CN207007647U - 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置 - Google Patents
充填料浆临界流速与沉降速率检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207007647U CN207007647U CN201720890814.6U CN201720890814U CN207007647U CN 207007647 U CN207007647 U CN 207007647U CN 201720890814 U CN201720890814 U CN 201720890814U CN 207007647 U CN207007647 U CN 207007647U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- filling slurry
- slurry
- flow velocity
- bucket
- filling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 105
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006210 lotion Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000003827 upregulation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
一种充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，属于矿山充填领域。检测装置的供料管固定安装在圆环柱形桶的上部与圆环柱形桶相通，激光测速仪、刻度尺分别固定在圆环柱形桶外部，直角搅拌杆与变频调速转子连接置于圆环柱形桶内，与圆环柱形桶同轴安装；高清摄像仪用液压支架支撑位于圆环柱形桶外；通过充填料浆在圆环柱状桶内的圆周运动，用激光测速仪检测料浆流动速率，用高清摄像仪观察充填料浆的沉降过程，得到充填料浆流动过程中的临界流速、动态沉降速率。根据检测结果，通过理论分析，建立充填料浆临界流速数学模型、动态沉降速率数学模型和相关关系。该检测装置及方法为充填料浆管道输送理论与工艺研究提供了确实可靠的科学支撑。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿山充填领域，具体地说是一种充填料浆在管道内临界流速与沉降速率检测装置，适用于充填料浆大直径管道输送特性检测与研究。
背景技术
在矿山充填领域中，充填料浆属于沉降性固液两相流，非膏体状态的充填料浆具有沉降性，较低流速输送时会由于沉降发生管道堵塞和磨损现象。临界流速和沉降速率是充填料浆在管道中的主要输送特征参数，对充填料浆管道输送的稳定性起决定性作用，被用于指导地下矿充填系统设计和运行。
目前，对于沉降性固液两相流管道输送临界流速的定义说法基本可分为两种：一种是管道内流体不同运动状态之间转换时的过渡流速；一种是固体颗粒在输送中保持悬浮状态而不产生淤积的流速。而充填料浆在管道中的流动状态取决于沉降特性，临界流速和沉降特性决定了充填俩将管道输送的稳定性。由于充填料浆是由骨料、水和超细胶凝材料形成的混合料浆，充填料浆在管道中流动过程的动态沉降和临界流速难以监测。对于充填料浆管道输送临界流速的取值一般使用经验公式计算的方法，误差较大；充填料浆沉降速率的检测多使用竖直料桶静态沉降试验的方法，难以直接用于充填料浆动态沉降的检测与分析，目前尚缺乏流动过程中动态沉降和临界流速的检测装置和方法。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，该装置通过充填料浆在圆环柱状桶中圆周运动，以充填料浆在圆环柱状桶中的切向速率近似模拟充填料浆在管道中的流速，用激光测速仪检测料浆表面浮子运动速率作为料浆流动速率，采用高清摄像仪观察母线上充填料浆的沉降过程，得到充填料浆流动过程中的临界流速、动态沉降速率。
实现上述目的采用以下技术方案：
一种充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，所述的检测装置包括圆环柱形桶、变频调速伸缩轴转子、直角搅拌杆、供料管、浮子、激光测速仪、刻度尺、高清摄像仪、液压支架，供料管固定安装在圆环柱形桶的上部与圆环柱形桶相通，激光测速仪、刻度尺分别固定在圆环柱形桶外部，直角搅拌杆与变频调速转子连接置于圆环柱形桶内，与圆环柱形桶同轴安装；高清摄像仪用液压支架支撑位于圆环柱形桶外；通过充填料浆在圆环柱状桶内的圆周运动，用激光测速仪检测料浆流动速率，用高清摄像仪观察充填料浆的沉降过程，得到充填料浆流动过程中的临界流速、动态沉降速率。
作为优选，所述圆环柱形桶外径大于三倍充填料浆管道内径，圆环柱形桶外径与其内径的差大于等于50mm，圆环柱形桶内的充填料浆深度等于充填管道内径。
作为优选，直角搅拌杆安装交角为120°，搅拌过程中不留料浆沉积死角。
作为优选，所述激光测速仪具有速度和时间监测与存储功能。
采用上述技术放方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型中充填料浆在直角搅拌杆作用下同步圆周运动至骨料均匀悬浮，上升直角搅拌杆离开料浆液面，在料浆液面放上浮子，浮子的运动速度等于料浆的转动速度，激光测速仪显示同一母线上出现浓度差时的料浆流速即为不均匀悬浮临界流速，圆环柱形桶底部有骨料淤积时的料浆流速即为淤积临界流速。搅拌过程中调节转子转速，改变充填料浆运动速度，观察刻度尺位置同一母线上料浆沉降过程，可以检测到不同流速下充填料浆的动态沉降速率。根据检测结果，通过理论分析，建立充填料浆临界流速数学模型、动态沉降速率数学模型和相关关系。该检测装置及方法为充填料浆管道输送理论与工艺研究提供了确实可靠的科学支撑。
附图说明
图1为本实用新型充填料浆临界流速与动态沉降监测装置的结构示意图。
图中标记：供料管1，圆环柱形桶2，伸缩轴3，变频调速转子4，直角搅拌杆 5，激光测速仪6，刻度尺7，高清摄像仪8，液压支架9。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的陈述，需要说明的是：本实用新型的保护范围并不局限于以下所描述具体实施方式的范围，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
本实施例是一种充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，该装置以圆环柱形桶2为基体，由供料管1，圆环柱形桶2，伸缩轴3，变频调速转子4，直角搅拌杆5，激光测速仪6，刻度尺7，高清摄像仪8，液压支架9等组成。见附图1，充填料浆的供料管1固定安装在圆环柱形桶2的上部与圆环柱形桶2相通，激光测速仪6、刻度尺7分别固定在圆环柱形桶2的外部，直角搅拌杆5与伸缩轴3 连接，伸缩轴3与变频调速转子4连接为一体置于圆环柱形桶2内，与圆环柱形桶2同轴安装；高清摄像仪8用液压支架9支撑位于圆环柱形桶2外部；充填料浆在圆环柱状桶中圆周运动，以充填料浆在圆环柱状桶2中的切向速率近似模拟充填料浆在管道中的流速，用激光摄像仪6检测浮子运动速率作为料浆流动速率，采用高清摄像仪观察母线上充填料浆的沉降过程，得到充填料浆流动过程中的临界流速、动态沉降速率。
圆环柱形桶2的外径大于三倍充填料浆管道的内径，圆环柱形桶2外径与其内径的差大于等于50mm，本实施例为50mm。圆环柱形桶2内的充填料浆深度等于充填管道的内径。
直角搅拌杆5安装交角为120°，搅拌过程中不留料浆沉积死角。
所述激光测速仪6具有时间和速度监测与存储功能，将其调至充填料浆液面位置，充填料浆作圆周运动的切向速度模拟在管道断面中心径向位置的水平流速。
用充填料浆临界流速与沉降速率检测装置进行检测的方法包括充填料浆临界流速和动态沉降速率检测的检测方法，检测过程中需要使用浮子。
具体实施例
1.充填料浆临界流速检测方法
分别把充填料将供料管1、激光测速仪6、刻度尺7固定在圆环柱形桶2上，在变频调速转子4外安放圆环柱形桶2，使变频调速转子与圆环柱形桶同轴，提升变频调速转子4的伸缩轴3至圆环柱形桶两倍高度的位置，安装直角搅拌杆5，下调伸缩轴3使直角搅拌杆5接触圆环柱形桶2的底部，直角搅拌杆5安装交角为120°且保证搅拌时不留淤积死角；通过调节液压支架9的高度使高清摄像仪 8能够清晰拍摄料浆深度上的全部范围。
设置变频调速转子转速，开启高清摄像仪8，通过供料管1注入充填料浆至要求深度，启动变频调速转子4，调节变频调速转子4的转速使充填骨料充分均匀悬浮，充填料浆在搅拌作用下形成的初始流速大于等于相等工况下管道输送临界流速经验计算值的1.5倍时，快速上调变频调速转子伸缩轴3升起搅拌杆5 至离开料浆液面，关闭变频调速转子4。在料浆液面快速放上浮子，浮子在充填料浆表面的运动速度等于料浆的实际流速，浮子经过激光测速仪6时，激光测速仪6记下并储存料浆流速与时间；观察圆环柱形桶2同一母线上的充填料浆浓度变化，料浆恰好出现浓度差、料浆液面变清时的流速为充填料浆均匀悬浮向不均匀悬浮转变的临界流速，记为不均匀悬浮临界流速，在激光测速仪6上标定此时的流速和时间；观察圆环柱形桶2底部，当恰好有骨料淤积时在激光测速仪上所标定的流速即为充填料浆临界淤积流速。
本实施例中
圆环柱形桶2的外径大于三倍充填料浆管道的内径，圆环柱形桶2外径与其内径的差大于等于50mm，本实施例为50mm。圆环柱形桶2内的充填料浆深度等于充填管道的内径，本实施例为200mm。
直角搅拌杆5安装交角为120°，空间位置使搅拌过程中不留料浆沉积死角。
采用的ZLS激光测速仪具有时间和速度监测与存储功能，将其调至充填料浆液面位置，测得的充填料浆作圆周运动的切向速度模拟在管道断面中心径向位置的水平流速。
2.动态沉降速率的检测方法：
1)设备启动与料浆注入：安装直角搅拌杆，设置转速，启动变频调速转子，开启高清摄像仪，通过供料管注入充填料浆至要求深度，调节转子转速使骨料充分均匀悬浮；
2)动态沉降速率检测：充填料浆流速与搅拌杆转速相等后降低变频调速转子的转速，降低充填料浆运动速度，观察料浆运动过程中刻度尺位置同一母线上料浆沉降过程，记录清水与浊水交界面的下降位移和时间，计算充填料浆的动态沉降速率。
3)改变充填料浆的骨料粒级组成(中值粒径d50和有效粒径d10)、浓度C、灰砂比i、模拟的管道直径D，使用所述的充填料浆临界流速与动态沉降的检测装置与方法测试不同充填料浆的临界流速，通过理论分析得到充填料浆临界流速 VC的理论模型：
Vc＝kf(v,C,d50,d10,i,D) (1)
式中：k为临界流速模型的修正系数，f为模型函数符号。
4)改变充填料浆的骨料粒级组成(中值粒径d50和有效粒径d10)、浓度C、灰砂比i、模拟的管道直径D，测出不同充填料浆的动态沉降速率，建立动态沉降速率Vcj的数学模型。
Vcj＝gf(v,C,d50,d10,i,D) (3)
式中：g为沉降速率模型的修正系数，f为模型函数符号。
采用数学的方法理论分析充填料浆的临界流速与动态沉降速率Vcj相关关系，得出充填料浆在管道中运动过程中临界流速与动态沉降速率的关系模型为：
式中：Vc为临界流速，Vcj为动态沉降速率，为模型修正系数，F为临界流速与动态沉降速率的关系函数。
显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (4)
1.一种充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括圆环柱形桶、变频调速伸缩轴转子、直角搅拌杆、供料管、浮子、激光测速仪、刻度尺、高清摄像仪、液压支架，供料管固定安装在圆环柱形桶的上部与圆环柱形桶相通，激光测速仪、刻度尺分别固定在圆环柱形桶外部，直角搅拌杆与变频调速伸缩轴转子连接置于圆环柱形桶内环，与圆环柱形桶同轴安装；高清摄像仪用液压支架支撑位于圆环柱形桶外；通过充填料浆在圆环柱状桶内的圆周运动，用激光测速仪检测料浆流动速率，用高清摄像仪观察充填料浆的沉降过程，得到充填料浆流动过程中的临界流速、动态沉降速率。
2.根据权利要求1所述的充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，其特征在于，所述圆环柱形桶外径大于等于三倍充填料浆管道内径，圆环内径的差大于等于50mm，圆环柱形桶内的充填料浆深度等于充填管道内径。
3.根据权利要求1所述的充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，其特征在于，直角搅拌杆安装交角为120°，搅拌过程中不留料浆沉积死角。
4.根据权利要求1所述的充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，其特征在于，所述激光测速仪具有速度和时间监测与存储功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720890814.6U CN207007647U (zh) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720890814.6U CN207007647U (zh) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207007647U true CN207007647U (zh) | 2018-02-13 |
Family
ID=61455549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201720890814.6U Expired - Fee Related CN207007647U (zh) | 2017-07-21 | 2017-07-21 | 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207007647U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107238553A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-10 | 华北理工大学 | 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置及用其检测的方法 |
-
2017
- 2017-07-21 CN CN201720890814.6U patent/CN207007647U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107238553A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-10 | 华北理工大学 | 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置及用其检测的方法 |
| CN107238553B (zh) * | 2017-07-21 | 2023-11-28 | 华北理工大学 | 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置及用其检测的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107238553A (zh) | 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置及用其检测的方法 | |
| CN102061933B (zh) | 长钻孔定位施工工艺 | |
| CN104264677B (zh) | 一种新型恒压注浆装置及操作方法 | |
| CN102296946A (zh) | 复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统 | |
| CN111119990B (zh) | 一种工业级多功能膏体充填试验平台及测试方法 | |
| CN106875818A (zh) | 绞吸式挖泥船作业模拟装置 | |
| CN207007647U (zh) | 充填料浆临界流速与沉降速率检测装置 | |
| WO2022032818A1 (zh) | 深海矿产混输海上试验系统 | |
| CN206045936U (zh) | 一种钻井液添加剂的自动配比装置 | |
| CN201747365U (zh) | 复杂结构井井筒固液两相变质量流动模拟系统 | |
| CN203374227U (zh) | 一种正循环清孔装置 | |
| CN103877885A (zh) | 一种自循环式搅拌装置 | |
| CN104964809A (zh) | 一种用于测定充填料浆管道阻力损失参数的装置及方法 | |
| CN203874688U (zh) | 一种自循环式搅拌装置 | |
| CN104020096A (zh) | U形管液压差绳法检测孔隙压力的装置及其方法 | |
| CN209400178U (zh) | 水下泥石流运动特征模拟试验装置 | |
| CN103203124B (zh) | 一种尾矿脱水工艺及装置 | |
| CN203908903U (zh) | 尾砂胶结充填料浆最大自流倍线测定装置 | |
| CN209144896U (zh) | 一种水库淤积泥沙抽吸系统 | |
| CN109724772A (zh) | 水下泥石流运动特征模拟试验装置 | |
| CN212563233U (zh) | 深海矿产混输海上试验系统 | |
| CN205895307U (zh) | 智能化井下膏体充填混合系统 | |
| CN111173537B (zh) | 一种tbm法隧洞施工的管片与围岩间大规模补充灌浆方法 | |
| CN203779693U (zh) | 旋流制浆机 | |
| CN104989301B (zh) | 可自动制备高质量泥浆的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180213 |