Устройство для определения фильтрационных характеристик волокнисто-пористых материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N15/08 

Изобретение может быть использовано при исследовании фильтрации, в ча- стности дренажных, материалах.

Целью изобретения является повышение информативности путем определения фильтрационных свойств материалов дополнительно вдоль волокон за один технический цикл на одном образце.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство выполнено из нержавеющего металла. Между верхней 1 и ниж- ней 2 частями корпуса, соединенными при помощи фланцевого соединения, проложено уплотнительное резиновое кольцо 3. В периферийной части опорной пластины 4, жестко соединенной с верхней частью корпуса 1, установлены пьезометры, которые гибким шлангом соединены со штуцерами 5, закрепленными в верхней части корпуса J.

В нижней части корпуса 2 расположена заглушка 6, закрепленная на штоке 7, хвостовик которого соединен с винтовым приводом в патрубке 8 и расположен в последнем с образованием кольцевой щели, которая соединена со штуцером 9 для подвода воды.

Верхняя заглушка 10 соединена посредством стержня и втулки 11 с грузовой плитой 12, на которую посредством рычажной системы 13 передается давление от нагрузки. Плита 12 насажена на опорные стержни 14, на которых закреплена прижимная пластина 15, коаксиально которой расположено уплот нительное кольцо 16, закрепленное на поддерживающих стержнях 17, верхние концы которых свободно расположены в направляющих отверстиях в плите 12. Устройство снабжено индикаторными головками 18, штуцерами 19 для подсоединения пьезометров и штуцером 20 для сбора воды. Цилиндрический патрубок 8 оборудован накидной гайкой 21 с сальниковой набивкой 22.

0

5

5

0

5

5

0

5

0

Устройство работает следующим образом.

При определении коэффициента фильтрации материала поперек волокон исследуемый образец в смоченном виде укладывают под воду на опорную пластину 4. Затем на образец посредством поддерживающих стержней 17 устанавливают уплотнительное кольцо 16, после чего устанавливают при помощи опорных стержней 14 верхнюю прижимную пластину 15. На опорные 14 и поддерживающие 17 стержни насаживают грузовую плиту 12. Верхнюю заглушку 10 фиксируют при помощи стержня и направляющей втулки 11 в верхнем крайнем положении, а нижнюю заглушку 6 при помощи штока 7 посредством винтового привода фиксируют в крайнем нижнем положении. Устанавливают в рабочее положение индикаторную головку 18. После этого к грузовой плите 12 прикладывают нагрузку посредством рычажной системы 13 и подсоединяют к штуцеру 9 систему для подвода воды. Устройство подготовлено к работе. Затем регулировкой кранов на штуцерах 9 и 20 на входе и выходе создают необходимый градиент напора. Вода из водопроводящей системы под напором поступает через штуцер 9, соединенный с кольцевой щелью в патрубке 8, в нижнюю часть 2 устройства. Далее движение воды при заданном градиенте напора происходит через центральную перфорированную часть пластин 4 и 5 по перфорационным канатам, фильтруясь поперек волокон исследуемого образца.

Гидравлические потери напора 3 Н Ht - II2 в образце определяют по пьезометрам II f и Пг, объем профильтровавшейся воды - объемным способом на выходе из штуцера 9, а толщину образца - по индикаторной головке 18. Определив объем профильтровавшейся

воды W, вычисляют коэффициент фнльт- рацич образца поперек волокон.

После определения коэффициентов фильтрации поперек волокон к рабочим пластинам прижимают сверху и снизу пластины 6 и поднимают ушютнительное кольцо 16. В этом случае вода к образцу подводится при помощи штока 7, принимающего воду перфорированной ра- бочей частью, через отверстие, выполненное в центре опорной пластины 4, и фильтрует вдоль волокон материала в радиальном направлении от центра образца.

Объем воды, профильтровавшейся через образец, измеряют объемным способом, по показаниям пьезометров П.

Н

определяют напоры Н

3

3

Ю

Затем к образцу прикладывают при помощи рычажной системы J3 новую нагрузку и производят определение коэффициентов фильтрации вдоль и поперек волокон при новом давлении на обра78593

.« 15

20

6

схеме,

но в обратном

К

см/с, (1)

зец по той же порядке.

По результатам измерени чавлепия в пьезометрах П,, и П2 Н и Н , объема воды W, профильтровавшейся через образец за время t, и толщины образца tT определяют коэффициент фильтрации поперек волокон по формуле

(HT

где и) - рабочая площадь образца, равная площади центральной перфорированной части рабочей пластины;

Q - температурный коэффициент. Определив коэффициент фильтрации образца поперек волокон, при той же нагрузке на образец определяют коэффициент фильтрации вдоль волокон. По результатам измерения давления Н3 ..., Н в пьезометрах и объема воды W, профильтровавшейся за время t, оп- 25 ределяют коэффициент фильтрации материала вдоль волокон по формуле

Изобретение применяется для исследования фильтрации в пористых, в частности дренажных, материалах. Цель изобретения - определение фильтрации вдоль и поперек волокон материала за один технологический цикл. Устройство содержит цилиндрический корпус, разделенный опорной пластиной 4 на верхнюю 1 и нижнюю 2 части. Опорная пластина 4 снабжена пьезометрами П 3...П 8, в ней выполнены осевое отверстие и перфорация средней части. В верхней части корпуса 1 расположена заглушка 10, соединенная посредством стержня и втулки 11 с нагрузочной плитой 12. Плита 12 насажена на опорные стержни 14, на которых закреплена прижимная пластина 15, коаксиально которой расположено уплотнительное кольцо 16. В нижней части корпуса 2 размещены цилиндрический патрубок 8, оборудованный накидной гайкой 21 с сальниковой набивкой 22, заглушка 6, закрепленная на штоке 7, хвостовик которого соединен с винтовым приводом в патрубке 8, штуцер 9 для подвода воды. 1 ил.

К

2

W-iS /rc см/с (2)

t. .iHjlH l.l.iHjCHil.l.iHriHjI.,

4

где Rk и rt- расстояние от центра

образца до пьезометров П и П j соответственно.

Формула изобретения

Устройство для определения фильтрационных характеристик волокнисто- пористых материалов, содержащее цилиндрический корпус, внутренняя полость которого разделена поперечной опорной пластиной на две полости: верхнюю, котораяснабжена съемной прижимной пластиной, соединенной с грузовой плитой механизма-пригруза, и нижнюю, соединенную с источником жидкости и снабженную пьезометрами, отличающееся тем, что, целью снижения трудоемкости, центральная часть пластин выполнена перфорированной, в опорной пластине выСоставительТехред М.Дид

Редактор А.Лежнина

полнено осевое отверстие, при этом пьезометры размещены в периферийной части опорной пластины и установлены на различном расстоянии от ее оси, верхняя полость снабжена дисковой заглушкой, перекрывающей перфорированную часть пластин и закрепленной на грузовой плите с возможностью осевого перемещения и фиксации, а также уплотнительным кольцом, закрепленным вокруг прижимной пластины с возможностью осевого перемещения, нижняя полость снабжена дисковой заглушкой, перекрывающей перфорированную часть пластины и расположенной на конце дополнительно введенного полого перфорированного штока с внутренним диаметром, равным диаметру отверстия в опорной пластине, соединенного по оси корпуса с винтовым приводом.

Корректор Э.Лончакова