CN112304805A

CN112304805A - 一种浆液密度测量装置及密度测量方法

Info

Publication number: CN112304805A
Application number: CN202011365086.XA
Authority: CN
Inventors: 范颖芳; 李秋超; 刘云雁
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2021-02-02

Abstract

本发明提供一种浆液密度测量装置及密度测量方法。装置包括：设置于装置底部的水平调节装置；设置于所述水平调节装置上方的承压板；放置于所述承压板上方的浆液容器；与所述浆液容器开口接合的盖体，所述盖体上设置有压力表、距离传感器以及通气管道；排气装置，其用于通过所述通气管道抽取浆液容器内部气体；工作时，通过排气装置控制浆液容器内气压低于大气压，促使浆液中的气体逸出，通过压力传感器提取浆液重量，通过距离传感器提取液面高度进而提取浆液体积，根据浆液重量和浆液体积计算浆液密度。本发明设计简单，操作方便，方法明确，可以较为精确的测量含气浆液密度，同时对操作人员专业技能要求较低。

Description

一种浆液密度测量装置及密度测量方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体而言，尤其涉及一种浆液密度测量装置及密度测量方法。

背景技术

现有泥浆密度测量技术，大多通过手动方式加压排出盛样筒内液体中的气体，此种方式无法定量描述加压大小及气泡排出情况，水泥浆密度测量受人为操作影响较大，测得浆液精度有限。此外，在浆液密度测量时对浆液取样均匀性要求较高，一些计量方案涉及到将排气后浆液进行转移的过程，在此过程中由于颗粒沉降及对转移容器的挂壁现象对浆液测试样本密度产生较大误差。

发明内容

本发明提出了一种浆液密度测量装置及密度测量方法，能够解决现有泥浆密度测量过程中受认为操作影响测量精度的问题。本发明对新拌水泥浆液或其他液体通过抽真空方式排出浆液内部气体，采用超声波液位传感器测量排出气体后浆液的液位高度，计算得到浆液体积；通过数据处理系统转换压力传感器测得压力值获得浆液质量，最终根据密度计算公式得到浆液密度值。。

本发明采用的技术手段如下：

一种浆液密度测量装置，其特征在于，包括：

设置于装置底部的水平调节装置，其用于对装置进行调平；

设置于所述水平调节装置上方的承压板，所述承压板的底部连接有压力传感器，所述压力传感器用于测量承压板所受压力；

放置于所述承压板上方的浆液容器，所述浆液容器为底面积确定、侧壁垂直设置的规则容器，所述浆液容器上方开口；

与所述浆液容器开口接合的盖体，所述盖体上设置有压力表、距离传感器以及通气管道，所述压力表用于测量浆液容器内部气压，所述距离传感器用于提取液面高度，所述通气管道用于连通浆液容器内部以及外部大气压，所述通气管道内设置有用于控制管道通断的球形阀；

排气装置，其用于通过所述通气管道抽取浆液容器内部气体；

工作时，通过排气装置控制浆液容器内气压低于大气压，促使浆液中的气体逸出，通过压力传感器提取浆液重量，通过距离传感器提取液面高度进而提取浆液体积，根据浆液重量和浆液体积计算浆液密度。

进一步地，还包括数据处理单元，所述数据处理单元用于接收所述压力传感器以及距离传感器采集的数据，并结合浆液容器的规格参数，获取浆液密度。

进一步地，还包括显示单元，所述显示单元用于显示浆液的重量、体积和密度。

进一步地，所述水平调节装置包括支撑所述承压板的无弹性伸缩套杆以及设置在所述承压板侧面的水平泡。

进一步地，所述距离传感器为超声波液位传感器。

进一步地，所述排气装置为真空泵。

进一步地，所述浆液容器与盖体螺纹连接，连接处设置有橡胶垫圈。

另一方面，本发明还公开了一种浆液密度测量方法，基于上述的装置实现，步骤包括：

S1、通过水平调节装置对装置进行调平；

S2、将空置的浆液容器放置在承压板上，并记录此时压力传感器的读数；

S3、将拌制完成的水泥浆液或其他液体转移至浆液容器内，将盖体与浆液容器扭紧；

S4、旋转球形阀，使管道处于连通状态，将真空泵与管道连接，开启真空泵直至浆液容器内气压降至设定值，然后关闭真空泵；

S5、立即旋转球形阀使管道处于关闭状态，当浆液容器内气压趋于稳定时，然后打开球形阀，使外部气体进入容器；

S6、开启距离传感器，获取此时浆液的液位高度，并根据容器内部直径计算得到排出气体后浆液的体积；

S7、记录此时浆液容器的质量，并根据测得数据计算内部含气体的浆液密度。

进一步地，还包括：

S0、对压力传感器进行校准调零。

进一步地，初始浆液液面高度距离浆液容器上口边缘不小于30mm。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明设计简单，操作方便，方法明确，可以较为精确的测量含气浆液密度；其计算公式简洁对操作人员专业技能要求较低；

2、本发明适用范围广，可根据不同需求设定容器内压力值，最大程度地将浆液内部气体排出；

3、本发明摒弃电子天平测量浆液质量，采用一体式压力传感器，获得浆液质量精度更高。

基于上述理由本发明可在建筑工程等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明密度测量装置结构示意图。

图2为本发明密度测量方法执行流程图。

图中：1、超声波液位传感器；2、通气管道；3、压力表；4、球形阀；5、伸缩套杆；6、承压板；7、水平泡；8、压力传感器；9、显示屏；10、数据处理系统；11水平调节装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种浆液密度测量装置，主要包括：水平调节装置、承压板、浆液容器、盖体以及排气装置。

其中设置于装置底部的水平调节装置用于对装置进行调平。具体来说，水平调节装置包括支撑所述承压板的无弹性伸缩套杆以及设置在所述承压板侧面的水平泡。具体地，套杆用于支撑和固定承压板，调平装置还具有能够对装置平衡状态进行微调的调节螺栓，其设置在承压板下方，通过旋转下部调节螺栓，使水平泡中的气泡位置处于正中，此时装置处于水平状态。

设置于所述水平调节装置上方的承压板，其底部连接有压力传感器，所述压力传感器用于测量承压板所受压力。

与所述浆液容器开口接合的盖体，所述盖体上设置有压力表、距离传感器以及通气管道。压力表用于测量浆液容器内部气压。距离传感器用于提取液面高度，优选的，距离传感器为超声波液位传感器。通气管道用于连通浆液容器内部以及外部大气压，其内部设置有用于控制管道通断的球形阀；

排气装置用于通过所述通气管道抽取浆液容器内部气体，优选地，排气装置为真空泵。

此外，装置还包括数据处理单元和显示单元，数据处理单元用于接收所述压力传感器以及距离传感器采集的数据，并结合浆液容器的规格参数，获取浆液密度。显示单元用于显示浆液的重量、体积和密度。

下面通过具体的应用实例对本发明的方案做进一步说明。本发明实施例提供的一种浆液密度测量装置，包括浆液体积测量装置、液体质量测量系统、抽真空装置三部分。

其中，液体体积测量装置主要测量浆液排出气体后的体积。该装置由两部分组成，下部为盛浆液容器，容器口部外侧刻有螺纹；上部为带有压力表、超声液位传感器和配置球形阀的抽、排气管道的盖体，盖体边缘内部刻有螺纹。上、下两部分通过螺纹拧紧，在两部分接触处加橡胶垫圈防止漏气。压力表主要监测封闭容器内抽真空后及气泡排出后的气压，抽真空气压可以依据浆液内部含气量多少进行设定；超声液位传感器测量浆液气泡排出后的液位高度，通过旋转球形阀使气体进、出管道以及保持封闭容器内气压稳定。

液体质量测量装置主要包括压力传感器、数据处理系统、水平调节装置和显示屏；通过压力传感器测量液体的体积，然后通过数据处理系统输出浆液质量。真空泵控制封闭容器内气体压力，使封闭容器内压力达到预定值根据气压差将浆液内部气体排出。

装置工作流程如下：试验开始前通过水平调节装置将该装置调至水平状态，然后开启压力采集装置，并校准调零，将浆液体积测量装置放置在承压板上，记录此时显示屏读数m₀。将拌制完成的水泥浆液或其他液体转移至容器内，初始浆液液面高度距离盛样容器上口边缘30mm，防止排气过程中由于内部设定气压过大造成浆液喷出；浆液转移完成后将上部盖体与盛样容器旋转拧紧后放置在承压板上。然后旋转球形阀，使管道处于连通状态，连接并开启真空泵，通过压力表示值将容器内部气压控制在设定值，然后关闭真空泵，立即旋转球形阀使管道处于关闭状态。由于封闭容器内气压较大促进浆液内部气体排出，气体排出后封闭容器内压力有所降低，当压力表指针趋于稳定时，认为浆液内部气体基本排出。然后打开球形阀，使外部气体进入容器，使内外气压保持一致。然后开启超声波液位传感器，记录此时浆液的液位高度h，根据容器内部直径计算得到排出气体后浆液的体积v，记录此时浆液和体积测量装置的总质量m₁。根据测得数据计算内部含气体的浆液密度为

S1、通过水平调节装置对装置进行调平；

进一步地，还包括：

S0、对压力传感器进行校准调零。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种浆液密度测量装置，其特征在于，包括：

设置于装置底部的水平调节装置，其用于对装置进行调平；

2.根据权利要求1所述的浆液密度测量装置，其特征在于，还包括数据处理单元，所述数据处理单元用于接收所述压力传感器以及距离传感器采集的数据，并结合浆液容器的规格参数，获取浆液密度。

3.根据权利要求1所述的浆液密度测量装置，其特征在于，还包括显示单元，所述显示单元用于显示浆液的重量、体积和密度。

4.根据权利要求1所述的浆液密度测量装置，其特征在于，所述水平调节装置包括支撑所述承压板的无弹性伸缩套杆以及设置在所述承压板侧面的水平泡。

5.根据权利要求1所述的浆液密度测量装置，其特征在于，所述距离传感器为超声波液位传感器。

6.根据权利要求1所述的浆液密度测量装置，其特征在于，所述排气装置为真空泵。

7.根据权利要求1所述的浆液密度测量装置，其特征在于，所述浆液容器与盖体螺纹连接，连接处设置有橡胶垫圈。

8.一种浆液密度测量方法，基于权利要求1所述的装置实现，其特征在于，步骤包括：

S1、通过水平调节装置对装置进行调平；

9.根据权利要求7所述的浆液密度测量方法，其特征在于，还包括：

S0、对压力传感器进行校准调零。

10.根据权利要求7所述的浆液密度测量方法，其特征在于，初始浆液液面高度距离浆液容器上口边缘不小于30mm。