock preparation on the float-holder regardless of the angle of inclination of the base of the optical tensiometer, which excludes the possibility of distortion when determining the contact angle of wetting;
6 – разработки щадящего способа позиционирования кончика обратной иглы воздуховода - дозатора по отношению к поверхности препарата горной породы, что исключает повреждение обратной иглой воздуховода - дозатора поверхности препарата горной породы и отрыв пузырьков газа при низкой адгезии;6 - development of a gentle method for positioning the tip of the return needle of the air duct - dispenser in relation to the surface of the rock preparation, which excludes damage to the surface of the rock preparation by the return needle - dispenser and the separation of gas bubbles with low adhesion;
7 - обеспечения повышения ремонтопригодности при использовании стандартных бюджетных узлов, входящих в состав оптического тензиометра.7 - ensuring improved maintainability when using standard budget units that are part of the optical tensiometer.
При этом в результате устранения недостатков прототипов, заявитель достигает и другие задачи, которые достигаются автоматически при решении поставленных задач, таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает получение сверхсуммарного технического результата за счет оригинального сочетания признаков заявленной конструкции, способа работы устройства и признаков способа получения препарата, а именно:At the same time, as a result of eliminating the shortcomings of the prototypes, the applicant achieves other tasks that are achieved automatically when solving the assigned tasks, thus, the claimed technical solution provides a super-cumulative technical result due to the original combination of features of the claimed design, the way the device works and features of the way to obtain the drug, namely:
8 – щадящего режима передвижений обратной иглы воздуховода - дозатора в горизонтальной плоскости по отношению к поверхности порошкового препарата горной породы, избегая ее повреждения – за счет конструктивных особенностей приводов;8 - sparing mode of movement of the return needle of the air duct - dispenser in the horizontal plane in relation to the surface of the powder preparation of the rock, avoiding its damage - due to the design features of the drives;
9 - контроля места установки пузырька на поверхность исследуемого препарата горной породы - за счет отражения исследуемой поверхности в зеркале под ванной; 9 - control of the place of installation of the bubble on the surface of the investigated rock preparation - due to the reflection of the investigated surface in the mirror under the bath;
10 – масштабирования линейных размеров пузырька – за счет нанесения линейки на поплавок-держатель и его отражения в зеркале.10 - scaling the linear dimensions of the bubble - by drawing a ruler on the float-holder and its reflection in the mirror.
Сущностью заявленного технического решения является оптический тензиометр для измерения контактного угла смачивания на порошковых препаратах горной породы методом прикрепленного пузырька, выполненный в виде термостатированной оптически прозрачной ванны, оснащенной воздуховодом - дозатором, состоящим из поршня в гильзе и обратной иглы, держателем и оптически-цифровым блоком, характеризующийся тем, что дополнительно содержит зеркало, а также систему магнитных приводов с возможностью подвода обратной иглы воздуховода - дозатора к поверхности препарата горной породы; ванна оснащена помпой - регулятором уровня воды; держатель представляет The essence of the claimed technical solution is an optical tensiometer for measuring the contact angle of wetting on powder rock preparations by the attached bubble method, made in the form of a thermostated optically transparent bath, equipped with an air duct - dispenser, consisting of a piston in a sleeve and a return needle, a holder and an optical-digital unit, characterized in that it additionally contains a mirror, as well as a system of magnetic drives with the ability to supply the return needle of the air duct - dispenser to the surface of the rock preparation; the bathtub is equipped with a pump - a water level regulator; holder presents
собой поплавок-держатель препарата горной породы, содержащий платформу из водонепроницаемого материала постоянной толщины с равномерно распределенной массой и плотностью ниже плотности воды с фиксаторами для препарата горной породы, выполненных преимущественно в виде лапок и/или жгутов, при этом поплавок-держатель представляет собой самогоризонтирующийся в воде поплавок с возможностью управления его положением в горизонтальной плоскости с помощью системы магнитных приводов, при этом на верхней стороне поплавка-держателя установлен пузырьковый уровень, обеспечивающий возможность контроля горизонтальности поплавка-держателя. Способ работы оптического тензиометра по п.1, заключающийся в том, что устанавливают поплавок-держатель с прикрепленным на его нижнюю сторону с помощью фиксаторов, выполненных преимущественно в виде лапок и/или жгутов, предварительно подготовленным препаратом горной породы, в ванну с водой, далее подводят обратную иглу воздуховода - дозатора к поверхности препарата горной породы, устанавливают прикрепленный к поверхности препарата горной породы пузырек на оптическую ось объектива камеры, отличающийся тем, что препарат горной породы предварительно готовят следующим образом: измельчают и просеивают частицы горной породы, наклеивают частицы порошка горной породы на удерживающую площадку посредством непористой двусторонней клейкой ленты с водостойким клейким слоем, при этом прилагаемое к частицам давление, составляющее 10 кПа, выбирают из диапазона давлений, примерно одинаково изменяющих пористость большинства глин, но не изменяющих реологические свойства глин; уплотняют частицы на препарате с использованием фиксированного давления; далее встряхивают не приклеившиеся частицы с препарата горной породы, причем операции наклеивания, уплотнения и встряхивания частиц порошка горной породы на удерживающей площадке повторяют последовательно, до тех пор, пока вес полученного таким образом препарата не совпадет с точностью до 1% веса порошка на препарате в двух последовательных взвешиваниях; держатель, выполненный в виде поплавка-держателя, устанавливают на предварительно выбранное место установки пузырька на поверхность препарата горной породы, далее автоматически происходит самогоризонтирование поплавка-держателя препарата горной породы в ванне с водой, независимо от угла наклона ванны, далее осуществляют произвольный выбор места установки пузырька на поверхность препарата горной породы с помощью зеркала, системы магнитных приводов, плавно изменяющих положение обратной иглы воздуховода - дозатора и положение поплавка-держателя с препаратом горной породы в горизонтальной плоскости, далее выполняют плавный подвод обратной иглы воздуховода-дозатора к поверхности препарата горной породы с помощью системы магнитных приводов и помпы - регулятора уровня воды в ванне, далее производят плавное совмещение прикрепленного пузырька с оптической осью камеры с помощью помпы - регулятора уровня воды в ванне, после чего выполняют фотографирование пузырька и сохранение изображения в памяти цифровой камеры; далее на полученном изображении пузырька производят измерение контактного угла смачивания поверхности препарата горной породы с помощью транспортира.is a float-holder of a rock preparation containing a platform made of a waterproof material of constant thickness with a uniformly distributed mass and a density lower than that of water with clamps for a rock preparation, made mainly in the form of paws and / or bundles, while the float-holder is self-aligning in water a float with the ability to control its position in the horizontal plane using a system of magnetic drives, while a bubble level is installed on the upper side of the float-holder, which provides the ability to control the horizontal position of the float-holder. The method of operation of the optical tensiometer according to claim 1, consisting in the fact that the float-holder is installed with attached to its lower side by means of clamps, made mainly in the form of paws and / or harnesses, with a preliminarily prepared rock preparation, in a bath with water, then the return needle of the air duct - dispenser is brought to the surface of the rock preparation, a bubble attached to the surface of the rock preparation is installed on the optical axis of the camera lens, characterized in that the rock preparation is preliminarily prepared as follows: rock particles are crushed and sieved, rock powder particles are glued on the holding platform by means of a non-porous double-sided adhesive tape with a waterproof adhesive layer, while the pressure applied to the particles, amounting to 10 kPa, is selected from a range of pressures that approximately equally change the porosity of most clays, but do not change the rheological properties of clays; compacting particles on the preparation using a fixed pressure; then shake the non-adhered particles from the rock preparation, and the operations of sticking, compaction and shaking of the rock powder particles on the holding platform are repeated sequentially until the weight of the preparation obtained in this way coincides with an accuracy of 1% of the weight of the powder on the preparation in two successive weighing; the holder, made in the form of a float-holder, is installed on a pre-selected place of installation of the bubble on the surface of the rock preparation, then the float-holder of the rock preparation in a bath with water is automatically self-aligning, regardless of the angle of inclination of the bath, then the location of the bubble is arbitrarily selected onto the surface of the rock preparation using a mirror, a system of magnetic drives that smoothly change the position of the return needle of the air duct - dispenser and the position of the float-holder with the rock preparation in the horizontal plane, then smoothly supply the return needle of the air duct-dispenser to the surface of the rock preparation using systems of magnetic drives and a pump - a regulator of the water level in the bath, then they smoothly align the attached bubble with the optical axis of the camera using a pump - a water level regulator in the bath, after which the bubble is photographed and the image is saved in the memory digital cameras; then, on the obtained image of the bubble, the contact angle of wetting of the surface of the rock preparation is measured using a protractor.
Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг.1 – Фиг.3.The claimed technical solution is illustrated in Fig. 1 - Fig. 3.
На Фиг.1 приведена принципиальная схема заявленного устройства, где: Figure 1 shows a schematic diagram of the claimed device, where:
1 – оптически прозрачная термостатная ванна, 1 - optically transparent thermostatic bath,
2 – поплавок-держатель, 2 - float holder,
3 – воздуховод - дозатор, 3 - air duct - dispenser,
4 – обратная игла воздуховода - дозатора, 4 - reverse needle of the air duct - dispenser,
5 – помпа – регулятор уровня воды, 5 - pump - water level regulator,
6 – зеркало, 6 - mirror,
7 – цифровая камера, 7 - digital camera,
8 – элементы магнитного привода, 8 - magnetic drive elements,
9 – источник света. 9 - light source.
На Фиг.2 приведена схема примера конкретного выполнения устройства. Figure 2 shows a diagram of an example of a specific implementation of the device.
На Фиг.3. представлена Таблица, в которой содержится информация о: Fig. 3. the table is presented, which contains information about:
- типе образца горной породы, на котором проводились испытания; общем признаке сравниваемых образцов; - the type of rock sample on which the tests were carried out; a common feature of the compared samples;
- среднем экспериментально измеренных контактных углов смачивания на исследуемых поверхностях с доверительным интервалом, рассчитанным исходя из предположения нормального распределения значений контактного угла смачивания при доверительной вероятности 0,95; - the average of the experimentally measured contact angles of wetting on the studied surfaces with a confidence interval calculated on the assumption of a normal distribution of values of the contact angle of wetting at a confidence level of 0.95;
- относительной погрешности определения; размере выборок измерений.- relative determination error; sample size of measurements.
Заявленное техническое решение нашло применение в области измерения контактного угла смачивания при исследовании горных пород методом прикрепленного пузырька для специально подготовленных порошковых препаратов, изготовленных из горных пород заявленным способом. Заявленное техническое решение может быть использовано при измерении контактного угла смачивания гетерогенных поликристаллических препаратов, содержащих глинистые минералы. Поскольку поверхность специально приготовленных порошковых поликристаллических глинистых препаратов обладает микро- и макро-масштабной шероховатостью, измеряемые контактные углы смачивания могут различаться в зависимости от положения капли на поверхности, ее размера и выбранной проекции на вертикальную плоскость фотосъемки, вследствие чего получение представительной выборки экспериментальных данных не может быть реализовано при использовании известных устройств для измерения контактного угла смачивания. The claimed technical solution has found application in the field of measuring the contact angle of wetting in the study of rocks by the attached bubble method for specially prepared powder preparations made from rocks by the claimed method. The claimed technical solution can be used when measuring the contact angle of wetting of heterogeneous polycrystalline preparations containing clay minerals. Since the surface of specially prepared powder polycrystalline clay preparations has micro- and macro-scale roughness, the measured contact angles of wetting may differ depending on the position of the drop on the surface, its size and the selected projection onto the vertical photographic plane, as a result of which obtaining a representative sample of experimental data cannot be obtained. be implemented using known devices for measuring the contact angle of wetting.
Предполагаемое изобретение предназначено для получения статистически обоснованных значений контактного угла смачивания посредством применения заявленной группы изобретений с использованием представительной выборки контактных углов смачивания на порошковых глинистых препаратах.The alleged invention is intended to obtain statistically substantiated values of the contact angle of contact by applying the claimed group of inventions using a representative sample of contact angles of contact on powder clay preparations.
Предполагаемое изобретение позволяет значительно упростить конструкцию оптического тензиометра, повысить его мобильность, унифицировать устройство за счет использования стандартных элементов и повысить как ремонтопригодность, так и экономичность в целом, тем самым повысить его эффективность при использовании по назначению заявленной группы изобретений.The proposed invention makes it possible to significantly simplify the design of the optical tensiometer, to increase its mobility, to unify the device through the use of standard elements and to increase both maintainability and efficiency in general, thereby increasing its efficiency when used for the intended purpose of the claimed group of inventions.
Предполагаемое изобретение реализует способ прикрепленного пузырька для измерения контактных углов смачивания поверхности порошковых препаратов горной породы, преимущественно глин, и обеспечивает возможность более эффективного использования предполагаемого изобретения по назначению.The proposed invention implements a method of an attached bubble for measuring contact angles of wetting of the surface of powder rock preparations, mainly clays, and enables more efficient use of the proposed invention for its intended purpose.
Далее заявителем приведено более подробное описание заявленного технического решения в отношении устройства – оптического тензиометра, которое представляет собой оптический тензиометр для измерения контактного угла смачивания методом прикрепленного пузырька, выполненный в виде термостатированной оптически прозрачной ванны.Next, the applicant gives a more detailed description of the claimed technical solution in relation to a device - an optical tensiometer, which is an optical tensiometer for measuring the contact angle of wetting by the attached bubble method, made in the form of a thermostated optically transparent bath.
Ванна оснащена:The bath is equipped with:
- поплавком-держателем для крепления препарата горной породы с нижней плоской поверхностью; - a float-holder for attaching a rock preparation with a lower flat surface;
- помпой - регулятором уровня воды;- pump - water level regulator;
- воздуховодом - дозатором, состоящим из поршня в гильзе и обратной иглы, находящейся в пределах регулируемых фокусных расстояний цифровой камеры;- an air duct - a dispenser, consisting of a piston in a sleeve and a return needle located within the adjustable focal lengths of a digital camera;
- системой магнитных приводов;- a system of magnetic drives;
- оптически-цифровым блоком;- optical digital unit;
- зеркалом.- a mirror.
Далее заявителем более подробно описаны перечисленные выше детали заявленного оптического тензиометра.Next, the applicant describes in more detail the above details of the claimed optical tensiometer.
Ванна представляет собой термостатированную оптически прозрачную емкость с крышкой в виде прямоугольного параллелепипеда размером, например, 20х15х12 см, выполненную, например, из стекла, пластика и др.The bath is a thermostated optically transparent container with a lid in the form of a rectangular parallelepiped measuring, for example, 20x15x12 cm, made, for example, of glass, plastic, etc.
Термостатирование производят известными методами, например, с помощью известного как такового лабораторного термостата циркуляционного типа.The temperature control is carried out by known methods, for example, using a laboratory circulating type thermostat known as such.
Поплавок-держатель для крепления препарата горной породы представляет собой уравновешенную относительно своего центра тяжести свободно плавающую самогоризонтирующуюся пластину из водонепроницаемого материала, например, из вспененного полимера, размером, например, 8х3х1.5 см, с нижней плоской поверхностью, постоянной толщины с равномерно распределенной массой и плотностью ниже плотности воды. A float-holder for attaching a rock preparation is a free-floating self-aligning plate, balanced relative to its center of gravity, made of a waterproof material, for example, from a foamed polymer, measuring, for example, 8x3x1.5 cm, with a lower flat surface, of constant thickness with a uniformly distributed mass and with a density lower than that of water.
Поплавок-держатель содержит фиксаторы для крепления исследуемого препарата горной породы, представляющие собой (фиксаторы) известные средства, преимущественно, например, лапки, жгуты и т.д.The float-holder contains clamps for fastening the investigated rock preparation, which are (clamps) known means, mainly, for example, legs, harnesses, etc.
Положение поплавка-держателя в горизонтальной плоскости управляется с помощью системы магнитных приводов, прикрепленных к внутренним и наружным стенкам ванной. The position of the float holder in the horizontal plane is controlled by a system of magnetic drives attached to the inner and outer walls of the bath.
Контроль горизонтальности поплавка-держателя проводят с помощью известного как такового пузырькового уровня, установленного на верхней стороне поплавка-держателя. The horizontal control of the float-holder is carried out using a bubble level known as such, mounted on the upper side of the float-holder.
Конструкция поплавка-держателя не приведена на фигурах в силу ее очевидности и во избежание загромождения фигур.The design of the float-holder is not shown in the figures due to its obviousness and in order to avoid cluttering the figures.
Помпа - регулятор уровня воды представляет собой известное как таковое устройство, например, шприц, наполненный водой.The water level pump is a device known per se, for example a syringe filled with water.
Воздуховод - дозатор представляет собой устройство, размещенное на отдельном штативе, и состоящее из поршня в гильзе, соединенного гибким соединением, например, шлангом, с обратной иглой, находящейся в пределах регулируемых фокусных расстояний цифровой камеры, при этом один конец воздуховода - дозатора (обратная игла с частью шланга) размещен в ванне. The air duct - dispenser is a device placed on a separate stand and consisting of a piston in a sleeve connected by a flexible connection, for example, a hose, with a reverse needle located within the adjustable focal lengths of a digital camera, while one end of the air duct is a dispenser (reverse needle with part of the hose) is placed in the bath.
Система магнитных приводов представляет собой, например, неодимовые магниты, прикрепленные к внутренним и наружным стенкам ванной, которые служат для перемещения обратной иглы воздуховода - дозатора и поплавка-держателя.The magnetic drive system is, for example, neodymium magnets attached to the inner and outer walls of the bathtub, which serve to move the return needle of the air duct - dispenser and float holder.
Оптически-цифровой блок представляет собой цифровую камеру, оснащенную картой памяти, например, модели Nikon D3200.An optical digital unit is a digital camera equipped with a memory card such as Nikon D3200.
Зеркало - расположено под ванной, прикреплено на подвижной ручке и предназначено для отражения поверхности препарата горной породы, прикрепленного на поплавке-держателе. Mirror - located under the bathtub, attached to a movable handle and designed to reflect the surface of a rock preparation attached to a float-holder.
Заявленный оптический тензиометр предназначен для измерения контактного угла смачивания на порошковых препаратах горных пород методом прикрепленного пузырька. The claimed optical tensiometer is designed to measure the contact angle of wetting on powder rock preparations by the attached bubble method.
Далее заявителем приведено более подробное описание заявленного технического решения в отношении способа работы оптического тензиометра, который (способ) реализует метод прикрепленного пузырька на подготовленном заявленным способом препарате горной породы, а именно установку пузырька на поверхность препарата горной породы, прикрепленного фиксаторами к поплавку – держателю, преимущественно лапок или жгутов, плавающему на поверхности воды в ванне, при этом уровень поплавка-держателя устанавливается посредством помпы – регулятора уровня.Next, the applicant provides a more detailed description of the claimed technical solution in relation to the method of operation of an optical tensiometer, which (method) implements the method of an attached bubble on a rock preparation prepared by the claimed method, namely, the installation of a bubble on the surface of a rock preparation, attached by clamps to a float holder, mainly legs or harnesses floating on the surface of the water in the bath, while the level of the float-holder is set by means of a pump - a level regulator.
Сущность заявленного технического решения в отношении заявленного способа работы устройства заключается в том, что:The essence of the claimed technical solution in relation to the claimed method of operation of the device is that:
- производят установку поплавка–держателя с прикрепленным на нижнюю сторону поплавка–держателя с помощью фиксаторов, преимущественно лапок или жгутов, препаратом горной породы, подготовленным заявленным способом, в ванну с водой, отличающаяся тем, что происходит самогоризонтирование поплавка-держателя препарата горной породы в ванне с водой, независимо от угла наклона ванны,- installation of the float-holder with attached to the lower side of the float-holder with the help of clamps, mainly paws or harnesses, with a rock preparation prepared by the declared method, into a bath with water, characterized in that the float-holder of the rock preparation in the bath itself is zoned with water, regardless of the angle of inclination of the bath,
- осуществляют выбор места установки пузырька на поверхность препарата горной породы, отличающийся тем, что выбор места посадки пузырька на препарат горной породы осуществляют помощью зеркала, магнитных приводов, плавно изменяющих положение обратной иглы воздуховода - дозатора и контролируется с помощью зеркала, - carry out the choice of the place of installation of the bubble on the surface of the rock preparation, characterized in that the choice of the place of landing of the bubble on the rock preparation is carried out using a mirror, magnetic drives, smoothly changing the position of the return needle of the air duct - dispenser and controlled by means of a mirror,
- обеспечивают подвод обратной иглы воздуховода - дозатора к поверхности препарата горной породы, отличающийся тем, что подвод иглы воздуховода-дозатора к поверхности препарата горной породы производят плавно с помощью помпы - регулятора уровня воды в ванне,- provide the supply of the return needle of the air duct - dispenser to the surface of the rock preparation, characterized in that the supply of the needle of the air duct - dispenser to the surface of the rock preparation is carried out smoothly with the help of a pump - the water level regulator in the bath,
- производят установление прикрепленного к поверхности препарата горной породы пузырька на оптической оси объектива камеры, отличающееся тем, что совмещение прикрепленного пузырька с оптической осью камеры производят плавно с помощью помпы - регулятора уровня воды в ванне,- the bubble attached to the surface of the rock preparation is installed on the optical axis of the camera lens, characterized in that the attached bubble is aligned with the optical axis of the camera smoothly using a pump - a water level regulator in the bath,
- выполняют фотографирование пузырька, сохранение изображения пузырька в памяти цифровой камеры и измерение контактного угла смачивания поверхности препарата горной породы на полученном изображении с помощью транспортира.- photographing the bubble, storing the image of the bubble in the memory of the digital camera and measuring the contact angle of wetting of the surface of the rock preparation on the obtained image using a protractor.
Далее заявителем приведено более подробное описание заявленного технического решения в отношении заявленного способа подготовки препарата, который представляет собой способ подготовки порошкового препарата горной породы из образца горной породы, преимущественно глинистой, для измерения контактного угла смачивания на поверхности подготовленного препарата. Next, the applicant provides a more detailed description of the claimed technical solution in relation to the claimed preparation method, which is a method of preparing a powder preparation of a rock from a rock sample, mainly clay, to measure the contact angle of wetting on the surface of the prepared preparation.
Заявленный способ реализуется следующим образом. The claimed method is implemented as follows.
Производят измельчение образца горной породы посредством любого способа дробления, например, с помощью лабораторной шаровой мельницы или вручную, и просеивание полученного порошка горной породы через сито с ячейкой 0,25 мм.The rock sample is crushed by any crushing method, for example, using a laboratory ball mill or manually, and the resulting rock powder is sieved through a sieve with a mesh of 0.25 mm.
Просеянный таким образом порошок горной породы равномерным слоем распределяют по форме для прессования. The rock powder sifted in this way is distributed in an even layer over the compression mold.
К распределенным частицам порошка горной породы сверху прижимают двустороннюю непористую клейкую ленту с водостойким клейким слоем, например, монтажный скотч на полипропиленовой основе с каучуковым клеем, закрепленный второй плоскостью на гладкой удерживающей площадке, выполненной, например, из стекла или металла. A double-sided non-porous adhesive tape with a waterproof adhesive layer is pressed against the distributed particles of rock powder, for example, polypropylene-based mounting tape with rubber glue, fixed with a second plane on a smooth holding platform made, for example, of glass or metal.
Сверху на удерживающую площадку устанавливают груз, вес которого зависит от площади прижимаемой клейкой ленты, из расчета создания давления 10 кПа, которое выбирают из диапазона давлений, не разрушающих глинистые частицы, но приблизительно одинаково снижающих пористость глин разного состава. Груз выдерживают несколько секунд, после чего убирают, а удерживающую площадку с прилипшими частичками горной породы встряхивают легким постукиванием, например, с помощью ложки, и взвешивают. A load is placed on top of the holding platform, the weight of which depends on the area of the adhesive tape being pressed, based on the creation of a pressure of 10 kPa, which is selected from a range of pressures that do not destroy clay particles, but approximately equally reduce the porosity of clays of different compositions. The load is kept for a few seconds, after which it is removed, and the holding platform with adhered rock particles is shaken by light tapping, for example, with a spoon, and weighed.
Приклеивание частичек на удерживающую площадку под прессом, встряхивание и взвешивание повторяют до тех пор, пока вес полученного таким образом препарата не совпадет с точностью до 1% веса порошка на препарате в двух последовательных взвешиваниях. Например, при весе полученного препарата 0,100 г расхождение между двумя последовательными взвешиваниями не превышает 0,001 г. The adhesion of the particles to the holding platform under the press, shaking and weighing are repeated until the weight of the preparation obtained in this way coincides with an accuracy of 1% of the weight of the powder on the preparation in two successive weighings. For example, if the weight of the preparation obtained is 0.100 g, the discrepancy between two successive weighings does not exceed 0.001 g.
Полученный таким образом препарат горной породы насыщают гигроскопической влагой в камере с атмосферой 100% относительной влажности воздуха с целью вытеснить с поверхности препарата защепленный в его порах воздух. The thus obtained rock preparation is saturated with hygroscopic moisture in a chamber with an atmosphere of 100% relative air humidity in order to displace the air that has been stuck in its pores from the surface of the preparation.
Полученный препарат горной породы на удерживающей площадке прикрепляют с помощью фиксаторов, преимущественно лапок или жгутов, снизу на поплавок-держатель и помещают в ванну с водой. Препарат горной породы контролируют на предмет отсутствия осыпания частиц в воде. The obtained rock preparation on the holding platform is attached with the help of clamps, mainly legs or harnesses, from below on the float-holder and placed in a bath with water. The rock preparation is monitored for the absence of shedding of particles in the water.
Центральное расположение на поплавке-держателе удерживающей площадки с препаратом, а также то, что горизонтальные размеры поплавка в несколько раз превышают размеры удерживающей площадки с препаратом горной породы, гарантируют отсутствие моментов сил, способных вызвать наклон поплавка-держателя, поэтому прикрепление препарата горной породы не влияет на самогоризонтирование поплавка – держателя.The central location on the float-holder of the holding platform with the preparation, as well as the fact that the horizontal dimensions of the float are several times larger than the dimensions of the holding platform with the rock preparation, guarantee the absence of moments of forces that can cause the float-holder to tilt, therefore the attachment of the rock preparation does not affect for self-alignment of the float-holder.
Таким образом, способ подготовки препарата горной породы заключается в том, что: Thus, the method for preparing a rock preparation is that:
- производят измельчение и просеивание частиц горной породы,- produce crushing and screening of rock particles,
- производят наклеивание частиц порошка горной породы на удерживающую площадку, отличающееся тем, что наклеивание частиц порошка горной породы на удерживающую площадку производят посредством непористой клейкой ленты с водостойким клейким слоем, - gluing the rock powder particles to the holding platform is performed, characterized in that the rock powder particles are glued to the holding platform by means of a non-porous adhesive tape with a waterproof adhesive layer,
- производят уплотнение частиц на препарате с использованием фиксированного давления, отличающееся тем, что прилагаемое к частицам давление, составляющее 10 кПа, выбирают из диапазона давлений, примерно одинаково изменяющих пористость большинства глин, но не изменяющих реологические свойства глин;- produce compaction of the particles on the preparation using a fixed pressure, characterized in that the pressure applied to the particles, which is 10 kPa, is selected from a range of pressures that approximately equally change the porosity of most clays, but do not change the rheological properties of clays;
- производят встряхивание неприклеившихся частиц с препарата горной породы, отличающееся тем, что операции наклеивания, уплотнения и встряхивания частиц порошка горной породы на удерживающей площадке последовательно повторяют до тех пор, пока вес полученного таким образом препарата не совпадет с точностью до 1% веса порошка на препарате в двух последовательных взвешиваниях. - shaking of non-adherent particles from the rock preparation is performed, characterized in that the operations of sticking, compaction and shaking of the rock powder particles on the holding platform are sequentially repeated until the weight of the preparation obtained in this way coincides with an accuracy of 1% of the weight of the powder on the preparation in two consecutive weighings.
Заявленное техническое решение в отношении устройства обеспечивает решение следующих технических задач, достигнутых благодаря особенностям конструкции заявленного устройства, в сочетании с признаками способа подготовки из исследуемой породы препарата, пригодного для измерений на заявленном оптическом тензиометре к измерениям.The claimed technical solution in relation to the device provides a solution to the following technical problems, achieved due to the design features of the claimed device, in combination with the features of the method of preparation from the investigated breed of a drug suitable for measurements on the declared optical tensiometer for measurements.
Заявленное устройство предусматривает возможность перемещения поплавка–держателя с исследуемым препаратом горной породы в горизонтальной плоскости для обеспечения возможности однозначной фиксации пузырька, установленного на поверхности препарата горной породы, относительно оптической оси камеры, при этом данная возможность обеспечивается посредством использования магнитного привода поплавка-держателя, позволяющего плавно перемещать поплавок-держатель, не возмущая при этом частицы горной породы на прикрепленном к поплавку-держателю препарате с установленными на поверхности препарата горной породы пузырьками. The claimed device provides for the possibility of moving the float-holder with the investigated rock preparation in the horizontal plane to ensure the possibility of unambiguous fixation of the bubble mounted on the surface of the rock preparation relative to the optical axis of the chamber, while this possibility is provided by using the magnetic drive of the float-holder, which allows smoothly move the float-holder without disturbing the rock particles on the preparation attached to the float-holder with bubbles installed on the surface of the rock preparation.
Визуальный контроль места посадки пузырька обеспечивает зеркало, расположенное под оптически прозрачной ванной. Расстояние от обратной иглы (4) воздуховода - дозатора (3) до исследуемой поверхности без риска повредить обратной иглой (4) воздуховода – дозатора (3) слой порошка обеспечивается посредством произвольного и плавного установления уровня воды в ванне, при этом уровень воды устанавливается помпой – регулятором уровня воды (5). Visual control of the bubble landing site is provided by a mirror located under the optically transparent bath. The distance from the return needle (4) of the air duct - dispenser (3) to the investigated surface without the risk of damaging the back needle (4) of the air duct - dispenser (3), the powder layer is provided by randomly and smoothly setting the water level in the bath, while the water level is set by the pump - water level regulator (5).
Плавное движение обратной иглой воздуховода - дозатора вдоль поверхности исследуемого препарата горной породы, которое позволяет посадить пузырек в любую точку поверхности и таким образом обеспечить ее максимально возможный охват с получением 20-50 пузырьков на одном препарате, что необходимо для оценки дисперсии, создаваемой микронеоднородностью препарата горной породы, обеспечивается с помощью магнитного привода. Фотографическое изображение отражения пузырьков в зеркале может быть использовано для определения их линейных размеров с точным масштабированием, благодаря отображению масштабной линейки, нанесенной на поплавок-держатель. Узлы объекта являются легко заменяемыми и нетребовательными к комплектующим, допускают оперативную сборку в широком спектре условий. Технический результат заключается в возможности набирать репрезентативные выборки контактных углов смачивания на гетерогенных поверхностях порошков в любом увеличении, выбранном пользователем.Smooth movement of the reverse needle of the air duct - dispenser along the surface of the studied rock preparation, which allows you to plant a bubble at any point on the surface and thus ensure its maximum possible coverage with obtaining 20-50 bubbles per preparation, which is necessary to assess the dispersion created by the microheterogeneity of the rock preparation. rock, provided by a magnetic drive. A photographic image of the reflection of bubbles in a mirror can be used to determine their linear dimensions with accurate scaling, thanks to the display of a scale bar applied to the float-holder. The units of the object are easily replaceable and undemanding to the components, allow quick assembly in a wide range of conditions. The technical result consists in the ability to collect representative samples of contact wetting angles on heterogeneous surfaces of powders at any magnification selected by the user.
Заявленное техническое решение в отношении способа работы устройства обеспечивает решение следующих технических задач, достигнутых благодаря особенностям размещения препарата горной породы на поплавке–держателе:The claimed technical solution in relation to the method of operation of the device provides a solution to the following technical problems achieved due to the peculiarities of placing the rock preparation on the float-holder:
- самогоризонтирование поплавка-держателя препарата горной породы за счет плавания поплавка-держателя на поверхности воды, что снижает требования к установке ванны с водой, обеспечивая при этом независимость контактного угла смачивания исследуемой поверхности от ее наклона;- self-alignment of the float-holder of the rock preparation due to the floating of the float-holder on the water surface, which reduces the requirements for installing a bath with water, while ensuring the independence of the contact angle of wetting of the test surface from its slope;
- плавное совмещение пузырька с оптической осью цифровой камеры за счет установки высоты препарата посредством регуляции уровня воды в ванне с помощью помпы – регулятора уровня, что обеспечивает сохранение пузырька при низкой адгезии пузырька к исследуемой поверхности. - smooth alignment of the bubble with the optical axis of the digital camera by setting the height of the preparation by regulating the water level in the bath using a pump - level regulator, which ensures the preservation of the bubble with low bubble adhesion to the surface under study.
Заявленное техническое решение в отношении способа подготовки препарата горной породы обеспечивает решение следующих технических задач, достигнутых благодаря особенностям прикрепления частиц горной породы к клейкой подложке.The claimed technical solution in relation to the method of preparing a rock preparation provides a solution to the following technical problems achieved due to the peculiarities of the attachment of rock particles to an adhesive substrate.
Удерживание частиц глинистого порошка на клейкой основе, более прочное по сравнению с аналогами, позволяющее опускать препарат горной породы в воду при измерении контактного угла смачивания методом прикрепленного пузырька.Retention of particles of clay powder on an adhesive basis, more durable than analogs, allowing the rock preparation to be immersed in water when measuring the contact angle of wetting by the attached bubble method.
При этом сохраняется целостность частиц глинистой горной породы, что важно для измерения смачиваемости глин, находящихся в приповерхностных слоях грунта, вне зон действия избыточного давления.At the same time, the integrity of the particles of clay rock is preserved, which is important for measuring the wettability of clays located in the near-surface layers of the soil, outside the zones of excessive pressure.
При этом вес частиц горной породы на препарате пренебрежимо мал по сравнению с суммарным удерживающей площадки и поплавка–держателя препарата горной породы, что не препятствует поддержанию поплавка–держателя в строго горизонтальном положении на поверхности воды.At the same time, the weight of rock particles on the preparation is negligible compared to the total holding platform and the float-holder of the rock preparation, which does not prevent keeping the float-holder in a strictly horizontal position on the water surface.
Заявленное устройство работает следующим образом. The claimed device operates as follows.
Заявленный оптический тензиометр состоит из основных блоков: ванны с жидкостью (1), поплавка-держателя (2), воздуховода – дозатора (3), оптически - цифровой части с цифровой камерой (7). The declared optical tensiometer consists of the main units: a bath with a liquid (1), a float-holder (2), an air duct - a dispenser (3), an optical-digital part with a digital camera (7).
- В ванну (1) наливают дистиллированную воду, устанавливают ее температуру. - Distilled water is poured into the bath (1), its temperature is set.
- Порошковый препарат горной породы, подготовленный заявленным способом, прикрепляют к поплавку-держателю (2) снизу, проверяют на равновесие относительно центра тяжести поплавка-держателя (2) по пузырьковому уровню и осторожно погружают горизонтально в воду.- The powder preparation of the rock, prepared by the claimed method, is attached to the float-holder (2) from below, checked for balance relative to the center of gravity of the float-holder (2) at the bubble level and carefully immersed horizontally in water.
- Уровень воды с помощью помпы - регулятора уровня воды (5) доводят до желаемого, чтобы обеспечить удаленность от конца обратной иглы (4) воздуховода – дозатора (3). - The water level is brought to the desired level using a pump - water level regulator (5) to ensure distance from the end of the return needle (4) of the air duct - dispenser (3).
- С помощью зеркала (6) выбирают исследуемый участок поверхности.- Using the mirror (6), select the surface area to be investigated.
- Обратную иглу (4) воздуховода - дозатора (3) с помощью магнитов (8) устанавливают напротив требуемой точки поверхности. - The reverse needle (4) of the air duct - dispenser (3) is set against the required point of the surface with the help of magnets (8).
- С помощью обратной иглы (4) воздуховода - дозатора (3) выпускают пузырек и устанавливают его на поверхность порошкового препарата горной породы. - Using the reverse needle (4) of the air duct - dispenser (3), a bubble is released and placed on the surface of the powder rock preparation.
- Уровень воды с помощью помпы - регулятора уровня воды (5) доводят до совмещения с оптической осью цифровой камеры (7).- The water level using a pump - the water level regulator (5) is brought to align with the optical axis of the digital camera (7).
- Производят автофокусировку цифровой камеры (7), выполняют съемку установленного пузырька, выполняют сохранение изображения на карте памяти цифровой камеры, - Carry out autofocusing of the digital camera (7), shoot the set bubble, save the image on the memory card of the digital camera,
- Выполняют измерение контактного угла смачивания на сохраненном изображении пузырька, - Carry out a measurement of the contact wetting angle on the stored bubble image,
- Производят статистическую обработку результатов измерений с помощью стандартного программного обеспечения, например, встроенных алгоритмов MS Excel.- Perform statistical processing of measurement results using standard software, for example, built-in MS Excel algorithms.
Заявленное техническое решение по сравнению с прототипом обеспечивает реализацию следующих целей (задач), реализуемых за счет конструктивных особенностей заявленного устройства – оптического тензиометра: The claimed technical solution, in comparison with the prototype, ensures the implementation of the following goals (tasks), which are realized due to the design features of the claimed device - an optical tensiometer:
1 – устройство обеспечивает щадящий режим передвижений обратной иглы воздуховода - дозатора по отношению к поверхности порошкового препарата горной породы, избегая ее повреждения – за счет конструктивных особенностей приводов;1 - the device provides a gentle mode of movement of the return needle of the air duct - dispenser in relation to the surface of the powder preparation of the rock, avoiding its damage due to the design features of the drives;
2 - устройство позволяет плавно и точно устанавливать обратную иглу воздуховода -дозатора относительно поверхности исследуемого препарата горной породы – вследствие наличия магнитных приводов и регуляции уровня исследуемой поверхности с помощью помпы - регулятора уровня жидкости; 2 - the device allows you to smoothly and accurately set the return needle of the air duct-dispenser relative to the surface of the studied rock preparation - due to the presence of magnetic drives and regulation of the level of the investigated surface using a pump - a liquid level regulator;
3 - устройство обеспечивает самогоризонтирование исследуемого препарата горной породы - за счет плавания поплавка-держателя в воде; 3 - the device provides self-alignment of the investigated rock preparation - due to the floating of the float-holder in the water;
4 - устройство обеспечивает контроль места установки пузырька на исследуемую поверхность - за счет отражения исследуемой поверхности в зеркале под ванной; 4 - the device provides control of the place of installation of the bubble on the investigated surface - due to the reflection of the investigated surface in the mirror under the bath;
5 - устройство позволяет покрывать пузырьками поверхность площадью несколько десятков квадратных сантиметров - за счет подвижности поплавка-держателя и иглы воздуховода - дозатора, обеспечиваемой магнитными приводами; 5 - the device makes it possible to cover a surface with an area of several tens of square centimeters with bubbles - due to the mobility of the float-holder and the needle of the air duct-dispenser, provided by magnetic drives;
6 - устройство обеспечивает возможность выбирать оптимальные условия съемки пузырька, установленного на исследуемую поверхность - за счет установки уровня поплавка-держателя препарата горной породы и камеры; 6 - the device makes it possible to choose the optimal conditions for shooting a bubble installed on the surface under study - by setting the level of the float-holder of the rock preparation and the camera;
7 – устройство позволяет масштабировать линейные размеры пузырька, уставновленного на исследуемую поверхность – за счет нанесения линейки на поплавок-держатель и его отражения в зеркале;7 - the device allows you to scale the linear dimensions of the bubble installed on the surface under study - by drawing a ruler on the float-holder and its reflection in the mirror;
8 – устройство допускает измерение контактного угла смачивания вдоль всего периметра смачивания – за счет поворота поплавка-держателя в горизонтальной плоскости при помощи магнитных приводов;8 - the device allows measuring the contact wetting angle along the entire wetting perimeter - by rotating the float-holder in the horizontal plane using magnetic drives;
9 - устройство облегчает работу с большим набором кадров - за счет их хранения в памяти камеры; 9 - the device makes it easier to work with a large set of frames - by storing them in the camera's memory;
10 - устройство обеспечивает высокую ремонтопригодность - вследствие простоты, бюджетности и универсальности исполнения основных блоков устройства. 10 - the device provides high maintainability due to the simplicity, budget and versatility of the main units of the device.
Учитывая вышеизложенное, можно констатировать, что ванна устройства, выполненная в виде прямоугольного параллелепипеда, суженного по толщине, может быть выполнена из любого оптически прозрачного материала; оптическая и цифровая часть устройства, представляющая собой цифровую камеру с картой памяти, может быть любой; воздуховод - дозатор, выполненный в виде поршня с гильзой, может быть заменен на газовый баллон с редуктором; поплавок-держатель, выполненный из пористого пластика, может быть выполнен из любого недеформируемого пористого материала; магнитные приводы выполнены из неодимовых магнитов. Considering the above, it can be stated that the bath of the device, made in the form of a rectangular parallelepiped, narrowed in thickness, can be made of any optically transparent material; the optical and digital part of the device, which is a digital camera with a memory card, can be any; air duct - dispenser, made in the form of a piston with a sleeve, can be replaced with a gas cylinder with a reducer; the float-holder made of porous plastic can be made of any non-deformable porous material; magnetic drives are made of neodymium magnets.
Пример предпочтительного выполнения заявленного устройства и реализации способа на заявленном устройстве приведен на Фиг.2. An example of a preferred embodiment of the claimed device and implementation of the method on the claimed device is shown in Fig. 2.
Устройство, приведенное на Фиг.2, состоит из следующих элементов: оптически прозрачной термостатной ванны (1) с нанесенными метками уровня, поплавка–держателя препарата горной породы (2), поршневого воздуховода - дозатора (3), обратной иглы воздуховода - дозатора (4), помпы – регулятора уровня воды (5), подвижного зеркала (6), цифровой камеры с автофокусировкой (7), закрепленной на универсальном штативе (не показан на фигуре во избежание загромождения), элементов магнитного привода (8), источника красного света (9) для освещения.The device shown in Fig. 2 consists of the following elements: an optically transparent thermostatic bath (1) with level marks, a float-holder for a rock preparation (2), a piston air duct - dispenser (3), a return needle of the air duct - dispenser (4 ), a pump - a water level regulator (5), a movable mirror (6), a digital camera with autofocus (7) mounted on a universal tripod (not shown in the figure in order to avoid clutter), magnetic drive elements (8), a red light source ( 9) for lighting.
Таким образом, воздушный пузырек, получаемый с помощью воздуховода - дозатора, посредством управляемой в трех измерениях обратной иглы воздуховода - дозатора устанавливается на поверхности порошкового препарата горной породы, прикрепленного к управляемому в двух плоскостях поплавку–держателю с помощью фиксаторов (не показаны на фигуре во избежание загромождения), после чего происходит его съемка и сохранение изображения в памяти цифровой камеры. Thus, the air bubble obtained by means of an air duct - dispenser, by means of a three-dimensionally controlled return needle of the air duct - dispenser, is installed on the surface of a powder rock preparation attached to a float-holder controlled in two planes by means of clamps (not shown in the figure in order to avoid clutter), after which it is captured and the image is saved in the memory of the digital camera.
Основываясь на изложенном выше, представляется возможность сделать логические выводы, основанные на экспериментальных данных, о том, что заявленное техническое решение обеспечивает возможность реализации всех заявленных технических результатов, а именно, заявленное техническое решение обеспечивает возможность реализации более высокой надежности значений контактного угла смачивания на гетерогенной поверхности при заданной точности измерений за счет использования совокупности признаков заявленного устройства и способа. Based on the above, it is possible to draw logical conclusions based on experimental data that the claimed technical solution provides the possibility of implementing all the claimed technical results, namely, the claimed technical solution provides the possibility of realizing a higher reliability of the values of the contact angle of wetting on a heterogeneous surface at a given measurement accuracy due to the use of a set of features of the claimed device and method.
Технические результаты, представленные далее, подтверждены экспериментами, результаты которых представлены на Фиг.3. The technical results presented below are confirmed by experiments, the results of which are shown in Fig. 3.
Таблица на Фиг.3 состоит из 5 столбцов, в которых содержится информация о: The table in Fig. 3 consists of 5 columns, which contain information about:
- типе образца горной породы, на котором проводились испытания; - the type of rock sample on which the tests were carried out;
- общем признаке сравниваемых образцов; - a common feature of the compared samples;
- среднем экспериментально измеренных контактных углов смачивания на исследуемых поверхностях с доверительным интервалом, рассчитанным в предположении нормального распределения значений контактных углов смачивания на одном образце и при доверительной вероятности 0,95; - the average of the experimentally measured contact angles of wetting on the studied surfaces with a confidence interval calculated on the assumption of a normal distribution of the values of contact angles of contact in one sample and with a confidence probability of 0.95;
- относительной погрешности определения контактного угла смачивания; - relative error in determining the contact wetting angle;
- объеме выборки значений контактного угла смачивания для одного образца. - the sample size of the values of the contact angle of wetting for one sample.
Экспериментальное сравнение проводилось для четырех образцов, подготовленных в соответствие с заявленным техническим решением, и результатов аналогов [5, 6], полученных для выполнения экспериментов. An experimental comparison was carried out for four samples prepared in accordance with the stated technical solution, and the results of analogs [5, 6] obtained for performing experiments.
Сравниваемые результаты аналогов получены методом лежащей капли, поскольку метод прикрепленного пузырька в заявленном техническом решении использован впервые применительно к порошковым препаратам авторами заявленного технического решения. The compared results of analogs were obtained by the method of the lying drop, since the method of the attached bubble in the claimed technical solution was used for the first time in relation to powder preparations by the authors of the claimed technical solution.
Результаты экспериментального сравнения наглядно доказывают, что технические результаты заявленного технического решения превосходят результаты известных аналогичных технических решений, а именно - обеспечивают определение контактного угла смачивания для образцов горной породы с погрешностью в большинстве случаев на 2-15% ниже погрешности определения контактного угла смачивания на порошковых препаратах горных пород известными способами.The results of the experimental comparison clearly prove that the technical results of the claimed technical solution are superior to the results of known similar technical solutions, namely, they provide the determination of the contact wetting angle for rock samples with an error in most cases 2-15% lower than the error in determining the contact wetting angle for powder preparations. rocks by known methods.
В результате выполнения экспериментальных работ с применением заявленного технического решения было обеспечено достижение заявленных технических результатов: As a result of the experimental work using the claimed technical solution, the achievement of the declared technical results was ensured:
1- возможность применения способа прикрепленного пузырька к порошковым препаратам образцов горной породы, преимущественно глинистой, что исключает растекание и впитывание капель, используемых в известных способах, с погрешностью определения контактного угла смачивания в большинстве случаев на 2-15% ниже погрешности определения контактного угла смачивания на порошковых препаратах горных пород известными способами;1- the possibility of applying the method of the attached bubble to powder preparations of rock samples, mainly clay, which excludes spreading and absorption of drops used in known methods, with an error in determining the contact angle of wetting in most cases by 2-15% lower than the error in determining the contact angle of wetting by powder preparations of rocks by known methods;
2 - возможность полного охвата исследуемой поверхности, обеспечивающей высокую репрезентативность измерений на гетерогенных поверхностях - за счет большего количества степеней свободы перемещения обратной иглы воздуховода - дозатора относительно порошкового препарата, обеспечиваемого магнитными приводами;2 - the possibility of full coverage of the investigated surface, providing a high representativeness of measurements on heterogeneous surfaces - due to the greater number of degrees of freedom of movement of the return needle of the air duct - dispenser relative to the powder preparation, provided by magnetic drives;
3 - самогоризонтирование базисной линии пузырька, установленного на поверхность исследуемого препарата горной породы, независимо от установки основания оптического тензиометра - за счет плавания поплавка-держателя в воде, что исключает возможность искажения при определении контактного угла смачивания;3 - self-alignment of the baseline of the bubble installed on the surface of the studied rock preparation, regardless of the installation of the base of the optical tensiometer - due to the floating of the float-holder in water, which eliminates the possibility of distortion when determining the contact angle of wetting;
4 - возможность получать цифровые изображения разной контрастности в широком диапазоне освещенности, что способствует поиску линии контакта пузырька с поверхностью препарата, которая в свою очередь обеспечивает более высокую точность измерений - за счет установки уровня поплавка-держателя препарата горной породы и цифровой камеры; 4 - the ability to obtain digital images of different contrast in a wide range of illumination, which facilitates the search for the line of contact of the bubble with the surface of the preparation, which in turn provides a higher measurement accuracy - by setting the level of the float-holder of the rock preparation and a digital camera;
5 – возможность измерения контактных углов смачивания вдоль смоченного периметра, что делает доступным исследование смачиваемости поверхностей с высокой гетерогенностью – за счет поворота поплавка-держателя в горизонтальной плоскости при помощи магнитных приводов;5 - the possibility of measuring contact angles of wetting along the wetted perimeter, which makes it possible to study the wettability of surfaces with high heterogeneity - by rotating the float-holder in the horizontal plane using magnetic drives;
6 – произвольное плавное и точное установление иглы воздуховода - дозатора относительно поверхности исследуемого препарата горной породы в вертикальной плоскости, исключающее повреждение обратной иглой воздуховода - дозатора поверхности препарата горной породы и отрыв пузырьков газа при низкой адгезии – вследствие регуляции уровня исследуемой поверхности с помощью помпы - регулятора уровня жидкости;6 - arbitrary smooth and accurate positioning of the air duct - dispenser needle relative to the surface of the investigated rock preparation in the vertical plane, excluding damage to the surface of the rock preparation by the reverse needle - dispenser and the separation of gas bubbles with low adhesion - due to the regulation of the level of the investigated surface using a pump - regulator liquid level;
7 - повышение ремонтопригодности за счет использования стандартных бюджетных узлов, входящих в состав оптического тензиометра.7 - improving maintainability through the use of standard budget units that are part of the optical tensiometer.
При этом в результате устранения недостатков прототипа, заявителем обеспечено разрешение и других задач, которые решаются автоматически при решении поставленных задач, таким образом заявленное техническое решение обеспечивает получение сверхсуммарного технического результата(ов) за счет оригинального сочетания признаков заявленной конструкции, способа работы устройства и признаков способа получения препарата, а именно:At the same time, as a result of eliminating the shortcomings of the prototype, the applicant provided permission for other tasks that are solved automatically when solving the assigned tasks, thus the claimed technical solution ensures the receipt of an over-total technical result (s) due to the original combination of features of the claimed design, the way the device operates and the features of the method receiving the drug, namely:
8 – щадящего режима передвижений обратной иглы воздуховода - дозатора в горизонтальной плоскости по отношению к поверхности порошкового препарата горной породы, избегая ее повреждения – за счет конструктивных особенностей приводов;8 - sparing mode of movement of the return needle of the air duct - dispenser in the horizontal plane in relation to the surface of the powder preparation of the rock, avoiding its damage - due to the design features of the drives;
9 - контроля места установки пузырька на поверхность исследуемого препарата горной породы - за счет отражения исследуемой поверхности в зеркале под ванной; 9 - control of the place of installation of the bubble on the surface of the investigated rock preparation - due to the reflection of the investigated surface in the mirror under the bath;
10 – масштабирования линейных размеров пузырька – за счет нанесения линейки на поплавок-держатель и его отражения в зеркале.10 - scaling the linear dimensions of the bubble - by drawing a ruler on the float-holder and its reflection in the mirror.
Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает возможность реализации десяти поставленных целей в совокупности и в целом устраняет недостатки прототипов в отношении устройства, способа работы устройства и способа подготовки препарата горной породы к определению контактного угла смачивания за счет обеспечения возможности использования метода прикрепленного пузырька к порошковому препарату горной породы, подготовленному заявленным способом, и получения более представительных, точных и достоверных наборов измерений, при этом повышая ремонтопригодность и бюджетность устройства.Thus, the claimed technical solution makes it possible to implement ten set goals in aggregate and generally eliminates the disadvantages of prototypes in relation to the device, the method of operation of the device and the method of preparing a rock preparation for determining the contact angle of wetting by making it possible to use the method of an attached bubble to a powder rock preparation. breed prepared by the declared method, and obtaining more representative, accurate and reliable sets of measurements, while increasing the maintainability and budget of the device.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, т.к. из исследованного уровня техники не выявлены технические решения, в заявленной совокупности признаков группы изобретений, позволяющие реализовать метод прикрепленного пузырька к гетерогенной пористой поверхности порошка горной породы.The claimed technical solution meets the "novelty" criterion for inventions, since from the investigated prior art, no technical solutions have been identified, in the claimed set of features of the group of inventions, allowing to implement the method of the attached bubble to the heterogeneous porous surface of the rock powder.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. является неочевидным для специалиста в данной области техники, вследствие того, что заявителю удалось оригинальным способом разрешить казалось бы неразрешимую проблему, существовавшую на дату предоставления заявочных материалов, а именно - заявителю удалось обеспечить возможность непосредственного измерения контактного угла смачивания на поверхности гидрофильного порошка за счет разработки конструкции оптического тензиометра в совокупности с оригинальным способом подготовки препарата из исследуемой породы, в результате чего и были достигнуты заявленные технические результаты. При этом в аналогах, выявленных до даты подачи настоящей заявки, было невозможно применить к исследуемым образцам метод прикрепленного пузырька, используемый в заявленном техническом решении, при этом метод прикрепленного пузырька выгодно отличается от метода лежащей капли статичностью получаемого контактного угла смачиваемости. The claimed technical solution meets the criterion of "inventive step", tk. is not obvious to a person skilled in the art, due to the fact that the applicant was able to solve in an original way a seemingly insoluble problem that existed at the date of submission of the application materials, namely, the applicant was able to provide the possibility of direct measurement of the contact angle of contact on the surface of the hydrophilic powder due to the development of the design an optical tensiometer in conjunction with an original method of preparing a preparation from the studied breed, as a result of which the declared technical results were achieved. At the same time, in the analogues identified before the filing date of this application, it was impossible to apply the attached bubble method used in the claimed technical solution to the samples under study, while the attached bubble method favorably differs from the lying drop method by the staticity of the obtained contact angle of wettability.
Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленное техническое решение реализовано в виде опытной установки для измерения контактного угла смачивания в Казанском (Приволжском) федеральном университете при выполнении исследовательских работ фундаментальной тематики, при этом заявителем достигнуты все заявленные технические результаты (цели), которые превосходят возможности всех выявленных заявителем из исследованного уровня техники устройств и способов в мире аналогичного назначения на дату подачи настоящей заявки. The claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability" for inventions, since the claimed technical solution is implemented in the form of a pilot plant for measuring the contact angle of wetting at the Kazan (Volga Region) Federal University when performing research on fundamental topics, while the applicant achieved all the stated technical results (goals) that exceed the capabilities of all devices identified by the applicant from the investigated prior art and methods in the world of a similar purpose as of the filing date of this application.
Источники информации Sources of information
1. Drelich J W Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements // Advances in Colloid and Interface Science 267 (2019) 1–141. Drelich J W Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements // Advances in Colloid and Interface Science 267 (2019) 1–14
2. Fanhong Ch, Yun K, Siyu Sh, Xiaoming S; Haijun X Device and method for quantitatively measuring hysteresis force between solid surface and bubbles or liquid drops CN110018086A G01N13/02 (CN); G01N2013/0208 (CN) 2. Fanhong Ch, Yun K, Siyu Sh, Xiaoming S; Haijun X Device and method for quantitatively measuring hysteresis force between solid surface and bubbles or liquid drops CN110018086A G01N13 / 02 (CN); G01N2013 / 0208 (CN)
3. Xue J, Shi P, Zhu L, Ding Ji, Chen Q, Wang Q A modified captive bubble method for determining advancing and receding contact angles // Applied Surface Science 296 (2014) 133–13 3. Xue J, Shi P, Zhu L, Ding Ji, Chen Q, Wang Q A modi fi ed captive bubble method for determining advancing and receding contact angles // Applied Surface Science 296 (2014) 133–13
4. Бойнович Л Б (RU), Емельяненко А М (RU) (73) Патентообладатель(и): Учреждение Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии им.А.Н.Фрумкина РАН (RU) Портативное устройство для измерения углов смачивания поверхностей и поверхностного натяжения жидкостей 2009 142042/22, 17.11.2009 RU(11)92 860(13)U1 МПК C08J7/00 (2006.01)4. Boynovich LB (RU), Emelianenko AM (RU) (73) Patentee (s): Institution of the Russian Academy of Sciences Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry named after A.N. Frumkin RAS (RU) Portable device for measuring contact angles of surfaces and surface tension of liquids 2009 142042/22, 17.11.2009 RU (11) 92 860 (13) U1 IPC C08J7 / 00 (2006.01)
5. Bachmann J, Goebel M-O, Woche S K Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces // J. Hydrol. Hydromech., 61, 2013, 1, 3–8 DOI: 10.2478/johh-2013-00025. Bachmann J, Goebel M-O, Woche S K Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces // J. Hydrol. Hydromech., 61, 2013, 1, 3–8 DOI: 10.2478 / johh-2013-0002
6. Архипов В А, Палеев Д Ю, Патраков Ю Ф, Усанина А С Определение характеристик смачиваемости порошковых материалов // Известия Высших Учебных Заведений, 55, № 7/2 Физика 2012.6. Arkhipov VA, Paleev D Yu, Patrakov Yu F, Usanina AS Determination of the wettability characteristics of powder materials // Bulletin of Higher Educational Institutions, 55, No. 7/2 Physics 2012.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123404A RU2744463C1 (en) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | Optical tensiometer for measurement of contact angle of wetting on preparation of rock by method of attached bubble and method of its operation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020123404A RU2744463C1 (en) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | Optical tensiometer for measurement of contact angle of wetting on preparation of rock by method of attached bubble and method of its operation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2744463C1 true RU2744463C1 (en) | 2021-03-09 |
Family
ID=74857530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020123404A RU2744463C1 (en) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | Optical tensiometer for measurement of contact angle of wetting on preparation of rock by method of attached bubble and method of its operation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2744463C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114486639A (en) * | 2022-04-07 | 2022-05-13 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | Rock wettability determination method and system based on multi-liquid-bead contact angle measurement and correction |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU92860U1 (en) * | 2009-11-17 | 2010-04-10 | Учреждение Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН | PORTABLE DEVICE FOR MEASURING SURFACE WETTING ANGLES AND SURFACE TENSION OF LIQUIDS |
| CN110018086A (en) * | 2019-05-13 | 2019-07-16 | 北京化工大学 | A kind of device and method quantitative determining sluggish power between the surface of solids and bubble or drop |
-
2020
- 2020-07-15 RU RU2020123404A patent/RU2744463C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU92860U1 (en) * | 2009-11-17 | 2010-04-10 | Учреждение Российской академии наук Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН | PORTABLE DEVICE FOR MEASURING SURFACE WETTING ANGLES AND SURFACE TENSION OF LIQUIDS |
| CN110018086A (en) * | 2019-05-13 | 2019-07-16 | 北京化工大学 | A kind of device and method quantitative determining sluggish power between the surface of solids and bubble or drop |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Bachmann J., Goebel M.O., Woche S.K., "Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces", Journal of Hydrology and Hydromechanics, 2013, номер 61 (1), P. 3-8. * |
| Xue J, Shi P, Zhu L, Ding Ji, Chen Q, Wang Q, "A modified captive bubble method for determining advancing and receding contact angles", Applied Surface Science, 296 (2014), р.133-139. * |
| Xue J, Shi P, Zhu L, Ding Ji, Chen Q, Wang Q, "A modified captive bubble method for determining advancing and receding contact angles", Applied Surface Science, 296 (2014), р.133-139. Bachmann J., Goebel M.O., Woche S.K., "Small-scale contact angle mapping on undisturbed soil surfaces", Journal of Hydrology and Hydromechanics, 2013, номер 61 (1), P. 3-8. * |
| Шеин Е.В., Милановский Е.Ю., Хайдапова Д.Д., Дембовецкий А.В., Тюгай З.Н., "Новые приборы для изучения физических свойств почв: 3D-томография, реологические параметры, контактный угол", Вестник АГАУ, 2014, номер 5 (115), С. 44-48. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114486639A (en) * | 2022-04-07 | 2022-05-13 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | Rock wettability determination method and system based on multi-liquid-bead contact angle measurement and correction |
| CN114486639B (en) * | 2022-04-07 | 2022-06-14 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | Rock wettability determination method and system based on multi-liquid-bead contact angle measurement and correction |
| US11733141B1 (en) | 2022-04-07 | 2023-08-22 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | System and method for determining rock wettability based on contact angle measurement and correction of multiple oil globules |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Teutonico | A laboratory manual for architectural conservators | |
| Krus | Moisture transport and storage coefficients of porous mineral building materials | |
| Bulut et al. | Soil suction measurements by filter paper | |
| Dong et al. | Measurement of suction-stress characteristic curve under drying and wetting conditions | |
| RU2744463C1 (en) | Optical tensiometer for measurement of contact angle of wetting on preparation of rock by method of attached bubble and method of its operation | |
| CN103645128B (en) | A kind of unsaturation rock-soil material stress infiltration measuring instrument | |
| CN102621034A (en) | Reservoir capillary pressure curve determinator under high temperature and pressure | |
| Hussen et al. | Tension infiltrometers for the measurement of vadose zone hydraulic properties | |
| CN112557259A (en) | Rock wettability measuring device and method under stratum water environment | |
| CN104198330B (en) | Float-type densitometer scale calibration device and calibration method thereof | |
| CN103163069A (en) | Method and system for measuring solid material surface adhesion force | |
| CN108489838A (en) | Contact surface in-situ observation frictional wear experiment platform | |
| US6684685B2 (en) | Liquid extrusion porosimeter and method | |
| CN104964895A (en) | Method and apparatus for determining apparent density of pervasive solid substance | |
| JP2001228165A (en) | Underground water flow measuring method and its device | |
| Maron et al. | Low shear capillary viscometer with continuously varying pressure head | |
| Christiansen et al. | tion of Molecular Weight of some Specimens of Potassium Hyaluronate | |
| Vaz et al. | Principles and applications of a new class of soil water matric potential sensors: the dihedral tensiometer | |
| Matiasovsky et al. | Pore structure parameters and drying rates of building materials | |
| RU157695U1 (en) | TESTING STAND FOR DETERMINING THE DEGREE OF HYDROPHOBICITY OF MATERIALS FOR PRODUCING PIPES AND REPAIR OF PIPELINES | |
| CN104458806A (en) | Testing device and testing method for cement initial hydration exothermic character isothermal measurement | |
| Yeh et al. | Tensiometry | |
| CN114964037B (en) | Rock particle shape testing device and testing method thereof | |
| RU2263302C1 (en) | Device for determining absorbency of textile materials | |
| Grover et al. | A Glassbead‐Glycerol Model for Non‐Steady‐State Tile Drainage |