[发明专利]一种煤矿充填料浆的流变性能测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿充填料浆的流变性能测试装置及测试方法，尤其适用于实验室通过该测试装置精确测定充填材料的匀质性、塑性粘度、屈服应力。

背景技术

煤矿膏体充填料浆流变特性的测定对于浆料输送管道的设计有重要意义，获得流变参数后，即可应用非牛顿流体力学的有关知识确定管道中流体的类型(如宾汉流体、塑性流体和假塑性流体等)进而根据有关理论确定管道中流体的流速分布，压力降、流量、平均流速和平均应变流速等，为管道输送设备系统的优化设计建立相关理论和提供试验依据。

流变仪作为测试料浆流变参数的常用仪器，主要有锥板式、平行板式、同轴圆筒式和毛细管式。但该类型的流变仪都是针对低浓度流体设计的, 现在以煤矸石作为充填骨料的充填技术的应用需要解决高浓度充填料浆参数测定的难题。

现有技术以及不足：现有针对充填料浆流变性能测试设计的专用仪器相对较少，已有的混凝土流变仪对塑性粘度，屈服应力的测试精确度不够高，均质性评估性能低。一种混凝土流变仪，公开号为CN2569143Y，提供了一种用于测定大流动性混凝土流变学参数的仪器，同时用于实验室进行混凝土流变性能测定和施工现场的施工质量控制，但是该仪器的流变性能测试方法误差较大，且无法对材料的均质性进行评估；一种流变仪，公开号为CN101101254A，提供了一种粘度测量仪器，该仪器用于对低粘度物料进行测试，尺寸较小，不适用于充填物料的流变性能测试；公告号为CN203720175U，提供了一种用于测试新拌混凝土流变性能装置，该装置可测出多组数据来均衡反应物料的流变性能参数，适用于实验室新拌混凝土流变性能测试，又可监控施工现场混凝土质量。其采用的测试方法较单一，测试数据精度有限。

尽管塌落度试验是目前国内广泛应用的现场测试方法，但该方法难以准确反映充填料浆的流变性能，煤矿充填料浆的工作性是一种综合性能，至少应包括三个指标，即流动性、粘聚性和可泵性。研制开发一种既使用方便，又能科学地反映充填料浆流变性能的测试仪器和测试方法具有非常重要的现实意义。

发明内容

本发明旨在提供一种精确测量充填料浆流变参数的新型煤矿充填料浆流变性能测试装置。本发明还提供了煤矿充填料浆的流变性能测试方法

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种煤矿充填料浆的流变性能测试装置，包括外筒、内筒、固定板、扭矩传感器、螺栓、连接杆；所述外筒内侧设有内筒，外筒的内壁与内筒的外壁接触，所述外筒上边缘设有凹槽，固定板通过凹槽与外筒外部设置的卡槽相互卡紧；所述固定板上设有圆形凹槽与内筒相互咬合，内筒开口处于固定板的弧形凹槽中，有效防止测试过程中物料流出；；所述固定板上部设有凸出的方形固定卡槽，扭矩传感器设置在固定板的固定卡槽内，通过螺栓连接；扭矩传感器内设有变速电机，连接杆上端分别连接小型电机和扭矩传感器，连接杆下端位于内筒中部，连接杆长度能调节，从而调节旋转叶片的不同高度位置；连接杆下端设有阻力件，阻力件与筒内料浆接触。

上述装置中，所述阻力件为旋转叶片，连接杆下端插入旋转叶片连接口处。

上述装置中，所述连接杆下端设有的阻力件为旋转式测试组件，所述旋转式测试组件由水平杆、测试杆、旋转叶片、紧固螺栓组成，水平杆中间设有螺栓孔，水平杆通过紧固螺栓与连接杆固定连接，水平杆一侧设有通孔，测试杆穿过该通孔与水平杆相互固定，测试杆上设有旋转叶片；连接杆旋转时，能带动测试杆进行圆周运动。进一步地，所述测试杆与水平杆固定连接，测试杆上的旋转叶片能沿测试杆上下移动。

上述装置中，所述内筒的内壁设有多条环壁倾斜凸纹，凸纹与垂直方向夹角为15度。此设计目的是为了增大内筒的内壁与浆料间摩擦，在内筒旋转时有效带动桶内浆料的旋转搅拌。

上述装置中，为保证测试数据的稳定性，所述内筒的充填料浆占内筒容积的三分之二以上。

本发明提供了一种煤矿充填料浆的流变性能测试方法，采用上述装置，包括以下步骤：

（1）选择连接杆和阻力件安装至扭矩传感器，阻力件为旋转叶片；

（2）调节连接杆长度至高、中、低位中的任一位置，高，中，低位分别位于料浆内筒体积的三分之二处，二分之一处，三分之一处；；

（3）将新拌合好的料浆倒入内筒，阻力件应完全浸入料浆内，为保证测试数据的稳定性，所述内筒的充填料浆约占内筒容积的三分之二以上；料浆液面高度需至少高于阻力件上端线；