[发明专利]一种用于灌浆工程中密度测量的自循环差压式密度计

说明书

技术领域

本发明涉及一种密度计，特别是涉及一种搅浆桶内外自循环差压式密度计是专为灌浆工程中检测灌浆浆液密度研发的。所属技术领域为水利水电工程和地基与基础处理工程。

背景技术

在灌浆工程中，浆液密度是一个必须测量的重要参数，目前灌浆工程中使用的较多的是核子密度计和差压式密度计，核子密度计由于价格昂贵和环保部门管理严密，在使用和管理中带来诸多不便，已逐渐淡出市场。目前灌浆工程中使用较多的是差压实密度计，其原理是源于静压式液位测量，这种方法只适合检测静态和流速相对稳定流体。而在灌浆施工中，为了避开高压浆液的冲击，这种方法的传感器只能通过一个分流阀安装在主灌浆管道的分流管道上。其结果是：

(1)密度传感器安装在分流管道上，由于分流管道接回搅浆桶或水泵吸入口的低压端，使主灌浆管道平时就处于半卸压状态，因此高压灌浆时，影响主灌浆管道调不到要求的灌浆压力，而不能实施高压灌浆。在灌浆现场高压灌浆时施工单位为保证实施高压，几乎都是关闭密度传感器分流阀(停掉密度检测)，靠记录仪主机弄虚做假编造数据或人工记录，使密度测量装置完全失去了意义。

(2)密度传感器安装在的分流管道上，分流浆液流量不能少于25L/min左右才能保证密度正常的测量流量，而现场使用的灌浆泵输出满泵量基本上都是100L/min，且灌浓浆时最大泵量不超过90L/min，剩下的60～70L/min不能满足大灌浆量灌浆主管道的浆液供给，影响灌浆的正常实施。

(3)在灌浆过程中由于灌浆泵和高压调节阀的作用，灌浆管道中压力和浆液流速变化的幅值很大，且又是十分频繁的。压力波动和调压阀调节引起的动态附加力和浆液流速的变化都会直接影响到浆液密度的测量精度和真实性，事实上这种以测压力变化ΔP求解浆液密度的比重法和差压法密度传感器即使安装在分流管道上，并设置缓冲装置，也无法逾越时刻变化着的流速跳变的影响，即测量结果的ΔP是密度变化引起的ΔP1和流速变化引起的ΔP2共同作用导致的。低压灌浆时，测量误差都大于5％，高压灌浆时，最大测量误差可达±48％。根本无法满足灌浆生产计量需求。

(4)为避免压力和浆液流速变化的影响，将传感器安装在低压返浆分流管道上，会出现新的问题：没有返浆时测不到浆液密度；返浆量小时测不准密度，测量筒进口和筒底部极易沉浆结垢乃至堵塞；返浆量大时，特别是小裂隙的高压灌浆和帷幕灌浆的衡压和屏浆阶段，浆液流速的突变，同样会出现上述(3)条中的情况。

因此灌浆工程中通用差压式密度计在灌浆闭合管道中测量受高压驱动且压力、流速频繁跳动的动态浆液的密度，流速和动态压力的影响是难以逾越的技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量精度高和真实性高的用于灌浆工程中密度测量的自循环差压式密度计。

为了解决上述技术问题，本发明提供的用于灌浆工程中密度测量的自循环差压式密度计，泥浆泵的进口端连接搅浆桶的底部，所述的泥浆泵的出口端连接三通阀的进口端，所述的三通阀的一个出口连接测量筒的底部，所述的三通阀的另一个出口连接分流阀的进口端，所述的分流阀的出口端通过回浆管与所述的泥浆泵的进口端或所述的搅浆桶连接，所述的测量筒的顶部设有漏浆斗，所述的漏浆斗设有出浆口，所述的出浆口与所述的搅浆桶连接，所述的测量筒上设有压力传感器，所述的压力传感器与各类记录仪相接。

所述的三通阀为异形三通阀，所述的异形三通阀的两个出口的夹角为30°且与所述的分流阀连接的出口水平设置，与所述的测量筒连接的出口呈30°斜置。

采用上述技术方案的用于灌浆工程中密度测量的自循环差压式密度计，主要有三部分组成：动力装置、测量装置、调节装置，而将这三部分连接成一个整体进行工作的是一个夹角为30°的异形三通阀，其中连接测量筒和调节阀的两个出口的夹角为30°。通过精密计算和反复试验，该角度下能保证分流到测量筒中的浆液量处于最佳状态，即保证测量筒内稀浆不喷出浓浆不沉淀且均以层流的流态从测量筒顶部溢出。

灌浆工程中通用差压式密度计在灌浆闭合管道中测量受高压驱动且压力、流速频繁跳动的动态浆液的密度，流速和动态压力的影响是难以逾越的技术难题。因此采用差压式密度计测量灌浆浆液的密度的测量筒必须脱离灌浆管道(无论是进浆或返浆管道)。

本技术方案把测量筒安置于搅浆桶旁边，通过一个小型恒速泥浆泵把搅浆桶内的灌浆浆液抽出来流经测量筒再返流回搅浆桶，从而形成搅浆桶内外闭合管道自循环的差压式浆液密度测量体系。由于所采用的驱动电机具有刚性特征，所以只要电机功率足够，就可以实现泥浆泵的电机转速恒定和测量筒中流体流速稳定，从而保证了测量客观性和准确性。