[实用新型]一种旋转液滴法超低界面张力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种张力测量装置，尤其涉及在高温高压条件下采用旋转液滴法进行超低界面张力测量的测量装置。

背景技术

旋转液滴法是用来测量表面张力的方法之一，该方法于1942年由BernardVonnegut首先发展出来(B.Vonnegut，Rev.Sci.Instrum.13(6)(1942)6-9)。一个密度较小的液滴放在密度较大的液体中，液体在旋转水平管中进行测量。水平管旋转创建一个对管壁离心力，这时中间液滴将拉长，当界面张力和离心力平衡时停止伸长。数值计算所得的平衡点，即用来估计相关液体表面张力，这一方法称为“旋转滴张力”。旋转液滴方法通常用于10^-2mN/m以下低表面张力的精确测量，这主要因为在非常高的角速度条件下要有足够的液体伸长率。它是指可以使用低界面张力。这种方法应用广泛，例如测量聚合物共混物和共聚物界面张力。该方法于1973年美国专利US Pat.3925525，在1979年美国专利US Pat.4250741中则描述了相关测量装置。1997年俄罗斯专利RU2086956-C1，在2004年德国专利DE10234356也描述了相似的测量装置。1995年中国专利CN 95216525.2《旋转液滴法液体界面张力测定仪》和2002年中国专利CN 02158756.6《一种水平旋转滴法测定接触角的方法及装置》也叙述了类似的测量装置。

超低界面张力收到温度和压力影响，1997年美国专利US Pat.5942479描述了温度40-50度旋转滴的测量装置。然而在液体萃取、表面活性剂开发和三次采用中，实验条件则更为苛刻和灵活，因此需要更高的温度控制范围和更大的压力范围。尤其是在高温高压条件下，即实验温度在150度以上、压力在10个大气压以上时，目前的适用于常温常压条件下的旋转液滴法进行超低界面张力测量的测量装置根本无法实现。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种旋转液滴法超低界面张力测量装置，解决现在高温高压条件下无法进行相关测量的缺陷。

技术方案

一种旋转液滴法超低界面张力测量装置，其特征在于包括：

高温高压旋转传动装置，所述旋转传动装置包括盛装试样的石英试样管，所述石英试样管被耐压导热的金属旋转体握持，旋转体左右两端设置有耐高温陶瓷轴承，旋转体架在两个陶瓷轴承之间，所述旋转体一端通过稀土联轴器与驱动电机的输出轴相连接；

高温高压密封及控制装置，包括两侧带有对称位置的观测窗的不锈钢密封舱体，所述旋转传动装置的陶瓷轴承固定在舱体上，所述舱体一端与稀土联轴器连接处设置有密封件，舱体另一端包住所述旋转传动装置，在所述舱体外除观测窗以外的表面覆有隔热保护层，在所述舱体内设置有电加热棒和温度及压力传感器，在所述舱体上设置有高压气体入口、压力控制调节阀及水浴降温控制入口；

光学观测装置，包括所述不锈钢密封舱体上的观测窗，设置于一边观测窗外的光源和对侧观测窗外的光学透镜组和CCD感光图像传感器。

所述稀土联轴器包括外转子和内转子，在所述外转子和内转子之间有非金属隔离件，外转子内圈设置有稀土磁性部件，内转子外圈设置有对应的稀土件，所述外转子与驱动电机的输出轴相连，所述内转子与旋转体直接相连。

外转子内圈的稀土磁性部件为间隔分段设置。

所述耐压导热的金属旋转体的热膨胀系数与石英试样管的热膨胀系数相近。

所述不锈钢密封舱体内分为前后两个连通的舱室，其中一个舱室内为旋转体握持的石英试样管，舱体上设置有电加热棒和水浴降温控制入口，另一个舱室的舱体上设置有高压气体入口和压力控制调节阀。

在所述不锈钢舱体上设置有极限高压保护阀。

所述观测窗采用厚度大于2mm的高透光性石英玻璃。

有益效果

本实用新型通过解决在高温高压条件下，采用旋转液滴法进行超低界面张力测量遇到的高速旋转耐热耐压问题及微观测量需要排除的环境因素，提供了在高温高压条件下采用旋转液滴法进行超低界面张力测量的装置和方法，使超低界面张力测量的范围更广。

附图说明

图1为本实用新型的装置纵向剖面示意图；

图2为本实用新型中的稀土联轴器的纵向剖面示意图。