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原文传递一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法

专利名称：	一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法
摘要：	本发明涉及测定矿岩散体孔隙度技术领域，特别是涉及一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置及测定方法。本发明装置包括实验箱体、监测机构和控制系统；所述实验箱体包括壳体，在壳体内设置有底座，底座上设置有内胆，内胆上方设置有内胆盖，内胆盖通过电动推杆设置在壳体上，在电动推杆推动下内胆盖可进入内胆内腔、形成密闭空间，内胆盖上设置有自吸水泵、注水管和控制注水管的电磁阀，在所述内胆侧壁外部设置有烘干装置。本发明规避了矿岩散体天然含水率的影响，自动化控制孔隙度测定实验过程，降低人为因素对实验过程的影响，测定数据科学准确，实现矿岩散体孔隙度测定实验标准化。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	东北大学
发明人：	丁航行;李广辉;刘欢;任凤玉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910341252.3
公开号：	CN109932521A
代理机构：	北京易捷胜知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	韩国胜
分类号：	G01N35/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N35
申请人地址：	110169 辽宁省沈阳市浑南区创新路195号
主权项：	1.一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，包括：实验箱体(1)、监测机构(2)和控制系统(3)；所述实验箱体(1)包括壳体(11)，在壳体(11)内设置有底座(12)，在底座(12)上设置有内胆(13)，在内胆(13)上方设置有内胆盖(14)，内胆盖(14)通过电动推杆(15)设置在壳体(11)上，内胆盖(14)可在电动推杆(15)推动下进入内胆(13)内腔、形成密闭空间，在内胆盖(14)上设置有自吸水泵(16)、注水管(17)和控制注水管(17)的电磁阀(18)，在所述内胆(13)侧壁外部设置有烘干装置(19)；所述监测机构(2)包括称重传感器(21)、温度传感器(26)、电位计(22)、编码器(23)、液位开关(24)、控制仪表(25)，称重传感器(21)和温度传感器(26)设置于底座(12)，电位计(22)和编码器(23)设置在电动推杆(15)上，液位开关(24)设置于内胆盖(14)的下表面；所述控制系统(3)包括可编程逻辑控制器(31)、交换机(32)、计算机(33)；可编程逻辑控制器(31)通过交换机(32)与计算机(33)相连；所述电动推杆(15)、自吸水泵(16)、电磁阀(18)及烘干装置(19)的输入端与可编程逻辑控制器(31)的输出端相连，所述电位计(22)、液位开关(24)的输出端与可编程逻辑控制器(31)的输入端相连，称重传感器(21)、温度传感器(26)及编码器(23)通过控制仪表(25)与可编程逻辑控制器(31)相连。 2.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，所述烘干装置(19)选用加热丝或者加热盘，设置在内胆(13)的左、右两侧，与内胆(13)相对应。 3.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，所述电动推杆(15)行程与内胆(13)深度一致。 4.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，所述内胆(13)为一体成型结构。 5.如权利要求1所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，在所述烘干装置(19)与壳体(11)侧壁之间设置有隔热层。 6.一种实验室自动测定矿岩散体孔隙度的测定方法，其采用权利要求1-5任一项所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将注水管(17)与水源连通，接通总电源并启动，检测各部件运行状况是否正常，若有部件运行状况异常，则进行维修，若工作状态都正常，再查看控制仪表(25)显示数值是否为零，若不是，归零处理；步骤二：在计算机(33)上输入预定的称重传感器信号稳定时间阈值t、液位开关阈值a、温度传感器的温度阈值T、内胆底面积s及内胆高度H；步骤三：取出内胆(13)，在内胆(13)中加入待测散体，并将散体的上表面铺平，将内胆(13)归位，计算机(33)通过可编程逻辑控制器(31)开启烘干装置(19)，可编程逻辑控制器(31)同时监测称重传感器(21)的数值，若所述数值维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t，则关闭烘干装置(19)，自然冷却散体，同时可编程逻辑控制器(31)监测温度传感器(26)的温度值变化；步骤四：当可编程逻辑控制器(31)监测温度传感器(26)的温度值达到步骤二中所述的温度阈值T时，计算机(33)通过可编程逻辑控制器(31)控制电动推杆(15)驱动内胆盖(14)向下运行，当内胆盖(14)触及内胆(13)中的散体上表面时，电位计(22)令电动推杆(15)停止运行，编码器(23)将电动推杆的行程L输送给可编程逻辑控制器(31)，并由计算机(33)记录；通过公式h＝H-L，其中h为散体高度，H为内胆高度，L为电动推杆的行程，得出散体高度h，并显示于控制仪表(25)；步骤五：计算机(33)通过可编程逻辑控制器(31)开启电磁阀(18)，水源通过注水管(17)向内胆(13)中注入水，当内胆(13)中的水面触及液位开关(24)时，液位开关(24)传递信号给可编程逻辑控制器(31)，可编程逻辑控制器(31)关闭电磁阀(18)，散体吸水后，水面下降，当水面下降距离达到液位开关阈值a时，液位开关(24)传递信号给可编程逻辑控制器(31)，可编程逻辑控制器(31)开启电磁阀(18)补水，水面触及液位开关(24)时，可编程逻辑控制器(31)再次关闭电磁阀(18)，散体吸水后，水面下降，当下降距离达到液位开关阈值a时，液位开关(24)传递信号给可编程逻辑控制器(31)，可编程逻辑控制器(31)开启电磁阀(18)补水，此过程循环数次，直至水面不再下降，即散体吸水饱和，同时称重传感器(21)的信号维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t时，计算机(33)记录内胆中散体和水的总重量值G1，并显示于控制仪表(25)；步骤六：计算机(33)通过可编程逻辑控制器(31)开启自吸水泵(16)，抽出内胆(13)中散体吸水饱和后多余的水，当称重传感器(21)的信号维持稳定时间超过步骤二中所述的时间阈值t时，可编程逻辑控制器(31)关闭自吸水泵(16)，计算机(33)记录散体吸水饱和后的重量G2，并显示于控制仪表(25)；第七步：通过公式得出所测散体的孔隙率，并显示于控制仪表(25)；式中：n为散体孔隙率，g为重力加速度，ρ水为水的密度，得出散体孔隙率n；第八步：保存实验数据，电动推杆(15)升起内胆盖(14)，取出内胆(13)，倒掉散体，清洗内胆，放回壳体(11)内，准备下一组实验或者关闭实验系统。 7.如权利要求6所述的实验室自动测定矿岩散体孔隙度的的测定方法，其特征在于，所述步骤二中称重传感器信号稳定时间阈值t为2min-10min，液位开关阈值a为0mm-1mm，温度传感器的温度阈值T为当时当地的室温。
所属类别：	发明专利