Устройство для исследования поглощения жидкости пористым телом Советский патент 1983 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к порометр и может быть использовано для иссле вания физико-механических свойств пористых материалов, например цемен ного камня и бетона. Известно устройство для определе ния характеристик водопоглощения бетона, содержащее резервуар, запол емый водой, и связанные с самописцем весы, на которых подвешен испытываемый образец. В этом устройстве осуществляется непрерывное или диск ретное гидростатическое или обЕЛчное взвешивание образцов с записью на диаграмме самописца зависимости количества поглощенной образцом воды от времени i . Недостатком указанного устройств является непостоянство уровня воды в резервуаре, что снижает точность измерений.. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения объема лор в пористом теле, содержа щее резервуар для жидкости, снабжен |Ный датчиком уровня жидкости, ретулятором уровня и измерителем объем поглощенной жидкости 2. I К недостаткам известного устройст относится его сложность и трудоемкос определения с его помощью водопоглощения, обусловленная необходимостью периодического подключения резервуара к измерителю объема и к регулято ру уровня. Цель изобретения - упрощение устройства и автоматизации измерений. Поставленная цель достигается тем что в устройства для исследования поглощения жидкости пористым телом, содержащем резервуар для жидкости, снабженны датчиком уровня жидкости, регулятором уровня жидкости и измерителем объема поглощенной жидкости регулятор уровня и измеритель объема выполнены в виде одного конструктивного элемента - подвижного водоизмещающего мерного тела, кинематически связанного с приводом электродвигате ля, соединенного с датчиком уровня через схему управления. Водоизмещаквдее мерное тело выполнено в виде.незамкнутого кольцеобразного тела с постоянной площадью поперечного сечения с возможностью вращения вокруг оси симметрии. На фиг.1 представлена схема пред лагаемого устройства на фиг.2 электрическая схема блока управлени стабилизатора уровня жидкости в резервуаре. Устройство содержит дозатор 1, подключенный через электрически управ (открывающийся при подаче напряжения) клапаН 2 к резервуару 3, имекндему неплотно закрывающую его крьшшу 4 с наклонно расположен ной нижней поверхностью и проемами, один из которых плотно закрыт пробкой 5 с проемом б , через который проходит шток 7 захвата 8, связывающего исследуемый образец 9 с вибратором 10, подключенным к реле 11 времени, а другой проем служит для введйг ния в резервуар мерного тела 12, связанного с самописцем 13 и валом электродвигателя 14, подключенного к выходу блока 15 управления стабилизатора уровня жидкости в ре-зервуаре, а в зазоре 16 между крышкой и стенкой резервуара установлен датчик 17 уровня жидкости в резерву аре. . ., Блок 15 управления (фиг. 2) содержит датчик 17 уровня, выводы кото-, го подключены к входу триггера Шмитта 18, резистора 19, контакты 20 и 21, реле 22 и 23, кнопку 24, контакты 28 и 29 и выходы 30 и 31. К источнику 25 питания через выключате.пь 26 подсоединены шина питания триггера Омитта 18, один из выводов резистора 19, контакты27 реле 22 и контакты 28 реле 23. К выходу триггера иыитта 18 через замыкающие контакты 21 реле 23 подключены переключающие контакты 29 и реле 22, подключаемые или к выходу 30, соединенному с двигателем 14, или к 31 соединенному с клапаном 2. Устройство-работает следующим образом. . . . . ВИСХОДНОМ состоянии дозатор 1 заполнен водой, резервуар 3 пуст, водоизмещаквдее мерное тело 12 извлечено из пространства под крышкой 4, блок 15 управления выключен. В случае, если исследуется всестороннее водопоглощение образца, образец 9 крепят на звахвате 8, шток 7 которого, пройдя через проем 6 пробки 5, соединяется с вибратором 10. В случае, если исследуется одностороннее водопоглощение образца, образец 9 устанавливают с небольшими зазорами в проеме крышки 4 вместо пробки 5 таким образом, чтобы его горизонтально расположенная нижняя грань была на одном уровне или незначйтельно ниже уровня размещения датчика 17 уровня жидкости. При этом захват 8, пробка 5, вибратор 10 и реле 11 времени не испо.льзуются. Сразу после включения блока 15 управ ения он подает открывакицее напряжение на клапан 2, через который вода из дозатора 1 устремляется в резервуар 3 и быстро заполняет его. Наклонное положение нижней стенки крышки 4 исключает образование под ней воздушного пузыря: весь воздух уходит через зазор 16. При достижении уровнем воды в резервуаре 3 датчика 17 блок 15 управления выключает и этим перекрывает клапан 2. Уровень воды в резервуаре 3 приобретает тенденцию к понижению за счет поглощения воды образцом 9. Однако, когда концы дат чика 17 уровня оказываются вне воды и электрическая цепь между ними нар шается, блок 15 управления включает электродвигатель 14, погружающий сквозь проем в крышке .4 в резервуар 3 мерное тело 12, вытесняющее воду, причем процесс погружения длится до тех пор, пока концы датчика 17 не войдут в соприкосновение с водой Блок 15 управления работает следующим образом. Пусть схема триггера Шмитта 18, имеющего достаточно большую выходну мощность, такова, чтопри разомкнутых электродах датчика 17 уровня (при высоком напряжении на входе триггера Шмитта) на выходе триггера 18 присутствует высокий поте циал, достаточный для срабатывания реле 22, запуска двигателя 14 и отпирания клапана 2, а при перемыкани выводов датчика 17 уровня (низкое напряжение на входе триггера иллктта 18) соприкоснувшейся с ними водой в ходное напряжение триггера Шмитта 1 становится равным нулю. В исходном .состоянии выключатель 26 разомкнут. (Выводы датчика 17 уровня из-за отсу ртвия воды в резервуаре 3 разомкнут После замыкания выключателя 26 на выходе триггера Шмитта 18 устанавлив ется высокий потенциал. Тогда кратко временное накатив кнопки 24 приводит к срабатыванию и самоблокировке контактами 20 реле 22. Контакты 27 этого реле включают обмотку реле 23 блокирующегося своими контактами 28 Контакты 21 реле 23 подводят напряжение с выхода триггера Шмитта 18 к контактам 29, которые пропускают его к выходу 31, оттсуда подается на клапан 2 отпираю1дее его напряжение. Начинается быстрое заполнение резервуара 3 водой. Поднявшись до концов выводов датчика 17 уровня, вода перемыкает их. На выходе триггера Шмитта 18 устанавливается нулевой потенциал. Реле 22 и клапан 2 обесточиваются. Подача воды через кл-апан 2 прекращается. Реле 23 остается под током. Контакты 21 сое-, диняют выход триггера Шмитта 18 с контактами 29, которые после обесточивания реле 22 переключаются от выхода 31 к выходу 30, питающему двигатель 14. Как только уровень воды в резервуаре 3 понижается за счет поглоЕцёния ее образцом, электроды датчика 17 уровня размыкаются и на двигатель 14 подается появляющееся при этом высокое выходное напряжение триггера Шиитта 18. Двигатель 14 вводит в резервуар 3 мерное тело до восстановления прежнего уровня воды, когда электроды датчика 17 окажутся замкнутыми и поступающее на двигатель 14 выходное напряжение триггера Шмитта 18 станет равны/ нулю. В дальнейшем процесс управления двигателем, погружающим в резервуар 3 мерное тело 12, происход1 т аналогичным образом. По мере поглощения образцом 9 воды объем ее в резервуаре 3 вне образца 9 уменьшается, и этом уменьшение компенсируется погружением в воду, находящуюся в резервуаре 3, мерного тела 12, причем приводящий его в движение двигатель 14 сразу включается блоком 15 управления каждый раз, когда понижение уровня воды в резервуаре 3, контролируемого в зазоре 16 между пробкой 4 и стенкой сосуда 3, приводит к разрыву цепи датчика 17 уровня, и сразу отключается блоком 15 управления, когда уровень воды в резервуаре 3, повысившись от погружения мерного тела 12, достигает датчика 17 уровня и замыкает его цепь. Малая по сравнению с площадью пробки 4 площадь свободной поверхности воды в резервуаре-3 (в небольших зазорах между пробкой 4 и стенками резервуара 3 и мерным телом 12) приводит к существенному изменению уровня воды, в частности в зазоре 16, также при весьма незначительных изменениях объема ее в резервуаре 3, благодаря чему при поддержании уровня жидкости в резервуаре 3 с точностью + 0,2 мм, легко реализуемой при использовании простого контактного датчика 17 уровня и снабженного редуктором электрического двигателя 14, приводящего в движение мерное. тело 12г обеспечивается весьма высокая точность слежения за объемом поглощающей воды. Так, при испытаниях первого макетного образца устройства блок 15 управления отрабатывал уменьшение количества воды в резервуаре 3 на 0,3 мл при емкости, резервуара, составляющей 5л. Из изложенного очевидно, что объем введенной в воду, находящуюся в резервуаре 3, части мерного тела 12 в любой момент времени равен объему воды, поглощенной образцом 9 с момента , заполнения водой, резервуара 3. Самописец 13, связанный с мерным телом 12, строит на диаграммной енте график зависимости от времени . объема воды, поглощенной образцом 9 из резервуара 3, т.е. временную хаактеристику поглощения воды исслеуемым образцом 9. В ходе погл.ощения воды образцом на его поверхности скапливаются узырьки воздуха, выте.сненного из аполнившихся пор. Они покрывают асть поверхности образца 9, искажая

истинную картину водопоглоя(ения. Для устранения погрешности, обусловленной адгезией на поверхности образца 9 пузырьков воздуха, производится встряхивание образца 9 при помощи периодически включаемого через интервалы времени, задаваемые реле И времени, вибратора 10, воздействующего на образец 9 через шток 7 захвата 8, поддерживающего образец.

Благодаря расположению образца 9, при котором ни одна его грань не находится в горизонтальном положении.

при его встряхивании оторвавшиеся от него пузырьки легко покидают, образец,9, поднимаются к наклонной нижней поверхности крышки 4 и, соскальзывая по ней в сторону наибольшего ее уровня, выводятся из резерёуараЗ через зазоры между крышкой 4 и резервуаром 3 или мерным телом 12.

Использование изобретения позволи существенно повысить экспрессивность и уменьшить трудозатраты при контроле качества строительных материалов.

ю

цПуСн I

Фиг.Е

2g. ,0тнл 4.

вя/с

К