CN103344552A - 泵送混凝土分流器实验室测定系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种泵送混凝土分流器实验室测定系统及方法，其中泵送混凝土分流器实验室测定系统包括一个待测泵送混凝土分流器，一个通过流出口刀闸阀与待测泵送混凝土分流器上的流出口连通的竖直泵管，一个通过流入口刀闸阀与待测泵送混凝土分流器上的流入口连通的水平泵管，一个连接在水平泵管的进口上的弯头，以及打气装置和检测装置。本系统及方法用于检测泵送混凝土分流器对泵送压力的折损，可测试出顶升回流系统中泵送混凝土流经分流器的压力损失，是一种泵送压力折损的科学测定系统及方法。本系统及方法可以对泵送混凝土分流器的泵送压力折损进行量化测量，避免了估算带来的误差，最大化的利用了混凝土泵的效率。

Description

泵送混凝土分流器实验室测定系统及方法

技术领域

本发明涉及一种测量泵送混凝土流经泵送混凝土分流器后的压力损失的实验室测定系统及方法。

背景技术

传统泵送混凝土顶升施工工艺应用于工程建筑施工中。该工艺是在钢管柱的下部管壁上开一个与输送管尺寸相似的孔洞，用泵管将混凝土泵与该孔洞连接，混凝土依靠泵压通过泵管被连续注入钢管柱内，直至钢管柱内注满混凝土。

现有一种泵送混凝土顶升回流系统(专利申请号：201210131783.8，公布号为CN102619337.A)，该系统是基于传统泵送混凝土顶升施工工艺，在泵管系统中加入若干个分流器，与需要注入混凝土的钢管柱一一对应，分流器类似给排水系统中的“三通”，由制作高压泵管的材料制成，每个分流器设有三个管口，每个管口设有一片刀闸阀，控制混凝土流出和流入，控制分流器的三片刀闸阀的开闭可以控制混凝土的流向或起到分流的作用。

上述泵送混凝土顶升回流系统中的核心部件——分流器为常见的“三通”形状，目前为止，尚未出现针对混凝土通过分流器的研究，而分流器对混凝土的压力折损是泵送混凝土顶升回流过程计算中必不可少的一部分，因此需要设计一种测试系统来检测分流器对泵送压力的折损。

发明内容

本发明的目的是提供一种泵送混凝土分流器实验室测定系统及方法，要解决现有技术中还没有检测分流器对泵送压力的折损的实验设施的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种泵送混凝土分流器实验室测定系统，包括一个待测泵送混凝土分流器，该待测泵送混凝土分流器上的三个口一个为封闭口、一个为流出口、一个为流入口，并且该待测泵送混凝土分流器上的封闭口处设有封闭口刀闸阀、流出口处设有流出口刀闸阀、流入口处设有流入口刀闸阀，此外，该待测泵送混凝土分流器上的流出口与流入口呈90°夹角，其特征在于：该泵送混凝土分流器实验室测定系统还包括一个通过流出口刀闸阀与待测泵送混凝土分流器上的流出口连通的竖直泵管，一个通过流入口刀闸阀与待测泵送混凝土分流器上的流入口连通的水平泵管，一个连接在水平泵管的进口上的弯头，以及打气装置和检测装置。

所述弯头的进口上设有弯头法兰盘，所述打气装置由通过螺栓与弯头法兰盘可拆卸连接的可拆卸法兰盘、连接在可拆卸法兰盘上并且穿通了可拆卸法兰盘的钢制细管、以及通过气泵橡皮管与钢制细管连通的气泵组成。

所述流入口刀闸阀上设有流入口测量孔，流出口刀闸阀上设有流出口测量孔，所述检测装置由放置在流入口测量孔中的流入口压力传感器、放置在流出口测量孔中的流出口压力传感器、以及通过信号线与流入口压力传感器和流出口压力传感器连接的信号接收和分析设备组成。

所述流入口刀闸阀可由螺栓连接在流入口上的法兰盘上的流入口刀闸阀盖和夹在流入口上的法兰盘与流入口刀闸阀盖之间的流入口刀闸阀垫块、流入口刀闸阀板组成，所述流入口刀闸阀板上开有流入口阀板孔，所述流入口刀闸阀盖上焊接有一个流入口连接管，该流入口连接管通过卡箍与所述水平泵管连接，所述流入口测量孔设在流入口连接管上。

所述流出口刀闸阀可由螺栓连接在流出口上的法兰盘上的流出口刀闸阀盖和夹在流出口上的法兰盘与流出口刀闸阀盖之间的流出口刀闸阀垫块、流出口刀闸阀板组成，所述流出口刀闸阀板上开有流出口阀板孔，所述流出口刀闸阀盖上焊接有一个流出口连接管，该流出口连接管通过卡箍与所述竖直泵管连接，所述流出口测量孔设在流出口连接管上。

一种应用上述泵送混凝土分流器实验室测定系统的泵送混凝土分流器实验室测定方法，其特征在于步骤如下。

步骤一、确定测量变量，即确定混凝土的坍落度、混凝土的强度等级和混凝土的流速。

步骤二、布置泵送混凝土分流器实验室测定系统。

步骤三、进行测试流程，具体过程如下；

a、根据测量变量准备测量用的混凝土；

b、松开弯头法兰盘与可拆卸法兰盘之间的螺栓，移开可拆卸法兰盘；

c、根据水平泵管的体积、将预先拌制好的混凝土通过弯头的进口注入水平泵管内，然后再塞入一个海绵球，确保混凝土只存留在水平泵管内，而不进入弯头；

d、用螺栓将弯头法兰盘与可拆卸法兰盘连接, 用气泵橡皮管将气泵与钢制细管连通；

e、打开信号接收和分析设备，接收流出口压力传感器和流入口压力传感器的信号；

f、开动气泵，用气泵推动水平泵管内的海绵球；g、当海绵球将水平泵管内的所有的混凝土都从竖向泵管推出时，关闭气泵。

步骤四、对信号接收和分析设备采集到的数据进行收集及分析。

所述步骤二中，泵送混凝土分流器实验室测定系统的具体布置内容可如下。

A、通过流入口刀闸阀将水平泵管的一端与待测泵送混凝土分流器的流入口连通，将流入口刀闸阀设置为通路状态。

B、在流入口刀闸阀上设置流入口测量孔，在流入口测量孔中固定流入口压力传感器，用以测量流入口处的压力。

C、通过流出口刀闸阀将竖直泵管的一端与待测泵送混凝土分流器上的流出口连通，将流出口刀闸阀设置为通路状态。

D、在流出口刀闸阀上设置流出口测量孔，在流出口测量孔中固定流出口压力传感器，用以测量流出口处的压力。

E、用信号线将流入口压力传感器、流出口压力传感器与信号接收和分析设备连接。

F、将待测泵送混凝土分流器上的封闭口处的封闭口刀闸阀设置为封闭状态，使混凝土只能通过流入口和流出口流动。

G、将水平泵管的另一端与弯头焊接连接，在弯头的进口上焊接弯头法兰盘，再用螺栓将设有钢制细管的可拆卸法兰盘与弯头法兰盘连接。

H、用气泵橡皮管将气泵与钢制细管连通。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明用于检测泵送混凝土分流器对泵送压力的折损，可测试出顶升回流系统中泵送混凝土流经分流器的压力损失，是一种泵送压力折损的科学测定方法。

本发明可以对泵送混凝土分流器的泵送压力折损进行量化测量，避免了估算带来的误差，最大化的利用了混凝土泵的效率。

通过本发明对泵送混凝土分流器的泵送压力折损的量化测量，可以实现更有效的泵管系统布置。

本发明对泵送混凝土分流器形状的改良提供了检测方法。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图１是泵送混凝土分流器实验室测定系统的布置示意图。

图2是水平泵管内显示有混凝土和海绵球在泵管内的位置的示意图。

图3是待测泵送混凝土分流器的组合示意图。

图4是待测泵送混凝土分流器的分解示意图。

附图标记：1－气泵、2－弯头、3－可拆卸法兰盘、4－水平泵管、5－气泵橡皮管、6－流入口刀闸阀、6.1－流入口刀闸阀盖A、6.2－流入口刀闸阀盖B、6.3－流入口刀闸阀垫块、6.4－流入口刀闸阀板、6.5－流入口阀板孔、6.6－流入口连接管、7－信号线、8－竖直泵管、9－待测泵送混凝土分流器、10－流出口刀闸阀、10.1－流出口刀闸阀盖A、10.2－流出口刀闸阀盖B、10.3－流出口刀闸阀垫块、10.4－流出口刀闸阀板、10.5－流出口阀板孔、10.6－流出口连接管、11－流出口压力传感器、12－封闭口刀闸阀、13－流入口压力传感器、14－海绵球、15－混凝土、16－弯头法兰盘、17－钢制细管。

具体实施方式

实施例参见图1-3所示，这种泵送混凝土分流器实验室测定系统，包括一个待测泵送混凝土分流器9，该待测泵送混凝土分流器9上的三个口一个为封闭口、一个为流出口、一个为流入口，并且该待测泵送混凝土分流器9上的封闭口处设有封闭口刀闸阀12、流出口处设有流出口刀闸阀10、流入口处设有流入口刀闸阀6，此外，该待测泵送混凝土分流器9上的流出口与流入口呈90°夹角。

该泵送混凝土分流器实验室测定系统还包括一个通过流出口刀闸阀10与待测泵送混凝土分流器9上的流出口连通的竖直泵管8，一个通过流入口刀闸阀6与待测泵送混凝土分流器9上的流入口连通的水平泵管4，一个连接在水平泵管4的进口上的弯头2，以及打气装置和检测装置；

所述弯头2的进口上设有弯头法兰盘16，所述打气装置由通过螺栓与弯头法兰盘16可拆卸连接的可拆卸法兰盘3、连接在可拆卸法兰盘3上并且穿通了可拆卸法兰盘3的钢制细管17、以及通过气泵橡皮管5与钢制细管17连通的气泵1组成；

所述流入口刀闸阀6上设有流入口测量孔，流出口刀闸阀10上设有流出口测量孔，所述检测装置由放置在流入口测量孔中的流入口压力传感器13、放置在流出口测量孔中的流出口压力传感器11、以及通过信号线7与流入口压力传感器13和流出口压力传感器11连接的信号接收和分析设备组成。本实施例中，信号接收和分析设备为威斯特中航公司生产的专用测试混凝土压力的压力仪 CYB-22S和威斯特中航公司生产的 XSR30 无纸记录仪。

参见图3、图4，所述流入口刀闸阀6由螺栓连接在流入口上的法兰盘上的流入口刀闸阀盖6.1和夹在流入口上的法兰盘与流入口刀闸阀盖6.1之间的流入口刀闸阀垫块6.2、流入口刀闸阀板6.3组成，所述流入口刀闸阀板6.3上开有流入口阀板孔6.4，所述流入口刀闸阀盖6.1上焊接有一个流入口连接管6.5，该流入口连接管6.5通过卡箍与所述水平泵管4连接，所述流入口测量孔设在流入口连接管6.5上。

参见图3、图4，3、所述流出口刀闸阀10由螺栓连接在流出口上的法兰盘上的流出口刀闸阀盖10.1和夹在流出口上的法兰盘与流出口刀闸阀盖10.1之间的流出口刀闸阀垫块10.2、流出口刀闸阀板10.3组成，所述流出口刀闸阀板10.3上开有流出口阀板孔10.4，所述流出口刀闸阀盖10.1上焊接有一个流出口连接管10.5，该流出口连接管10.5通过卡箍与所述竖直泵管8连接，所述流出口测量孔设在流出口连接管10.5上。

为了测定泵送混凝土流经分流器时的压力损失，必须了解混凝土在输送过程中，由于管壁的摩擦，而影响泵送混凝土压力损失的主要原因，一般有以下几点：1、泵送管道的形式；2、混凝土的坍落度；3、混凝土的强度等级；3、混凝土的流速；4、混凝土的配合比。

基于以上几点，在测定泵送混凝土流经分流器的压力损失之前，一般需要确定以上测试变量的数值，并安排测试流程，但由于分流器的形状已经确定，混凝土的配合比又千差万别，所以本发明简化了测量模型。本发明在测定泵送混凝土流经分流器的压力损失之前，考虑的因素为：1、混凝土的坍落度；2、混凝土的强度等级；3、混凝土的流速。此外，本发明只对一个分流器进行测试。

构建好上述泵送混凝土分流器实验室测定系统后，通过合理布置压力传感器和进行力学计算实现压力折损测试。

这种应用上述泵送混凝土分流器实验室测定系统的泵送混凝土分流器实验室测定方法，其步骤如下。

步骤一、确定测量变量，即确定混凝土的坍落度、混凝土的强度等级和混凝土的流速。

步骤二、布置泵送混凝土分流器实验室测定系统。

本实施例中，泵送混凝土分流器实验室测定系统的具体布置内容如下。A、通过流入口刀闸阀6将水平泵管4的一端与待测泵送混凝土分流器9上的流入口连通，将流入口刀闸阀6设置为通路状态；B、在流入口刀闸阀6上设置流入口测量孔，在流入口测量孔中固定流入口压力传感器13，用以测量流入口处的压力；C、通过流出口刀闸阀10将竖直泵管8的一端与待测泵送混凝土分流器9上的流出口连通，将流出口刀闸阀10设置为通路状态；D、在流出口刀闸阀10上设置流出口测量孔，在流出口测量孔中固定流出口压力传感器11，用以测量流出口处的压力；E、用信号线7将流入口压力传感器13、流出口压力传感器11与信号接收和分析设备连接；F、将待测泵送混凝土分流器9上的封闭口处的封闭口刀闸阀12设置为封闭状态，使混凝土只能通过流入口和流出口流动；G、将水平泵管4的另一端与一个90°的弯头2焊接连接，在弯头2的进口上焊接圆形的弯头法兰盘16，再用螺栓将设有钢制细管17的圆形的可拆卸法兰盘3与弯头法兰盘16连接；H、用气泵橡皮管5将气泵1与钢制细管17连通。至此，系统部署完毕。

步骤三、进行测试流程，具体过程：a、根据测量变量准备测量用的混凝土；b、松开弯头法兰盘16与可拆卸法兰盘3之间的螺栓，移开可拆卸法兰盘3；c、根据水平泵管4的体积、将预先拌制好的混凝土15通过弯头2的进口注入水平泵管4内，然后再塞入一个海绵球14，确保混凝土15只存留在水平泵管4内，而不进入弯头；d、用螺栓将弯头法兰盘16与可拆卸法兰盘3连接, 用气泵橡皮管5将气泵1与钢制细管17连通；e、打开信号接收和分析设备，接收流出口压力传感器11和流入口压力传感器13的信号；f、开动气泵1，用气泵1推动水平泵管4内的海绵球14；g、当海绵球14将水平泵管4内的所有的混凝土15都从竖向泵管8推出时，关闭气泵1。

步骤四、对信号接收和分析设备采集到的数据进行收集及分析。

数据收集阶段的任务主要是通过收集压力传感器传出的信号，并将其记录在设备中用以分析。由于压力传感器收到的数据是混凝土侧向对泵管壁的压力，通过力学计算，可以将测向压力转换成混凝土流动方向上的压力。因此，进行多组不同测量变量的测试后，可以得出不同组别的混凝土在该分流器上入口和出口的压力。通过统计学方法，可以得到混凝土在该分流器出口和入口上的压力差，即混凝土在该分流器内流动时的压力折损。

通过上述过程，可以测试同一标号（标号确定了混凝土的强度等级）、同一坍落度的泵送混凝土，其流速与压力损失的关系，考察流速对压力损失的影响。

通过上述过程，可以测试同一坍落度下，不同强度等级的混凝土其流速与压力损失的关系，考察强度对压力损失的影响。

通过上述过程，可以测试同一标号混凝土，不同坍落度下流速与压力损失的关系，考察坍落度对压力损失的影响。

Claims (5)

1.一种泵送混凝土分流器实验室测定系统，包括一个待测泵送混凝土分流器（9），该待测泵送混凝土分流器（9）上的三个口一个为封闭口、一个为流出口、一个为流入口，并且该待测泵送混凝土分流器（9）上的封闭口处设有封闭口刀闸阀（12）、流出口处设有流出口刀闸阀（10）、流入口处设有流入口刀闸阀（6），此外，该待测泵送混凝土分流器（9）上的流出口与流入口呈90°夹角，其特征在于：

该泵送混凝土分流器实验室测定系统还包括一个通过流出口刀闸阀（10）与待测泵送混凝土分流器（9）上的流出口连通的竖直泵管（8），一个通过流入口刀闸阀（6）与待测泵送混凝土分流器（9）上的流入口连通的水平泵管（4），一个连接在水平泵管（4）的进口上的弯头（2），以及打气装置和检测装置；

所述弯头（2）的进口上设有弯头法兰盘（16），所述打气装置由通过螺栓与弯头法兰盘（16）可拆卸连接的可拆卸法兰盘（3）、连接在可拆卸法兰盘（3）上并且穿通了可拆卸法兰盘（3）的钢制细管（17）、以及通过气泵橡皮管（5）与钢制细管（17）连通的气泵（1）组成；

所述流入口刀闸阀（6）上设有流入口测量孔，流出口刀闸阀（10）上设有流出口测量孔，所述检测装置由放置在流入口测量孔中的流入口压力传感器（13）、放置在流出口测量孔中的流出口压力传感器（11）、以及通过信号线（7）与流入口压力传感器（13）和流出口压力传感器（11）连接的信号接收和分析设备组成。

2.根据权利要求1所述的泵送混凝土分流器实验室测定系统，其特征在于：所述流入口刀闸阀（6）由螺栓连接在流入口上的法兰盘上的流入口刀闸阀盖（6.1）和夹在流入口上的法兰盘与流入口刀闸阀盖（6.1）之间的流入口刀闸阀垫块（6.2）、流入口刀闸阀板（6.3）组成，所述流入口刀闸阀板（6.3）上开有流入口阀板孔（6.4），所述流入口刀闸阀盖（6.1）上焊接有一个流入口连接管（6.5），该流入口连接管（6.5）通过卡箍与所述水平泵管（4）连接，所述流入口测量孔设在流入口连接管（6.5）上。

3.根据权利要求1所述的泵送混凝土分流器实验室测定系统，其特征在于：所述流出口刀闸阀（10）由螺栓连接在流出口上的法兰盘上的流出口刀闸阀盖（10.1）和夹在流出口上的法兰盘与流出口刀闸阀盖（10.1）之间的流出口刀闸阀垫块（10.2）、流出口刀闸阀板（10.3）组成，所述流出口刀闸阀板（10.3）上开有流出口阀板孔（10.4），所述流出口刀闸阀盖（10.1）上焊接有一个流出口连接管（10.5），该流出口连接管（10.5）通过卡箍与所述竖直泵管（8）连接，所述流出口测量孔设在流出口连接管（10.5）上。

4.一种应用上述权利要求1中所述的泵送混凝土分流器实验室测定系统的泵送混凝土分流器实验室测定方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、确定测量变量，即确定混凝土的坍落度、混凝土的强度等级和混凝土的流速；

步骤二、布置泵送混凝土分流器实验室测定系统；

步骤三、进行测试流程，具体过程如下；

a、根据测量变量准备测量用的混凝土；

b、松开弯头法兰盘（16）与可拆卸法兰盘（3）之间的螺栓，移开可拆卸法兰盘（3）；

c、根据水平泵管（4）的体积、将预先拌制好的混凝土（15）通过弯头（2）的进口注入水平泵管（4）内，然后再塞入一个海绵球（14），确保混凝土（15）只存留在水平泵管（4）内，而不进入弯头；

d、用螺栓将弯头法兰盘（16）与可拆卸法兰盘（3）连接, 用气泵橡皮管（5）将气泵（1）与钢制细管（17）连通；

e、打开信号接收和分析设备，接收流出口压力传感器（11）和流入口压力传感器（13）的信号；

f、开动气泵（1），用气泵（1）推动水平泵管（4）内的海绵球（14）；

g、当海绵球（14）将水平泵管（4）内的所有的混凝土（15）都从竖向泵管（8）推出时，关闭气泵（1）；

步骤四、对信号接收和分析设备采集到的数据进行收集及分析。

5.根据权利要求4所述的泵送混凝土分流器实验室测定方法，其特征在于：所述步骤二中，泵送混凝土分流器实验室测定系统的具体布置内容如下；

A、通过流入口刀闸阀（6）将水平泵管（4）的一端与待测泵送混凝土分流器（9）上的流入口连通，将流入口刀闸阀（6）设置为通路状态；

B、在流入口刀闸阀（6）上设置流入口测量孔，在流入口测量孔中固定流入口压力传感器（13），用以测量流入口处的压力；

C、通过流出口刀闸阀（10）将竖直泵管（8）的一端与待测泵送混凝土分流器（9）上的流出口连通，将流出口刀闸阀（10）设置为通路状态；

D、在流出口刀闸阀（10）上设置流出口测量孔，在流出口测量孔中固定流出口压力传感器（11），用以测量流出口处的压力；

E、用信号线（7）将流入口压力传感器（13）、流出口压力传感器（11）与信号接收和分析设备连接；

F、将待测泵送混凝土分流器（9）上的封闭口处的封闭口刀闸阀（12）设置为封闭状态，使混凝土只能通过流入口和流出口流动；

G、将水平泵管（4）的另一端与弯头（2）焊接连接，在弯头（2）的进口上焊接弯头法兰盘（16），再用螺栓将设有钢制细管（17）的可拆卸法兰盘（3）与弯头法兰盘（16）连接；

H、用气泵橡皮管（5）将气泵（1）与钢制细管（17）连通。

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