专利名称：带有密度采样支路的三参数大循环灌浆测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于液体测量技术领域，特别涉及浆液测量系统的结构设计。
背景技术：
灌浆工程是水利工程，建筑工程等领域的一项基础处理工程，例如在水电站的大坝修建过程中，通过大坝上的灌浆孔将配置好的水泥浆注入到大坝中，对大坝加固及防渗；对建筑物的地基进行灌浆，以保证地基坚固。在灌浆工程中，在线测量浆液的流量、灌浆管道中的压力和浆液的密度是保证灌浆工程质量的重要手段。即“三参数大循环”的灌浆方式，是保证灌浆质量的一种有效方法一方面孔内回浆不断与搅拌桶的新鲜浆液混合，降低了循环浆液的温度，保证了灌入浆液的质量；另一方面通过密度计、压力计和流量计对浆液的三参数实时在线记录保证了灌浆的水灰比，保证了浆液的质量和水泥的计量。从而保证了灌浆工程的质量。
现有的一种基于“三参数大循环”的灌浆方式的浆液测量系统的结构如图1所示，包括浆液搅拌桶1，灌浆泵2，密度计3，进浆管5，进浆流量计6，压力计8，阀门9，返浆管10，返浆流量计11，其中，进浆管路5和返浆管路10的一端分别与浆液搅拌桶1相连，进浆管路5和返浆管路10的另一端均插入灌浆孔7中形成浆液回路；在进浆管路5上连接有灌浆泵2和进浆流量计6，在返浆管路10上连接压力计8，返浆流量计11和密度计3。
上述系统存在以下不足之处密度计3安装在返浆管路10上，从返浆管路上对浆液进行采样，以返浆的密度替代进浆的密度，这样导致的问题如下1、当灌浆孔内吸浆量特别大时，导致无返浆，这时就无法测得返浆密度。
2、返浆是进浆经历灌浆孔内部的复杂情况(吸水不吸浆或孔内涌水)后的结果，而工程要求测量的是进浆管路上的浆液的密度，测量返浆密度用来作为进浆的密度，使测量结果不准确，不可靠。
现有的另外一种基于“三参数大循环”的灌浆方式的浆液测量系统的结构如图2所示，包括浆液搅拌桶1，灌浆泵2，核子密度计14，进浆管5，进浆流量计6，压力计8，阀门9，返浆管10，返浆流量计11，其中，进浆管路5和返浆管路10的一端分别与浆液搅拌桶1相连，进浆管路5和返浆管路10的另一端均插入灌浆孔7中形成浆液回路；在进浆管路5上连接有灌浆泵2、核子密度计14和进浆流量计6，在返浆管路10上连接压力计8，返浆流量计11。
上述采用核子密度计进行密度测量的系统具有以下不足1、采用核子密度计利用核源产生的射线通过测量管路衰减程度判断浆液的密度，射线的衰减首先受固体管路厚度的影响(管路越厚，衰减越大)，其次才是浆液密度的影响(浆液越浓，衰减越大)。水泥浆液具有易沉积易凝固的特性，一旦开始灌浆势必在管路上沉积凝固，灌浆时间越长，沉积凝固的越厚；浆液越浓，沉积凝固的越快越厚。凝固的固体造成的衰减会产生浆液变浓的假象，导致密度测量严重不准，甚至清水都能显示成1∶1的浓浆。因此在过完浓浆或是使用时间稍长，就会严重影响核子密度计的准确性，对工程质量造成影响。
2、核源是一个巨大的安全隐患，核源的安全距离为1米左右。有沉积凝固，就需要处理，在正常灌浆中，可以保证有足够的安全距离，在处理管路沉积浆液的时，却是近距离的接触。核子密度计的使用无疑会对施工人员的健康造成一定程度的伤害。
3、核源的自身存在辐射特点，对核子密度计的使用往往受到实行严格限制，给实际应用带来难度。
因此对浆液密度的准确、安全的测量是浆液测量系统的关键技术，是急待解决的难题。
发明内容
本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，设计出一种带有密度采样支路的三参数大循环灌浆测量系统，将密度计设置在进浆管路中的采样支路上，可直接、准确地得到进浆的密度；更进一步，采用压差原理的密度计测量浆液的密度；具有环保、安全和实用的特点。
本实用新型设计的带有密度采样支路的三参数大循环灌浆测量系统，包括浆液搅拌桶，灌浆泵，密度计，进浆管，进浆流量计，压力计，阀门，返浆管，返浆流量计，其中，进浆管路和返浆管路的一端分别与浆液搅拌桶的出口和进口相连，进浆管路和返浆管路的另一端均插入灌浆孔中形成浆液回路；在进浆管路上连接有灌浆泵和进浆流量计，在返浆管路上连接压力计，返浆流量计；其特征在于，还包括一密度采样支路和采样浆液回流管路，所述密度计的进口和出口分别与密度采样支路和采样浆液回流管路的一端相连；密度采样支路和采样浆液回流管路的另一端分别与灌浆泵的出口和浆液搅拌桶的进口相连。
上述系统中的密度计可采用压差密度计。
本实用新型的特点及效果1、本实用新型与已有的浆液三参数测量系统相比，其区别特征是将密度计设置在进浆管路中的密度采样支路上，解决了不能直接、准确地得到进浆的密度的难题；通过流速稳定装置使密度采样支路中的浆液匀速通过密度传感器后流回浆液搅拌桶，由于该支路在灌浆泵之后因此采样不需要增加额外的装置抽取浆液，又因为支路在进浆流量计之前故从支路中的流回浆桶中的浆液不参与计量(密度采样支路的作用是对浆液搅拌桶中的浆液进行连续不断的采样)，这样就实现了对浆液密度在线、连续的测量。
2、更进一步，本实用新型采用压差原理的密度计测量浆液的密度；具有环保、安全和实用的特点。在测量效果上更优于核子密度计，获得了安全、无核辐射、性能稳定、计量准确的技术效果。完全适用于灌浆过程中水泥浆液密度的测定。
3、本实用新型可利用已有的基于“三参数大循环”的灌浆方式的浆液测量系统，即以原有管路及设备为基础，在进浆管路上增加一密度采样支路，并在该采样支路上安装密度计取代原来安装在返浆管路上的密度计即可实现。
图1为已有的一种三参数大循环测量系统结构示意图。
图2为已有的另一种三参数大循环测量系统结构示意图。
图3为本实用新型的带有密度采样支路的三参数大循环灌浆测量系统示意图。
图4为本实用新型采用的密度计实施例结构示意图。
具体实施方式
本实用新型设计的带有采样支路的三参数大循环灌浆测量系统结合附图及实施例详细说明如下本实用新型设计的带有采样支路的三参数大循环灌浆测量系统总体结构如图3所示，包括浆液搅拌桶1，灌浆泵2，密度计3，进浆管5，进浆流量计6，压力计8，阀门9，返浆管10，返浆流量计11，其中，进浆管路5和返浆管路10的一端分别与浆液搅拌桶1的出口和进口相连，进浆管路5和返浆管路10的另一端均插入灌浆孔7中形成浆液回路；在进浆管路5上连接有灌浆泵2和进浆流量计6，在返浆管路10上连接压力计8，返浆流量计11；其特点为，还包括一密度采样支路12和采样浆液回流管路13，密度计的进口和出口分别与密度采样支路12和采样浆液回流管路13的一端相连；密度采样支路12和采样浆液回流管路13的另一端分别与灌浆泵2的出口和浆液搅拌桶1的进口相连，采样浆液回流管路13的另一端也可直接与返浆管路10相连。
本实用新型的一种实施例为利用已有的基于“三参数大循环”的灌浆方式的浆液测量系统，即以原有管路及设备为基础(即采用现有的各种型号的浆液搅拌桶，灌浆泵，进浆流量计，返浆流量计，压力计和阀门等设备及现有的路)，只是在进浆管路上增加一密度采样支路和采样浆液回流管路，并在密度采样支路上安装密度计3和流速稳定装置4(采用高压减压阀)，取代原来安装在返浆管路上的密度计即可实现。
本实施例的密度采样支路及返浆管路可采用与上述进浆管路、返浆管路相同型号的管路，也可采用不同型号的管路。
本实施例的密度计可采用现有的各种用于测量液体密度的密度计，也可采用压差密度计。
压差密度计的原理如下液体的压力P、高度H与密度ρ存在以下关系P＝ρ×g×Hρ＝P/(g×H)(1-1)式中，g为重力加速度，即高度一定的条件下，密度与压力是严格的线性关系。通过公式(1-1)换算得到液体密度。
本实用新型采用的压差密度计的结构如图4所示，包括液体压力采样管21，采样管的下端有一密封底座，其顶部27为敞口。该液体压力采样管可以为任意形状。
在采样管21下端的管壁上安装有压力传感器22(本实施例的压力传感器采用HR-103型，最大量程为6kpa～60kpa。)；采样液体流入管路接口23设置在压力传感器22的下面，采样管21上端的管壁外周设置有液体收集环28，液体收集环28上边缘高于采样管21的顶部，液体收集环28的底部可为倾斜面，在其最低处开有一倾斜的采样液体流出管路接口24。
为保证测量精度，液体压力采样管横截面中最大径向长度26范围应大于2cm，最好在2cm～100cm，压力传感器中心至液体压力采样管的顶部(液面)27的高度25应大于20cm，最好在20cm～200cm。
本实用新型工作时，浆液在密度传感器中的流动路径为由浆液采样支路12流入的液体经液体压力采样管的下部23流入液体压力采样管21，在灌浆泵压力的作用下克服重力向上流动，在压力采样管的顶部27自然流出，由液体收集环28收集流入采样液体流出管路24经管路13流回浆液搅拌桶1。流速稳定装置4使取样支路中的浆液匀速通过密度传感器后由管路13流回浆液搅拌桶1，保证了浆液在通过密度传感器中液体压力采样管流速的稳定。
本实用新型系统的测量范围浆液密度1～3g/cm3，水灰比0.0～9.99。
本实用新型以图4所示密度计为基本结构设计了三种不同尺寸的实施例，分别说明如下实施例1压力传感器中心至液体压力采样管的顶部(液面)27的高度25为60cm；压力传感器22最大量程为25kpa；液体压力采样管为圆柱形，其横截面中最大径向长度26为32cm。
实施例2压力传感器中心至液体压力采样管的顶部(液面)27的高度25为120cm；压力传感器22最大量程为50kpa；液体压力采样管为倾斜的圆柱形，其横截面中最大径向长度26为16cm。
实施例3压力传感器中心至液体压力采样管的顶部(液面)27的高度25为180cm；压力传感器22最大量程为60kpa；液体压力采样管为正方形，其横截面中最大径向长度26为16cm。
力学实验试验证明上述密度传感器精度高，用该方法测量水泥浆液的密度，精度优于0.5％。对浆液变化反映灵敏，记录非常准确。
权利要求1.一种带有密度采样支路的三参数大循环灌浆测量系统，包括浆液搅拌桶，灌浆泵，密度计，进浆管，进浆流量计，压力计，阀门，返浆管，返浆流量计，其中，进浆管路和返浆管路的一端分别与浆液搅拌桶的出口和进口相连，进浆管路和返浆管路的另一端均插入灌浆孔中形成浆液回路；在进浆管路上连接有灌浆泵和进浆流量计，在返浆管路上连接压力计，返浆流量计；其特征在于，还包括一密度采样支路和采样浆液回流管路，所述密度计的进口和出口分别与密度采样支路和采样浆液回流管路的一端相连；密度采样支路和采样浆液回流管路的另一端分别与灌浆泵的出口和浆液搅拌桶的进口相连。
2.如权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述的密度计采用压差密度计。
3.如权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述的密度计包括液体压力采样管，采样管的下端有一密封底座，其顶部为敞口；在采样管下端的管壁上安装有压力传感器；采样液体流入管路接口设置在压力传感器的下面，采样管上端的管壁外周设置有液体收集环，液体收集环上边缘高于采样管的顶部，在液体收集环的底部开有一倾斜的采样液体流出管路接口。
4.如权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述的液体压力采样管横截面中最大径向长度范围在2cm～100cm，该压力传感器中心至液体压力采样管的顶部的高度在20cm～200cm。
5.如权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述的压力传感器最大量程为6kpa～60kpa。
专利摘要本实用新型涉及带有密度采样支路的三参数大循环灌浆测量系统，属于液体测量技术领域。本系统包括浆液搅拌桶，灌浆泵，密度计，进浆管，进浆流量计，压力计，阀门，返浆管，返浆流量计；进浆管路和返浆管路的一端分别与浆液搅拌桶相连，进浆管路和返浆管路的另一端均插入灌浆孔中形成浆液回路；在进浆管路上连接有灌浆泵和进浆流量计，在返浆管路上连接压力计，返浆流量计；还包括一密度采样支路和采样浆液回流管路，密度计别与密度采样支路和采样浆液回流管路的一端相连；密度采样支路和采样浆液回流管路的另一端分别与灌浆泵的出口和浆液搅拌桶的进口相连。本实用新型可直接、准确地得到进浆的密度；且具有环保、安全和实用的特点。
文档编号E02D33/00GK2863903SQ20062000127
公开日2007年1月31日 申请日期2006年1月20日 优先权日2006年1月20日
发明者蒋小春, 水小宁 申请人:北京中大华瑞科技有限公司