FR2713334A1 - Measuring device for specimen vol variation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les dispositifs permettant de déterminer la variation de volume d'un corps qui trouvent une application particulièrement avantageuse dans l'étude des variations de volume des roches, sédiments, éléments naturels, etc, constituant les couches géologiques, en effectuant des tests sur des échantillons de ces corps, par exemple des échantillons connus sous le nom de "carottes", lorsque l'on applique artificiellement sur ces échantillons des pressions relativement élevées. The present invention relates to devices for determining the variation in volume of a body which find a particularly advantageous application in the study of volume variations in rocks, sediments, natural elements, etc., constituting the geological layers, by carrying out tests. on samples of these bodies, for example samples known as "carrots", when artificially applying relatively high pressures on these samples.
Il existe déjà des dispositifs permettant de déterminer la variation de volume d'un corps, mais tous les dispositifs connus de ce type présentent des structures relativement complexes qui induisent des processus de mesure compliqués conduisant à des résultats peu précis. There are already devices for determining the variation in volume of a body, but all known devices of this type have relatively complex structures which induce complicated measurement processes leading to imprecise results.
La présente invention a ainsi pour but de réaliser un dispositif permettant de déterminer les variations de volume d'un corps, qui pallie en grande partie les inconvénients des dispositifs connus de l'art antérieur. The present invention thus aims to provide a device for determining the volume variations of a body, which largely overcomes the drawbacks of the devices known from the prior art.
I'lus us précisément, la présente invention a pour objet un dispositif permettant de déterminer la variation de volume d'un corps dans un milieu ambiant, caractérisé par le fait qu'il comporte:
- une enveloppe étanche apte à contenir ledit corps,
- un conduit de communication reliant fluidiquement l'intérieur de ladite enveloppe avec le milieu ambiant,
- un liquide remplissant l'intérieur de ladite enveloppe et une partie dudit conduit de communication, ledit milieu ambiant et ledit liquide étant nonmiscibles et formant entre eux un dioptre de séparation situé entre les deux extrémités dudit conduit de communication, le milieu ambiant étant d'une densité inférieure à celle du liquide, et
- des moyens pour mesurer le déplacement dudit dioptre lorsque le volume dudit corps varie, la valeur du déplacement dudit dioptre étant représentative de la valeur de la variation de volume dudit corps.
la présente invention a aussi pour objet un dispositif permettant de déterminer la variation de volume d'un corps, caractérisé par le fait qu'il comporte:
- une première enveloppe étanche,
- une seconde enveloppe étanche apte à contenir ledit corps, ladite seconde enveloppe étant entièrement contenue dans ladite première enveloppe,
- un conduit de communication reliant nuidiquement l'intérieur des deux dites enveloppes,
- un premier liquide remplissant l'intérieur de ladite première enveloppe, à l'exception d'un volume résiduel, et une première partie dudit conduit de communication,
- un fluide compressible remplissant ledit volume résiduel,
- un second liquide remplissant l'intérieur de ladite seconde enveloppe et la seconde partie dudit conduit de communication complémentaire de ladite première partie, lesdits premier et second liquides étant non-miscibles et formant entre eux un dioptre de séparation situé entre les deux extrémités dudit conduit de communication, le premier liquide étant d'une densité inférieure à celle du second liquide, et
- des moyens pour mesurer le déplacement dudit dioptre lorsque le volume dudit corps varie, la valeur du déplacement dudit dioptre étant représentative de la valeur de la variation de volume dudit corps.I'lus us specifically, the present invention relates to a device for determining the variation in volume of a body in an ambient environment, characterized in that it comprises:
- a waterproof envelope capable of containing said body,
a communication conduit fluidly connecting the interior of said envelope with the ambient environment,
a liquid filling the interior of said envelope and part of said communication conduit, said ambient medium and said liquid being nonmiscible and forming between them a separating diopter situated between the two ends of said communication conduit, the ambient medium being a density lower than that of the liquid, and
- Means for measuring the displacement of said diopter when the volume of said body varies, the value of the displacement of said diopter being representative of the value of the variation in volume of said body.
the present invention also relates to a device making it possible to determine the variation in volume of a body, characterized in that it comprises:
- a first waterproof envelope,
a second sealed envelope capable of containing said body, said second envelope being entirely contained in said first envelope,
- a communication conduit connecting the interior of the two said envelopes,
a first liquid filling the interior of said first envelope, with the exception of a residual volume, and a first part of said communication conduit,
- a compressible fluid filling said residual volume,
- a second liquid filling the interior of said second envelope and the second part of said communication conduit complementary to said first part, said first and second liquids being immiscible and forming between them a separation diopter situated between the two ends of said conduit communication, the first liquid being of a density lower than that of the second liquid, and
- Means for measuring the displacement of said diopter when the volume of said body varies, the value of the displacement of said diopter being representative of the value of the variation in volume of said body.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif dans lesquels:
La figure l représente, vu en coupe, un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, permettant de mesurer les variations de volume d'un corps, et
La figure 2 représente, vu en coupe également, un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, permettant de mesurer les variations de volume d'un corps, ce mode de réalisation présentant un perfectionnement par rapport au premier représenté sur la figure l. Other characteristics and advantages of the present invention will appear during the following description given with reference to the drawings annexed by way of illustration but in no way limitative in which:
FIG. 1 represents, seen in section, a first embodiment of a device according to the invention, making it possible to measure the variations in volume of a body, and
FIG. 2 represents, seen in section also, another embodiment of a device according to the invention, making it possible to measure the variations in volume of a body, this embodiment having an improvement compared to the first represented on the figure l.
Bien que les deux modes de réalisation du dispositif selon l'invention respectivement représentés sur les figures 1 et 2 soient différents, dans le souci de simplifier la présente description et pour la rendre plus compréhensible, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. Although the two embodiments of the device according to the invention respectively represented in FIGS. 1 and 2 are different, in order to simplify the present description and to make it more understandable, the same references designate the same elements, whatever the figure on which they appear and whatever the form of representation of these elements.
En se référant plus particulièrement à la figure l, celle-ci représente un premier mode de réalisation d'un dispositif l permettant de mesurer la variation de volume d'un corps 2, par exemple, mais non exclusivement, un échantillon dénommé "carotte" des roches, sédiments, etc, constituant une couche géologique. Ces carottes se présentent sous la forme de petits cylindres et sont découpées et prélevées dans la masse des couches géologiques, puis ramenées en surface pour permettre aux techniciens d'étudier la composition des couches auxquelles elles appartenaient, notamment dans la perspective d'une exploitation minière du sous-sol ou pour le stockage de certains produits dans ce sous-sol. Referring more particularly to FIG. 1, this represents a first embodiment of a device l making it possible to measure the variation in volume of a body 2, for example, but not exclusively, a sample called "carrot" rocks, sediments, etc., constituting a geological layer. These cores are in the form of small cylinders and are cut and removed from the mass of the geological layers, then brought to the surface to allow technicians to study the composition of the layers to which they belonged, in particular with a view to mining. underground or for the storage of certain products in this underground.
I.e dispositif l selon la figure l comporte une première enveloppe étanche 3 réalisée en un matériau rigide, par exemple en acier inoxydable ou analogue, avec une épaisseur de paroi suffisante pour pouvoir supporter des pressions élevées, par exemple de l'ordre de cinq cents bars, et même plus pour certaines applications. Ie device l according to Figure l comprises a first sealed envelope 3 made of a rigid material, for example stainless steel or the like, with a wall thickness sufficient to be able to withstand high pressures, for example of the order of five hundred bars , and even more for some applications.
Dans cette première enveloppe est complètement enfermée une seconde enveloppe étanche 4 apte à contenir le corps t. Comme cette seconde enveloppe 4 est entièrement contenue dans la première enveloppe 3 et comme sa paroi sera soumise à une différence de pression nulle ou très faible, la paroi de cette seconde enveloppe n'a pas besoin d'avoir une épaisseur importante. In this first envelope is completely enclosed a second sealed envelope 4 able to contain the body t. As this second envelope 4 is entirely contained in the first envelope 3 and as its wall will be subjected to a zero or very low pressure difference, the wall of this second envelope does not need to have a significant thickness.
Elle sera réalisée dans une matière qui lui permettra cependant de ne pas se déformer sous l'action des éventuelles pressions différentielles qui pourraient exister entre l'intérieur de cette seconde enveloppe et l'intérieur de la première, ni de réagir chimiquement avec les produits qui seront à son contact. Dans ces conditions, la paroi de la seconde enveloppe sera avantageusement, elle aussi, en acier inoxydable ou analogue, mais de relativement faible épaisseur.It will be made of a material which will however allow it not to deform under the action of any differential pressures that may exist between the interior of this second envelope and the interior of the first, nor to react chemically with the products which will be in contact with him. Under these conditions, the wall of the second envelope will advantageously also be made of stainless steel or the like, but of relatively small thickness.
Le dispositif l comporte en outre un conduit de communication 5 reliant fluidiquement l'intérieur des deux enveloppes étanches 3, 4. Ce conduit est réalisé dans la paroi de la seconde enveloppe 4 et, pour lui permettre d'avoir une longueur suffisante, la portion 24 de la paroi dans laquelle est réalisé ce conduit peut comporter une surépaisseur ou excroissance comme représenté sur la figure l. De plus, le conduit 5 est situé de façon que, lorsque le dispositif est dans sa position normale d'utilisation, il soit vertical ou sensiblement vertical. The device l further comprises a communication conduit 5 fluidly connecting the interior of the two sealed envelopes 3, 4. This conduit is produced in the wall of the second envelope 4 and, to allow it to have a sufficient length, the portion 24 of the wall in which this duct is made may include an excess thickness or protuberance as shown in FIG. In addition, the conduit 5 is located so that, when the device is in its normal position of use, it is vertical or substantially vertical.
Les enveloppes 3, 4 ayant une structure telle que définie ci-dessus, un premier liquide 6 remplit l'intérieur de l'enveloppe 3, à l'exception d'un volume résiduel, et une première partie 7 du conduit de communication 5, cette partie étant en partie supérieure du conduit 5 lorsque le dispositif est dans sa position normale d'utilisation. Un fluide compressible 8 remplit le volume résiduel. The envelopes 3, 4 having a structure as defined above, a first liquid 6 fills the interior of the envelope 3, with the exception of a residual volume, and a first part 7 of the communication conduit 5, this part being in the upper part of the conduit 5 when the device is in its normal position of use. A compressible fluid 8 fills the residual volume.
Un second liquide 9 différent du premier remplit complètement la seconde enveloppe 4 et la seconde partie 10 du conduit de communication 5 complémentaire de la première. Ce second liquide 9 est non-miscible avec le premier liquide 6 et il est d'une densité supérieure à celle du premier liquide. A second liquid 9 different from the first completely fills the second envelope 4 and the second part 10 of the communication conduit 5 complementary to the first. This second liquid 9 is immiscible with the first liquid 6 and it has a density greater than that of the first liquid.
Dans un mode réalisation avantageux, le premier liquide est par exemple de l'huile, le second est du mercure et le fluide compressible est un gaz comme de l'air. In an advantageous embodiment, the first liquid is for example oil, the second is mercury and the compressible fluid is a gas like air.
De cette façon, les deux liquides 6, 9 contenus dans le conduit de communication 5 forment entre eux un dioptre de séparation 11 qui se situe entre les deux extrémités 12, 13 du conduit de communication, et le dispositif comporte en outre des moyens 14 pour mesurer l'amplitude du déplacement du dioptre 11 lorsque le corps 2 varie de volume, la valeur du déplacement du dioptre dans le conduit de communication étant représentative de la valeur de la variation de volume du corps 2, comme explicité et développé ci-après. Un mode de réalisation avantageux possible des moyens 14 pour mesurer l'amplitude du déplacement du dioptre 11 est plus particulièrement représenté sur la figure 2 et décrit en regard de cette figure. In this way, the two liquids 6, 9 contained in the communication conduit 5 form between them a separation diopter 11 which is located between the two ends 12, 13 of the communication conduit, and the device further comprises means 14 for measuring the amplitude of the displacement of the diopter 11 when the body 2 varies in volume, the value of the displacement of the diopter in the communication conduit being representative of the value of the variation in volume of the body 2, as explained and developed below. A possible advantageous embodiment of the means 14 for measuring the amplitude of the displacement of the diopter 11 is more particularly represented in FIG. 2 and described with reference to this figure.
Un dispositif selon l'invention permet d'étudier les variations de volume d'un corps qui peuvent être dues à toutes sortes de phénomènes extérieurs, notamment lorsqu'il est soumis à des pressions statiques ou à des relâchements. A device according to the invention makes it possible to study the variations in volume of a body which may be due to all kinds of external phenomena, in particular when it is subjected to static pressures or to relaxation.
Dans ce but, le dispositif comporte en outre un support 20 sur lequel peut reposer le corps 2, le support étant situé dans la seconde enveloppe 4, et des moyens 21 pour appliquer une force pressante sur le corps lorsqu'il est disposé sur le support, le support créant de ce fait une force de contreréaction. Le support peut avoir une forme qui lui permet de recevoir le corps et, par exemple, de bien le maintenir verticalement. Cependant, pour certaines applications du dispositif, ce support peut tout simplement être constitué par le fond de l'enveloppe 4 lui-même. Les moyens 21 pour appliquer une force pressante sur le corps 2 comportent au moins une tige 22 montée coulissante à travers les parois 23, 24 des deux enveloppes 3, 4 par des passages étanches 25, 26, I'étanchéité de ces passages étant obtenue, par exemple, par des joints schématisés sur les figures. For this purpose, the device further comprises a support 20 on which the body 2 can rest, the support being located in the second envelope 4, and means 21 for applying a pressing force on the body when it is placed on the support. , the support thereby creating a counter-reaction force. The support can have a shape which allows it to receive the body and, for example, to hold it vertically. However, for certain applications of the device, this support may simply consist of the bottom of the envelope 4 itself. The means 21 for applying a pressing force on the body 2 comprise at least one rod 22 slidingly mounted through the walls 23, 24 of the two envelopes 3, 4 by sealed passages 25, 26, the sealing of these passages being obtained, for example, by joints shown diagrammatically in the figures.
Ces moyens 21 comportent en outre une tête de pression 27 avantageusement conformée pour épouser au moins une partie du corps 2 et des moyens 28 pour monter cette tête de pression en coopération avec l'extrémité 29 de la tige 22 située dans la seconde enveloppe 4. Ces moyens 28 peuvent être constitués par un vissage, un soudage, etc, mais la tête de pression 27 peut aussi être constituée par l'extrémité 29 de la tige 22 elle-même conformée pour épouser au moins une partie du corps 2, cette extrémité pouvant aussi être en forme de rotule. Cette tête de pression a pour fonction de transmettre la force pressante qui est appliquée à l'extrémité extérieure de la tige 22 et obtenue par tous moyens, notamment par une presse hydraulique ou analogue que l'on trouve couramment dans l'industrie. These means 21 further comprise a pressure head 27 advantageously shaped to match at least part of the body 2 and means 28 for mounting this pressure head in cooperation with the end 29 of the rod 22 located in the second casing 4. These means 28 can be formed by screwing, welding, etc., but the pressure head 27 can also be formed by the end 29 of the rod 22 itself shaped to match at least a part of the body 2, this end can also be in the shape of a ball joint. This pressure head has the function of transmitting the pressing force which is applied to the outer end of the rod 22 and obtained by any means, in particular by a hydraulic press or the like which is commonly found in industry.
Dans un mode de réalisation avantageux, la tige 22 a une forme cylindrique, ce qui permet de réaliser des passages étanches d'une structure simple. Une telle structure de passage étanche est bien connue en elle-même et ne sera pas donc pas décrite ici, dans le but de simplifier la présente description. In an advantageous embodiment, the rod 22 has a cylindrical shape, which makes it possible to produce sealed passages of a simple structure. Such a sealed passage structure is well known in itself and will therefore not be described here, with the aim of simplifying the present description.
Le dispositif décrit ci-dessus s'utilise et fonctionne de la façon suivante:
Pour étudier la variation de volume d'un corps 2 comme une "carotte" lorsqu'il est par exemple soumis à de fortes pressions, on le place sur le support 20 et on amène la tête de pression 27 au contact du corps 2. Puis on introduit dans la seconde enveloppe 4 une certaine quantité de second liquide 9, par exemple du mercure, pour remplir complètement l'intérieur de
I'enveloppe 4 ainsi que la partie inférieure 10 du conduit 5. La première enveloppe 3 est ensuite presque totalement remplie avec du premier liquide 6, par exemple de l'huile, de façon à ménager, entre la surface supérieure du premier liquide 6 dans l'enveloppe 3 et la paroi supérieure de cette enveloppe, un volume résiduel relativement faible occupé par un gaz 8, par exemple de l'air, mais à remplir la partie supérieure 7 du conduit 5. Enfin, I'enveloppe 3 est obturée pour obtenir une volume étanche constitué de l'ensemble des volumes intérieurs des enveloppes 3 et 4 et du conduit 5.The device described above is used and operates as follows:
To study the variation in volume of a body 2 like a "carrot" when it is for example subjected to high pressures, it is placed on the support 20 and the pressure head 27 is brought into contact with the body 2. Then a second quantity of second liquid 9, for example mercury, is introduced into the second casing 4 to completely fill the interior of
The casing 4 as well as the lower part 10 of the conduit 5. The first casing 3 is then almost completely filled with the first liquid 6, for example oil, so as to provide space between the upper surface of the first liquid 6 in the envelope 3 and the upper wall of this envelope, a relatively small residual volume occupied by a gas 8, for example air, but to fill the upper part 7 of the duct 5. Finally, the envelope 3 is closed for obtain a sealed volume made up of all the interior volumes of the envelopes 3 and 4 and of the conduit 5
Avant d'appliquer la force pressante sur le corps 2, on note la position du dioptre 11 dans le conduit 5. Sous l'action de cette force pressante, le corps se déforme et, généralement mais non obligatoirement, son volume varie. la variation du volume dépend, non seulement de l'intensité de la force pressante appliquée, mais aussi de la constitution de l'échantillon testé lorsque le corps 2 est une carotte prélevée dans une couche géologique, le volume d'un tel échantillon pouvant, dans les conditions d'un test de ce type, rester inchangé, diminuer ou même augmenter. Before applying the pressing force on the body 2, note the position of the diopter 11 in the duct 5. Under the action of this pressing force, the body deforms and, generally but not necessarily, its volume varies. the variation in volume depends, not only on the intensity of the pressing force applied, but also on the constitution of the sample tested when the body 2 is a carrot taken from a geological layer, the volume of such a sample being able, under the conditions of a test of this type, remain unchanged, decrease or even increase.
Les explications suivantes seront données dans le cas d'une augmentation du volume du corps 2. Dans ce cas, le corps occupe une plus grande partie du volume intérieur de la seconde enveloppe 4 et une certaine quantité du mercure contenu dans cette enveloppe est chassée dans le conduit 5. I.c dioptre 1 1 se déplace alors vers le haut sur une certaine distance. La mercure repousse l'huile qui occupe la partie haute 7 du conduit 5 et le reflux d'huile dans la première enveloppe 3 est compensé par une compression du liquide gazeux 8 qui occupe le volume résiduel. The following explanations will be given in the case of an increase in the volume of the body 2. In this case, the body occupies a greater part of the interior volume of the second envelope 4 and a certain amount of the mercury contained in this envelope is expelled in the conduit 5. Ic dioptre 1 1 then moves upwards over a certain distance. The mercury repels the oil which occupies the upper part 7 of the conduit 5 and the reflux of oil in the first envelope 3 is compensated by a compression of the gaseous liquid 8 which occupies the residual volume.
Connaissant l'amplitude du déplacement du dioptre 1 1 et la section du conduit 5, il est possible d'en déduire l'augmentation (ou la diminution) de volume qu'a subi le corps 2, bien que la structure du dispositif selon la figure 1 ne permette pas d'obtenir directement la valeur de la variation de volume du corps 2 par la seule mesure du déplacement du dioptre 11. Il est dans ce cas en effet nécessaire de tenir compte de paramètres supplémentaires. Par exemple, du volume de mercure déplacé dans le conduit 5, doit être retranché le volume de la partie de tige supplémentaire qui pénètre dans l'enveloppe 4 quand on applique la force pressante sur le corps 2. De même, la mesure doit être éventuellement corrigée en fonction d'autres paramètres comme la variation de température, la viscosité des deux liquides 6 et 9, la mouillabilité des matériaux entrant dans la constitution de la surface extérieure du corps 2, etc. Knowing the amplitude of the displacement of the diopter 1 1 and the section of the conduit 5, it is possible to deduce therefrom the increase (or decrease) in volume which the body 2 has undergone, although the structure of the device according to the FIG. 1 does not allow the value of the variation in volume of the body 2 to be obtained directly by the sole measurement of the displacement of the diopter 11. It is in this case in fact necessary to take account of additional parameters. For example, the volume of mercury displaced in the conduit 5 must be subtracted from the volume of the additional rod part which penetrates into the casing 4 when the pressing force is applied to the body 2. Likewise, the measurement must possibly be corrected according to other parameters such as the temperature variation, the viscosity of the two liquids 6 and 9, the wettability of the materials used in the constitution of the external surface of the body 2, etc.
Les calculs de correction pour tenir compte de ces paramètres sont bien connus des techniciens et ne seront pas plus amplement développés ici.Correction calculations to account for these parameters are well known to technicians and will not be further developed here.
Le mode de réalisation du dispositif selon l'invention décrit ci-dessus permet de déterminer la variation de volume d'un corps quand il est soumis à une pression de confinement élevée, mais la mise en oeuvre d'une partie de ce mode de réalisation est suffisante pour des mesures en compression simple, par exemple sous la pression atmosphérique. Dans ce cas, le liquide 6 est remplacé par l'air ambiant. The embodiment of the device according to the invention described above makes it possible to determine the variation in volume of a body when it is subjected to a high confining pressure, but the implementation of part of this embodiment is sufficient for measurements in simple compression, for example under atmospheric pressure. In this case, the liquid 6 is replaced by the ambient air.
Le dispositif comporte alors uniquement l'enveloppe étanche 4, le conduit de communication 5 reliant fluidiquement l'enveloppe 4 avec le milieu ambiant, par exemple l'air à la pression atmosphérique, et le liquide 9 qui remplit l'intérieur de l'enveloppe 4 et une partie 10 du conduit de communication 5. Le milieu ambiant et le liquide 9 sont bien entendu nonmiscibles et forment entre eux le dioptre de séparation 1 1 situé entre les deux extrémités 12, 13 du conduit de communication, le milieu ambiant étant d'une densité inférieure à celle du liquide. Le dispositif comporte enfin les moyens
14 pour mesurer le déplacement du dioptre 11 lorsque le volume du corps 2 varie, la valeur du déplacement de ce dioptre étant représentative de la valeur de la variation de volume du corps.The device then only comprises the sealed envelope 4, the communication conduit 5 fluidly connecting the envelope 4 with the ambient medium, for example air at atmospheric pressure, and the liquid 9 which fills the interior of the envelope. 4 and a part 10 of the communication conduit 5. The ambient medium and the liquid 9 are of course nonmiscible and form between them the separation diopter 1 1 located between the two ends 12, 13 of the communication conduit, the ambient medium being '' a density lower than that of the liquid. The device finally includes the means
14 to measure the displacement of the diopter 11 when the volume of the body 2 varies, the value of the displacement of this diopter being representative of the value of the variation in volume of the body.
I.e dispositif selon le mode de réalisation décrit en regard de la figure 1 fonctionne parfaitement. Cependant, comme mentionné ci-dessus, la détermination de la variation de volume du corps 2 doit tenir compte de la variation du volume de mercure occupé par la tige 22 quand elle pénètre à
I'intérieur de la seconde enveloppe 4 ou en sort.Ie device according to the embodiment described with reference to Figure 1 works perfectly. However, as mentioned above, the determination of the change in volume of the body 2 must take account of the change in the volume of mercury occupied by the rod 22 when it enters
Inside the second envelope 4 or out.
I.e mode de réalisation du dispositif selon la figure 2 permet de compenser automatiquement cette variation du volume de mercure occupé par la tige 22 due au déplacement de cette tige dans le volume intérieur de l'enveloppe 4. I.e embodiment of the device according to FIG. 2 makes it possible to automatically compensate for this variation in the volume of mercury occupied by the rod 22 due to the displacement of this rod in the interior volume of the envelope 4.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2, le dispositif comporte en outre une chambre cylindrique 30 réalisée dans la paroi 24 de la seconde enveloppe 4 de façon à entourer la tige 22 et à avoir une section d'une valeur double de celle de cette tige, un piston 31 solidaire de la tige 22 et solidarisé à cette tige de façon qu'il se trouve dans la chambre 30 pour la partager en deux parties de chambre étanches 32, 33, et un canal 34 reliant l'intérieur de la seconde enveloppe 4 avec la partie de chambre 32 qui augmente de volume quand la tige 22 pénètre dans cette enveloppe 4, le canal 34 et cette partie de chambre 32 étant remplis de second liquide 9. According to the embodiment illustrated in FIG. 2, the device further comprises a cylindrical chamber 30 produced in the wall 24 of the second envelope 4 so as to surround the rod 22 and to have a cross section with a value twice that of this rod, a piston 31 secured to the rod 22 and secured to this rod so that it is in the chamber 30 to divide it into two parts of the sealed chamber 32, 33, and a channel 34 connecting the interior of the second envelope 4 with the chamber part 32 which increases in volume when the rod 22 enters this envelope 4, the channel 34 and this chamber part 32 being filled with second liquid 9.
Le dispositif selon la figure 2 fonctionne d'une façon générale comme celui décrit en regard de la figure 1 et la compensation de la variation du volume de second liquide occupé par la tige 22 s'effectue de la façon suivante. The device according to FIG. 2 operates in a general manner like that described with reference to FIG. 1 and the compensation for the variation in the volume of second liquid occupied by the rod 22 is carried out as follows.
Lorsque la tige 22 pénètre dans la seconde enveloppe 4, le piston 31 se déplace et la partie de chambre 32 remplie de second liquide 9 augmente de volume, le liquide 9 contenu dans l'enveloppe 4 est aspiré et monte dans le canal 34 pour que la partie de chambre 32 reste remplie de ce liquide 9. Comme les sections de la partie de chambre 32 et de la tige 22 ont les valeurs relatives définies ci-avant, la quantité de second liquide 9 qui entre dans cette partie de chambre 32 est égale au volume de tige qui a pénétré dans l'enveloppe 4. When the rod 22 enters the second envelope 4, the piston 31 moves and the chamber part 32 filled with second liquid 9 increases in volume, the liquid 9 contained in the envelope 4 is sucked up and rises in the channel 34 so that the chamber part 32 remains filled with this liquid 9. As the sections of the chamber part 32 and of the rod 22 have the relative values defined above, the quantity of second liquid 9 which enters this chamber part 32 is equal to the volume of rod which has entered the casing 4.
Quand la tige 22 sort de l'enveloppe 4, le piston 31 repousse le liquide contenu dans la partie de chambre 32 pour l'envoyer dans l'enveloppe 4 et compenser ainsi le volume laissé libre par la portion de tige qui est sortie de l'enveloppe 4. When the rod 22 leaves the envelope 4, the piston 31 pushes back the liquid contained in the chamber part 32 to send it into the envelope 4 and thus compensate for the volume left free by the portion of rod which has left the 'envelope 4.
De cette façon, le déplacement du dioptre 1 1 n'est plus influencé par le déplacement de la tige 22 à l'intérieur de la seconde enveloppe 4 et l'amplitude du déplacement du dioptre 1 1 est une représentation directe de la variation de volume du corps 2. Pour rendre la mesure plus précise, elle peut bien entendu être corrigée en fonction de certains paramètres comme ceux mentionnés ci-avant. In this way, the displacement of the diopter 1 1 is no longer influenced by the displacement of the rod 22 inside the second envelope 4 and the amplitude of the displacement of the diopter 1 1 is a direct representation of the variation in volume. of the body 2. To make the measurement more precise, it can of course be corrected according to certain parameters such as those mentioned above.
Comme mentionné ci-dessus, le dispositif, aussi bien selon le mode de réalisation de la figure 1 que celui de la figure 2, comporte des moyens 14 pour mesurer le déplacement du dioptre 11. Selon un mode réalisation possible, ces moyens 14 comportent par exemple une lunette micrométrique pointée sur le dioptre 11 à travers des fenêtres transparentes réalisées dans les parois 23, 24 respectivement des enveloppes 3, 4 au niveau du conduit 5. Le déplacement linéaire du dioptre est alors lu directement sur la lunette. Ce mode de réalisation est théoriquement possible mais il n'est en fait pas industriel car il nécessite la réalisation de fenêtres transparentes dans les parois des deux enveloppes. Cette structure est alors relativement compliquée à réaliser et introduit, dans le dispositif, des points de faiblesse qui peuvent entraîner des accidents lorsque les pressions appliquées sont élevées. As mentioned above, the device, as well according to the embodiment of FIG. 1 as that of FIG. 2, comprises means 14 for measuring the displacement of the diopter 11. According to a possible embodiment, these means 14 comprise by example a micrometric telescope pointed at the diopter 11 through transparent windows made in the walls 23, 24 respectively of the envelopes 3, 4 at the level of the duct 5. The linear displacement of the diopter is then read directly on the telescope. This embodiment is theoretically possible but it is in fact not industrial since it requires the production of transparent windows in the walls of the two envelopes. This structure is then relatively complicated to produce and introduces points of weakness into the device which can cause accidents when the pressures applied are high.
Aussi, selon un mode de réalisation préférentiel évitant les inconvénients et risques mentionnés ci-dessus, les moyens 14 sont constitués par des moyens de capteur de déplacement du type "à induction magnétique" qui comportent notamment un noyau magnétique 40 situé dans le conduit de communication 5 et réalisé dans un matériau ayant une densité inférieure à celle du second liquide 9 mais supérieure à celle du premier liquide 6, ce qui lui permet de flotter sur le dioptre de séparation 1 1 des deux liquides 6 et 9 et de le suivre quand il se déplace. Les moyens 14 comportent en outre une boucle d'un conducteur électrique 41 située autour et à proximité du noyau 40 et des moyens pour mesurer la variation de l'induction magnétique dans la boucle électrique lorsque le noyau magnétique 40 se déplace dans la boucle. Also, according to a preferred embodiment avoiding the drawbacks and risks mentioned above, the means 14 are constituted by displacement sensor means of the "magnetic induction" type which in particular comprise a magnetic core 40 located in the communication conduit 5 and made of a material having a density less than that of the second liquid 9 but greater than that of the first liquid 6, which allows it to float on the separation lens 11 of the two liquids 6 and 9 and to follow it when it moves. The means 14 further comprise a loop of an electrical conductor 41 located around and near the core 40 and means for measuring the variation of the magnetic induction in the electrical loop when the magnetic core 40 moves in the loop.
L'amplitude du déplacement du noyau magnétique est obtenue directement sous forme d'un signal électrique analogique délivré à la sortie de la boucle électrique 41 et ce signal peut même être saisi par un ordinateur ou analogue qui fournira rapidement tous les enseignements nécessaires, notamment, pour les applications données dans le préambule de la présente description.The amplitude of the displacement of the magnetic core is obtained directly in the form of an analog electric signal delivered at the output of the electric loop 41 and this signal can even be entered by a computer or the like which will quickly provide all the necessary lessons, in particular, for the applications given in the preamble to this description.
Les moyens de capteur décrits ci-dessus ne sont qu'un exemple de réalisation des moyens 14. Ils pourraient être remplacés, par exemple, par des capteurs potentiométriques, à courants de Foucault, optiques, etc. The sensor means described above are only one embodiment of the means 14. They could be replaced, for example, by potentiometric, eddy current, optical, etc. sensors.
Le dispositif permet d'étudier les variations de volume, notamment, de carottes prélevées dans des couches géologiques lorsqu'elles sont soumises à des pressions élevées. Pour éviter que les mesures ne soient faussées, par exemple, par la pénétration du second liquide 9 dans des failles ou interstices dans le corps 2, le dispositif comporte avantageusement en outre une gaine 50 en un matériau souple mais étanche entourant au contact la surface extérieure 51 du corps 2, au moins une partie 52 de la tête de pression 27 et au moins une partie 53 du support 20, ce matériau souple et étanche étant en outre avantageusement élastique pour bien épouser les contours du corps, de la tête et du support. The device makes it possible to study the variations in volume, in particular, of cores taken from geological layers when they are subjected to high pressures. To prevent the measurements from being distorted, for example, by the penetration of the second liquid 9 into faults or interstices in the body 2, the device advantageously further comprises a sheath 50 of a flexible but tight material surrounding the outside surface in contact 51 of the body 2, at least a part 52 of the pressure head 27 and at least a part 53 of the support 20, this flexible and waterproof material also being advantageously elastic so as to conform to the contours of the body, the head and the support .
On constate que le dispositif décrit ci-dessus, aussi bien dans le premier mode de réalisation décrit que dans le second, est facile à réaliser et qu'il permet de déterminer la variation de volume d'un corps par la mise en oeuvre d'un nombre de moyens peu important. It can be seen that the device described above, both in the first embodiment described and in the second, is easy to make and that it makes it possible to determine the variation in volume of a body by the use of a small number of means.
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| FR9314228A FR2713334B1 (en) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Device for determining the variation in volume of a body. |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2663121A1 (en) * | 1990-06-12 | 1991-12-13 | Univ Lille Flandres Artois | Multipurpose triaxial testing cell for geological materials |
| US5172977A (en) * | 1992-01-03 | 1992-12-22 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Isobaric dilatometer |
-
1993
- 1993-11-29 FR FR9314228A patent/FR2713334B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2713334B1 (en) | 1996-08-02 |
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