Устройство для измерения капиллярного давления

 

Изобретение относится к технике измерения отрицательного капиллярного давления в капиллярно-пористых телах, в частности в почвах, грунтах, торфах и строительных материалах. Цель изобретения - повышение точности измерения и эксплуатационной надежности устройства. В одной из двух плоских пластин 2 и 3 из электроизоляционного материала имеется два идентичных паза в виде капилляров 4 и 5. Капилляры выполнены в виде спиралей Архимеда. По их длине установлены электроконтакты 8-10. Контакты 10 представляют собой спиральные полосы и расположены в тупиковой части капилляров. Открытый конец капилляра 5 контактирует с пористым телом 6, представляющим собой исследуемый материал. Пористое тело 6 закрыто герметичным колпачком 7. Тело 6 и капилляры 4 и 5 заполнены жидкостью 11. Открытый конец капилляра 4 соединяют с исследуемым материалом. Под действием сил отрицательного давления уровень жидкости устройства понижается, на что реагируют электроконтакты 8-10. Уровень жидкости в капилляре 5 изменится при изменении температуры и диффузии солей жидкости 11 пористого тела 6. При подключении измерительных цепей в разные плечи мостовой схемы можно учесть погрешность, возникающую от изменения температуры и диффузии солей, содержащихся в жидкости исследуемого тела. Устройство обеспечивает одновременное измерение давления и температуры. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 L 7/00 7/)8

E.f.".ЖЖЕМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4162710/24-10

1 (22) 15,12,86 (46) 23. 12,89, Бюл, )) 47 (71) Калининский политехнический институт (72) Н, И, Гамаюнов, Д, М. С тотланд, И.Б, Товбин, С,Л. Казаков, В,Г. Фадин и П.Е. Мотин (53) 53) 787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

))) 78218, кл. С 01 Ь 7/18, )948.

Ав торск ое св идетельс тв о СССР

)) 922551, кл, G 01 L 7/00, ) 982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАПИЛЛЯРНОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике измерения отрицательного капиллярноÄÄSUÄÄ 153()950 А1

2 го давления в капиллярно-пористых телах, в частности в почвах, грунтах, торфах и строительных материалах ° Цель изобретения — повышение точности измерения и эксплуатационной надежности устройства, В одной иэ двух плоских пластин из электроизоляционного материала имеется два идентичных паза в виде капилляров

4 и 5. Капилляры выполнены в виде спиралей Архимеда. По их длине ус— тановлены электроконтакты 8-10. Кон-, такты 10 представляют собой спиральные полосы и расположены в тупиковой части капилляров ° Открытый конец капилляра 5 контактирует с пористым телом 6, представляющим собой ис1530950

10

55 следуемый материал. Порис тое тело

6 закрыто герметичным колпачком 7.

Тело 6 и капилляры 4 и 5 заполнены жидкостью 11. Открытый конец капил— ляра 4 соединяют с исследуемым материалом. Под действием сил отрицательного давления уровень жидкости устройства понижается, на что реагируют элек троко итак ты 8-1 О, Уров ень жидкости в капилляре 5 изменится

Изобретение относится к технике измерения отрицательного капиллярного давления в капиллярно-пористых телах, в частности в почвах, грунтах, торфах, строительных материалах.

Целью изобретения является повышение точности и эксплуатационной наЪ дежности измерения.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения капиллярного давления, общий вид сбоку; на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — схема расположения электроконтактов и жидкости в каждом из микрокапилляров (капилляр изображен в BHpE прямой), Устройство 1 содержит две плоские пластины 2 и 3, между которыми расположены два идентичных по размерам микрокапилляра 4 и 5, выполненных в

35 виде плоских капиллярных щелей, Один из микрокапилляров 4 является измерительным, а другой микрокапилляр 5 компенсационным ОTKpbITblA конец мик 40 рокапилляра 5 контактирует с пористым телом 6 герметичным колпачком 7, Пористое тело представляет собой некоторое количество исследуемого материала. Шели капилляров 4 и 5 выполне- 45 ны, например, методом травления в плоскости одной из пластин 3 и снабжены электрическими контактами 8-10.

Электрические контакты 8 расположены в заполненной жидкостью части капилляра, контакты 9 — у открытого конца капилляра, а электроконтакты 10, выполненные в виде полоски из электропроводного материала, расположены в тупиковой части капилляров 4 и 5.

Электроконтакты 8 — 10 нанесены методом ионного напыления на второй пластине 2, составляющей совместно с пластиной 3 в плоскости контакта тупикопри изменении температуры и диффузии солей жидкости 11 пористого тела 6, При подключении измерительных цепей в разные плечи мостовой схемы можно учесть погрешность, возникающую от изменения температуры и диффузии солей, содержащихся в жидкости исследуемого тела. Устройство обеспечивает одновременное измерение давления и температуры. 4 ил, вые капилляры 4 и 5, заполненные электропроводной жидкостью 11.

Устройство работает следующим образом, Устройство 1 беэ герметичного колпачка 7 погружают в жидкость ll (например, водный раствор NaC1), которая под действием капиллярных сил движется вдоль продольной оси микрокапилляров 4 и 5 до тех пор, пока не установится равновесие между капиллярными силами и противодавлением со стороны сжатого в тупиковой части микрокапилляров 4 и 5 воздуха. Под— готовленное таким образом устройство для измерения капиллярного давления

1 подключают через клеммы к измерительному прибору и, определив сопротивление между отдельными контактами 9, рассчитывают удельной сопротивление. жидкости в микрокапиллярах 4 и

5. Затем определяют напряжение (ток, сопротивление) в цепи электроконтакт 9 — жидкость 11 — электроконтакт 10, Затем на открытый конец микрокапилляра 5 надевают колпачок

7 с некоторым количеством исследуемого материала 6 и внедряют устройство 1 в образец (массив) материала, предназначенный для проведения исследований. Под действием отрицательного капиллярного давления в микрокапиллярах 4 и 5 изменяется положение мениска заполняющей их жидкости

11. В микрокапилляре 5 закрытым колпачком 7 с исследуемым материалом уровень жидкости ll в дальнейшем под действием капиллярных сил не меняется, так как колпачок 7 надет герме" тично ° Во втором микрокапилляре 4, открытый конец которого контактирует с исследуемым материалом (массивом), в процессе тепломассопереноса происходят изменения капиллярного дав1530950 ленин, что и вызывает изменение уровня жидкости 11 в микрокапилляре 4.

При этом происходит изменение параметров электрической цепи контакт 9 жидкость ) 1 — контакт 10, которое регистрируют измерительной системой.

При этом данные о положении менис— ка жидкости 11 в микрокапилляре 5, закрытом герметичным колпачком 7, служат для исключения погрешности, возникающей из-за изменения температуры и из-за диффузии солей, содержащихся в жидкости исследуемого капиллярно-пористого тела.

Таким образом, при подключении измерительных цепей в разные плечи мостовой схемы устройство позволяет учесть погрешность, возникающую из-за изменения температуры и диффузии солей, содержащихся в жидкости исследуемого тела, и может одновременно производить измерение величин давления и температуры.

Формула изобретения

Устройство для измерения капиллярного давления, содержащее пористое

5 тело и два контактирующих между собой элемента из электроизоляционного материала, в одном иэ которых на контактирующей поверхности выполнены пазы в виде тупиковых капилляров и по их длине установлены электроконтакты, при этом капилляры и пористое тело заполнены одинаковой жидкостью, о т личающе ес я тем, что, с целью повышения точности и эксплуатационной надежности, в нем контактирующие элементы выполнены в виде. пластин, а капилляры — в виде двух идентичных спиралей Архимеда, при этом открытый конец одного из капилляров контакти20 рует с пористым телом, помещенным в герметичный колпачок, а электроконтакты, установленные в тупиковой части капилляров, выполнены в виде расположенных вдоль них спиральных по25 лос, при этом пористое тело представ— ляет собой исследуемый материал.

1530950

&оупА Юмов

- щзшЯ1Рисл У ЯРхlОЦ

Составитель E. Швая

Редактор Н. Бобкова Техред М.Дидык

Корректор М, Самборская

Закаэ 7945/43 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственн издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101