[实用新型]旋转滴轮廓拟合分析界面张力和接触角的测试装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种界面化学分析仪器，具体为旋转滴轮廓拟合分析界面张力和接触角的测试装置。 

背景技术

作为一种用于形成旋转液滴并分析界面张力值的测试装置，旋转滴界面张力仪的相应的技术已经发展到相当高的水平，旋转滴界面张力仪是一种复杂的综合机电结构，包括了高速离心机械结构、高速电机控制、显微成像系统及其控制结构、温度控制系统等。从现成的专利、文献和实际商用的仪器来看，无论从技术水平还是实际应用的方便性、精确性来看，或因其技术点单一而无法协调整机运行或因使用技术落后而无法满足高性能的要求或因其技术设计缺陷无法应用于实际复杂的测试应用，均存在明显不足。 

在美国专利：US 4250741 《PRECISION SPINNING DROP INTERFACIAL TENSIOMETER》，L. Edward Scriven等人提出了一个高精度旋转滴界面张力仪。其创新点包括设计了一个注入加缩空气的轴承系统以降低轴承转动而导致的温升以及提高整个转轴系统的转速；转轴通过一个传动轴与一个皮带轮电机系统联接，实现高速离心形成旋转液滴的目的；一个内径0.19cm、外径0.65cm的样品一端密封固定在转轴传动杆上，另一端采用硅像胶密封；样品管外侧提供一个腔体用以通过温控空气，控制样品管的温度，但未提及温度读取方式；转速读取采用简单的光栅传感器（Threshold Coupler：Model H13B2, Photon-Coupled Interruptor Module）,并使用一个空槽读取转速；通过皮速3：1比例，实现低转速电机达到高转速目的；电机采用空载最高转速5000RPM的E586电机，扭矩力 20 oz-in；显微系统采用了显微镜（Model 1 lOA, Gaertner Scientific Corp., Chicago, Ill.)，精度0.0001cm( 约1um精度)。计算方法采用经典的Vonnegut公式。从如上描述我们可以得出结论为，由于采用皮带轮转换且采用简单的转速控制方式，无论在能效、控制精度以及寿命上，均达不到长期使用的要求；由于采用显微系统，在测试时，人为因素影响较大；由于样品管为固定的方式，清洗工作非常困难，非常容易受二次污染影响，测值精度很低；样品管密封方式为简单的盖子密封结构，很容易漏气；等等。 

1995年，中国专利：ZL93246109.3《自动旋轴界面张力测定仪》提出了一个简单的旋转滴界面张力仪的结构，并创新性提出了一种采用电脑捕获旋转滴图像并进而计算的构想，但未提及详细的计算办法以及机械联结关系结构图，其目的仅仅是实现替代人眼观测的不方便性有准确度差的问题。1996年，中国专利：ZL95216525.2《旋转液滴法液体界面张力测定仪》对旋转滴界面张力仪的机械结构进行了进一步的明确，提出了一个用于控制显微系统的上下和左右移动，以观察形成于不同位置的液滴形状；同时，提出了一个基于皮带轮转换的电机转动机构，与如上提及的美国专利US 4250741和商业化的仪器比较类似，无任何新颖创新性；在算法上，其同样采用了简单的Vonnegut公式。2004年，中国专利ZL200420092449.7《流体表界面张力测量用离心管》中提出了一套使用在旋转滴界面张力仪中的样品管的结构。在中国专利ZL200920213958.3《旋转滴界面张力仪用石英玻璃样品管及其固定装置》中，本专利的同一发明人-上海梭伦信息科技有限公司对这套样品管的缺陷进行了评述，并提出了一套更为有效、方便使用的样品管。在中国专利ZL201010149101.7《一种界面张力测试装置》，华东理工大学同样又提出了一个类似的样品管结构，与ZL200420092449.7近似，实际使用效果并不会理想。 

综合而言，现有的文献和专利、商业化的仪器均停留在一个较低的水平，与现成的科学水平的发展不相适应，这些不足包括：（1）在电机传动系统结构方面，仍以采用皮带传动机构为主；（2）温控模式通常以控制加热源而不是控制样品所在环境的温度为主；（3）样品管通常当作了主动轴而没有任何保护，从而导致样品管易爆裂；且样品管通常仅是一端开口，不易清洗，测值误差大；样品管尺寸单一（如美国专利），无法满足复杂的测试要求；（4）通常没有或只有最简单的液滴水平控制结构，无法实现高精度控制液滴水平，进而实现减少液滴移动的目的；（5）没有形成一个整体的测试装置，协调完成旋转滴条件的界面张力测值；等等。 

发明内容