Устройство для исследования процессов капиллярного течения жидкости в пористых средах

Область техники, к которой относится предложение
Предложение относится к области исследования свойств пористых материалов, определения их проницаемости и пористости для использовании в полиграфическом производстве, а более конкретно к устройствам для количественной оценки динамики капиллярного впитывания и измерения абсорбционной емкости нетканых полотен по расплавам термопластичных фотополимеров.
Уровень техники
Известно устройство для исследования кинетики пропитки волокнистых наполнителей полимерными связующими, которое содержит резервуар со связующим, ячейку для пропитки связующим волокнистого наполнителя с окном наблюдения из прозрачного материала и компрессор. Ячейка для пропитки представляет собой горизонтальную трубку с отводами, выполненную из прозрачного материала, в которой один открытый конец заполнен исследуемым волокнистым наполнителем, а другой конец соединен с резервуаром со связующим для пропитки волокон под давлением, причем на этом же конце трубки в отводе установлена газовая емкость для ввода газового пузырька в связующее в трубке. Для определения скорости движения связующего в трубке и волокнах (кинетики пропитки) установлен прибор видеофиксации движения пузырька в связующем (пат РФ 2530575, МПК G01N 33/36, опублик. 10.10.2014 г. Бюл. №28)
Недостатком известного устройства является невозможность его использования для оценки динамики капиллярного впитывания в нетканые полотна расплава термопластичного фотополимера из металлической пористой среды или полуфабриката флексографской полимерной печатной формы.
Известно устройство для определения впитываемости жидкости поверхностью волокнистых текстильных материалов, которое содержит, заполненную жидкостью емкость, имитирующую мокнущую поверхность пористую мембрану, расположенную в емкости в виде сообщающихся сосудов с жидкостью, наружный уровень которой обеспечивает подъем жидкости по капиллярам мембраны до ее мокнущей поверхности. Емкость с мембраной расположена на площадке подъемного устройства, выполненного с возможностью возвратно-поступательного движения и остановки при контакте мокнущей поверхности мембраны с испытываемой поверхностью образца волокнистого текстильного материала, который посредством элемента крепления и штатива связан с измерительным устройством в виде весов (пат РФ 2263302, МПК G01N 15/08, опублик. 27.10.2005 г. Бюл. №30).
Недостатком известного устройства является невозможность его использования для оценки динамики капиллярного впитывания в нетканые полотна расплава термопластичного фотополимера из металлической пористой среды или полуфабриката флексографской полимерной печатной формы.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для исследования процессов многофазной фильтрации (капиллярного течения) в пористых средах, включающее модель пористой среды, блок нагнетания фильтрующегося флюида, системы ввода и вывода фильтрующегося флюида с датчиками давления, блок измерения расхода, оптико-электронную систему, источник светового излучения с оптическими фильтрами и приемный оптический блок, установленные над моделью пористой среды (пат РФ 55 987, МПК G01N 15/08, опублик. 27.08.2006 г. Бюл. №24).
Недостатками известного устройства являются:
- невозможность его использования для оценки динамики капиллярного впитывания и измерения абсорбционной емкости нетканых полотен по расплавам термопластичных фотополимеров при 100-200°С в условиях приближенных к технологии производства флексографских печатных форм.
Сущность предложения
Решаемой технической задачей является оценка динамики капиллярного впитывания и измерение абсорбционной емкости нетканых полотен по расплавам термопластичных фотополимеров в условиях приближенных к технологии производства флексографских печатных форм.
Поставленная задача решается тем, что устройство для исследования процессов капиллярного течения жидкости в пористых средах состоящее из оптико-электронной системы с источником светового излучения, оптическими фильтрами и приемным оптическим блоком согласно предложения, дополнительно содержит электрообогреваемые зажимы, которые поддерживают постоянную задаваемую температуру, имеют регулировку потребляемой мощности и индикацию температуры поверхностей.
Полезная модель иллюстрируется схемами общего вида устройства (фиг. 1) и планарного вида той части устройства (фиг. 2), где показаны объекты, на которых исследуется процесс капиллярного течения жидкости - модель пористой среды и образец волокнисто-пористого материала, а также описаниями конкретного исполнения устройства в статике и динамике, подтверждающими конструктивное и функциональное единство существенных признаков заявленного технического решения.
Фиг. 1. - Схема общего вида устройства для исследования процессов капиллярного течения жидкости в пористых средах с объектами исследования: 1 - оптико-электронная система; 2 - источник светового излучения с оптическими фильтрами; 3 - электрообогреваемые зажимы; 4 - модель пористой среды (типографская печатная форма); 5 - образец волокнисто-пористого материала; 6 - индикатор температуры поверхностей контактирующих с моделью пористой среды и образцом изучаемого волокнисто-пористого материала.
Фиг. 2. - Схема планарного вида части устройства для исследования процессов капиллярного течения жидкости в пористых средах с моделью пористой среды и образцом изучаемого волокнисто-пористого материала. 3 - электрообогреваемые зажимы; 4 - модель пористой среды (типографская печатная форма); 5 - образец волокнисто-пористого материала; 7 - жидкость (термопласт).
Описание конкретного исполнения устройства в статике
Устройство для исследования процессов капиллярного течения жидкости в пористых средах, вид которого показан на фиг. 1, состоит из оптико-электронной системы - настольного цифрового микроскопа (1), содержащего источник светового излучения - электролампы накаливания с оптическими фильтрами (2), электрообогреваемых зажимов с керамической поверхностью (3), цифрового индикатора температуры (6). Объекты исследования расположены между зажимами с керамической поверхностью: модель пористой среды (4), образец волокнисто-пористого материала (5) и жидкость (термопласт) (7), заполняющая капиллярные полости модели пористой среды до начала исследования ее течения в образец волокнисто-пористого материала и вдоль поверхности контакта.
Оптимальное расположение узлов обеспечивается каркасом (корпусом) выполненным из жесткого материала (не показан). Описанная оптико-механическая система может быть признана «устройством» (как объект промышленной собственности) несмотря на то что, элементы, обеспечивающие указанное взаимное расположение, не включены в формулу полезной модели.
Описание конкретного исполнения устройства в динамике
Устройство для исследования процессов капиллярного течения жидкости в пористых средах, вид которого показан на фиг. 1 и фиг. 2, функционирует следующим образом. Образец изучаемого волокнисто-пористого материала (5) и модель пористой среды - типографскую печатную форму из свинцового сплава или полимера (4) размещают и плотно прижимают внутри устройства между керамическими поверхностями электрообогреваемых зажимов (3). Производят фокусировку оптико-электронной системы на горизонтальной поверхности в области контакта модели с волокнисто-пористым материалом и подбор фильтров, обеспечивающий максимальный контраст цвета жидкости (термопласта) и цвета модели пористой среды по отношению к цвету волокнисто-пористого материала. Под действием сил смачивания и давления, оказываемого зажимами на объекты исследования, размещенные между электрообогреваемыми керамическими поверхностями, жидкость (термопласт) течет по капиллярам волокнисто-пористого материала и одновременно поднимается вверх вдоль плоскости его контакта с моделью пористой среды. Цвет жидкости (термопласта) при плавлении изменяется и настройка фокусировки оптическо-электронной системы нарушается. Для обеспечения контрастной видеосъемки процесса капиллярного течения жидкости по мере увеличения мощности потребляемой зажимами (3) и увеличения температуры их керамической поверхности контролируемой по индикатору (6) корректируют цвет светофильтров (2) и положение оптико-электронной системы (1) относительно исследуемой поверхности контакта объектов. Эти операции могут осуществляться в ручную или автоматически при наличии соответствующего программного обеспечения оптико-электронной системы и предварительно полученной экспериментально зависимости цвета и высоты поднятия жидкости при нагревании от времени испытания или температуры. Все конструктивные элементы заявленного технического решения (устройства) расположены относительно друг друга в определенном порядке на расстояниях определяющихся оптимальными условиями фокусировки при видеосъемки перемещения (капиллярного течения) конкретных жидкостей (термопластов), т.е. находятся в функциональном и конструктивном единстве, отображенном на фиг. 1.
Оптимальное расположение узлов во время видеосъемки обеспечивается каркасом (корпусом) устройства, выполненным из жесткого материала (не показан). Устройство для исследования процессов капиллярного течения жидкости в пористых средах может быть признано устройством, несмотря на то что, элементы, обеспечивающие указанное взаимное расположение, не включены в формулу полезной модели.