Установка для изучения движения жидкости в тонкодисперсных средах

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскннСоциалистическихРеспублик п 920473(5)М. Кл. 6 01 и 15/08 Гевударетееннвй квинтет СССР ав делам нтабретеннй и вткрмтнй(72) Авторы изобретения Институт океанологии им. П.П . Ширшова(54) УСТАНОВКА ДЛЯИЗУЧЕНИЯ ДВИИЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ТОНКОДИСПЕРСНЫХ СРЕДАХ3ИзоЬретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изучения характера движения жидкости в тонкодисперсных средах, например, в глинах при решении отдельных вопросов гидрогеологии.5Известна установка для изучения движения жидкости в глинистых средах, имеющая камеру для образца, магистрали для жидкости в измеритель расхо-, да 71. Известное устройство характеризует ся невысокой точностью измерения расхода жидкости при малых перепадах35 давления, что связано с эффектамикапиллярного поднятия в измерительных трубках. Установка и исследуемый образец не изолированы от внешней среды как до начала измерений, так и после, что вызывает погрешности в интерпретации получаемых результатов, ограничивает диапазон действующих явлений. 2Наиболее близкой к предлагаемой является установка для изучения движения жидкости в тонкодисперсных сре дах, содержащая камеру сжатия образца, соединенную трубопроводами с резервуаром для жидкости и двумя резервуарами для масла, соединенными с линией избыточного давления. Рас.ход жидкости определяется по скорости передвижения контакта (мениска) исследуемой жидкости и масла в стеклянной бюретке 2 ),Недостатком этой установки является то, что при загрузке образца в камеру он контактирует с атмосферным воздухом, При этом возможно образование в образце защемленных пузырьков воздуха. Последнее обстоятельство искажает зависимость расхода от перепада давления, как основную измеряемую характеристику образца. Установка не позволяет проводить с достаточ. ной точностью измерения при перепадедавления, меньших, чем несколько сантиметров водяного столба. Это обусловлено погрешностью манометра и влиянием эФФекта капиллярного мениска.Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей устройства путем обеспечения измере ний как в области больших, так и в области малых перепадов давлений и повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, цто установка, содержащая камеру сжатия образца, соединенную трубопроводами с резервуаром для жидкости и двумя резервуарами для масла, соединенными с линией избыточного давления, снабжена напорными емкостями, соединенными с масляными резервуарами, и вертикально установленными внутри резервуаров штуцерами, соединенными трубопроводами с камерой сжатия образца, а также тем,что она снабжена системой вакуумирования камеры и резервуаров.Использование напорных емкостей позволяет уменьшить нижний предел создания иизмерения перепадов давлений, а выполнение измерителя расхода в виде штуцеров погруженных в маслянные емкости., соединенных с камерой образца и заполненных жидкостью так, что она образует снаружи штуцеров капли, контактирующие с маслом, по изменению размерЬв которых судят о расходе жидкостиобеспечивает устранение влияния капиллярных сил на перепад давлений.Предварительная дегазация камеры резервуаров и трубопроводов позволяет повысить точность измерения,так как результаты. измерений не искажаются наличием пузырьков воздуха в парах образца.На чертене приведена схема пред-, лагаемой установки.Установка содержит камеру для об-разца 1 с поршнем 2 и пористыми Фильтрами 3, связанную жесткими трубопроводами 4 со штуцерами 5. Трубопроводы снабжены регуляторами обьема жидкости 6, штуцеры 4 размещены в емкостях для масла 7, соединенных гибкими трубопроводами со вспомогательными масляными емкостями 8, выполненными с возможностью перемещения по вертикальным направляющим 9 относительно емкостей 7, Камера для образца сообщаехса также с емкостями для воды 1 О и 11,причем емкость 11 выполнена с возможностью 20473 4перемещения по вертикальной направляющей 12, и с устройством дегазации и ввода образца в камеру, состоящего из емкости 13 и эжектора 14,выполненного, например в виде сильфона,Установка имеет систему вакуумирования, состоящую из вакуумного насоса15 и магистралей с кранами, обозначенных стрелкой с буквой В. 0 Для варьирования давления в установке от нормального и выше служитбаллон со сжатым газом 16, снабженный регулятором 17 и манометром 18,соединенный с элементами установки 15 магистралями высокого давления,обозначенными стрелкой с буквой А.Для измерения размеров сФерических капель жидкости предназначен оптицеский измеритель линейных размело ров 19, например катетометр, Однаиз масляных емкостей 7 связана свакуумной системой и системой избыточного давления. Емкости 7 связаны между собой магистралью с кра ном 20, перекрывая который, можноотсекать левую дару масляных емкостей от линии избыточного давления.,Для подготовки к измерениямустановка снабжена .кранами 21-26.Установка работает следующимобразом.Перекрываются краны на магистралях высокого давления и краны 24,и 25. Все остальные краны открытые.Емкость 11 заполняется водой, емкость13 - смесью воды с образцом в бидежидкой пасты, Емкости 7.и 8 заполняются маслом, причем, емкости 8спущены вниз так, чтобы уровеньмасла в емкостях 7 находился нижеторцовых поверхностей штуцеров 5.После этого включается вакуумныйнасос, в результате чего происходит вакууиированйе установки и дегазация образца и воды в камерах 11и 13. После проведения вакуумирования и дегазации выключается вакуумный насос и перекрываются все кранына магистрали откачки В,. Следующей50.операцией является заполнение всехполостей установки водой, за исключением верхних частей емкостей 10.Для этого открывается кран 25 ивода самотеком заполняет все полости установки. При этом емкость 11,5.перемещаясь по вертикальной направляющей 12, выставляется на такомуровне, чтобы вода показаласьна торцах штуцероц 5, емкости 1020 перекрывается и правая емкость надувается от баллона 16 до нужной, величины давления, контролируемой с помощью регулятора 17 и манометра 18.Использование предлагаемого изобретения позволяет получить новые данные о характере жидкости в тонко- дисперсных средах при малых перепадах давления.Измеритель, расхода, имеющий в качестве чувствительных элементов сферические капли воды, позволяет проводить исследование недоступной для аналогичных устройств области экстремально малых перепадов давления и расходов. Повышение точности позволяет уменьшить время измерения в области не экстремально малых параметров перепада давления и расхода. Использование системы вакуумирования, позволит полуцить данные о движении жидкости в образце, не изложенные наличием в образце защемленных пузырьков воздуха. Возможность работать в области малых перепадов дав" ления и расходов имеет важное теоретическое и прикладное значение для геологии нефти и газа, гидро- геологии и строительства различного рода гидросооружений. 1. Установка для изучения движения жидкости в тонкодисперсных средах, содержащая камеру сжатия образца, соединенную трубопроводами с резервуаром для жидкости. и двумя резервуарами для масла, соединенными с линией избыточного давления, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения возможности измерения расходов в области как больших, так и малых перепадов давлений, масляные резервуары снабжены напор,ными емкостями и вертикально установленными внутри резервуаров штуцерами, соединенные. трубопроводами с камерой сжатия образца. 2, Установка по п.1, о т л ич аю щ а я с я тем, цто, с целью повышении точности измерений, она снабжена системой вакуумирования камеры и,резервуаров. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе592043расположены так, что при этом водалишь частично их заполняет, Послезаполнения установки водой штуцеразатапливаются маслом, для чегоемкости 8 перемещаются по направ- зляющим 9 вверх. После этого открываются краны по линии избыточногодавления и все свободные полостизаполняются газом до атмосферногодавления, контроль.за этим осуществляется с помощью регулятора 17и манометра 18. Следующая операция "заполнение камеры образцом. Дляэтого перекрывают кран 26 и открывают 24. Тонкодисперсный образецосаждается в эжекторе 14. Затем краны 23-25 перекрываются, а кран 26открывается, к эжектору прикладыва"ется нагрузка, Образец поступает вкамеру 11. При этом излишки воды 20стравливаются в приемные емкости10 а тонкодисперсный образец соби"рается в камере 1, задерживаемыйфильтрами 3. Перекрывая кран 21,камера 1.отсекается от системы25ввода образца в камеру, Образованиезащемленных пузырьков. воздуха в ка 3мере и магистралях при такой системезаполнения исключается, так как пос-:ле вакуумирования в установе газовая,30Фаза представлена лишь водяным паром.Перемещая поршень 2, образец сжимается до необходимьх величин пористости,проницаемости, при этом отжимаемаявлага собирается в емкостях 10.После зсжатия образца краны 22 перекрывают".ся, а 23 открывается. Затем при открытом кране 20 перемещением масляных емкостей 8 по направляющим 9. ус, танавливается необходимая разница 40уровней масла д Ь в емкостях 7, затем с помощью регуляторов объемажидкости 6 на штуцерах 5 устанавливаются сферические капли одинаковогоразмера около 1,5 мм), Перепад уров.-ней ь 11 в емкостях 7 передается черезповерхность капель на воду, содержащуюся в образце, в результате чего:она начинает течь в сторону наимень"шего давления, При этом размер однойкапли возрастает, а размер другой.капли уменьшается. Контроль за раз"мерами капель осуществляется измери"телем 19. После того, как размерыкапель заметно изменялись, они вновьвыравниваются с помощью регуляторов 6.При необходимости вести работус большими перепадами давления кран Формула изобретения920473 каз 2325/М Тираж 883 Подписи ВНИИП лиал ППП ".Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 1. Павилонский В.М. К вопросу о начальном градиенте напора в глинистых грунтах. Труды ВНИИ ВодГео вып.19 М., 1968. 8 7. Я,ф Ы 1 еарг 1 пд ех 1 гещ 1 у 1 ок е 1 осз.1 у оЕ иа 1 ег 1 п с 1 ау".БоИ Яс 1 епсе, 1963 Ю 95 р "10-"13