專利名稱：一種用于灌漿工程中密度測量的自循環(huán)差壓式密度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密度計，特別是涉及一種攪漿桶內(nèi)外自循環(huán)差壓式密度計是專為 灌漿工程中檢測灌漿漿液密度研發(fā)的。所屬技術(shù)領(lǐng)域為水利水電工程和地基與基礎(chǔ)處理工程。
背景技術(shù)：
在灌漿工程中，漿液密度是一個必須測量的重要參數(shù)，目前灌漿工程中使用的較 多的是核子密度計和差壓式密度計，核子密度計由于價格昂貴和環(huán)保部門管理嚴密，在使 用和管理中帶來諸多不便，已逐漸淡出市場。目前灌漿工程中使用較多的是差壓實密度計， 其原理是源于靜壓式液位測量，這種方法只適合檢測靜態(tài)和流速相對穩(wěn)定流體。而在灌漿 施工中，為了避開高壓漿液的沖擊，這種方法的傳感器只能通過一個分流閥安裝在主灌漿 管道的分流管道上。其結(jié)果是(1)密度傳感器安裝在分流管道上，由于分流管道接回攪漿桶或水泵吸入口的低 壓端，使主灌漿管道平時就處于半卸壓狀態(tài)，因此高壓灌漿時，影響主灌漿管道調(diào)不到要求 的灌漿壓力，而不能實施高壓灌漿。在灌漿現(xiàn)場高壓灌漿時施工單位為保證實施高壓，幾乎 都是關(guān)閉密度傳感器分流閥(停掉密度檢測)，靠記錄儀主機弄虛做假編造數(shù)據(jù)或人工記 錄，使密度測量裝置完全失去了意義。(2)密度傳感器安裝在的分流管道上，分流漿液流量不能少于25L/min左右才能 保證密度正常的測量流量，而現(xiàn)場使用的灌漿泵輸出滿泵量基本上都是lOOL/min，且灌濃 漿時最大泵量不超過90L/min，剩下的60 70L/min不能滿足大灌漿量灌漿主管道的漿液 供給，影響灌漿的正常實施。(3)在灌漿過程中由于灌漿泵和高壓調(diào)節(jié)閥的作用，灌漿管道中壓力和漿液流速 變化的幅值很大，且又是十分頻繁的。壓力波動和調(diào)壓閥調(diào)節(jié)引起的動態(tài)附加力和漿液流 速的變化都會直接影響到漿液密度的測量精度和真實性，事實上這種以測壓力變化ΔΡ求 解漿液密度的比重法和差壓法密度傳感器即使安裝在分流管道上，并設(shè)置緩沖裝置，也無 法逾越時刻變化著的流速跳變的影響，即測量結(jié)果的ΔΡ是密度變化引起的ΔΡ1和流速變 化引起的ΔΡ2共同作用導致的。低壓灌漿時，測量誤差都大于5%，高壓灌漿時，最大測量 誤差可達士48%。根本無法滿足灌漿生產(chǎn)計量需求。(4)為避免壓力和漿液流速變化的影響，將傳感器安裝在低壓返漿分流管道上，會 出現(xiàn)新的問題沒有返漿時測不到漿液密度；返漿量小時測不準密度，測量筒進口和筒底 部極易沉漿結(jié)垢乃至堵塞；返漿量大時，特別是小裂隙的高壓灌漿和帷幕灌漿的衡壓和屏 漿階段，漿液流速的突變，同樣會出現(xiàn)上述C3)條中的情況。因此灌漿工程中通用差壓式密度計在灌漿閉合管道中測量受高壓驅(qū)動且壓力、流 速頻繁跳動的動態(tài)漿液的密度，流速和動態(tài)壓力的影響是難以逾越的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種測量精度高和真實性高的用于灌漿工程 中密度測量的自循環(huán)差壓式密度計。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的用于灌漿工程中密度測量的自循環(huán)差壓式 密度計，泥漿泵的進口端連接攪漿桶的底部，所述的泥漿泵的出口端連接三通閥的進口端， 所述的三通閥的一個出口連接測量筒的底部，所述的三通閥的另一個出口連接分流閥的進 口端，所述的分流閥的出口端通過回漿管與所述的泥漿泵的進口端或所述的攪漿桶連接， 所述的測量筒的頂部設(shè)有漏漿斗，所述的漏漿斗設(shè)有出漿口，所述的出漿口與所述的攪漿 桶連接，所述的測量筒上設(shè)有壓力傳感器，所述的壓力傳感器與各類記錄儀相接。所述的三通閥為異形三通閥，所述的異形三通閥的兩個出口的夾角為30°且與所 述的分流閥連接的出口水平設(shè)置，與所述的測量筒連接的出口呈30°斜置。采用上述技術(shù)方案的用于灌漿工程中密度測量的自循環(huán)差壓式密度計，主要有三 部分組成動力裝置、測量裝置、調(diào)節(jié)裝置，而將這三部分連接成一個整體進行工作的是一 個夾角為30°的異形三通閥，其中連接測量筒和調(diào)節(jié)閥的兩個出口的夾角為30°。通過精 密計算和反復試驗，該角度下能保證分流到測量筒中的漿液量處于最佳狀態(tài)，即保證測量 筒內(nèi)稀漿不噴出濃漿不沉淀且均以層流的流態(tài)從測量筒頂部溢出。灌漿工程中通用差壓式密度計在灌漿閉合管道中測量受高壓驅(qū)動且壓力、流速頻 繁跳動的動態(tài)漿液的密度，流速和動態(tài)壓力的影響是難以逾越的技術(shù)難題。因此采用差壓 式密度計測量灌漿漿液的密度的測量筒必須脫離灌漿管道(無論是進漿或返漿管道)。本技術(shù)方案把測量筒安置于攪漿桶旁邊，通過一個小型恒速泥漿泵把攪漿桶內(nèi)的 灌漿漿液抽出來流經(jīng)測量筒再返流回攪漿桶，從而形成攪漿桶內(nèi)外閉合管道自循環(huán)的差壓 式漿液密度測量體系。由于所采用的驅(qū)動電機具有剛性特征，所以只要電機功率足夠，就可以 實現(xiàn)泥漿泵的電機轉(zhuǎn)速恒定和測量筒中流體流速穩(wěn)定，從而保證了測量客觀性和準確性。本發(fā)明的有益效果1、在攪漿桶內(nèi)外形成自循環(huán)測量體系，與灌漿管道獨立開來，互不影響，保證各自 的技術(shù)指標。2、測量筒內(nèi)循環(huán)漿液流速恒定，檢測原理上無壓力、流速變化影響，測量準確，數(shù) 據(jù)真實可靠，完全可以達到核子密度計的測量精度。3、由于壓差水灰比測量體系不串入灌漿主管道，設(shè)計上不存在由于分流卸壓而打 不上高壓的致命弊端。4、測量密度范圍寬達1 2g/cm3水灰比0. 3 10，測量精度優(yōu)于0. 5%，且結(jié)構(gòu) 簡單耐用，成本較低，很成功的將靜態(tài)液位測量轉(zhuǎn)換為動態(tài)流體的密度測量。綜上所述，本發(fā)明是一種測量精度高和真實性高且結(jié)構(gòu)簡單耐用，成本較低的用 于灌漿工程中密度測量的自循環(huán)差壓式密度計。


圖1攪漿桶內(nèi)外自循環(huán)差壓式密度計結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、攪漿桶；2、電機；3、泵；4、三通；5、回漿管；6、壓力傳感器；7、分流閥；8、
測量筒；9、漏漿斗；10、出漿口。箭頭表示漿液的循環(huán)流動線路。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方案進行詳細說明參見圖1，泥漿泵3的進口端連接攪漿桶1的底部，泥漿泵3為恒速泥漿泵，泥漿泵 3上設(shè)有電機2，泥漿泵3的出口端連接異形三通閥4的進口端，異形三通閥4的一個出口 連接測量筒8的底部，異形三通閥4的另一個出口連接分流閥7的進口端，異形三通閥4的 兩個出口的夾角為30°，與分流閥7連接的出口水平設(shè)置，與測量筒8連接的出口呈30° 斜置，分流閥7的出口端通過回漿管5與泥漿泵3的進口端連接，也可與攪漿桶1連接，測 量筒8的頂部設(shè)有漏漿斗9，漏漿斗9設(shè)有出漿口 10，出漿口 10與攪漿桶1連接，測量筒8 上設(shè)有壓力傳感器6，壓力傳感器6與各類記錄儀相接。如圖1所示，本發(fā)明包括三大部分，一是動力裝置，由電機2和泥漿泵3組成；二是 測量裝置，由壓力傳感器6、測量筒8、漏漿斗9和出漿口 10組成；三是調(diào)節(jié)裝置，由回漿管 5和分流閥7組成。異形三通閥4將這三部分連接為一個有機整體。使用時，電機2帶動泥 漿泵3的葉輪轉(zhuǎn)動，漿液從攪漿桶1底部流出，經(jīng)異形三通閥4，一小部分經(jīng)30°角斜通流 入測量筒8，大部分經(jīng)直通流入分流閥7。調(diào)節(jié)分流閥7，使測量筒8中的漿液保持從頂部溢 出的狀態(tài)，溢出的漿液在漏漿斗9中匯集經(jīng)出漿口 10流回攪漿桶1，分流閥7分流的漿液經(jīng) 底部的回漿管5流回泥漿泵3中，循環(huán)使用。圖中的箭頭，表明了該發(fā)明裝置工作中漿液的 流動線路。壓力傳感器6輸出信號可與各類記錄儀相接。本發(fā)明基于敞開圓筒容器液位測
量原理，即由力=1公式轉(zhuǎn)換為"=^，其中，h為壓力傳感器6測量膜片中線至測量筒 Ρ-gh-g
8溢流口頂沿的距離，單位為mm ；P為壓力傳感器測得的壓力，單位為Kpa ； P為漿液密度，
單位為g/cm3。由于h和g均為常數(shù)，P是唯一自變量，且P與P成線性關(guān)系，實際應用中，
由于構(gòu)造差異和諸多因素影響，需進行現(xiàn)場標定，確定儀器常數(shù)K，因此準確的計算公式為
權(quán)利要求
1.一種用于灌漿工程中密度測量的自循環(huán)差壓式密度計，其特征是泥漿泵(3)的進 口端連接攪漿桶(1)，所述的泥漿泵(3)的出口端連接三通閥的進口端，所述的三通閥的一 個出口連接測量筒(8)的底部，所述的三通閥的另一個出口連接分流閥(7)的進口端，所述 的分流閥(7)的出口端通過回漿管(5)與所述的泥漿泵(3)的進口端或所述的攪漿桶⑴ 連接，所述的測量筒(8)的頂部設(shè)有漏漿斗(9)，所述的漏漿斗(9)設(shè)有出漿口(10)，所述 的出漿口(10)與所述的攪漿桶⑴連接，所述的測量筒⑶上設(shè)有壓力傳感器(6)，所述的 壓力傳感器(6)與記錄儀相接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于灌漿工程中密度測量的自循環(huán)差壓式密度計，其特征在 于所述的三通閥為異形三通閥G)，所述的異形三通閥(4)的兩個出口的夾角為30°且與 所述的分流閥(7)連接的出口水平設(shè)置，與所述的測量筒(8)連接的出口呈30°斜置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于灌漿工程中密度測量的自循環(huán)差壓式密度計，泥漿泵(3)的進口端連接攪漿桶(1)，所述的泥漿泵(3)的出口端連接三通閥的進口端，所述的三通閥的一個出口連接測量筒(8)的底部，所述的三通閥的另一個出口連接分流閥(7)的進口端，所述的分流閥(7)的出口端通過回漿管(5)與所述的泥漿泵(3)的進口端或所述的攪漿桶(1)連接，所述的測量筒(8)的頂部設(shè)有漏漿斗(9)，所述的漏漿斗(9)設(shè)有出漿口(10)，所述的出漿口(10)與所述的攪漿桶(1)連接，所述的測量筒(8)上設(shè)有壓力傳感器(6)，所述的壓力傳感器(6)與記錄儀相接。本發(fā)明測量精度高和真實性高且結(jié)構(gòu)簡單耐用，成本較低。
文檔編號G01N9/26GK102121890SQ20101059104
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者徐力生, 徐蒙, 李靜雅, 陳珣 申請人:中南大學, 長沙力蒙電子科技有限責任公司, 長沙力金科技開發(fā)有限公司