Устройство для определения коэффициента фильтрации дисперсных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к исследова нию физико-химических свойств мате- риалов, к способам определения коэффициента фильтрации дисперсных систем, например, горных пород, и може быть применено при проектировании мелиоративных сооружений, прогнозировании потерь воды из водохранилищ притока ее в строительные коТлованы проходке горно-разведочных вьфабото оценке коллекторских свойств нефтеносных пластов и т.д. Известно устройство для определе ния коэффициента фильтрации, содержащее вкладыш, корпус и крышку Oj . Недостатком этого устройства является большая длительность определения коэффициента фильтрации тонкодисперсных материалов. Наиболее близким по технической, сущности к предлагаемому является устройство, содержащее корпус и раз мещенное в нем групповое кольцо с дренажньв и дисками. Устройство снаб жено также штампом и рычажным приспособлением 2j . Однако в данном устройстве определение напорного градиента по спосо бу регистрации остаточного напора после фильтрации требует значительны затрат времени. Цель изобретения - ускорение про цесса определения Поставленная Цель достигается тем, что в устройстве для определения коэффициента фильтрации дисперсных материалов, содержащем корпус и размещенное в нем грунтовое кольцо с дренажными дисками, корпус установлен на валу центрифуги посредством водила, снабжен крышкой с сигнальным датчиком и нацело заполнен испытуемой жидкостью, грунто вое кольцо размещено в корпусе с возможностью перемещения в нем в направлении, перпендикулярном оси вращения, а зазор между грунтовым кольцом и корпусом изолирован эласгг тичной диафрагмой, прикрепленной к крышке На чертеже изображена схема устройства. Устройство состоит из корпуса 1 с герметичной крьшкой 2 с сигнальным датчиком 3 и тремя заливочными горловинами 4, водила 5, противовеса 6, грунтового кольца 7 с двумя дренажными дисками 8, штифта 9, эластичной диафрагмы 10. Необходимость использования в конструкции устройства противовеса определяется требованием равномерной нагрузки на вал центрифуги. Между грунтовым кольцом и корпусом имеется зазор, за счет которого грунтовое кольцо может скользить внутри корпуса, а для того, чтобы избежать проникновения фильтруемой жидкости между кольцом и корпусом, кольцо соединяется с герметичной крьанкой диафрагмой, отделяющей одну часть корпуса от другой. Диафрагма препятствует прюникновению жидкости и не влияет на точность измерений, так как она весьма эластична. Устройство работает следующим образом. Испытуемый образец грунта переносят в грунтовое кольцо 7 и закрепляют двумя дренажными дисками, а затем соединяют эластичной диафрагмой с крьшкой и помещают в корпус 1 до упора, после чего, отвернув крышки верхней и боковой горловин, заполняют фильтрующейся жидкостью левую часть корпуса, затем, перевернув его, заполняют правую часть и закрывают . герметичной крьшкой 2. Корпус навинчивают на водило 5. Прибор помещают на вал цинтрифугИ и закрепляют штифтом 9. Включают центрифугу и, устанавливая необходимую скорость вращения, 4мксируют время начала льтрации. При вращении за счет центробежной силы грунтовое кольцо с грунтом и дренажными дисками перемещается до тех пор, пока прйвьй дренажный иск не нажмет на сигнальный датчик. В этот момент фиксируется время окончания фильтрации. Поскольку перемещение грунтового кольца в корпусе постоянно, то и количество прО1 льтровевшейся жидкости (3 всегда строго постоянно. Граиент льтрации определяется шслом оборотов центрифуги и находится по /язе где/т - масса грунтового кольца с грузом и дренажными дисками;

5 1

R расстояние от оси вращения до среднего сечения испытуемого образца;

5 площадь внутреннего сечения

корпуса;

6 длина пути фильтрации (толщина испытуемого образца).

Коэффициент фильтрации определяют по формуле

К - JL к

Преимущество предлагаемого устрой ства состоит в скорости определения искомого коэффициента фильтрации любьк дисперсных систем за счет создания практически неограниченного значения градиента напора для данной мембраны.

3271.4

Приме р. Исследуют коэф ициент фильтрации глинистых грунтов: покровного суглинка, ленточной гли-ны и тяжелой супеси. Используется 5 центрифуга марки ЦВР-1 с приставкой для регулирования числа оборотов. Параллельно проводят испытания тех же грунтов на приборе iio прототипу. При этом градиент напора колеблет10 ся от ЮО до 10000, масса образца с грунтовым кольцом и дисками составляет 0,5 кг, объем профильтровавшейся жидкости10 см , площадь внутреннего сечения корпуса 40 см , 15 длина фильтрации 2 см, радиус вращения 10 см.

В таблице приведены результаты испытаний устройства для определения Кф дисперсных материалов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ даСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее корпус и раз мещенное в нем грунтовое кольцо с дренажными дисками, отличаю щ е е с я тем, что, с целью ускорения процесса определения, корпус установлен на валу центрифуги посредством водила, снабжен крышкой с сигнальным датчиком и нацело запол нен испытуемой жидкостью, грунтовое кольцо размещено в корпусе с зазором с возможностью перемещения в нем в направлении, перпендикулярном оси вращения, а зазор между грунтовым кольцом и корпусом изолирован эластичной диафрагмой, прикрепленной к крыщке.

10000 54

9,5 84

38 678

10000 50 Как видно из приведенных результатов, предлагаемое устройство nostr воляет определить коэффициент

1,79-10 2,01 10

4,ЗЧО 3,90-10 фильтращш значительно быстрее при эталонной точности, увеличивая на несколько порядков градиент напора.