Устройство для измерения пористости и объема скелета образцов горных пород

 

(11) 495589

ОПИСАНИЕ

ИЗОБР ЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублих (61) Дополнительное к авт свид-ву (22) Заявлено 21.07.70 (21) 1462683 26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опу.бликовано 15.12.75. Бюллетень ¹ 46

Дата опубликования описали 11.03.76 (51) М. Кл. 6 011) 15/08

Государственный комите)

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 550.839(088.8) (72) Авторы изобретения

Я. P. Морозович, И. А. К«носов, Ю. А. Куликов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРИСТОСТИ И ОБЪЕМА

СКЕЛЕТА ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области испытания горных пород и подобных им пористых материалов и предназначено для определения открытой и эффективной пористостей образцов горных пород (пористых материалов), а также объема скелета образцов, необходимого для расчета его плотности.

Измерение пористости является самым массовым из определений при пзу.чепци физических свойств горных пород и поэтому повышение производительности труда при этих определениях, а также повышение их точности весьма актуально.

Газово-люмипометрический метод определеkikIkI OTKpblTOkI IIOpIiCTOCTli имеет пиальных преимуществ по сравненгпо с )кидкостными и массометрическим, одн а ко из-за отсутствия безопасных, простых, высокопроизводительных и достаточно точных приборов не получил достаточного распространения.

Основным недостатком большинства известных газовых объемомеров является использование токсичной ртути и измерение только объема скелета (твердой фазы) породы. Конструкции известных газовых объемомеров, B 2)5 том числе и при«оров, предназна:е п::1х 1ля определения пористости, I«п„ç-."â:oëIII«T одновременно измерять по газу объем скелета и общий объем образца, необходимые для расчета пористости. 30

В известном приборе В. В. Сазонова, пред 1азначенном для измерения объема и пористости твердых тел, образец примазывается к п«1)11стой )Io)i «j))lнс, нс ilP«:Iil - k<1«)I«II дл)1 PTi ти. Наружный объем образца определяется зап«лнснием ртутью стакана, покрывающего с«разец, следовательно, имеет место пепосредстьснный контакт ртути с образцом. Объем пор определяется через проницаемую для газа мембрану на основании закона Бойля.Ч1) р11отта.

Другой известный ртутный приоор, выпускаемы11 малы ми се )11язlп, сОстОит из герме тично закрывающейся камеры, к штуцеру которой присоед) пена стеклянная бюретка, име1ощая расш;1ре)гие шарообразной формы объемом около 10 см . Нижняя часть бюретки присоединена шлангом к сосуду с ртутью, соединенному в свою очередь с cliльфоном с ьодой и с ртутным манометром. В процессе опыта с помощью сильфона ртутью задавли. за1от возду пз тарированного расширения бю1)етки! в изхlерительну 10 1 ах1еру, а нсо«ходи . IUc для этого давление отсчитывают по ртут;:«му манометру.

При определении IiopilcTocTII указаш)ым

I:j)IIoopoì объем образца правильной формь.

«пределяют геометрически обмером. В случае ооразцов непраш)льной формы объем определяют засыпкой Ilx в стакане прибора песком

495589 с последующим определением объема скелета этого песка оез образцов в приборе, ecTecTBeFiIio, что точь!Ость Определения низкая.

Использо ание ь габрово-люминометричесННх Hp»oopax токсичной p i yTH JieJiaeT Hx Опасными в работе и исключает возможность использова1п;я,1х B полезых условиях для массовых экспрессных определений, Необходимость определять общий объем образца вне прибора обмером или гидростатическим взвеш !ьанием Hap a()lklkliipoBakiIEOBO oopa3IEa намного усложняет процесс определения пористости и JiillllapT приoo)7 эксьрессности.

Цель 113оорете ия — обеспечение одновреМЕННОГО ra3020-,1;O;vikiНОМЕТ)ЗИЧЕСКОГО !1ЗМЕрЕния Ооъема скелета и ОощеГО Ооъем2 00ра3ца.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство включает эластичный мешочек, разделяющий измерительную камеру kla две герметичные полости, каждая из которых соединена с форкамерой и имеет выход в атмосферу

Предлагаемое устройство основано на принципе свободного расширения газа с избыточным давлением пр перепуске его из одного объема в другой. Схема измерения не требует вакуумпровяп я это позволяет определять эффективно пористость частично водонасыщенных образцов (например при исследовании остаточпсй ьодонасыщенности пород). Газово-люминометрический способ измерения пористости сох)7аняет неизменными структуру и поверхностные свойства образцов.

Использован! е стандартных узлов-элементов УСЭПЛ, монтируемых на плато, à также использование в качестве эластичной перегородки стандaðòïîãî резинового мешочка упрощает изготовление прибора, повышает удобства в работе и при транспортировке и практически исключает возможность повреждений.

Ввиду этого устройство может быть использовано как экспресспый полевой, а также как стационарный uaooparopiii прибор.

На ф:-1г. 1 показана принципиальная схема предлагаемого устр01!Ства; на фиг. 2 — устройство, разрез; на фиг. 3 — то же, план.

Устройство cocTQHT 113 c7 aåaнЯ 1, на y HëoT нительну ю поверхность которого помещен эластичный мешочек 2, делящий внутренний

Объем стакапа Е!а две ерметичпые полости а б. Винтовым 3ажГ1мом 3 стакан 1 прижат к пяте 4, прп этом эластичный мешочек выполняет роль уплотпнтельпой прокладки камеры.

Пятя 4 нсподв!!жно закрепле1:а на плато 5, в котором выполнена система соединительных каналов 6 и 7.

Система каналов 6 сообщает пневмотумблеры 8 и 9 и ппев аовентпли 10 и 11 с образцовым мппомстром 12, неподвижно закрепленным па плато 5. Прп помощи канала 7 полость б стакана 1 сообщается капиллярным шлангом 13 с пневмотумблеро vl 9. Пневмовентиль 10 соединен шлангом с редуктором 14, установленным на газовой линии, а пневмои

J0

5а оО

Я вентиль 11 с с. льфопом 15 с обратн...:а клапаном или насосом 7))п! Ца ). 2 -lертеже не показан) .

В HpeJ, lal aehlo!vl ) 07pÎB01 ве ния двухполocтпo11;1змeрп eльной ка71еры осуществлены две измерительные схеиы.

Первая состоит из переменного объема по лости а и включает в себя обьем шланга 13 и часть обьема пнеимотумблера 9. Вторая составлена переменным обьемом полости о, каналом 7 и частью объема пневмотумолера 8.

POJIb форкаhlepbl C H36bITOH Ibiivl J, BJI Flием Bbl" полняет объем, состоящий HB перемениoro Ооъема манометра 12, объема с! стемы каналов 6 и части объема ограпичива1ощих ее пневмотумблеров 8 и 9 и пневмовентилей 10 и 11.

Давление газа в форкамерах поднимается до ЗаданнОГО с помощью источника сжатоГО газа и редуктора )4 или ипдивидуальнОГО источника (например, насоса Шинца или автомобильного насоса с ресиверсом — волейбольным мячом).

Предлагаемое устройство работает следу!о щим образом.

При снятом стакане 1, открытом веп1иле 11, включенном тумблере 9 и выключенном тумблере 8 сильфоном 15 или насосо.",! Шичца через систему каналов 6 из полости и отсасьгвают воздух до растяжения эластичного:аешочка на полный размер камеры а —; — о стакана 1.

На пяту 4, пришлифованной плоской стороной ставят испытуемый образец, габаритами соответствующий размерам камеры и лишенный острых углов.

Накрывают образец стаканом 1 и прижимают стакан винтовым зажимом 3 до фиксированного положения маховика. Закрывают вентиль ll и, не изменяя положения тумолеров 8 и 9, открыв вентиль 10, доводят давление до рабочего. Эластичный мешочек прп этом плотно облегает образец, выдавлпзая 2111Hiii!й воздух из полости б в атмосферу Нерса канал 7 и тумблер 8, сообщающий его с атмосферой в положении «Выключен».

Закрывают вентиль 10 и, наблюдая за показанием манометра 12, Oiipal:2210T Гeli vieTHvIность системы.

В случае герметичности переводят тумблер 9 в положение «Выключен», cTpaBливая этим избыточное давление из полости а до атмосферного через шланг 13 и Tl:аблер 9, сообщающий его в этом положешш с атмосферой, и приступают к измерения.а.

Устройство позволяет реализовать 1!есколько способов HaiiepeHHsl Hop 1стости и объе:12 скелета образцов.

Рассмотрим для примера работу устройства при реализации следующего способа: заданное избыточное давление в форкамере, усTaH0B. ieHHOe IIO ilIakI0iv1eTp) 12, ОТКр.>1ванг1е: тумблера 9 стравливают в герметичную полость а и записывают новое показание манометр2, cоответствующее давлc:! !о, установившемуся в объединенной системе «форкамера +

495589 юг 1

А-А

5 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 гомощью эталонов.

Формула изобретения

Устройство для измерения пористости и объема скелета образцов горных пород, преиму5 щественно цилиндрической формы с пришлифованной одной стороной, содержащее камеру для помещения образца, манометр и элементы коммутации газа, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что, целью обеспечения одновременного

10 газово-люминометрического измерения объема скелета и общего объема образца, оно включает эластичный мешочек, разделяющий измерительную камеру на две герметичные полости, каждая из которых соединена с фор15 камерой и имеет выход в атмосферу, 1

Составитель И. Трофимовы

Текред Е, Митрофанова

Корректо» !Ч, Ле11зерман

Редактор И. Шубина

Т но",!афп;I. Ili . Сап! нова, 2

Заказ 314/13 Изд М 2049 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комнте-. а Совета Министров СССР по дел!!:.! il3îáðå!ени1! и о! крь!Ти11

113035. Москга, 11<-35, Рау !скан наб., д. -1i5