专利名称：厚度可调的液膜产生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及泡沫膜物理化学性质测定装置，尤其是涉及一种例如测定泡沫膜 (也称自由液膜，以下简称为液膜)的动态力学性质，测定泡沫膜的分离压等的厚度可调的液膜产生装置。
背景技术：
泡沫体系在工农业生产及日常生活中有着广泛的应用。随着石油工业的发展，人们越来越多地将泡沫用于钻井、压裂、酸化、三次采油等勘探、开发和采油领域。泡沫体系最重要的特性是泡沫的稳定性。以往的研究表明，溶液表面粘弹性对泡沫稳定性有着重要影响，但需要强调的是这种表面粘弹性是在相当深厚的溶液表面上测定的。“一种研究泡沫液膜性质的新方法”(《石油勘探与开发》，1995年，第三期，第96 99页)一文指出，与泡沫稳定性关系更直接、更密切的应该是自由液膜(free liquid film，FLF，或称泡沫膜，有时简称液膜)的力学性质，同时公开了一种自由液膜动态拉伸粘弹性的测定装置。通过两个锐边圆环，上环悬挂于电子分析天平的挂钩上，测定过程中其空间位置静止不动。下环置于液盘上，液盘与下环外侧之间充满被测溶液。液盘在程控马达的驱动下可做勻速垂直升降及振幅为0-5mm范围内的正弦振动。液盘上升，使上、下环接触，然后使液盘下降，上、下环之间就形成了近似圆柱形液膜。排出液盘中的液体，且在下环的侧面作憎水处理，液膜与下部的其它部位的联系被切断，然后启动马达使液盘带动下环做正弦振动，液膜产生正弦拉伸应变，其振幅，频率及相位由位移传感器输入到双笔记录仪，另一笔记录上环电子分析天平传来的自由液膜的交变应力，从而得到应变和应力的振幅及相位差。理论推算和实验结果都表明，泡沫膜的力学性质(如拉伸粘弹性，分离压等)与泡沫膜的厚度有密切关系。但上述文献中提到的自由液膜，其薄厚完全依赖自然的重力排液。 虽然可以根据液膜电导数据粗略判断液膜的大致厚度，再通过切断排液出路的方法可以使液膜的厚度控制在一定范围内，但很难获得可以进行重复试验的厚度比较一致的液膜。更为重要的是，在比较不同起泡液性能的实验中，使用厚度不一致的液膜没有实质意义。另外，上述方法中液膜减薄的过程是不可逆的，而且，当液膜很薄时，重力排液速度非常慢，要获得所需厚度的薄液膜需要耗费很长时间。
实用新型内容针对上述方法中的缺陷，本实用新型提供一种厚度可调的液膜产生装置，可以根据需要产生一定膜厚的液膜，且液膜的厚度可以自由调控。本实用新型的技术解决方案是一种厚度可调的液膜产生装置，其中，该装置包括上环组件，为一个倒扣且底部镂空的金属浅盘，该浅盘的盘口设有上环形刀口 ；下环组件，包括金属导电环，该导电环内侧设有与所述上环形刀口相向的下环形刀口，所述上环形刀口及下环形刀口大小相同且同轴水平；所述金属导电环的下环形刀口的外周侧开设有环槽，所述下环组件还包括导液层，为设于所述环槽上部的多孔材料层，该导液层的上表面低于所述下环形刀口设置，所述导液层底面与该环槽围合形成一封闭的供液空槽，环形盖板，由憎水处理的金属或聚四氟乙烯制成，其能够拆卸地固定于所述金属导电环的外环上，且部分遮盖于所述导液层上方，该环形盖板的内周缘与该下环形刀口之间形成有朝向该液膜产生装置中心的溢流槽；软管接头，设置于所述金属导电环上，该软管接头与所述供液空槽连通，且外接供液-压力调节系统。所述上环组件能够相对所述下环组件上下移动。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述导液层的上表面低于所述下环形刀口 1 2mm。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述导液层的上表面与所述环槽的外侧顶面相平。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述环形盖板经由螺钉连接固定至所述金属导电环的外环上。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述溢流槽宽度为0. 1 2mm。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述溢流槽宽度为0. 1 0. 5mm。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述上环形刀口及下环形刀口的直径大小范围为10 200mm。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述上环形刀口及下环形刀口的直径大小范围为50 120mm。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述金属导电环的材料为耐热、耐腐蚀金属材料。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述金属导电环的材料为不锈钢或钼。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述多孔材料为亲水多孔材料。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述多孔材料为烧结玻璃。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述导液层厚度范围为1 10mm，其宽度范围为1 20mm。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述憎水处理为采用硅烷类或碳氟类憎水材料涂覆于金属表面。上述的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述硅烷类憎水材料为二氯二甲基硅烷。如上所述，本实用新型的厚度可调的液膜产生装置确实具有如下优点本实用新型厚度可调的液膜产生装置，可以根据需要产生一定厚度的液膜，且液膜的厚度可以自由调控。用于测定泡沫膜的物理化学性质，例如液膜张力，动态拉伸粘弹性或分离压等泡沫膜的力学、光学和电学性质。另外，使用本实用新型的装置，可以获得比自然重力排液更厚或更薄的液膜，且排液过程可逆，膜厚控制较为精确，便于进行重复试验和对比试验。
[0030]图1本实用新型厚度可调的液膜产生装置的结构示意图 [0031]图2本实用新型的下环组件的俯视示意图；[0032]图3本实用新型的下环组件的左视图。[0033]主要元件标号说明[0034]A上环组件B下环组件1金属导电环[0035]2导液层3环形盖板4软管接头[0036]5下环形刀口6溢流槽7供液空槽[0037]8供液-压力调节系统9液膜10上环形刀口
具体实施方式
本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，其中，该装置包括上环组件及下环组件； 上环组件为一个倒扣且底部镂空的金属浅盘，该浅盘的盘口设有上环形刀口 ；下环组件为金属导电环，该导电环内侧设有与所述上环形刀口相向的下环形刀口，所述上环形刀口及下环形刀口大小相同且同轴水平；所述金属导电环的下环形刀口的外周侧开设有环槽，所述下环组件还包括导液层、环形盖板及软管接头；导液层为设于所述环槽上部的多孔材料层，该导液层的上表面低于所述下环形刀口设置，所述导液层底面与该环槽围合形成一封闭的供液空槽；环形盖板由憎水处理的金属或聚四氟乙烯制成，其能够拆卸地固定于所述金属导电环的外环上，且部分遮盖于所述导液层上方，该环形盖板的内周缘与该下环形刀口之间形成有朝向该液膜产生装置中心的溢流槽；软管接头设置于所述金属导电环上，该软管接头与所述供液空槽连通，且外接供液-压力调节系统。所述上环组件能够相对所述下环组件上下移动。为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式
。如图1至图3所示，为本实用新型的厚度可调的液膜产生装置的较佳实施例的结构示意图、下环组件俯视结构示意图及下环组件的侧面结构示意图，为了能够制造出厚度可调的液膜9，本实用新型的厚度可调的液膜产生装置包括上环组件A及下环组件B;其中， 上环组件A为一个倒扣且底部镂空的金属浅盘，该浅盘的盘口设有上环形刀口 10 ；S卩，该上环形刀口 10是朝下设置的。下环组件B包括金属导电环1，该导电环内侧设有与所述上环形刀口 10相向的下环形刀口 5，该下环形刀口 5是朝上设置的；所述上环形刀口 10及下环形刀口 5大小相同且同轴水平，上环形刀口 10与下环形刀口 5于竖直方向相对设置；所述金属导电环1的下环形刀口 5的外周侧开设有环槽，所述下环组件B还包括导液层2、环形盖板3及软管接头4 ；导液层2为设于所述环槽上部的多孔材料层，该导液层2的上表面低于所述下环形刀口 5设置，所述导液层2底面与该环槽围合形成一封闭的供液空槽7 ；环形盖板3由憎水处理的金属或聚四氟乙烯制成，其能够拆卸地固定于所述金属导电环1的外环上，且部分遮盖于所述导液层2上方；该金属导电环1内设有的环槽将该金属导电环1顶部分隔为内环及外环，而环形盖板3的内径比内环的外径大，同时小于外环的内径，从而当环形盖板3固定在该金属导电环1的外环上时，环形盖板3高于所述下环形刀口 5设置，该环形盖板3的内周缘与该下环形刀口 5之间形成有朝向该液膜产生装置中心的溢流槽6，即所述环形盖板3内周缘、导液层2上表面及下环形刀口 5形成由小环形刀口向金属导电环1内部方向流动的溢流槽6。所述软管接头4设置于所述金属导电环1上，该软管接头4与所述供液空槽7连通，且外接供液-压力调节系统8，供液-压力调节系统8提供的液体经由该软管接头4注入到供液空槽7中，并且液体注入的量是由供液-压力调节系统8控制的；液体能够经由供液空槽7通过由多孔材料制成的导液层2到达导液层2上方的溢流槽 6中，再经过下环形刀口 5溢流至金属导电环1的中心孔。借此，下环形刀口 5能够得到液体的覆盖。所述上环组件A与所述下环组件B相向正对设置，上环组件A能够相对下环组件B上下移动，从而改变上环形刀口 10与下环形刀口 5之间的距离。较佳的，本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，其中，所述导液层2的上表面低于所述下环形刀口 1 2mm。借此，导液层2上表面外露的部分能够形成一溢流槽6，当液体穿过导液层2到达导液层2上表面时，能够在导液层2上表面积聚一定深度，再由下环形刀口 5溢流出去，提高液膜9供液的均勻性和连续性。如图所示，本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，其较佳的实施例中，所述导液层2的上表面与所述环槽的外侧顶面相平；而当环形盖板3固定至金属导电环1上时，增水处理的环形盖板3底面能够与导液层2的上表面贴紧，使其形成相对密封的结构，借此，向上通过导液层2的液体便只能倾向于下环形刀口 5 —侧流动，而不会积聚在导液层2与环形盖板3之间。本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，较佳的，所述环形盖板3经由螺钉连接固定至所述金属导电环1的外环上。在制作过程中可用一平板将导液层2整体封�。沟枚嗫撞牧夏芙龌凡劭诟亲。诘家翰�2制作完成后，再拆下平板，用螺钉将环形盖板 3固定在金属导电环1上。当然，环形盖板3也可以用其他可拆卸的固定方式固定至金属导电环1上，并不以此为限。本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，其溢流槽6的大小尺寸关系到溢流槽6 中液体的量的大�。佣跋斓揭耗�9形成连续性和稳定性等问题，较佳的，本实用新型的溢流槽6宽度为0. 1 2mm，有利于液体的传导，其形成的液膜9效果较佳。更进一步的，本实用新型的优选的溢流槽6宽度为0. 1 0. 5mm。本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，上环形刀口 10及下环形刀口 5直径的大小直接影响到液膜9的直径大小。理论上，在液膜9高度不变的情况下，直径越大，液膜9 形状越接近圆柱面，这样的曲面方便进行动态力学参数的计算以及膜厚的测定。考虑到空间限制，较佳的，所述上环形刀口 10及下环形刀口 5的直径大小范围为10 200mm。而更优选的方案中，本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，较佳的，所述上环形刀口 10及下环形刀口 5的直径大小范围为50 120mm。本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，为了提高金属导电环1的使用效果及使用寿命，较佳的，所述金属导电环1的材料为耐热、耐腐蚀金属材料。其中，所述金属导电环 1的材料可以是不锈钢或钼。环形盖板3可用材料为不锈钢、钼、聚四氟乙烯、玻璃等耐腐蚀的金属或非金属材料。涂覆用憎水材料为氯硅烷类试剂(如二氯二甲基硅烷)或碳氟类憎水材料。当环形盖板3材料采用聚四氟乙烯时，由于其本身憎水，不再需要涂覆憎水材料。本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，其中，导液层2也多孔材料制成，为了使导液层2上下两侧的空间相对密封，使空气不能够经由导液层2进入供液空槽7中；较佳的，所述多孔材料为亲水多孔材料。其中，所述多孔材料优选为烧结玻璃；也可以使其它强亲水多孔材料。同时，本实用新型的厚度可调的液膜产生装置的导液层2的厚度也与液体供给的量的大小和速度有关，较佳的，所述导液层2厚度范围为1 10mm，其宽度范围为1 20mm。本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，当环形盖板3需要进行憎水处理时，较佳的，本实用新型中所述憎水处理为采用硅烷类或碳氟类憎水材料涂覆于金属表面。更进一步的，所述硅烷类憎水材料优选为二氯二甲基硅烷。如上所述的本实用新型的厚度可调的液膜产生装置，请一并参照图1至图3所示， 其较佳实施例的结构及具体实施使用的过程如下本实用新型的厚度可调的液膜产生装置包括上环组件A和下环组件B两部分，所述上环组件A为一个倒扣的底部镂空的金属浅盘，浅盘的盘口有上环形刀口 10，所述下环组件B为金属导电环1，环内侧有与上环形刀口 10相向的下环形刀口 5，所述上环形刀口 10 及下环形刀口 5大小相同且同轴水平；其中，下环组件B还包括多孔材料导液层2、憎水处理的金属或聚四氟乙烯环形盖板3和软管接头4，所述金属导电环1的一面开有环槽，所述导液层2位于环槽上部，且导液层2的上表面低于下环形刀口 5，导液层2与环槽内部形成一封闭的供液空槽7空间，环形盖板3部分遮盖于导液层2上且可拆式固定于环槽的外侧， 环形盖板3与下环形刀口 5之间形成溢流槽6，软管接头4位于金属导电环1上，其外接供液-压力调节系统8且与供液空槽7相通。本实用新型的厚度可调的液膜产生装置通过供液-压力调节系统向供液空槽中注入液体后，液体穿过导液层，并逐渐溢由流槽溢流至金属导电环中心，使下环形刀口上充分覆盖液体；同时，经由上环形刀口与下环形刀口相接触后的相对垂直移动，可以拉伸得到垂直的、近似圆柱形的液膜9。其中，液体压力以下环形刀口 5处的水力学静压力为零。当供液-压力调节系统8有正压力时，由于环形盖板3表面憎水，导液层2排出的液体能够通过溢流槽6将被测液体压到上环形刀口及下环形刀口拉伸所得的液膜9内，使得液膜9增厚；当供液-压力调节系统8有负压力时，由于多孔材料的孔隙直径很小，并且是强亲水的， 膜外空气不能进入导液层2，只能是膜内液体克服分离压(或称楔压)通过导液层2进入供液-压力调节系统8，则液膜9减薄。多孔材料的孔隙直径越小，可使用的负压越大，所能获得的液膜9厚度越�。钡脚６俸谀ど�。液膜9厚度可以通过外部的干涉仪来测定。当液膜9达到所需厚度时，膜内外保持一定的压力差，从而实现液膜9厚度的可调、可控。本实用新型厚度可调的液膜产生装置，可以根据泡沫膜物理化学性质测定中所需要的膜厚产生液膜，且膜厚是可调可控的。泡沫膜物理化学性质包括液膜张力等表面热力学性质、动态拉伸粘弹性等动力学性质，以及液膜的光学、电学性质等。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，该装置包括上环组件，为一个倒扣且底部镂空的金属浅盘，该浅盘的盘口设有上环形刀口 ；下环组件，包括金属导电环，该导电环内侧设有与所述上环形刀口相向的下环形刀口， 所述上环形刀口及下环形刀口大小相同且同轴水平；所述金属导电环的下环形刀口的外周侧开设有环槽，所述下环组件还包括导液层，为设于所述环槽上部的多孔材料层，该导液层的上表面低于所述下环形刀口设置，所述导液层底面与该环槽围合形成一封闭的供液空槽，环形盖板，由憎水处理的金属或聚四氟乙烯制成，其能够拆卸地固定于所述金属导电环的外环上，且部分遮盖于所述导液层上方，该环形盖板的内周缘与该下环形刀口之间形成有朝向该液膜产生装置中心的溢流槽；软管接头，设置于所述金属导电环上，该软管接头与所述供液空槽连通，且外接供液-压力调节系统；所述上环组件能够相对所述下环组件上下移动。
2.如权利要求1所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述导液层的上表面低于所述下环形刀口 1 2mm。
3.如权利要求1或2所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述导液层的上表面与所述环槽的外侧顶面相平。
4.如权利要求1所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述环形盖板经由螺钉连接固定至所述金属导电环的外环上。
5.如权利要求1所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述溢流槽宽度为 0. 1 2mmο
6.如权利要求5所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述溢流槽宽度为 0. 1 0. 5mmο
7.如权利要求1所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述上环形刀口及下环形刀口的直径大小范围为10 200mm。
8.如权利要求7所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述上环形刀口及下环形刀口的直径大小范围为50 120mm。
9.如权利要求1所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述金属导电环的材料为耐热、耐腐蚀金属材料。
10.如权利要求9所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述金属导电环的材料为不锈钢或钼。
11.如权利要求1所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述多孔材料为亲水多孔材料。
12.如权利要求11所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述多孔材料为烧结玻璃。
13.如权利要求1所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述导液层厚度范围为1 10mm，其宽度范围为1 20mm。
14.如权利要求1所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述憎水处理为采用硅烷类或碳氟类憎水材料涂覆于金属表面。
15.如权利要求14所述的厚度可调的液膜产生装置，其特征在于，所述硅烷类憎水材料为二氯二甲基硅烷。
专利摘要本实用新型公开了一种厚度可调的液膜产生装置，包括上环组件和下环组件两部分，下环组件包括金属导电环，导液层、环形盖板和软管接头，所述金属导电环的上表面开有环槽，导液层与环槽形成一封闭的供液空槽，环形盖板与下环形刀口之间形成溢流槽，软管接头外接供液-压力调节系统且与供液空槽相通。当供液-压力调节系统有正压力时，导液层排出的液体能够通过溢流槽将被测液体压到液膜内，使得液膜增厚；当供液-压力调节系统有负压力时，膜外空气不能进入导液层，只能是膜内液体克服分离压通过导液层进入供液-压力调节系统，则液膜减薄。当液膜达到所需厚度时，膜内外保持一定的压力差，从而实现液膜厚度的可调、可控。
文档编号G01N33/00GK202339339SQ20112051286
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者侯庆锋, 宋新民, 张禹负, 王红庄, 翁蕊, 马德胜 申请人:中国石油天然气股份有限公司
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