CN211904979U - 盾构用泡沫半衰期测定设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盾构用泡沫半衰期测定设备，包括：试验筒，用于容装待测定半衰期的盾构用泡沫，并使泡沫均匀分散且密实地填充于其内腔中，试验筒连通有泡沫发生装置，泡沫发生装置用于产生盾构用泡沫并使泡沫均匀分散地喷入试验筒的内腔中。包括集液装置，集液装置用于对试验筒内泡沫消散产生的溶液进行收集，集液装置与试验筒的底端侧壁连通，以使试验筒内泡沫消散产生的溶液迅速流入集液装置中。还包括综合采集装置，试验筒支设于综合采集装置上，综合采集装置用于按照设定的数据采集间隔同步采集每个时间数据及试验筒内泡沫质量的质量数据，以实时显示基于试验时间和泡沫质量的泡沫消散曲线进而获取盾构用泡沫剂的半衰期。

Description

盾构用泡沫半衰期测定设备

技术领域

本实用新型涉及泡沫半衰期测定设备领域，特别地，涉及一种盾构用泡沫半衰期测定设备。

背景技术

随着城市现代化进程的不断推进，城市地铁及各类地下管廊工程建设正如火如荼的进行着。土压平衡盾构在地铁及地下管廊的施工中扮演着重要的角色，由于地下土层的复杂性和多样性，在盾构掘进过程中往往需要用到改良剂对渣土进行改良，防止渣土结“泥饼”、喷涌等，以保证正常的掘进。泡沫剂作为一种重要的渣土改良剂在各种地层中都有较为良好的改良效果，而泡沫剂的稳定性直接影响渣土的改良处理效果。

目前，试验测定泡沫剂稳定性的主要手段是测定其泡沫半衰期，方法主要有Ross-Mile法和高速搅拌法，但是这两种检测方法主要用于日化行业，得出的半衰期亦为体积半衰期，而盾构用泡沫剂的半衰期一般采用质量半衰期作为其稳定性指标，若将传统泡沫剂半衰期检测的实验装置和方法用于测定盾构用泡沫剂的半衰期会存在以下不足：

传统试验装置产生泡沫的方式均是通过扰动激发泡沫，该泡沫与盾构用的高压催生泡沫有所区别，当采用传统试验装置对高压催生泡沫的半衰期进行测定时，导致测定结果不准确、不可靠；当采用高速搅拌法测定时，泡沫变成的液体质量难以准确快速地实时获取，导致试验产生较大的误差，且自动化、智能化程度低，测定操作复杂，不易于掌握。

实用新型内容

本实用新型提供了一种盾构用泡沫半衰期测定设备，以解决采用传统的试验装置测定时存在的测定结果不准确、不可靠、试验误差大及测定操作复杂、自动化和智能化程度低的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种盾构用泡沫半衰期测定设备，包括：试验筒，试验筒用于容装待测定半衰期的盾构用泡沫，并使泡沫均匀分散且密实地填充于其内腔中，试验筒连通有泡沫发生装置，泡沫发生装置用于产生盾构用泡沫并使泡沫均匀分散地喷入试验筒的内腔中；测定设备还包括集液装置，集液装置用于对试验筒内泡沫消散产生的溶液进行收集，集液装置与试验筒的底端侧壁连通，以使试验筒内泡沫消散产生的溶液迅速流入集液装置中；测定设备还包括支承于实验平台上的综合采集装置，试验筒支设于综合采集装置上，综合采集装置用于按照设定的数据采集间隔同步采集每个时间数据及试验筒内泡沫质量的质量数据，以实时显示基于试验时间和泡沫质量的泡沫消散曲线进而获取盾构用泡沫剂的半衰期。

进一步地，泡沫发生装置包括泡沫发生器、泡沫输送管、第一开关阀、起泡器及空气压缩机；泡沫发生器支承于实验平台上，空气压缩机与泡沫发生器连通，以向泡沫发生器中供给高压空气，进而使泡沫发生器中的水和泡沫剂在高压空气作用下发泡成盾构用泡沫；起泡器可拆卸地连接于试验筒底端的外侧壁上且与试验筒的内腔连通，起泡器用于使流经的泡沫与空气充分混合后喷入试验筒内；泡沫输送管的两端分别与泡沫发生器和起泡器相连；第一开关阀连接于泡沫输送管的管路中以控制泡沫输送管的通断。

进一步地，泡沫输送管包括带滑动器的输送软管、第一镀锌管及第二镀锌管；第一镀锌管的一端与第一开关阀的进流侧相连，第一镀锌管的另一端连接输送软管，输送软管的另一端与泡沫发生器相连；第二镀锌管的两端分别与第一开关阀的出流侧和起泡器连接。

进一步地，集液装置包括第二开关阀、出液管及集液皿；第二开关阀可拆卸地连接于试验筒底端的外侧壁上且与试验筒的内腔连通；出液管与第二开关阀连通，集液皿支承于实验平台上，出液管用于将由试验筒内流出的溶液导入集液皿中。

进一步地，集液装置还包括阻拦纱网，阻拦纱网连接于第二开关阀的进流端，阻拦纱网用于防止试验筒内未变成溶液的泡沫经第二开关阀流入出液管中。

进一步地，出液管由第二开关阀至集液皿方向向下倾斜设置。

进一步地，试验筒包括量管状的量筒，量筒支设于综合采集装置上，量筒的开口顶端可拆卸式连接有顶盖，顶盖用于防止泡沫喷入量筒时向外溅射；量筒的内腔中设有多层滤泡网，多层滤泡网在量筒的高度方向上依次间隔设置，滤泡网用于使喷入的泡沫均匀分散且密实地填充于量筒的内腔中。

进一步地，滤泡网水平设置；相邻两层滤泡网之间的间距相等，且滤泡网上网格的孔径由下至上逐层变小。

进一步地，量筒的筒底朝其开口顶端上凸形成锥形筒底，锥形筒底的锥度为2°～5°；集液装置与锥形筒底的最低位置连通，以便于量筒内产生的溶液迅速流入集液装置内。

进一步地，综合采集装置包括用于计时的计时器、用于称重的电子天平、用于同步采集计时器的时间数据及电子天平的质量数据的数据采集卡、用于对时间数据和质量数据进行处理以生成泡沫消散曲线的数据处理器、用于实时显示生成的泡沫消散曲线的显示器及用于供生成的泡沫消散曲线向外导出的USB接口；计时器和电子天平分别与数据采集卡连接；数据采集卡与数据处理器连接；显示器和USB接口分别与数据处理器连接。

本实用新型具有以下有益效果：

采用本实用新型的盾构用泡沫半衰期测定设备测定泡沫剂的半衰期时间，相比采用传统测定装置和传统测定方法测定泡沫剂的半衰期，本实用新型中，在整个测定试验过程中，试验人员可直观读取基于试验时间和泡沫质量的泡沫消散曲线，并轻松获取泡沫剂的半衰期时间，自动化和智能化程度高，泡沫剂半衰期的测定试验结果更加精确可靠；由于泡沫是由泡沫发生装置制备的盾构用泡沫，且泡沫可均匀分散地喷入试验筒中，故而喷入试验筒中的泡沫的质量得以保证，并通过泡沫发生装置和试验筒的设置，整个加泡沫过程可以控制在20s 的时间内完成，故而对于泡沫前期消散时间的影响较小，泡沫剂半衰期的测定试验结果精确；本实用新型的测定设备结构简单、搭建安装简单，且整个测定过程自动化程度高，人员操作简单，易于实施。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的盾构用泡沫半衰期测定设备的结构示意图；

图2是图1中综合采集装置内部连接示意图；

图3是泡沫消散曲线图。

图例说明

10、试验筒；11、量筒；12、顶盖；120、透气孔；13、滤泡网；20、泡沫发生装置；21、泡沫发生器；22、泡沫输送管；221、输送软管；222、滑动器；223、第一镀锌管；224、第二镀锌管；23、第一开关阀；24、起泡器；30、集液装置；31、第二开关阀；32、出液管； 33、集液皿；40、实验平台；50、综合采集装置；51、计时器；52、电子天平；53、数据采集卡；54、数据处理器；55、显示器；56、USB接口；57、操作面板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1和图3，本实用新型的优选实施例提供了一种盾构用泡沫半衰期测定设备，包括：试验筒10，试验筒10用于容装待测定半衰期的盾构用泡沫，并使泡沫均匀分散且密实地填充于其内腔中，试验筒10连通有泡沫发生装置20，泡沫发生装置20用于产生盾构用泡沫并使泡沫均匀分散地喷入试验筒10的内腔中。测定设备还包括集液装置30，集液装置30用于对试验筒10内泡沫消散产生的溶液进行收集，集液装置30与试验筒10的底端侧壁连通，以使试验筒10内泡沫消散产生的溶液迅速流入集液装置30中。测定设备还包括支承于实验平台 40上的综合采集装置50，试验筒10支设于综合采集装置50上，综合采集装置50用于按照设定的数据采集间隔同步采集每个时间数据及试验筒10内泡沫质量的质量数据，以实时显示基于试验时间和泡沫质量的泡沫消散曲线进而获取盾构用泡沫剂的半衰期。

本实用新型的盾构用泡沫半衰期测定设备的工作原理为：首先通过泡沫发生装置20得到具备一定压力的盾构用泡沫，并使泡沫喷入试验筒10内，待试验筒10内泡沫高度达到设定高度后，关闭泡沫发生装置20同时立即打开集液装置30并启动综合采集装置50，综合采集装置50按照设定的数据采集间隔同步采集每个时间数据及试验筒10内泡沫质量的质量数据后，实时显示基于试验时间和泡沫质量的泡沫消散曲线，当试验筒10内的泡沫质量小于总质量的一半时即可停止试验，最后根据该泡沫消散曲线即可获取盾构用泡沫剂的半衰期时间。

采用本实用新型的盾构用泡沫半衰期测定设备测定泡沫剂的半衰期时间，相比采用传统测定装置和传统测定方法测定泡沫剂的半衰期，本实用新型中，在整个测定试验过程中，试验人员可直观读取基于试验时间和泡沫质量的泡沫消散曲线，并轻松获取泡沫剂的半衰期时间，自动化和智能化程度高，泡沫剂半衰期的测定试验结果更加精确可靠；由于泡沫是由泡沫发生装置20制备的盾构用泡沫，且泡沫可均匀分散地喷入试验筒10中，故而喷入试验筒 10中的泡沫的质量得以保证，并通过泡沫发生装置20和试验筒10的设置，整个加泡沫过程可以控制在20s的时间内完成，故而对于泡沫前期消散时间的影响较小，泡沫剂半衰期的测定试验结果精确；本实用新型的测定设备结构简单、搭建安装简单，且整个测定过程自动化程度高，人员操作简单，易于实施。

可选地，如图1所示，泡沫发生装置20包括泡沫发生器21、泡沫输送管22、第一开关阀23、起泡器24及空气压缩机。泡沫发生器21支承于实验平台40上，空气压缩机与泡沫发生器21连通，以向泡沫发生器21中供给高压空气，进而使泡沫发生器21中的水和泡沫剂在高压空气作用下发泡成盾构用泡沫。起泡器24可拆卸地连接于试验筒10底端的外侧壁上且与试验筒10的内腔连通，起泡器24用于使流经的泡沫与空气充分混合后喷入试验筒10内。泡沫输送管22的两端分别与泡沫发生器21和起泡器24相连。第一开关阀23连接于泡沫输送管22的管路中以控制泡沫输送管22的通断。

盾构施工时所用泡沫通常是利用具有一定压强的空气和泡沫剂充分混合后得到的，本可选方案中，如图1所示，室内试验的泡沫发生装置20为了模拟现场实际施工时泡沫制备过程，通常是先通过空气压缩机得到一定压强的空气，然后再将泡沫剂与水依次倒入泡沫发生器21 中，接着将压缩空气注入泡沫发生器21中使其达到现场盾构泡沫的实际压强，从泡沫发生器 21中喷出的泡沫经过起泡器24后即可得到和现场盾构相同压强的泡沫。

本可选方案中，如图1所示，泡沫输送管22包括带滑动器222的输送软管221、第一镀锌管223及第二镀锌管224。第一镀锌管223的一端与第一开关阀23的进流侧相连，第一镀锌管223的另一端连接输送软管221，输送软管221的另一端与泡沫发生器21相连。第二镀锌管224的两端分别与第一开关阀23的出流侧和起泡器24连接。具体地，如图1所示，第一开关阀23的材料为WCB碳素钢；第一镀锌管223和第二镀锌管224的内径均为5mm；起泡器24通过其两端的螺纹接口一端与试验筒10螺纹连接，另一端与第二镀锌管224螺纹连接，且两者连接处设有防水胶圈，保证连接的可靠性；起泡器24用于使流经的泡沫与空气充分混合试验筒10内；输送软管221上带有滑动器222，便于与第一镀锌管223方便快捷的接入和取下。

可选地，如图1所示，集液装置30包括第二开关阀31、出液管32及集液皿33。第二开关阀31可拆卸地连接于试验筒10底端的外侧壁上且与试验筒10的内腔连通。出液管32与第二开关阀31连通，集液皿33支承于实验平台40上，出液管32用于将由试验筒10内流出的溶液导入集液皿33中。具体地，如图1所示，第二开关阀31的材料为WCB碳素钢。

优选地，集液装置30还包括阻拦纱网，阻拦纱网连接于第二开关阀31的进流端，阻拦纱网用于防止试验筒10内未变成溶液的泡沫经第二开关阀31流入出液管32中。具体地，阻拦纱网为孔径为1mm的细目纱网。

优选地，如图1所示，出液管32由第二开关阀31至集液皿33方向向下倾斜设置。出液管32的材料为PMMA有机玻璃，其内径为5mm、管壁厚为1mm，且出液管32向下倾斜的坡度为2％～5％，利于溶液流入集液皿33中。

可选地，如图1所示，试验筒10包括量管状的量筒11，量筒11支设于综合采集装置50 上，量筒11的开口顶端可拆卸式连接有顶盖12，顶盖12用于防止泡沫喷入量筒11时向外溅射。优选地，顶盖12上设有沿周向依次间隔设置的多个溢流孔120，溢流孔120用于在量筒11内充满泡沫时使泡沫溢出量筒11，进而反映量筒11内充满了泡沫。具体地，顶盖12带有外螺纹，通过量筒11顶部内壁预留的螺纹实现与量筒11的有效联结。量筒11的内腔中设有多层滤泡网13，多层滤泡网13在量筒11的高度方向上依次间隔设置，滤泡网13用于使喷入的泡沫均匀分散且密实地填充于量筒11的内腔中。具体地，量筒11由PMMA有机玻璃制造，量筒11内径为20cm，高30cm，壁厚2mm，容量为10L。

本可选方案中，如图1所示，滤泡网13水平设置。相邻两层滤泡网13之间的间距相等，且滤泡网13上网格的孔径由下至上逐层变小。具体地，如图1所示，滤泡网13的数量为三层，三层滤泡网13分别嵌于量筒11内刻度为3000ml、6000ml、9000ml处，且滤泡网13自上而下孔径分别是5mm、10mm、20mm，三层滤泡网13孔径的该种设置，一方面使泡沫发生装置20内的泡沫不因滤泡网13的设置而不能顺畅地充入量筒11中，且使泡沫均匀、分散地充入，另一方面网格的孔径由下至上逐层变小可使充入的泡沫密实的填充量筒11的内腔。

本可选方案中，量筒11的筒底朝其开口顶端上凸形成锥形筒底，锥形筒底的锥度为2°～ 5°。具体地，锥形筒底厚5mm，高度为10mm。集液装置30与锥形筒底的最低位置连通，以便于量筒11内产生的溶液迅速流入集液装置30内；泡沫发生装置20与锥形筒底顶部的位置连通，以便泡沫顺利充入量筒11内。

可选地，如图1-图3所示，综合采集装置50包括用于计时的计时器51、用于称重的电子天平52、用于同步采集计时器51的时间数据及电子天平52的质量数据的数据采集卡53、用于对时间数据和质量数据进行处理以生成泡沫消散曲线的数据处理器54、用于实时显示生成的泡沫消散曲线的显示器55及用于供生成的泡沫消散曲线向外导出的USB接口56。计时器 51和电子天平52分别与数据采集卡53连接。数据采集卡53与数据处理器54连接。显示器 55和USB接口56分别与数据处理器54连接。具体地，USB接口56位于综合采集装置50 的侧面板上，具备1万次有效插拔读取性能；电子天平52量程为5000g，精度为0.1g；综合采集装置50还包括操作面板57，操作面板57上设有“电源”键、“返回”键、“OK”键及“选择”键；显示器55位于操作面板57的一侧，显示器55为具备背光功能的液晶显示屏。

本实用新型的综合采集装置50工作时，通过提前设定的数据采集间隔，计时器51每走过一个时间间隔，数据采集卡53将会记录一对数据，即时间数据和质量数据，然后数据采集卡53将采集的数据传送给数据处理器54，数据处理器54将得到的(时间，质量)数据转化成二维坐标，即(t，m)，并绘制在以时间为横坐标，量筒11内泡沫质量为纵坐标的笛卡尔坐标系中，并通过显示器55显示在屏幕上，当量筒11中的泡沫质量小于总质量的一半时即可停止试验。通过显示在综合采集装置50的显示器55上的曲线即可直观的得出泡沫剂的半衰期时间，直观、可靠，另外，通过USB接口56可导出文本数据到个人电脑上进行进一步的数据研究，实现对数据的二次挖掘。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，包括：

试验筒(10)，所述试验筒(10)用于容装待测定半衰期的盾构用泡沫，并使泡沫均匀分散且密实地填充于其内腔中，所述试验筒(10)连通有泡沫发生装置(20)，所述泡沫发生装置(20)用于产生盾构用泡沫并使泡沫均匀分散地喷入所述试验筒(10)的内腔中；

测定设备还包括集液装置(30)，所述集液装置(30)用于对所述试验筒(10)内泡沫消散产生的溶液进行收集，所述集液装置(30)与所述试验筒(10)的底端侧壁连通，以使所述试验筒(10)内泡沫消散产生的溶液迅速流入所述集液装置(30)中；

所述测定设备还包括支承于实验平台(40)上的综合采集装置(50)，所述试验筒(10)支设于所述综合采集装置(50)上，所述综合采集装置(50)用于按照设定的数据采集间隔同步采集每个时间数据及所述试验筒(10)内泡沫质量的质量数据，以实时显示基于试验时间和泡沫质量的泡沫消散曲线进而获取盾构用泡沫剂的半衰期。

2.根据权利要求1所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述泡沫发生装置(20)包括泡沫发生器(21)、泡沫输送管(22)、第一开关阀(23)、起泡器(24)及空气压缩机；

所述泡沫发生器(21)支承于所述实验平台(40)上，所述空气压缩机与所述泡沫发生器(21)连通，以向所述泡沫发生器(21)中供给高压空气，进而使所述泡沫发生器(21)中的水和泡沫剂在高压空气作用下发泡成盾构用泡沫；

所述起泡器(24)可拆卸地连接于所述试验筒(10)底端的外侧壁上且与所述试验筒(10)的内腔连通，所述起泡器(24)用于使流经的泡沫与空气充分混合后喷入所述试验筒(10)内；

所述泡沫输送管(22)的两端分别与所述泡沫发生器(21)和所述起泡器(24)相连；

所述第一开关阀(23)连接于所述泡沫输送管(22)的管路中以控制所述泡沫输送管(22)的通断。

3.根据权利要求2所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述泡沫输送管(22)包括带滑动器(222)的输送软管(221)、第一镀锌管(223)及第二镀锌管(224)；

所述第一镀锌管(223)的一端与所述第一开关阀(23)的进流侧相连，所述第一镀锌管(223)的另一端连接所述输送软管(221)，所述输送软管(221)的另一端与所述泡沫发生器(21)相连；

所述第二镀锌管(224)的两端分别与所述第一开关阀(23)的出流侧和所述起泡器(24)连接。

4.根据权利要求1所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述集液装置(30)包括第二开关阀(31)、出液管(32)及集液皿(33)；

所述第二开关阀(31)可拆卸地连接于所述试验筒(10)底端的外侧壁上且与所述试验筒(10)的内腔连通；

所述出液管(32)与所述第二开关阀(31)连通，所述集液皿(33)支承于所述实验平台(40)上，所述出液管(32)用于将由所述试验筒(10)内流出的溶液导入所述集液皿(33)中。

5.根据权利要求4所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述集液装置(30)还包括阻拦纱网，所述阻拦纱网连接于所述第二开关阀(31)的进流端，所述阻拦纱网用于防止所述试验筒(10)内未变成溶液的泡沫经所述第二开关阀(31)流入所述出液管(32)中。

6.根据权利要求4所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述出液管(32)由所述第二开关阀(31)至所述集液皿(33)方向向下倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述试验筒(10)包括量管状的量筒(11)，所述量筒(11)支设于所述综合采集装置(50)上，所述量筒(11)的开口顶端可拆卸式连接有顶盖(12)，所述顶盖(12)用于防止泡沫喷入所述量筒(11)时向外溅射；

所述量筒(11)的内腔中设有多层滤泡网(13)，多层所述滤泡网(13)在所述量筒(11)的高度方向上依次间隔设置，所述滤泡网(13)用于使喷入的泡沫均匀分散且密实地填充于所述量筒(11)的内腔中。

8.根据权利要求7所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述滤泡网(13)水平设置；

相邻两层所述滤泡网(13)之间的间距相等，且所述滤泡网(13)上网格的孔径由下至上逐层变小。

9.根据权利要求7所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述量筒(11)的筒底朝其开口顶端上凸形成锥形筒底，所述锥形筒底的锥度为2°～5°；

所述集液装置(30)与所述锥形筒底的最低位置连通，以便于所述量筒(11)内产生的溶液迅速流入所述集液装置(30)内。

10.根据权利要求1所述的盾构用泡沫半衰期测定设备，其特征在于，

所述综合采集装置(50)包括用于计时的计时器(51)、用于称重的电子天平(52)、用于同步采集所述计时器(51)的时间数据及所述电子天平(52)的质量数据的数据采集卡(53)、用于对所述时间数据和所述质量数据进行处理以生成泡沫消散曲线的数据处理器(54)、用于实时显示生成的泡沫消散曲线的显示器(55)及用于供生成的泡沫消散曲线向外导出的USB接口(56)；

所述计时器(51)和所述电子天平(52)分别与所述数据采集卡(53)连接；

所述数据采集卡(53)与所述数据处理器(54)连接；

所述显示器(55)和所述USB接口(56)分别与所述数据处理器(54)连接。

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