[發明專利]微米級顆粒堆積密實度測試裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 202110829455.4
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113504149B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 劉加平;俞曉涵;舒鑫;劉新;王浩;謝惟肖
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N9/02
• 分類號: G01N9/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

1.微米級顆粒堆積密實度測試裝置，其特征在于，包括活塞(1)、外套筒(2)、濾膜(3)、不銹鋼濾網(4)、帶孔薄片(5)、密封墊圈(6)、帶孔支撐組件(7)和儲液組件(8)；所述的外套筒(2)上下敞口，上部裝入活塞(1)，下部通過螺紋與帶孔支撐組件(7)相連，形成儲料倉；所述的帶孔薄片(5)、不銹鋼濾網(4)和濾膜(3)依次置于帶孔支撐組件(7)上方，形成測試裝置的過濾部件，所述不銹鋼濾網(4)的孔徑大于所述濾膜(3)的孔徑；所述的儲液組件(8)位于帶孔支撐組件(7)下方；所述的密封墊圈(6)置于外套筒(2)與帶孔支撐組件(7)連接處的下方，固定帶孔薄片(5)的位置。

2.根據權利要求1所述的微米級顆粒堆積密實度測試裝置，其特征在于，所述的外套筒(2)距頂端處設有一凹槽，用于固定待測樣品的初始高度，外側底端有螺紋，用以連接帶孔支撐組件(7)。

3.根據權利要求1所述的微米級顆粒堆積密實度測試裝置，其特征在于，所述的活塞(1)的上端與萬能試驗機常規壓縮夾具的直徑一致，下端裝入外套筒(2)后會形成0.02～0.06mm的間隙，便于其在外套筒(2)中上下活動，傳載外加載荷至待測樣品上。

4.根據權利要求1所述的微米級顆粒堆積密實度測試裝置，其特征在于，所述的帶孔支撐組件(7)頂端內側設有用以連接外套筒(2)螺紋；帶孔薄片(5)下端設有便于濾液流入帶孔支撐組件(7)的平行分布的凹槽。

5.根據權利要求1所述的微米級顆粒堆積密實度測試裝置，其特征在于，所述的濾膜(3)與不銹鋼濾網(4)的直徑均與外套筒(2)的內徑一致，不銹鋼濾網(4)置于濾膜(3)與帶孔薄片(5)之間。

6.根據權利要求1所述的微米級顆粒堆積密實度測試裝置，其特征在于，所述的儲液組件(8)的內徑大于帶孔支撐組件(7)底端的直徑，限制帶孔支撐組件(7)運動。

7.根據權利要求1所述的微米級顆粒堆積密實度測試裝置，其特征在于，還包括配合使用的脫模裝置(9)，在所述的脫模裝置(9)上端放置外套筒(2)，下端有充足的空間，便于活塞(1)向下運動。

8.權利要求1所述的微米級顆粒堆積密實度測試裝置的測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將待測顆粒與溶劑混合并拌和均勻，得到測試漿體；

2)組裝微米級顆粒堆積密實度的測試裝置，將測試漿體倒入儲料倉，使液面位于外套筒(2)內表面的凹槽處；

3)適當振動測試裝置，以排出裝樣過程引入的氣泡；

4)裝入活塞(1)，使其與測試漿體表面接觸，將測試裝置置于萬能試驗機加載平臺上；

5)編輯加載程序；

6)將萬能試驗機的力顯示界面清零，移動橫梁使試驗機的上壓頭與活塞(1)的上截面接觸，但無力作用，清零位移顯示界面，開始加載；

7)記錄加載過程中活塞(1)的位移，當位移不再變化時，終止加載；

8)依次取下儲液組件(8)與帶孔支撐組件(7)，利用脫模裝置(9)，手動操作萬能試驗機的橫梁，使得儲料倉中濾餅完整脫出；

9)在濾餅中心取樣，利用刻刀將其切成大小一致的立方體，記錄初始質量m₀，將立方體塊體烘干至恒重，記錄干燥后的質量m₁，利用下式計算濾餅的固相體積分數

其中，ρ_s為顆粒的密度；ρ_l為溶劑的密度；重復步驟1)至步驟9)，測試同一測試漿體在不同加載壓力下得到的濾餅的固相體積分數，并繪制固相體積分數-壓力曲線，使得壓力發散的固相體積分數即為顆粒的堆積密實度。

9.根據權利要求8所述的微米級顆粒堆積密實度測試裝置的測試方法，其特征在于，所述的步驟5)中，編輯加載程序，具體為：使得萬能試驗機的上壓頭先以0.01～0.2mm/s的速率下降，當施加的壓力達到設定值的90％時，壓力再以40～60N/s的速率增加直至達到設定的加載壓力，此后萬能試驗機施加的壓力保持恒定。