Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДООТДАЧИ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА

Изобретение относится к устройствам для определения водоотдачи цементного раствора с измерением и регистрацией в процессе определения водоотдачи цементного раствора температуры давления и водоотдачи.

Известны устройства для определения водоотдачи цементного раствора, включающие автоклав, источник давления, регистрирующие и измерительные приспособления, соединительную и запорную арматуру.

Недостатками известных устройств является то, что они не позволяют испытывать водопроницаемость цементного камня и осуществлять запись динамики процессов водоотдачи и водопроницаемости. Кроме того, конструктивные решения известных устройств не обеспечивают равномерного перемешивания пробы раствора.

В описываемом устройстве эти недостатки устранены и обеспечена возможность испытания также водопроницаемости цементного камня путем монтажа в камере автоклава стакана для размещения испытуемой пробы. Стакан соединен патрубками с мультипликатором и выполнен со сменной мешалкой, вал которой соединен с поршнем гидравлического подъемника.

С целью осуществления записи динамики процессов водоотдачи и водопроницаемости мультипликатор выполнен с поршнями, имеющими общий шток, связанный с пером записывающего приспособления.

Равномерное перемешивание пробы раствора в стакане производится сменной мешалкой, выполненной в виде тонкой пластинки с наклонными прорезями.

На чертеже схематически изображено устройство для определения водоотдачи цементного раствора.

Устройство состоит из автоклава 1, мультипликатора 2, регистратора 3, источника давления 4, манометров 5 и 6, соединительной и запорной арматуры и приборов измерения и регулирования температуры.

Автоклав состоит из корпуса 7 с теплоизоляционным кожухом 8 и вкладыша 9, укрепленного в корпусе с помощью быстроразъемного замка 10. В глухом днище корпуса укреплены трубчатый электронагреватель 11. имеется гнездо 12, штуцер 13 и термопара 14. В гнезде установлен съемный стакан 15 с фильтром 16, закрытый крышкой 17 с вращающейся сменной мешалкой 18. На вал мешалки надет разделитель 19. Во вкладыше установлены сальник 20, состоящий из чередующихся чугунных и фторопластовых шайб. На вкладыше смонтирован подъемник 21 с поршнем 22, в котором укреплен в подшипнике верхний конец вала мешалки и шкив 23.

Мультипликатор состоит из корпуса 24, двух жестко связанных между собой поршней 25 и 26 разного диаметра с общим штоком 27, втулки, закрепленной в корпусе быстро-разъемным замком 28 и штуцера 29.

Регистратор установлен на корпусе мультипликатора и состоит из пера 30, барабана 31 с диаграммной бумагой и часового привода 32.

Автоклав, мультипликатор, подъемник мешалки и источник давления объединены в единую систему с помощью трубопроводов, запорных и распределительных устройств, применяемых в системах высокого давления.

Для контроля давления в системе используются манометры класса точности не хуже 1. Для регистрации и регулирования температуры в автоклаве применена схема, состоящая из термопары, самопишущего потенциометра и лабораторного регулирующего автотрансформатора.

Принцип действия устройства основан на измерении во времени:

количества фильтрата, прошедшего через плоский фильтр из пробы раствора, помещенной в стакан - при определении водоотдачи;

количества воды, прошедшей через образец цементного камня, сформированного в стакане при заданных температуре и давлении,- при определений водопроницаемости.

Измерения производятся на образце при температуре, давлении и перепаде давления, соответствующих скважинным условиям. Необходимый перепад обусловливается установкой в мультипликаторе сменного поршня 26 со втулкой.

При определении водоотдачи пробу цементного раствора заливают в стакан 15 с фильтром 16, который затем закрывают крышкой 17 с мешалкой 18 и разделителем 19. После этого стакан 15 с пробой устанавливают в автоклав, который закрывают вкладышем 9, и все системы заполняют рабочей жидкостью, причем поршни 25 и 26 мультипликатора 2 находятся в нижнем положении, а подфильтровое пространство автоклава разобщено с мультипликатором,

С помощью электронагревателя 11 в автоклаве создают нужную температуру, а источником давления 4 создают в автоклаве и в полости между поршнями 25 и 26 заданное давление. Пробу раствора перемешивают мешалкой 18.

Измерение водоотдачи начинают сообщением подфильтрового пространства автоклава с мультипликатором. Благодаря разным площадям поршней они могут находиться в покое только при разных давлениях под большим поршнем 25 и в полости между поршнями 25 и 26, пропорциональных соотношению площадей поршней. Этот же перепад давлений создается на пробе раствора и под его воздействием жидкость из раствора поступает через подфильтровое пространство в мультипликатор 2. При этом нарушается равновесие давлений, и поршни 25 и 26 начинают перемещаться вверх.

Жидкость, вытесняемая из полости между поршнями 25 и 26, поступает в автоклав. Разность объемов поступающей и вытесняемой из мультипликатора жидкости, обусловленная разностью площадей поршней, возмещается источником давления 4, с помощью которого поддерживается заданное давление в автоклаве и полости между поршнями. 25 и 26. При этом автоматически поддерживается перепад давления на пробе раствора. Такая схема позволяет ограничиться источником давления значительно меньшей производительности, чем общее количество отфильтрованной жидкости.

Перемещение поршней 25 и 26, пропорциональное количеству фильтрата, фиксируется регистратором 3.

После окончания измерения автоклав охлаждают пропусканием воды через рубашку охлаждения, стакан 15 с пробой извлекают и промывают, поршни 25 и 26 мультипликатора перемещают в начальное положение.

При определении водопроницаемости порядок проведения опыта остается прежним, за исключением следующего. В стакане 15 с пробой раствора устанавливают мешалку 33, выполненную в виде тонкой пластины с наклонными прорезями, обеспечивающую перемешивание всего объема пробы и не имеющую разделителя. Раствор перемешивают только до достижения определенной консистенции (время перемешивания предварительно определяют на консистометре), затем снимают противодавление в цилиндре подъемника 21 и под воздействием давления в автоклаве мешалка 33 поднимается вверх. Благодаря плоской форме мешалки 33 проба раствора после извлечения последней остается монолитной. После извлечения мешалки пробу раствора выдерживают при заданных температуре и давлений до затвердевания. Измерение водопроницаемости сформировашегося в автоклаве цементного камня производят аналогично измерению водоотдачи раствора, причем рабочей жидкостью в этом случае является вода. После окончания опыта и охлаждения автоклава образец цементного камня выдавливают из стакана с помощью специального приспособления.