1
Изобретение относится к области испытания горных пород и подобных им пористых материалов п предназначено для определения открытой и эффективной порпстостей образцов горных пород (пористых материалов), а также объема скелета образцов, необходимого для расчета его плотности.
Измерение пористости является самым массовым из определений при изучении физических свойств горных пород и поэтому повышение производительности труда при этих определениях, а также повышение их точности весьма актуально.
Газово-люмипометрический метод определения открытой пористости имеет ряд иринципиальпых преимуществ по сравнению с жидкостиыми и массометрическим, однако из-за отсутствия безопасных, простых, высокопроизводительных и достаточно точных приборов не получил достаточного распространения.
Осповпым недостатком большинства известных газовых объемомеров является использование токсичной ртути и измерение только объема скелета (твердой фазы) породы. Конструкции нзвест}1ых газовых объемомеров, в том числе и приборов, нредназнаиеиных для определения пористости, не позволяют одиовременно измерять по газу объем скелета и общий объем образца, необходимые для расчета нористости.
В ii3BecTHOM приборе В. В. Сазонова, предназначенном для измерения объема и пористости твердых тел, образец прпмазьшается к пористой ме 1бране, но нроиицаемо дляртути. Наружный объем образца определяется заполнением ртутью стакана, покрывающего образец, следовательно, имеет место непосредственный контакт ртутп с образцом. Объем пор определяется через проницаемую для газа мембрану на основании закона БойляМариотта.
Другой нзвестный ртутный прибор, выпускаемый малыми сериями, состоит из герметично закрывающейся камеры, к штуцеру которой присоединена стеклянная бюретка, пмеющая расширение шарообразной формы объемом около 10 с.м. Нижняя часть бюретки присоединена шлангом к сосуду с ртутью, соединенному в свою очередь с спльфоном с
водой II с ртутным манометром. В процессе опыта с помощью сильфона ртутью задавливаюг воздух из тарироваииого расщирения бюретки в измерительную камеру, а необходилше для этого давление отсчитывают по ртутпому манометру.
Нри определеппи пористости указанным прибором объем образца правильпой формы определяют геометрически обмером. В случае образцов пеправильпой формы объем определяют засыпкой их в стакане прибора песком с последующим определением ооъема скелета этого песка без образцов в приборе, естественно, что точность определения низкая. Использование в газово-люмипометрических приоорах токсичной ртути делает их опасными в работе и исключает возможность использования их в полевых условиях для массовых экспрессных определений. Необходимость определять общий объем образца вне прибора обмером или гидростатическим взвешиванием парасринироваиного образца намного усложняет процесс определения пористости и лишает прибор экспрессности. Цель изобретения - обеспечение одновременного газово-люминометрическо1 о измере- 15 ния объема скелета и общего объема образЭто достигается тем, что предлагаемое устройство включает эластичный мешочек, разделяющий измерительную камеру на две гер- 20 метичные полости, каждая из которых соедипена с форкамерой и имеет выход в атмосфеПредлагаемое устройство основано на принципе свободного расщнрення газа с избыточ- 25 ным давлением при перепуске его из одного объема в другой. Схема измерения не требует вакузмировалия это нозволяет определять эффективно иористость частично водонасыщенных образцов (например при исследова- 30 нии остаточной водонасыщенности пород). Газово-люд1ннометрический способ измерения пористости сохраияет неизменными структуру и поверхностные свойства образцов. Пспользование стандартных узлов-элемен- 35 тов УСЭПА, монтируемых на плато, а также использование в качестве эластичной перегородки стандартного резинового мещочка унрощает изготовление прнбора, повышает удобства в работе и при транспортировке и прак- 40 тически исключает возможность повреждений. Ввиду этого устройство может быть использовано как экспрессный полевой, а также как стационарный лабораторный прибор. Па фиг. 1 показана принципиальная схема 45 предлагае.мого устройства; на фиг. 2 - устройство, разрез; на фиг. 3 - то же, план. Устройство состоит из стакана 1, на унлотнительную новерхность которого помещен эластичный мешочек 2, делящий внутренний 50 объем стакаиа иа две герметичпые полости а и б. Винтовым зажимом 3 стакан 1 прижат к пяте 4, при этом эластичный мешочек выполняет роль уплотиительпои прокладки камеры. Пята 4 неподвижно закреплена на плато 5, в 55 котором выполнена система соединительных каналов 6 и 7. Система каналов 6 сообщает пневмотумблеры 8 и 9 и пиевмовентили 10 и 11 с образцовым минометром 12, иенодвижно закреплен-GO ным на плато 5. При по.мощи канала 7 нолость б стакана 1 сообщается капиллярным шлангом 13 с пневмотумблером 9. Пневмовентиль 10 соединен шлангом с редуктором 14, установленным на газовой линии, а пневмо- 65 вентиль 11 с сильфопом 15 с обратным клапаном или насосом Шипца (па чертеже не показан). В предлагаемом устройстве за счет создания двухполостнои измерительной камеры осуществлепы две из.мерительные схемы. Первая состоит из переменного объема полости а и включает в себя объем шланга 13 и часть объема нневмотумблера 9. Вторая составлена неременным объемом полости б, каналом 7 и частью объема пневмотумблера 8. Роль форкамеры с избыточным давлением вынолняет объем, состоящий из переменного объема манометра 12, объема системы каналов 6 и части объема ограничивающих ее иневмотумблеров 8 и 9 и нневмовентилей 10 и И. Давление газа в форкамерах поднимается до заданного с помощью источника сжатого газа и редуктора 14 или индивидуального точника (например, насоса Шинца или автомобильного насоса с ресиверсом - волейболь ным мячом). Предлагаемое устройство работает следую щим образом. При снятом стакане 1, открытом вентиле И, включенном тумблере 9 и выключенном тумблере 8 сильфоном 15 или насосом Шинца через систему каналов 6 из полости а отсасывают воздух до растяжения эластичного мешочка на полный размер камеры а -- б стакана 1. Па пяту 4, пришлнфованной нлоской сторопой ставят испытуемый образец, габаритами соответствующий размерам камеры и лишенный острых углов. Пакрывают образец стаканом 1 и прижимают стакан винтовым зажимом 3 до фиксированного иоложения маховика. Закрывают вентиль 11 и, не изменяя положения тумблеров 8 и 9, открыв вентиль 10, доводят давление до рабочего. Эластичный мешочек )ри этом плотно облегает образец, выдавливая лишиий воздух из полости б в атмосферу через канал 7 и тумблер 8, сообщаюидий его с атмосферой в ноложении «Выключен. Закрывают вентиль 10 и, наблюдая за иоказанием манометра 12, оценивают герметичность системы. В случае герметичности переводят тумблер 9 в положение «Выключен, стравливая этим избыточное давление нз полости а до атмосферного через шланг 13 и тумблер 9, сообщающий его в этом положении с атмосферой, и нриступают к измерениям. Устройство позволяет реализовать несколько способов измерения пористости и объема скелета образцов. Рассмотрим для нри.мера работу устройства при реализации следующего снособа: заданное избыточное давление в форкамере, установленпое по манометру 12, открывание.м тумблера 9 стравливают в гер.метичную полость а и записывают новое показание мано.метра, соответствующее давлению, установизше.муся в объединенной системе «форкамера |измерительный объем а при этом в полости б в порах образца сохраняется давление, равное атмосферному. Последующим открыванием тумблера 8 перепускают установившееся избыточное давление из объединенной системы «форкамера + объем а и объем б и записывают новое показание манометра в объединенной системе «форкамера + объем а- объем б. Полученных двух значений давления достаточно для расчета пористости и объема скелета породы на основании закона Бойля-Мариотта при известных параметрах данного прибора и барометрическом давлении на время измерения. Параметры прибора определяются с помощью эталонов. Формула изобретения Устройство для измерения пористости и объема скелета образцов горных пород, преимущественно цилиндрической формы с прищлифованной одной стороной, содержащее камеру для помещения образца, манометр и элементы коммутации газа, отличающееся, тем, что, целью обеспечения одновременного газово-люминометрического измерения объема скелета и общего объема образца, оно включает эластичный Л1ещочек, разделяющий измерительную камеру на две герметичные по..и.н, пс1жд 1н из которых соедине лости, каждая из которых соединена с форкамерой и имеет выход в атмосферу J.Fc у
I 2 J3 3
Фиг 1
Фиг 2
Ю
12
иг-З
