一种固井水泥浆混拌密度实测装置的制作方法

本实用新型涉及密度测量装置技术领域，特别涉及一种固井水泥浆混拌密度实测装置。

背景技术：

固井水泥浆是用水泥车将一定比例固井水(水、液体外加剂)和混灰(水泥、固体外加剂、外掺料混合物)在混拌罐内混拌成浆体，达到性能要求后泵送入井内。浆体密度是水泥浆重要性能参数，入井前必须进行实测。长期以来，检测水泥浆密度，需要专人站在高压管线上探身到罐内取浆，然后倒入地面上的密度计内测量，检测完的水泥浆重新倒回混浆罐内。由于取浆人长期站在车的高压管线上，存在高压伤人和从车上掉下摔伤危险，也曾发生过探身取浆时栽入混浆罐内水泥浆中的事故，需要人员多、劳动量大且不安全，有鉴于此，开发一套无需人工取浆、能自动取浆、自动卸浆的密度测量装置非常必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够实现自动、连续测量水泥浆密度的固井水泥浆混拌密度实测装置。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种固井水泥浆混拌密度实测装置，包括支架、浆杯、定滑轮、拉绳和密度测量装置；其中，

所述支架包括竖部和沿所述竖部顶端斜向延伸至水泥混拌罐罐口上方的延伸部；所述定滑轮固定在所述延伸部的顶端；所述浆杯包括杯体和阀门；所述杯体为筒体结构且底部向内收缩为具有开口部的锥形，所述开口部向内侧延伸形成有一环形台阶；所述阀门包括设置杯体内的第一圆盘部、设置在杯体外侧的第二圆盘部、连接所述第一圆盘部和所述第二圆盘部的固定轴和套装在所述固定轴上的压缩弹簧，所述压缩弹簧一端顶在所述浆杯底端、另一端压配在所述第二圆盘部上端面上，使所述第一圆盘部紧密封闭住所述浆杯底部；

所述双芯拉绳包括中空外绳和实芯内绳，所述实芯内绳以存在缝隙的形式套装在所述中空外绳内；所述中空外绳设置在所述定滑轮上，且一端与设置在所述水泥混拌罐罐体外部的密度测量装置连接、另一端与所述浆杯连接；所述实芯内绳一端固定在所述第一圆盘部上；

所述密度测量装置包括设置在壳体内的计算模块和设置在壳体表面的电子显示屏；所述计算模块能够测得拉绳所受到的拉力大小并结合所述计算模块内部存储的浆杯质量和容积数据换算出盛满水泥浆的浆杯中的水泥浆密度；所述电子显示屏用于显示所述计算模块计算出的水泥浆密度。

进一步地，所述支架的竖部自底端向上开设有一轴向通槽将所述竖部下部分隔为两个夹持部；在其中一个所述夹持部侧壁上沿轴向开设有至少两个螺栓孔，使测量装置通过将所述轴向通槽插装在所述水泥混拌罐罐体灌口处的侧壁上并通过插装在螺栓孔内的螺栓固定在所述水泥混拌罐上。

进一步地，该测量装置还包括一个能够套装在浆杯外侧的环状浆杯刷；所述环状浆杯刷包括通过一横杆固定在所述支架上的环形圈和沿圆周方向设置在所述环形圈部内侧且向圆心处延伸的刷毛。

与现有技术相比，该固井水泥浆混拌密度实测装置无需测量人员反复到水泥车混拌罐内取浆等危险操作即可能够实现自动、连续、反复测量水泥浆密度的测量，远离危险源，节省人力，避免污染环境的同时保证测量数据准确可靠。

附图说明

图1为本实用新型的固井水泥浆混拌密度实测装置的结构示意图；

图2为本实用新型的固井水泥浆混拌密度实测装置的双芯拉绳结构示意图；

图3为本实用新型的固井水泥浆混拌密度实测装置的浆杯结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

如图1～2所示，该固井水泥浆混拌密度实测装置包括支架1、浆杯2、定滑轮3、环状浆杯刷4、拉绳5和密度测量装置6；其中，

所述支架1包括竖部101和沿所述竖部101顶端斜向延伸至水泥混拌罐罐口上方的延伸部102；其中，所述支架1的竖部101自底端向上开设有一轴向通槽 103将所述竖部101下部分隔为两个夹持部；在位于外侧的夹持部的侧壁上沿轴向开设有两个螺栓孔104，使测量装置通过将所述轴向通槽103插装在所述水泥混拌罐罐体灌口处的侧壁上并通过插装在螺栓孔104内的螺栓紧固在所述水泥混拌罐上；

所述浆杯2包括杯体201、阀门202和提环203；所述杯体201为筒体结构且底部向内收缩为具有开口部的锥形，所述开口部向内侧延伸形成有一环形台阶；所述阀门202包括设置杯体内的第一圆盘部、设置在杯体外侧的第二圆盘部、连接所述第一圆盘部和所述第二圆盘部的固定轴和套装在所述固定轴上的压缩弹簧203，所述压缩弹簧203一端顶在所述浆杯2底端、另一端压配在所述第二圆盘部上端面上，使所述第一圆盘部紧密封闭住所述浆杯2底部；所述提环203 用于固定中空外绳；

所述定滑轮3固定在所述延伸部102的顶端；所述双芯拉绳5包括中空外绳 501和实芯内绳502，所述实芯内绳502以存在缝隙的形式套装在所述中空外绳 501内；所述中空外绳501设置在所述定滑轮3上，且一端与设置在所述水泥混拌罐罐体外部的密度测量装置6连接、另一端与所述浆杯2连接；所述实芯内绳 502一端固定在所述第一圆盘部上、另一端以可拆卸的方式固定在所述密度测量装置6上且保持所述实芯内绳502始终保持不受力状态；

所述密度测量装置6包括设置在壳体内的计算模块和设置在壳体表面的电子显示屏；所述计算模块能够测得拉绳所受到的拉力大小并结合所述计算模块内部存储的浆杯质量和容积数据换算出盛满水泥浆的浆杯中的水泥浆密度；所述电子显示屏用于显示所述计算模块计算出的水泥浆密度；

具体地，所述计算模块包括能够测量拉绳5拉力值F_拉的拉力测量单元和用于计算水泥浆密度的计算单元；所述计算单元内部存储有所述浆杯2的质量m和容积V对应的具体数值，当计算单元接收到实时拉力值F_拉时，计算单元开始进行水泥浆密度值的计算：

当浆杯2下入水泥混拌罐中使杯体盛满水泥浆并通过拉绳5将浆杯2提升至半空中时，

F_拉＝m_总

其中，m_总为浆杯的总质量和其内部水泥浆的总质量；

则水泥浆的密度ρ_水泥浆为：

ρ_水泥浆＝(m_总-m)/V

可见，在浆杯2质量m、容积V一定的情况下，水泥浆密度ρ_水泥浆与电子秤拉力F_拉直接相关，即通过测得F_拉计算出水泥浆密度ρ_水泥浆。

其中，所述浆杯2应具有一定的质量，保证浆杯2下放至水泥浆中后能够在水泥浆中自行下沉。

所述拉绳5的空心外绳501和实芯内绳502均可以通过人力操作也可以通过机械臂控制。为保证所述密度测量装置6的测量准确性，进行测量时，应保证浆杯2盛满水泥浆后再上提进行拉力F_拉的测定。

由于将浆杯浸入水泥浆在提起后，浆杯外壁也会沾有一层水泥浆，因此该测量装置还设置有用于刮去浆杯外壁上的水泥浆的环状浆杯刷4；具体地，所述环状浆杯刷4包括环形圈和沿圆周方向设置在所述环形圈部内侧且向圆心处延伸的刷毛；所述环形圈通过一横杆固定在所述支架1的竖部101上；所述环形圈的内径大于所述浆杯2的外径，所述刷毛设置在所述环形圈内侧且沿环形圈圆周方向排列也构成一个内径小于所述浆杯2的外径的环形，使所述浆杯2在拉绳5的作用下从水泥混拌罐中竖直提出，经所述环状浆杯刷4内圈通过后将附着在所述浆杯2外壁上的水泥浆刮净，以得到精确的测量结果。

若经测量后水泥浆混拌罐内的水泥浆密度不能满足施工要求时，通过拉动实心内绳502使浆杯底部阀门的第一圆盘部受力提起，水泥浆经由底部开口部流回混拌罐中，需要再次测量时再重复上述测量步骤进行测定。