Устройство для определения коэффициента фильтрации 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.

СООЗ СС ВЕТСНИХ

Ф

РЕСПУБЛИН

4(511 G 01 N 15/08

1 г..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОММСВИДЕТЕП С ВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3669719/24-25 (22) 28. 10.Ь3 (Ч6) 30.04.85 Вюл. В 16 (72) В.Я.Калачев и С.А.Лапицкий (71) МГУ им. М.В.Ломоносова (53) 542.67(088.8) (56) 1. Чаповский Е.Г.Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. М., "Недра", )966, с.100

1 36.

2. Ломтадэе В.Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород. И., "Недра", f972, с.!7! (прототип). (5й)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ДИСПЕРСНЫХ

„„SU„„11 3 71 А

МАТЕРИАЛОВ, содержащее корпус и размещенное в нем грунтовое кольцо с дренажными дисками, о т л и ч а ю— 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 заполнен 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 крышке.

1153271

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств материалов, к способам определения коэффициента фильтрации дисперсных систем, например, горных пород, и может быть применено при проектировании мелиоративных сооружений, прогнозировании потерь воды из водохранилищ, притока ее в строительные котлованы, проходке горна-разведочных выработок, оценке коллекторскнх свойств нефтеносных пластов и т.д.

Известно устройство для определе-.. ния коэффициента фильтрации, содержащее вкладыш, корпус и крышку Я, Недостатком этого устройства является большая длительность определения коэффициента фильтрации тонкодисперсных материалов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее корпус и размещенное в нем групповое кольцо с дренажньачи дисками. Устройство снабжено также штампом и рычажным нриспособлеиием (2) .

Однако в данном устройстве онределение напорного градиента по способу регистрации остаточного напора после фильтрации требует значительных затрат времени, Цель изобретения - ускорение процесса определения.

Поставленная Цель достигается тем, что в устройстве для определения коэффициента фильтрации дисперсных материалов, содержащем корпус н размещенное в нем грунтовое кольцо с дренажными дисками, корпус установлен на валу центрифуги посредством водила, снабжен крышкой с пигнальньпч датчиком и нацело заполнен испытуемой жидкостью, грунтовое кольцо размещено в корпусе с воэможностью перемещения в нем в направлении, перпендикулярном оси вращения, а зазор между грунтовым кольцом и корпусом изолирован элас» тичной диафрагмой, прикрепленной к крьппке.

1а

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство состоит из корпуса 1 с герметичной крышкой 2 с сигналь- 55 ным датчиком Э и тремя эаливочиымн 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 н корпусом, кольцо соединяется с герметичной крышкой диафрагмой, отделяющей одну часть корпуса от другой. Диафрагма препятствует проникновению 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 крышкой и помещают в корпус 1 до упора, после чего, отвернув крьппки верхней н боковой горловин, заполняют фильтрующейся жидкостью левую часть корпуса, затем, перевернув его, заполняют правую часть и закрывают . герметичной крышкой 2. Корпус навинчивают на водило 5. Прибор помещают на вал цинтрифуги и закрепляют штифтом 9.

Включают центрифугу и, устанавливая необходимую скорость вращения, фиксируют время нпчала фильтрации.

При вращении эа счет центробежной силы грунтовое кольцо с грунтом и дренажными дисками перемещается до тех пор, пока правый дренажный диск не нажме на сигнальный датчик. В этот момент фиксируется время окончания фильтрации.

Поскольку перемещение грунтового кольца в корпусе постоянно, то и количество профильтровавшейся жидкости Q всегда строго постоянно. Градиент фильтрации определяется числом оборотов центрифуги и находится по формуле

nlV г т где п — масса грунтового кольца с грузом н дренажными дисками;

1153271

Грунт

1,?9 10 2,01 10

Суглинок покровный 9,5

10000 54

Глина ленточная 38

4,3 10 3,90 10

10000 50 б78

Супесь тяжелая 6,1

2,17-10 2,53 10

100

Составитель А.Бровко

Редактор Е.Копча ТехредМ.Пароцай Корректор А.Тяско

Заказ 2499/37 Тираж 897 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

R — расстояние от оси вращения до среднего сечения испытуемого образца;

5 - -площадь внутреннего сечения корпуса; 5

6 - длина пути фильтрации (толщина испытуемого образца).

Коэффициент фильтрации определяют по формуле 10

К

Ф И

Преимущество предлагаемого устройства состоит в скорости определения искомого коэффициента фильтрации 15 любых дисперсных систем за счет создания практически неограниченного значения градиента напора для данной мембраны.

Как видно иэ приведенных результатов, предлагаемое устройство поз-.. воляет определить коэффициент

Пример. Исследуют коэффици ент фильтрации глинистых грунтов: покровного суглинка, ленточной глины и тяжелой супеси, Используется центрифуга марки ЦВР-1 с приставкой для регулирования числа оборотов.

Параллельно проводят испытания тех же грунтов на приборе по прототипу.

При этом градиент напора колеблется от 100 до 10000, масса образца с грунтовым кольцом и дисками составляет 0,5 кг, объем црофильтровавшейся жидкости10 см, площадь внутреннего сечения корпуса 40 см длина фильтрации 2 см, радиус вращения 10 см.

В таблице приведены результаты испытаний устройства для определения

К> дисперсных материалов. фильтрации значительно быстрее при эталонной точности, увеличивая на несколько порядков градиент напора.