[發(fā)明專利]充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置及用其檢測(cè)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710600699.9
• 申請(qǐng)日: 2017-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN107238553A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘德清;高鋒;吳永強(qiáng);陳超;甘澤;郭君;張偉航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N11/00
• 分類號(hào): G01N11/00
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙)13123
• 代理人: 吳風(fēng)江

1.一種充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的檢測(cè)裝置包括圓環(huán)柱形桶、變頻調(diào)速伸縮軸轉(zhuǎn)子、直角攪拌桿、供料管道、浮子、激光測(cè)速儀、刻度尺、高清攝像儀、液壓支架，供料管固定安裝在圓環(huán)柱形桶的上部與圓環(huán)柱形桶相通，激光測(cè)速儀、刻度尺分別固定在圓環(huán)柱形桶外部，直角攪拌桿與變頻調(diào)速伸縮軸轉(zhuǎn)子連接置于圓環(huán)柱形桶內(nèi)，與圓環(huán)柱形桶同軸安裝；高清攝像儀用液壓支架支撐位于圓環(huán)柱形桶外；通過充填料漿在圓環(huán)柱狀桶內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，用激光測(cè)速儀檢測(cè)料漿流動(dòng)速率，用高清攝像儀觀察充填料漿的沉降過程，得到充填料漿流動(dòng)過程中的臨界流速、動(dòng)態(tài)沉降速率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置，其特征在于，所述圓環(huán)柱形桶外徑大于三倍充填料漿管道內(nèi)徑，圓環(huán)柱形桶外徑與其內(nèi)徑的差大于等于50mm，圓環(huán)柱形桶內(nèi)的充填料漿深度等于充填管道內(nèi)徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置，其特征在于，直角攪拌桿安裝交角為120°，攪拌過程中不留料漿沉積死角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充填料漿臨界流速與沉降速率監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述激光測(cè)速儀具有時(shí)間和速度監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)功能。

5.一種用權(quán)利要求1-4所述的充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置進(jìn)行充填料漿臨界流速的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）設(shè)備啟動(dòng)：安裝直角攪拌桿，設(shè)置變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子，開啟高清攝像儀；

2）注入充填料漿：通過供料管道注入充填料漿至要求深度，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速使充填骨料充分均勻懸浮，充填料漿流速與攪拌桿同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)關(guān)閉轉(zhuǎn)子快速升起攪拌桿；

3）充填料漿流速計(jì)量：充填料漿與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)后關(guān)閉轉(zhuǎn)子，升起攪拌桿后快速投入浮子，浮子在充填料漿表面的運(yùn)動(dòng)速度等于料漿的實(shí)際流速，浮子經(jīng)過激光測(cè)速儀時(shí)，激光測(cè)速儀記下并儲(chǔ)存料漿流速與時(shí)間；

4）不均勻懸浮臨界流速檢測(cè)：通過高清攝像儀觀察分析同一母線上的充填料漿濃度變化，料漿徑向恰好出現(xiàn)濃度差時(shí)的流速為充填料漿均勻懸浮向不均勻懸浮轉(zhuǎn)變的臨界流速，并在激光測(cè)速儀上記錄；

5）臨界淤積流速檢測(cè)：通過高清攝像儀觀察圓環(huán)柱形桶恰好有骨料淤積時(shí)，所記錄的流速即為充填料漿臨界淤積流速。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置進(jìn)行充填料漿臨界流速的檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟2）與步驟3）中充填料漿在攪拌作用下形成的料漿均勻懸浮同步流速大于等于管道輸送臨界流速經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值的1.5倍。

7.一種用權(quán)利要求1-4所述的充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置檢測(cè)充填料漿沉降速率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）設(shè)備啟動(dòng)與料漿注入：安裝直角攪拌桿，設(shè)置變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子，開啟高清攝像儀，通過供料管注入充填料漿至要求深度，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速使骨料充分均勻懸浮；

2）動(dòng)態(tài)沉降速率檢測(cè)：充填料漿流速與攪拌桿轉(zhuǎn)速相等后降低變頻調(diào)速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，降低充填料漿運(yùn)動(dòng)速度，觀察料漿運(yùn)動(dòng)過程中刻度尺位置同一母線上料漿沉降過程，記錄清水與濁水交界面的下降位移和時(shí)間，計(jì)算充填料漿的動(dòng)態(tài)沉降速率。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述用充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置檢測(cè)充填料漿沉降速率的方法，其特征在于，改變充填料漿的骨料粒級(jí)組成、配比參數(shù)和料漿深度，使用所述的檢測(cè)裝置測(cè)試多組充填料漿的臨界流速，通過理論分析得到充填料漿臨界流速的理論函數(shù)模型；通過改變充填料漿的骨料粒級(jí)組成、配比參數(shù)和料漿深度測(cè)出不同充填料漿的動(dòng)態(tài)沉降速率，建立動(dòng)態(tài)沉降速率的數(shù)學(xué)模型。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述用充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置檢測(cè)充填料漿沉降速率的方法，其特征在于，記錄料圓周運(yùn)動(dòng)過程中，由清水與濁水交界面的下降位移和時(shí)間，檢測(cè)計(jì)算沉降速率。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述用充填料漿臨界流速與沉降速率檢測(cè)裝置檢測(cè)充填料漿沉降速率的方法，其特征在于，通過臨界流速函數(shù)模型和動(dòng)態(tài)沉降速率數(shù)學(xué)模型，分析充填料漿在管道中運(yùn)動(dòng)過程中臨界流速與動(dòng)態(tài)沉降速率的相關(guān)關(guān)系。