[发明专利]充填料浆临界流速与沉降速率检测装置及用其检测的方法

权利要求书

1.一种充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，其特征在于，所述的检测装置包括圆环柱形桶、变频调速伸缩轴转子、直角搅拌杆、供料管道、浮子、激光测速仪、刻度尺、高清摄像仪、液压支架，供料管固定安装在圆环柱形桶的上部与圆环柱形桶相通，激光测速仪、刻度尺分别固定在圆环柱形桶外部，直角搅拌杆与变频调速伸缩轴转子连接置于圆环柱形桶内，与圆环柱形桶同轴安装；高清摄像仪用液压支架支撑位于圆环柱形桶外；通过充填料浆在圆环柱状桶内的圆周运动，用激光测速仪检测料浆流动速率，用高清摄像仪观察充填料浆的沉降过程，得到充填料浆流动过程中的临界流速、动态沉降速率。

2.根据权利要求1所述的充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，其特征在于，所述圆环柱形桶外径大于三倍充填料浆管道内径，圆环柱形桶外径与其内径的差大于等于50mm，圆环柱形桶内的充填料浆深度等于充填管道内径。

3.根据权利要求1所述的充填料浆临界流速与沉降速率检测装置，其特征在于，直角搅拌杆安装交角为120°，搅拌过程中不留料浆沉积死角。

4.根据权利要求1所述的充填料浆临界流速与沉降速率监测装置，其特征在于，所述激光测速仪具有时间和速度监测与存储功能。

5.一种用权利要求1-4所述的充填料浆临界流速与沉降速率检测装置进行充填料浆临界流速的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）设备启动：安装直角搅拌杆，设置变频调速转子转速，启动变频调速转子，开启高清摄像仪；

2）注入充填料浆：通过供料管道注入充填料浆至要求深度，调节转子转速使充填骨料充分均匀悬浮，充填料浆流速与搅拌杆同步转动时关闭转子快速升起搅拌杆；

3）充填料浆流速计量：充填料浆与转子同步转动后关闭转子，升起搅拌杆后快速投入浮子，浮子在充填料浆表面的运动速度等于料浆的实际流速，浮子经过激光测速仪时，激光测速仪记下并储存料浆流速与时间；

4）不均匀悬浮临界流速检测：通过高清摄像仪观察分析同一母线上的充填料浆浓度变化，料浆径向恰好出现浓度差时的流速为充填料浆均匀悬浮向不均匀悬浮转变的临界流速，并在激光测速仪上记录；

5）临界淤积流速检测：通过高清摄像仪观察圆环柱形桶恰好有骨料淤积时，所记录的流速即为充填料浆临界淤积流速。

6.根据权利要求5所述的用充填料浆临界流速与沉降速率检测装置进行充填料浆临界流速的检测方法，其特征在于，所述步骤2）与步骤3）中充填料浆在搅拌作用下形成的料浆均匀悬浮同步流速大于等于管道输送临界流速经验公式计算值的1.5倍。

7.一种用权利要求1-4所述的充填料浆临界流速与沉降速率检测装置检测充填料浆沉降速率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）设备启动与料浆注入：安装直角搅拌杆，设置变频调速转子转速，启动变频调速转子，开启高清摄像仪，通过供料管注入充填料浆至要求深度，调节转子转速使骨料充分均匀悬浮；

2）动态沉降速率检测：充填料浆流速与搅拌杆转速相等后降低变频调速转子的转速，降低充填料浆运动速度，观察料浆运动过程中刻度尺位置同一母线上料浆沉降过程，记录清水与浊水交界面的下降位移和时间，计算充填料浆的动态沉降速率。

8.根据权利要求7所述用充填料浆临界流速与沉降速率检测装置检测充填料浆沉降速率的方法，其特征在于，改变充填料浆的骨料粒级组成、配比参数和料浆深度，使用所述的检测装置测试多组充填料浆的临界流速，通过理论分析得到充填料浆临界流速的理论函数模型；通过改变充填料浆的骨料粒级组成、配比参数和料浆深度测出不同充填料浆的动态沉降速率，建立动态沉降速率的数学模型。

9.根据权利要求7所述用充填料浆临界流速与沉降速率检测装置检测充填料浆沉降速率的方法，其特征在于，记录料圆周运动过程中，由清水与浊水交界面的下降位移和时间，检测计算沉降速率。

10.根据权利要求8所述用充填料浆临界流速与沉降速率检测装置检测充填料浆沉降速率的方法，其特征在于，通过临界流速函数模型和动态沉降速率数学模型，分析充填料浆在管道中运动过程中临界流速与动态沉降速率的相关关系。