一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备及其测试方法与流程

1.本发明涉及超疏水技术领域，特别是涉及一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备及其测试方法。


背景技术：

2.仿生学是生物学、数学和工程技术学互相渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。人类师从自然，受荷叶、水黾足、槐叶苹叶片等的启发，仿制生物表面微观结构制备了人工超疏水表面。本文从超疏水原理出发，梳理自然界生物超疏水表面结构及润湿性，对各时期仿生超疏水表面的发展进行列举与评述，综述了仿生超疏水材料的诸多制备方法并作总结分析，剖析了现阶段研究过程中面临的挑战，并展望了该领域未来发展方向。超疏水是一种新型材料，它可以自行清洁需要干净的地方，还可以放在金属表面防止外界的腐蚀。我们定义超疏水材料表面稳定接触角要大于150
°
，滚动接触角小于10
°
。关于超疏水状态稳定性的研究表明，对于凸起型结构的超疏水材料，微结构内部的气体因与大气连通而可以自由流动，在这种情况下，cass ie状态依靠三相线上的毛细作用力来维持的：即水通过表面张力在超疏水材料表面微结构之间搭起“水桥”，并通过三相接触线将载荷传递到表面微结构上，从而实现了水在微结构上的“悬浮”。当外力大于三相线上的极限毛细作用力时，液体就会侵入到超疏水材料的表面微结构中。由于实际应用中的超疏水材料的微结构排列并不规律，具体几何形状也各不相同，难以用理论进行预测，需通过实验来确定。当前用于测试超疏水不同水压下稳定性的设备结构较复杂，操作过程繁琐，使用较为不便，局限性较大，因此，我们提出了一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备及其测试方法。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备及其测试方法，解决了现有技术中的技术问题。
4.本发明解决上述技术问题的方案如下：一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备，包括导水管和引水管，所述导水管靠近引水管一端的外周套接固定有第一法兰，所述引水管靠近导水管一端的外周套接固定有第二法兰，所述导水管与引水管之间设有超疏水组件，所述第一法兰靠近第二法兰的一侧均匀连接有多根连接螺杆，每根所述连接螺杆上均活动连接有螺母，所述导水管上设有电磁阀，所述导水管远离引水管的一端连通有水泵，且所述导水管与水泵的输入端相连通，所述水泵的输出端连通有入水管，所述入水管远离导水管的一端连通有储水箱，所述引水管远离导水管的一端连接有固定架，所述固定架上连接有用于监测的监测摄像头，所述引水管的下方设有集水盒，所述导水管上连接有控制面板，所述控制面板上设有显示屏，所述引水管上连接有显示屏幕，所述导水管以及引水管的底部均连接有支撑架。
5.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
6.进一步，每根所述连接螺杆远离第一法兰的一端均贯穿第二法兰，且所述连接螺
杆贯穿第二法兰后与相对应的螺母活动连接。
7.进一步，所述引水管远离导水管的一端固定连接有透明的有机玻璃板。
8.进一步，所述超疏水组件包括第一夹环和第二夹环，所述第一夹环与第二夹环之间夹有超疏水层，所述第一夹环上均匀贯穿插接有多个螺栓，所述第二夹环靠近第一夹环一侧与每个所述螺栓位置对应处均设有与其相配合作业的螺槽，且所述第一夹环与第二夹环之间通过螺栓固定连接，所述第一夹环与第二夹环的相对面均固定连接有两个用于密封的橡胶密封环，所述第一夹环的顶部固定连接有把手。
9.进一步，所述第一夹环上与螺栓的螺头位置对应处均设有凹陷，且每个所述螺栓的螺头均设置于所对应的凹陷内，所述螺栓的螺头所处平面不超过第一夹环外壁所处平面。
10.进一步，所述第一夹环和第二夹环的内壁均固定连接有导向管，所述第一夹环与第二夹环的相对面均固定连接有用于防滑的防滑垫圈。
11.进一步，所述导水管和引水管的内径尺寸相等，所述导向管的外径尺寸与导水管的内径尺寸相一致，所述第一夹环上所连接的导向管活动插接至导水管的内腔，所述第二夹环上所连接的导向管活动插接至引水管的内腔之中。
12.进一步，所述第一夹环与导水管靠近引水管一端的外壁相贴合，所述第二夹环与引水管靠近导水管一端的外壁相贴合，所述导水管和引水管的端部与每个所述橡胶密封环位置对应处均开设有与其相配合作业的环形密封槽，且每个所述橡胶密封环分别活动插接至各自所对应的环形密封槽内。
13.进一步，所述监测摄像头与显示屏幕电性连接，所述水泵以及电磁阀均与控制面板电性连接。
14.所述一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备的测试方法，包括：
15.s1：先将用于测试的超疏水层放置在第一夹环与第二夹环之间，再通过工具将第一夹环上的螺栓拧入至第二夹环上的螺槽内，从而使得第一夹环与第二夹环能够对处于二者之间的超疏水层进行夹紧固定，通过第一夹环与第二夹环相对面设置的用于防滑的防滑垫圈，可增强第一夹环与第二夹环对超疏水层的夹紧效果；
16.s2：将第一夹环上所连接的导向管插入至导水管的内部，再将第二夹环上所连接的导向管插入至引水管的内部，随后让第一夹环与导水管的端部外壁相贴合，再让第二夹环与引水管端部的外壁相贴合；
17.s3：通过工具将连接螺杆上的螺母拧紧，通过不断拧紧的螺母使得第一夹环、第二夹环以及超疏水层能够牢固固定在导水管和引水管之间，同时，通过橡胶密封环与环形密封槽之间的配合作业，从而增强第一夹环与导水管以及第二夹环与引水管之间的密封性；
18.s4：向储水箱内注水，随后通过控制面板控制水泵和电磁阀开启，通过水泵将储水箱内的水抽出，水再由导水管导入至超疏水层处，并通过导水管内流通水的水压对超疏水层在不同水压下的稳定性进行测试，在测试的过程中通过电磁阀调节导水管内流体的水压，通过监测摄像头对超疏水层在不同水压下的状态进行监测，并由显示屏幕进行显示，方便检测人员对检测过程进行观察和记录；
19.s5：如果超疏水层在较高的水压下破损，水通过引水管流入至集水盒内进行收集，避免了水资源的浪费。
20.本发明的有益效果是：本发明提供了一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备及其测试方法，具有以下优点：
21.本发明操作方便，便于对超疏水层进行水压测试，且在水压测试的过程中，能够根据测试的需要对测试超疏水层的水压进行调整，且在测试的过程中还能够超疏水层在不同水压下的状态进行监测，方便检测人员对检测过程进行观察和记录。
22.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
23.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明一实施例提供的一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备的结构示意图；
25.图2为图1提供的一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备的仰视结构示意图；
26.图3为图1提供的一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备中超疏水组件调节机构结构示意图；
27.图4为图1提供的一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备中第一夹环的侧视图。
28.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
29.1、导水管；2、引水管；3、第一法兰；4、第二法兰；5、连接螺杆；6、螺母；7、显示屏幕；8、控制面板；9、水泵；10、电磁阀；11、第一夹环；12、有机玻璃板；13、固定架；14、监测摄像头；15、集水盒；16、支撑架；17、储水箱；18、第二夹环；19、超疏水层；20、把手；21、橡胶密封环；22、导向管；23、防滑垫圈。
具体实施方式
30.以下结合附图1-4对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
31.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.如图1-4所示，本发明提供了一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备，包括导水管1和引水管2，导水管1靠近引水管2一端的外周套接固定有第一法兰3，引水管2靠近导水管1一端的外周套接固定有第二法兰4，导水管1与引水管2之间设有超疏水组件，第一法兰3靠近第二法兰4的一侧均匀连接有多根连接螺杆5，每根连接螺杆5上均活动连接有螺母6，导水管1上设有电磁阀10，导水管1远离引水管2的一端连通有水泵9，且导水管1与水泵9的输入端相连通，水泵9的输出端连通有入水管，入水管远离导水管1的一端连通有储水箱17，引水管2远离导水管1的一端连接有固定架13，固定架13上连接有用于监测的监测摄像头14，引水管2的下方设有集水盒15，导水管1上连接有控制面板8，控制面板8上设有显示屏，引水管2上连接有显示屏幕7，导水管1以及引水管2的底部均连接有支撑架16。
34.优选的，每根连接螺杆5远离第一法兰3的一端均贯穿第二法兰4，且连接螺杆5贯穿第二法兰4后与相对应的螺母6活动连接。
35.优选的，引水管2远离导水管1的一端固定连接有透明的有机玻璃板12。
36.优选的，超疏水组件包括第一夹环11和第二夹环18，第一夹环11与第二夹环18之间夹有超疏水层19，第一夹环11上均匀贯穿插接有多个螺栓，第二夹环18靠近第一夹环11一侧与每个螺栓位置对应处均设有与其相配合作业的螺槽，且第一夹环11与第二夹环18之间通过螺栓固定连接，第一夹环11与第二夹环18的相对面均固定连接有两个用于密封的橡胶密封环21，第一夹环11的顶部固定连接有把手20。
37.优选的，第一夹环11上与螺栓的螺头位置对应处均设有凹陷，且每个螺栓的螺头均设置于所对应的凹陷内，螺栓的螺头所处平面不超过第一夹环11外壁所处平面。
38.优选的，第一夹环11和第二夹环18的内壁均固定连接有导向管22，第一夹环11与第二夹环18的相对面均固定连接有用于防滑的防滑垫圈23。
39.优选的，导水管1和引水管2的内径尺寸相等，导向管22的外径尺寸与导水管1的内径尺寸相一致，第一夹环11上所连接的导向管22活动插接至导水管1的内腔，第二夹环18上所连接的导向管22活动插接至引水管2的内腔之中。
40.优选的，第一夹环11与导水管1靠近引水管2一端的外壁相贴合，第二夹环18与引水管2靠近导水管1一端的外壁相贴合，导水管1和引水管2的端部与每个橡胶密封环21位置对应处均开设有与其相配合作业的环形密封槽，且每个橡胶密封环21分别活动插接至各自所对应的环形密封槽内。
41.优选的，监测摄像头14与显示屏幕7电性连接，水泵9以及电磁阀10均与控制面板8电性连接。
42.一种测试水压作用下超疏水状态稳定性的设备的测试方法，包括：
43.s1：先将用于测试的超疏水层19放置在第一夹环11与第二夹环18之间，再通过工具将第一夹环11上的螺栓拧入至第二夹环18上的螺槽内，从而使得第一夹环11与第二夹环18能够对处于二者之间的超疏水层19进行夹紧固定，通过第一夹环11与第二夹环18相对面设置的用于防滑的防滑垫圈23，可增强第一夹环11与第二夹环18对超疏水层19的夹紧效果；
44.s2：将第一夹环11上所连接的导向管22插入至导水管1的内部，再将第二夹环18上所连接的导向管22插入至引水管2的内部，随后让第一夹环11与导水管1的端部外壁相贴
合，再让第二夹环18与引水管2端部的外壁相贴合；
45.s3：通过工具将连接螺杆5上的螺母6拧紧，通过不断拧紧的螺母6使得第一夹环11、第二夹环18以及超疏水层19能够牢固固定在导水管1和引水管2之间，同时，通过橡胶密封环21与环形密封槽之间的配合作业，从而增强第一夹环11与导水管1以及第二夹环18与引水管2之间的密封性；
46.s4：向储水箱17内注水，随后通过控制面板8控制水泵9和电磁阀10开启，通过水泵9将储水箱17内的水抽出，水再由导水管1导入至超疏水层19处，并通过导水管1内流通水的水压对超疏水层19在不同水压下的稳定性进行测试，在测试的过程中通过电磁阀10调节导水管1内流体的水压，通过监测摄像头14对超疏水层19在不同水压下的状态进行监测，并由显示屏幕7进行显示，方便检测人员对检测过程进行观察和记录；
47.s5：如果超疏水层19在较高的水压下破损，水通过引水管2流入至集水盒15内进行收集，避免了水资源的浪费。
48.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。该文中出现的电器元件均与220v市电电连接。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
49.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。