動態潤溼測試儀的製作方法

2024-01-26 21:47:15

專利名稱：動態潤溼測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種液體潤溼測量技術。
紡織、化纖、膠片等生產行業中的液體潤溼問題因直接關係到生產工藝和產品質量而顯得十分重要。目前國內普遍使用「帆布沉降法」(GB5558-85)來測試和評價液體的潤溼能力。這種方法是利用帆布靜置在液體表面，觀察其潤溼後開始下沉的時間長短來評判液體的潤溼能力大小。其明顯的缺點是實際的潤溼過程，不僅取決於液體的潤溼能力，而且也取決於被潤溼物的吸溼能力，而單純以帆布潤溼來作評價的參照物，忽視了被潤溼物之間各方面性能的差異，因而與實際的潤溼狀態不符，導致了測量數據的不可靠，甚至錯誤。
正應為如此，研究人員為擺脫這種傳統方法做了不少努力。例如美國專利US4275587號公告了一種通過測量潤溼角大小來評判潤溼性能的方法美國《化學文摘》第106卷51563號文獻也公開了一種藉助織物與液體接觸角隨時間變化情況來評價潤溼能力的方法；中國《紡織學報》1990年11期中則公開了一種電導式動態潤溼裝置；它考察某些液體在織物上遷移速度來評價該液體的潤溼能力。這些技術雖然著眼點不同，但它們同「帆布沉降法」一樣，都存在著一個共同的缺點，即它們都是在被潤溼物處於靜態或準靜態情況下研究液體潤溼的某些參數來評價其潤溼能力的。生產實際與此恰恰相反，一般是被潤溼物處於運動(如漿紗)、甚至是高速運動(如化纖紡絲)中，而液體(如漿液、油劑等)則處於靜止狀態，因而這些方法的測試結果只具有相對參考性。
本實用新型的目的就是克服上述技術的缺陷，提供一種在模擬實際生產工藝的情況下，能夠精確測量被潤溼物運動的臨界速度大小並直接評價出動態潤溼能力優劣的測試儀，以利正確指導生產。
本實用新型的目的是如下實現的由步進電機(11)及其拖動的傳動及卷繞裝置(12)，以及步進電機(11)速度的控制裝置(14)和顯示裝置(15)構成的常規測試機構的基礎上，特別設計了一套由光源(5)、反射鏡(6)和(8)、凸透鏡(9)、顯示屏(10)、測量盒(1)及其定位器(17)組成的光學測量裝置(13)，其光路設計為，由光源(5)提供測量光源，投射光經反射鏡(6)反射到測量盒(1)中的被潤溼物(4)和潤溼液體(3)的接觸點，即測重點(7)上後，再經反射鏡(8)反射給凸透鏡(9)，通過凸透鏡(9)放大後將影像投射在顯示屏(10)上，並且測量盒(1)應使裝入其中的液體表面能形成較明顯的下凹弧線(19)，當光路對準測量點(7)時，可在顯示屏(10)上呈現出易於判斷被潤溼物(4)運動速度變化的特定影像。
本實用新型構造了一個模擬的生產狀態現場，由步進電機(11)拖動傳動及卷繞裝置(12)帶動被潤溼物(4)運動，其速度大小可由控制裝置(14)精確控制並可在顯示裝置(15)上顯示出來。被潤溼物(4)運動過程中經過專門設計並裝入潤溼液體(3)的測量盒(1)時，特別設計的光學系統將會把三相線(固體、液體、氣體)隨速度變化而變化的影像投射在顯示屏(10)上。當找出速度與影像的對應關係時，就可直接評價出其動態潤溼性能。由於被測物(被潤溼物(4)、潤溼液體(3))都按實際生產要求或設計取用，故其測試結果是直接真實的；由於測試不是藉助某些參照物或某個具體參數，而是模擬生產實際情況，故其測試結果具有綜合性和可靠性；由於本實用新型使用了步進電機(11)並配以相應的控制裝置(14)及顯示裝置(15)，故其測試結果可以更為準確和直接，因此，測試結果可以用來直接指導生產。
下面結合實施例及其附圖詳述本實用新型的測試原理及其結構；

圖1是本實用新型的光學測重裝置示意圖2是本實用新型的整體結構示意圖；圖3是本實用新型的工作原理，即三相線隨被潤溼物(4)的運動速度變化而變化的關係示意圖；圖4是本實用新型與圖3對應的光學影像示意圖。
為敘述簡便，本實施例設定為化纖紡絲上油。按常規方法設計一個傳動及卷繞裝置(12)、包括卷繞軸、傳動軸、變速輪等，在選擇適當的步進電機(11)的拖動下，可使化纖長絲(4)從絲筒(2)退繞，經導紗鉤(18)的導引進入測量盒(1)中，測量後再引到傳動及卷繞裝置(12)中的卷繞軸上卷繞起來。長絲(4)的運動速度可由控制裝置(14)控制步進電機(11)來準確實現，並同時可被顯示裝置(15)顯示出來。控制裝置(14)和顯示裝置(15)是由通常的電路和元器件所組成。本實用新型對此設計的要求是手動連續或不連續輸入脈衝信號，步進電機(11)可控制長絲(4)的運動速度或升或降做出連續或不連續的反應，當手動脈衝輸入信號停止時，長絲(4)即在某種速度下運動，顯示裝置(15)同時靜止顯示出該時的速度情況。
本實用新型之所以提出以被潤溼物(4)在潤溼液體(3)中的運動速度變化情來評判潤溼性能優劣，並籍此提出速度控制和顯示要求的原理如下長絲(4)在上油過程中，存在著一條三相線(16)，它是固體(長絲(4)、液體(油劑(3))和氣體(空氣)的交界線。當長絲(4)的運動速度V＝0，即靜止不動時，三相線(16)的位置最高；如圖3-a所示。當長絲(4)的速度由零開始增加時，三相線(16)的位置開始下降，如圖3-b所示。這是因為一方面長絲(4)的運動力拉動三相線(16)向下移動，另一面液體的潤溼力會阻礙三相線(16)的下移，也可以說潤溼力圖將三相線(16)向上推，以求得平衡。對於一定的被潤溼物(4)和潤溼液體(3)來說，它的潤溼能力是一定的，也即上推力是一定的。因此，當長絲(4)下移速度增加拉動力加大時，對於一定的上推力的作用結果是三相線(16)的下降。不難推斷，當長絲(4)下移速度V等於某一個速度值Vc時，可使三相線(16)的位置下降至與液體表面線0重合，如圖3-c所示，這個速度稱為臨界速度。當下移速度V大於臨界速度Vc時，三相線(16)將會降至液面線0之下，如圖3-d所示。顯然，對於同一被潤溼物(4)，不同的液體(3)會有不同的臨界速度Vc；而對於同一種潤溼液體(3)，不同的被潤溼物(4)也會有不同的臨界速度Vc；但是對於特定的被潤溼物(4)和特定的潤溼液體(3)，則必定會有特定的臨界速度Vc。因此，只要準確地判斷出臨界速度Vc的大小，就能準確地評判出潤溼能力的大小，並且這種測定是在模擬生產狀態，綜合了各方面因素，連續動態情況下測定的，對生產實際有切實的直接的指導意義。
本實用新型的關鍵即是設計了一套光學測量裝置(13)，它包括測量盒(1)及其定位器(17)、光源(5)、反射鏡(6)和(8)、凸透鏡(9)、顯示屏(10)。其光路設計為，由光源(5)提供測量光源，投射光經反射鏡(6)反射到測量盒(1)中的被潤溼物(4)和潤溼液體(3)的接觸點，即測量點(7)上後，再經反射鏡(8)反射給凸透鏡(9)，通過凸透鏡(9)放大後將影像投射在顯示屏(10)上，並且測量盒(1)應使裝入其中的液體表面能形成較明顯的下凹弧線(19)，當光路對準測量點(7)時，可在顯示屏(10)上呈現出易於判斷被潤溼物(4)運動速度變化的特定影像。利用這套裝置，可把速度變化轉換成光學影像變化，通過特定的光學影像判斷出特定的速度，特別是臨界速度Vc。它的工作原理是光源(5)由控制裝置(14)控制打開光源，光線經反射鏡(6)反射到長絲(4)和潤溼液體(3)在測量盒(1)中所形成的下凹弧線(19)的垂直交叉點即測量點(7)上後，再經反射鏡(6)反射到凸透鏡(9)上放大，然後把影像投射在顯示屏(10)上。為了使影像清楚並易於判斷，測量盒(1)的設計十分重要。它應當是一個具有良好透光性的長方體，並且其寬度應使裝入其中的液體表面能形成較明顯的下凹弧線(19)。寬度大時，弧線(19)不明顯，呈現影像效果不良，不便區分不同的速度影像；寬度小時導紗鉤(18)的放置、長絲(4)的穿引操作都不便利。根據實驗，其寬度在6-12毫米時都較為理想，最佳為10毫米。
測量盒(1)上可刻有測量線，以指示潤溼液體(3)的裝入高度，但這仍然不易掌握。本實施例設計有測量盒(1)的定位器(17)，它可調節測量盒(1)的上下位置，以使光路精確地對準在測量點(7)上，並清晰地反射出特定的速度影像。
本實用新型的特定速度影像如圖4所示。圖4中的a、b、c、d四種影像分別與圖3中的a、b、c、d四種速度情況相對應。當長絲下移速度V＝0時，可顯示出圖4-a樣的對稱雙弧線影像；當0＜V＜Vc時，可顯示出圖4-b樣的影像，但對稱雙弧線將隨著V的增加而減小；當V＝Vc時，對稱雙弧線消失，只剩下對稱的兩條光線影像，如圖4-c所示；當V＞Vc時。對稱的兩條光線影像將向相反方向移動，相互遠離，如圖4-d所示。實測中，只要抓住剛開始出現圖4-c所示的影像，立即停止增速，在顯示裝置(15)上就準確找到了臨界速度Vc，並由此可精確地評價出潤溼性能如何。
本實施例雖然以化纖長絲上油生產為例，但由本實用新型的工作原理知，它同樣適用於紡織漿紗、膠片塗覆等工業生產領域，同時也適用於漿料、油劑、表面活性劑等溶液生產廠家和科研單位的測試要求。
權利要求1.一種由步進電機(11)及其拖動的傳動及卷繞裝置(12)，以及步進電機(11)速度的控制裝置(14)和顯示裝置(15)構成的動態潤溼測試儀，其特徵是它還包括由光源(5)、反射鏡(6)和(8)、凸透鏡(9)、顯示屏(10)、測量盒(1)及其定位器(17)組成的光學測量裝置(13)，其光路設計為，由光源(5)提供測量光源，投射光經反射鏡(6)反射到測量盒(1)中的被潤溼物(4)和潤溼液體(3)的接觸點，即測量點(7)上後，再經反射鏡(8)反射給凸透鏡(9)，通過凸透鏡(9)放大後將影像投射在顯示屏(10)上，並且測量盒(1)應使裝入其中的液體表面能形成較明顯的下凹弧線(19)，當光路對準測量點(7)時，可在顯示屏(10)上呈現出易於判斷被潤溼物(4)運動速度變化的特定影像。
2.根據權利要求書1所述的測試儀，其特徵是所述的測量盒(1)是一具有良好透光性的長方體，其寬度為6～12毫米。
3.根據權利要求書2所述的測試儀，其特徵是所述的測量盒(1)的寬度為10毫米。
4.根據權利要求書1、2或3所述的測試儀，其特徵是所述的定位器(17)可調節測量盒(1)的位置，使光路精確地對準測量點(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種液體潤溼測量技術。其特徵是在常規的步進電機、控制裝置、顯示裝置、傳動及卷繞裝置所構成的測試儀基礎上，專門設計了一套包括光源、反射鏡、凸透鏡、顯示屏、測量盒及其定位器組成的光學測量裝置。測量盒應使裝入其中的液體表面形成較明顯的下凹弧形，當光路對準測量點時，可在顯示屏上呈現出易於判斷被潤溼物運動速度變化的特定影像。本實用新型模擬生產實際，測量數據精確可靠，對生產有直接指導意義。
文檔編號G01N21/17GK2262240SQ9520711
公開日1997年9月10日 申請日期1995年4月3日 優先權日1995年4月3日
發明者高來寶, 陳智, 葛繼均 申請人:天津紡織工學院