CN109115656A - 一种自动测量砂浆稠度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动测量砂浆稠度的装置及方法，该装置包括驱动电机、搅拌叶片、扭矩传感器和稠度显示器；驱动电机安装在筒盖上，搅拌叶片安装在筒体中；扭矩测量稠度的原理与十字板剪切试验原理一致，搅拌机在搅拌过程中叶片与浆液发生剪切作用，扭矩值能够反映浆液的强度及硬度。通过稠度传感器测量稠度的方法、传统稠度仪法测量稠度对该自动测量稠度的搅拌机进行校正，建立扭矩与稠度的关系，并给出标定系数，对稠度进行校核。在已知总扭矩的情况下通过抗剪强度这个桥梁便可测得浆液稠度，或者在搅拌装置尺寸已知条件下直接建立扭矩与稠度的关系，进而求出砂浆稠度。

Description

一种自动测量砂浆稠度的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种自动测量砂浆稠度的装置及方法，属于砂浆搅拌稠度测量技术领域。

背景技术

稠度仪是用来测定流动性(稠度)的一种仪器，常用于水泥浆、砂浆、泥浆、沥青等砂浆的稠度测定。稠度测定原理一般用圆锥体落入砂浆中，根据沉入深度测定稠度值；

多数砂浆搅拌机一般都只具备砂浆搅拌制备的功能，需专门取样用稠度仪测定稠度检验是否满足要求，若不合格需重新补充材料调整稠度；市场上的搅拌机和稠度测定为两种设备，需要分开进行，给施工带来不便。

专利CN207007645U公开了一种砂浆稠度测试装置，该发明砂浆稠度测试装置，通过左槽和右槽实现了安置支撑板，且砂浆倒出时通过槽不会外漏，通过转盘和搅拌棒实现了砂浆在装置内固液均匀，且再往装置内投料时可以搅拌混合，通过圆锥块实现了稠度的测试，通过测杆实现了砂浆稠度的大小显示，通过固定杆和固定板实现了测试时装置固定，通过把手实现了测杆不会脱离纤维块，该砂浆稠度测试装置结构简单，可以边配制边测试稠度。该设备稠度的测试原理与稠度仪相同，停止搅拌后放下测杆，通过观察口人工读数。砂浆稠度测量需要停止搅拌，通过测杆沉入泥浆深度确定，等稠度不合格时，需要重新调配，再次停止搅拌检测稠度，过程复杂。

专利CN107471445A公开了一种智能砂浆搅拌机，其智能砂浆搅拌装置包括内筒体、外筒体、设置在外筒体顶部的盖板，盖板上设有进料口，盖板上端设有电机，电机下端连接减速机，减速机下端连接转轴，转轴穿过盖板延伸入内筒体内，转轴上可拆卸连接若干根搅拌棒，所述内筒体内壁上设有压力传感器、稠度传感器、喷淋管，所述外筒体外壁上设有第一控制器、警报装置、第二控制器、水箱，所述喷淋管通过连接管与水箱连接，连接管上设有电控制阀，所述压力传感器、警报装置分别与第一控制器连接，所述稠度传感器、电控制阀分别与第二控制器连接，所述内筒体底部设有出料口，内筒体与外筒体之间留有间隙，间隙内设有加热装置。该智能砂浆搅拌装置采用稠度传感器测量砂浆稠度，稠度传感器置于筒底端，筒内外壁设有加热装置。稠度传感器设置于筒体底部，也正是砂浆易于沉淀部位，搅拌棒的搅拌范围难以覆盖，导致稠度测试不准，或者较稠砂浆覆盖住稠度传感器，而导致稠度误差大。

发明内容

本发明的目的在于设计了一种自动测量砂浆稠度的装置，通过该装置实现稠度测量与砂浆制备分开进行，减少操作过程、节省时间；

避免了传统稠度传感器设置于筒体底部，搅拌棒的搅拌范围难以覆盖的技术缺陷，提升稠度的测量精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种自动测量砂浆稠度的装置，该装置包括驱动电机1、搅拌叶片2、扭矩传感器3和稠度显示器4；

砂浆盛放在搅拌机筒内部，搅拌机筒由筒体和筒盖组成，筒体与筒盖之间通过密封圈和固定卡扣连接，驱动电机1安装在筒盖上，搅拌叶片2安装在筒体中；驱动电机1的输出轴与搅拌叶片2连接，搅拌叶片2由两片十字形交叉的叶片组成；扭矩传感器3设置在驱动电机1的输出轴上，稠度显示器4与驱动电机1和扭矩传感器3通过线缆连接。

搅拌叶片2上设有大过滤孔5和小过滤孔6，大过滤孔5的直径大于砂浆粗骨料的直径，小过滤孔6小于砂浆粗骨料的直径；大过滤孔5设置在搅拌叶片2的上下两端，小过滤孔6设置在搅拌叶片2的中间位置。

扭矩传感器3用于测量砂浆搅拌阻力，并衡量砂浆的稠度，由于搅拌叶片2能够触及到搅拌机筒内的大范围面积，砂浆稠度更具有代表性。

搅拌叶片2上下布设的大过滤孔5能够使得砂浆粗骨料在搅拌机筒内进行自由流通，搅拌叶片2中间的小过滤孔6能够阻止砂浆粗骨料在叶片内进行自由流通，通过大过滤孔5和小过滤孔6防止砂浆粗骨料出现局部结团，保证砂浆的密度均匀。

与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果。

1、实现搅拌机一边制备砂浆一边进行稠度测定，稠度数字显示更加便于稠度调节；

2、通过搅拌棒(搅拌叶片转轴)的搅拌扭矩(阻力)测量稠度，改变稠度测量方式，降低测量误差。

附图说明

图1是本发明结合连接示意图。

图2是本发明的搅拌叶片示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种自动测量砂浆稠度的装置，该装置包括驱动电机1、搅拌叶片2、扭矩传感器3和稠度显示器4；

砂浆盛放在搅拌机筒内部，搅拌机筒由筒体和筒盖组成，筒体与筒盖之间通过密封圈和固定卡扣连接，驱动电机1安装在筒盖上，搅拌叶片2安装在筒体中；驱动电机1的输出轴与搅拌叶片2连接，搅拌叶片2由两片十字形交叉的叶片组成；扭矩传感器3设置在驱动电机1的输出轴上，稠度显示器4与驱动电机1和扭矩传感器3通过线缆连接。

搅拌叶片2上设有大过滤孔5和小过滤孔6，大过滤孔5的直径大于砂浆粗骨料的直径，小过滤孔6小于砂浆粗骨料的直径；大过滤孔5设置在搅拌叶片2的上下两端，小过滤孔6设置在搅拌叶片2的中间位置。

扭矩传感器3用于测量砂浆搅拌阻力，并衡量砂浆的稠度，由于搅拌叶片2能够触及到搅拌机筒内的大范围面积，砂浆稠度更具有代表性。

搅拌叶片2上下布设的大过滤孔5能够使得砂浆粗骨料在搅拌机筒内进行自由流通，搅拌叶片2中间的小过滤孔6能够阻止砂浆粗骨料在叶片内进行自由流通，通过大过滤孔5和小过滤孔6防止砂浆粗骨料出现局部结团，保证砂浆的密度均匀。

扭矩测量稠度的原理与十字板剪切试验原理一致，搅拌机在搅拌过程中叶片与砂浆发生剪切作用，扭矩值能够反映砂浆的强度及硬度。通过稠度传感器测量稠度的方法、传统稠度仪法测量稠度对该自动测量稠度的搅拌机进行校正，建立扭矩与稠度的关系，并给出标定系数，对稠度进行校核。

假设砂浆是各向同性介质，则水平向和竖向抗剪强度相等；假定砂浆浸没搅拌叶片，且没过轴杆高度为h。

搅拌叶片搅动砂浆时，叶片和轴杆对砂浆会产生剪切作用，剪切作用面分别为叶片上表面、下表面、侧表面以及轴杆截面、侧表面。剪切力对轴杆中心产生扭矩，计算方法如下。

叶片上下表面力矩：

叶片侧表面力矩：

轴杆截面力矩：

轴杆测表面力矩：

总力矩：

式中：D为搅拌叶片直径(m)；H为搅拌叶片高度(m)；d为搅拌轴杆直径(m)；h为搅拌轴杆被砂浆浸没高度(m)；q_u为砂浆抗剪强度(kPa)。

该装置中，扭矩传感器读数即为总力矩M，由于砂浆自身产生的扭矩即为M-M₅，由式(5)可知扭矩与砂浆的抗剪强度有关，而砂浆的抗剪强度是砂浆稠度的一种体现。只需试验建立砂浆稠度与抗剪强度的关系，在已知总扭矩的情况下通过抗剪强度这个桥梁便可测得砂浆稠度，或者在搅拌装置尺寸已知条件下直接建立扭矩与稠度的关系，两种方法均可将扭矩转化为稠度。

方法一：

(1)建立砂浆稠度S与抗剪强度q_u的关系S＝f(q_u)；

(2)根据扭矩传感器测得砂浆扭矩读数M，将扭矩M代入公式(5)反求抗剪强度q_u；

(3)将抗剪强度qu代入S＝f(q_u)，求得砂浆稠度S。

方法二：

(1)搅拌装置尺寸已知，建立砂浆稠度S与砂浆稠度M的关系S＝f(M)；

(2)根据扭矩传感器测得砂浆扭矩读数M，将扭矩M代入公式S＝f(M)，直接求得砂浆稠度S。

Claims (4)

1.一种自动测量砂浆稠度的装置，其特征在于：该装置包括驱动电机(1)、搅拌叶片(2)、扭矩传感器(3)和稠度显示器(4)；

砂浆盛放在搅拌机筒内部，搅拌机筒由筒体和筒盖组成，筒体与筒盖之间通过密封圈和固定卡扣连接，驱动电机(1)安装在筒盖上，搅拌叶片(2)安装在筒体中；驱动电机(1)的输出轴与搅拌叶片(2)连接，搅拌叶片(2)由两片十字形交叉的叶片组成；扭矩传感器(3)设置在驱动电机(1)的输出轴上，稠度显示器(4)与驱动电机(1)和扭矩传感器(3)通过线缆连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动测量砂浆稠度的装置，其特征在于：搅拌叶片(2)上设有大过滤孔(5)和小过滤孔(6)，大过滤孔(5)的直径大于砂浆粗骨料的直径，小过滤孔(6)小于砂浆粗骨料的直径；大过滤孔(5)设置在搅拌叶片(2)的上下两端，小过滤孔(6)设置在搅拌叶片(2)的中间位置。

3.利用权利要求1所述装置进行的一种自动测量砂浆稠度的方法，其特征在于：在搅拌过程中叶片与砂浆发生剪切作用，扭矩值能够反映砂浆的强度及硬度；

假设砂浆是各向同性介质，则水平向和竖向抗剪强度相等；假定砂浆浸没搅拌叶片，且没过轴杆高度为h；

搅拌叶片搅动砂浆时，搅拌叶片和轴杆对砂浆会产生剪切作用，剪切作用面分别为叶片上表面、下表面、侧表面以及轴杆截面、侧表面；剪切力对轴杆中心产生扭矩，计算方法如下；

叶片上下表面力矩：

叶片侧表面力矩：

轴杆截面力矩：

轴杆测表面力矩：

总力矩：

式中：D为搅拌叶片直径；H为搅拌叶片高度；d为搅拌轴杆直径；h为搅拌轴杆被砂浆浸没高度；q_u为砂浆抗剪强度；

扭矩传感器读数即为总力矩M，由于砂浆自身产生的扭矩即为M-M₅，由式(5)可知扭矩与砂浆的抗剪强度有关，而砂浆的抗剪强度是砂浆稠度的一种体现；只需试验建立砂浆稠度与抗剪强度的关系，在已知总扭矩的情况下通过抗剪强度这个桥梁便可测得砂浆稠度，或者在搅拌装置尺寸已知条件下直接建立扭矩与稠度的关系；

砂浆稠度测试方法如下，

(1)建立砂浆稠度S与抗剪强度q_u的关系S＝f(q_u)；

(2)根据扭矩传感器测得砂浆扭矩读数M，将扭矩M代入公式(5)反求抗剪强度q_u；

(3)将抗剪强度qu代入S＝f(q_u)，求得砂浆稠度S。

4.根据权利要求3所述的一种自动测量砂浆稠度的方法，其特征在于：砂浆稠度测试方法如下，

(1)搅拌装置尺寸已知，建立砂浆稠度S与砂浆稠度M的关系S＝f(M)；

(2)根据扭矩传感器测得砂浆扭矩读数M，将扭矩M代入公式S＝f(M)，直接求得砂浆稠度S。