Способ определения объема и плотности частиц грунта и устройство для его осуществления

Авторы патента:

G01N9/26 - путем измерения разности давлений

Владельцы патента RU 2397474:

Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Предложенный способ и устройство относятся к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества твердых неорганических материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии. Способ определения объема и плотности частиц грунта заключается в том, что пробы грунта помещают в емкость для пробы, которая соединена с измерительной емкостью. Также емкость для пробы соединена и с датчиком давления пневмопроводом с вентилем. Затем закрывают вентиль между измерительной емкостью и емкостью с пробой. Далее в измерительной емкости устанавливают давление, которое выше атмосферного. Затем открывают кран между измерительной емкостью и емкостью с пробой, снимают показание датчика давления и вычисляют объем частиц. При этом объем частиц грунта вычисляют по формуле: где p₁ - избыточное давление в емкости объемом V₁, р₂ - избыточное давление в системе объемом (V₁+V₂-V). А плотность частиц грунта находят по формуле .

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения объема и плотности частиц грунта. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к стройиндустрии, в частности к способам оценки качества твердых неорганических материалов, преимущественно имеющих мелкопористую структуру, и может быть использовано в строительстве, геологии и минералогии.

Известен «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОЙ ФАЗЫ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ» RU 2224236 [1], включающий пикнометрическое измерение удельного объема частиц.

Недостатком известного способа является низкая технологичность, приводящая к повышенному количеству операций, низкая скорость анализа.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Определение объема и плотности пористых образцов» WO/2004/013613 [2].

Способ включает помещение пробы грунта в емкость для пробы, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем, закрывание вентиля между измерительной емкостью и емкостью с пробой, установление давления неравновесного с атмосферным в измерительной емкости, открывание крана между измерительной емкостью и емкостью с пробой, уравнивающего давление в емкостях, снятие показаний датчика давления, вычисление объема частиц.

Устройство для определения объема частиц образца содержит герметичную емкость, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем. В системе присутствует вакуумный насос для эвакуации (создания разрежения) воздуха в измерительном сосуде.

Способ обладает повышенной по сравнению с известными пикнометрическими способами технологичностью, скоростью анализа, позволяет достаточно быстро производить анализ. Недостатком способа является систематическая погрешность, обусловленная вакуумированием образца и выходом из образца газов (в том числе водяного пара), искажающих результаты измерения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения.

Технический результат достигается тем, что в способе для создания давления, неравновесного с атмосферным используют пневмонасос, нагнетающий давление выше атмосферного, соединенный с измерительной емкостью, а объем частиц грунта вычисляют по формуле:

где р₁ - избыточное давление в емкости объемом V₁; р₂ - избыточное давление в системе объемом (V₁+V₂-V₀);

Если необходимо, численное значение плотности частиц грунта находят по формуле:

Для осуществления способа можно применить устройство, содержащее герметичную емкость, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем. Отличие предложенного способа от известного состоит в наличии пневмонасоса (компрессора), нагнетающего в измерительную емкость давление выше атмосферного.

Пневмонасос может быть соединен с измерительной емкостью посредством вентиля.

Устройство показано на чертеже, где

1 - компрессор;

2 - кран компрессора;

3 - измерительная емкость;

4 - манометр;

5 - емкость для образца;

6 - крышка емкости;

7 - высушенный грунт;

8 - пневмопровод между измерительной емкостью и емкостью с грунтом;

9 - вентиль.

Способ определения объема частиц грунта осуществляют следующим образом:

В емкость 5 всыпают высушенный грунт 7, закрывают герметичную крышку 6, закрывают кран 9, открывают кран 2, впускают сжатый воздух из компрессора 1 в емкость 3, снимают показания манометра 4, открывают кран 9, снимают показания манометра 4, определяют объем частиц грунта по формуле:

где p₁ - избыточное давление в емкости объемом V₁; p₂ - избыточное давление в системе объемом (V₁+V₂-V); и находят плотность частиц грунта по формуле:

Применение повышенного по сравнению с атмосферным давления при измерении позволяет исключить систематическую погрешность, вызванную выделением газов (в том числе водяных паров), из грунта при пониженном по отношению к атмосферному давлении.

Применение пневмонасоса (компрессора) в устройстве позволяет реализовать способ измерения объема пористых тел, в том числе грунта. По результатам измерения также можно вычислить плотность пористых тел, в том числе частиц грунта.

Если конструкция пневмонасоса не позволяет сохранять давление после его выключения, и/или неизвестен объем полости компрессора, пневматически присоединенной к измерительной емкости, между пневмонасосом и измерительной емкостью устанавливают вентиль.

Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено в промышленности для измерения объема пористых тел и измерения удельной плотности фунта.

1. Способ определения объема частиц грунта, включающий помещение пробы грунта в емкость для пробы, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем, закрывание вентиля между измерительной емкостью и емкостью с пробой, установление давления неравновесного с атмосферным в измерительной емкости, открывание крана между измерительной емкостью и емкостью с пробой, уравновешивающего давление в емкостях, снятие показаний датчика давления, вычисление объема частиц, отличающийся тем, что дополнительно содержит пневмонасос, нагнетающий давление выше атмосферного, соединенный с измерительной емкостью, а объем частиц грунта вычисляют по формуле

где p₁ - избыточное давление в емкости объемом V₁; р₂ - избыточное давление в системе объемом (V₁+V₂-V).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность частиц грунта находят по формуле

3. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее герметичную емкость, соединенную с измерительной емкостью и датчиком давления пневмопроводом с вентилем, отличающееся тем, что дополнительно содержит пневмонасос, соединенный с измерительной емкостью.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что пневмонасос соединен с измерительной емкостью посредством вентиля.

Способ определения физических свойств жидкости // 2391646

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам контроля поверхностного натяжения и плотности жидкости, и может найти применение в различных отраслях промышленности, таких как нефтяная, химическая, микробиологическая, пищевая и др.

Плотномер-расходомер жидких сред // 2378638

Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред // 2359247

Изобретение относится к области измерения параметров жидкости или газа непосредственно в потоке и может найти применение в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Газовый плотномер (варианты) // 2350925

Изобретение относится к области анализа материалов путем определения их плотности и может быть использовано на тепловых электростанциях и других промышленных предприятий в качестве прибора для контроля качественных характеристик топливного газа.

Плотномер жидких или газообразных сред // 2348918

Способ определения расхода двухфазной смеси // 2339006

Изобретение относится к расходоизмерительной технике паро-газожидкостных смесей и может использоваться при определении расхода двухфазной смеси при исследовании аварийных режимов на крупномасштабных стендах.

Способ определения поверхностного натяжения и плотности жидкости // 2328722

Определение удельной поверхностной энергии руд // 2323431

Изобретение относится к извлечению полезных компонентов из руд при обогащении полезных ископаемых. .

Способ определения плотности жидких сред и устройство для его осуществления // 2299419

Изобретение относится к области контроля плотности жидких сред и может быть использовано для непрерывного контроля плотности технологических жидкостей. .

Способ измерения плотности // 2398213

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем (сыпучие материалы, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др.), и может найти применение в различных отраслях промышленности

Способ измерения параметров многофазного потока и устройство для его осуществления // 2415385

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для покомпонентного измерения потока нефти, который, как правило, дополнительно содержит свободный газ и воду, а также может быть использовано при измерениях газовых потоков в магистральных газопроводах, двухфазных потоков в различных областях промышленности, для замера трудно учитываемых жидкостей, например глинистые и цементные растворы

Устройство для измерения плотности жидкости // 2418287

Изобретение относится к устройству и служит для определения концентрации азотной кислоты, тяжелых элементов и других веществ в технологических растворах радиохимического производства в аппаратах без избыточного давления при переработке отработанного ядерного топлива по значению измеренной плотности раствора

Измерительная система для среды, протекающей в технологическом трубопроводе // 2452935

Изобретение относится к измерительной системе для измерения плотности среды, являющейся изменяющейся в отношении термодинамического состояния, в частности, по меньшей мере, частично сжимаемой, протекающей в технологическом трубопроводе, таком как технологическая магистраль или труба, вдоль оси потока в измерительной системе

Способ определения содержания конденсата в пластовом газе // 2455627

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных разведочных и эксплуатационных скважин

Способ определения плотности жидкости в скважине // 2544882

Изобретение относится к теории и практике эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью глубинно-насосного оборудования и может использоваться в нефтяной промышленности как способ определения плотности жидкости в межтрубном пространстве действующей скважины. Способ реализуется тем, что давление в зоне глубинного насоса определяют по стационарному датчику, а давление на газожидкостном разделе в межтрубном пространстве РГЖР определяют расчетным путем по формуле Лапласа-Бабинэ при наличии информации по температуре и коэффициенту сверхсжимаемости z. При отсутствии этих данных по скважине необходимое давление РГЖР рассчитывают по аналогии с жидкой фазой, а именно - как сумму устьевого давления и дополнительного давления, создаваемое столбом газа от устья до уровня жидкости. Искомую плотность жидкости определяют исходя из полученных значений давления в зоне насоса и газожидкостного раздела. Техническим результатом является обеспечение возможности получать информацию с необходимой частотой, а также снижение стоимости работ по получению информации о плотности жидкости в межтрубном пространстве. 1 ил.

Способ определения потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуаров // 2561660

Изобретение относится к области хранения и транспортировки нефти и нефтепродуктов. Способ оценки количественных потерь нефти и нефтепродуктов от испарения при малых дыханиях резервуара, оборудованного дыхательным клапаном, заключается в контроле над изменением избыточного давления в резервуаре и предусматривает регистрацию значения избыточного давления, атмосферного давления, средних значений температуры газового пространства в резервуаре, определение изменений массовой концентрации углеводородов в газовом пространстве резервуара, определение массовых потерь от испарения при вытеснении обогащенной парами углеводородов по определенным формулам. Обеспечивается повышение точности определения массовых потерь. 1 табл., 1 пр.

Способ защиты установки электроцентробежного глубинного насоса // 2573613

Изобретение относится к теории и практике эксплуатации нефтедобывающих скважин с помощью установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) и может использоваться в нефтедобывающей промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности защиты установки электроцентробежного насоса. Способ защиты установки электроцентробежного глубинного насоса заключается в отключении электропитания погружного электродвигателя установки при показании датчика глубинной телеметрии, равном или ниже определенной заданной величины. Один датчик давления устанавливают на приеме электроцентробежного насоса (ЭЦН), второй датчик давления устанавливают в межтрубном пространстве на устье скважины. Величину Pмин - давления датчика, при котором и ниже которого отключается работа ПЭД, рассчитывают в постоянном режиме времени как сумму двух давлений: давления столба жидкости над датчиком Pгидро и давления газа над газожидкостным разделом (динамическим уровнем) PГЖР: Pмин=Pгидро+PГЖР, причем величина PГЖР определяется расчетным путем исходя их показаний второго - устьевого датчика давления, а давление Pгидро задается постоянной величиной исходя из скважинных условий и характеристик глубинного насоса. 1ил., 1 табл.

Устройство для измерения плотности и уровня жидкости // 2604477

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах измерения параметров жидких сред, например, в химической, нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется учет количества жидкости (масса, объем), хранящейся в резервуарах. Устройство для измерения плотности и уровня жидкости содержит дифманометр, который соединен плюсовой камерой с трубой, погруженной в контролируемую среду, а минусовой камерой - со свободным от жидкости пространством резервуара, двухпоплавковый датчик уровня, измерительный элемент которого установлен внутри трубы, а сама труба выполнена в виде колокола с расширением в нижней его части (далее - колокол). Первый поплавок датчика уровня охватывает колокол снаружи, а второй поплавок находится под колоколом в расширенной его части на измерительном элементе датчика уровня. Измерительный элемент датчика уровня и колокол герметично соединены в верхней части колокола, при этом между ними присутствует зазор, позволяющий передавать воздействие гидродинамического давления в плюсовую камеру дифманометра, герметично соединенную с колоколом. Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции устройства, обеспечивающего оперативный контроль средней плотности жидкости в резервуаре с помощью простой технологии процесса измерений. 1 ил.

Определение характеристики текучей среды для многокомпонентной текучей среды с сжимаемыми и несжимаемыми компонентами // 2604954

Предусмотрен способ определения характеристик текучей среды для многокомпонентной текучей среды. Способ включает в себя этап измерения первой плотности, ρ1, многокомпонентной текучей среды, содержащей один или более несжимаемых компонентов и один или более сжимаемых компонентов в состоянии первой плотности. Способ дополнительно включает в себя этап регулировки многокомпонентной текучей среды из состояния первой плотности в состояние второй плотности. Затем вторая плотность, ρ2, многокомпонентной текучей среды измеряется в состоянии второй плотности, и определяются одна или более характеристик текучей среды по меньшей мере одного из сжимаемых компонентов или несжимаемых компонентов. Причем пропорция одного или более несжимаемых компонентов и одного или более сжимаемых компонентов в потоке многокомпонентной текучей среды является, по существу, одинаковой при состоянии первой плотности и состоянии второй плотности. Технический результат - улучшение измерений. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.