L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА И ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

НазваниеСПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА И ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Разработчик (Авторы)Кузьмин Г.П., Чжан Р.В., Панин В.Н.
Вид объекта патентного праваИзобретение
Регистрационный номер 2397474
Дата регистрации22.06.2009
ПравообладательИнститут мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

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.

Формула изобретения

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.

Изобретение "СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА И ПЛОТНОСТИ ЧАСТИЦ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ" (Кузьмин Г.П., Чжан Р.В., Панин В.Н.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля