一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置及方法与流程

本发明涉及测定污泥真密度，特别是涉及一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置及方法。

背景技术：

1、污泥干化是实现污泥减量化的重要手段，针对污泥干化理论而进行的数值模拟可以提高污泥研究效率，有助于深入理解污泥干化进程。在污泥数值模拟的方法中，污泥的真密度是不可缺少的一项物理参数，关系到求解污泥的等效密度、等效比热容。因此有必要对污泥的真密度进行测量。

2、真密度是指材料在绝对密实的状态下单位体积的固体物质的实际质量，即去除内部孔隙后的密度。现有测量真密度的方式一般为使用比重瓶，将样品浸入使其不溶的液体中测其排出溶液体积以计算真体积。污泥作为一种吸湿性多孔材料，一般液体均会溶解污泥。另有测真密度的方法，即对密封箱体抽真空后向其注入定量惰性气体，利用排空气法测量污泥真体积。污泥一般含水量较高，抽真空后会引起污泥水分的蒸发，因此湿污泥不适宜采用抽真空的方法测量真密度。

3、本方法利用压缩空气的方法，无接触式测量，所需设备结构简单，测量时间短，可极大提高测量效率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题，信息处理与显示装置，接收传感器信号，并将其转换为质量与压力的数字信号，根据内嵌计算公式计算污泥真密度，并保存和显示数据，设备简单，通过非接触式、非抽真空的方法排除孔隙的影响，确保污泥真密度计算的准确性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，包括样品仓、检测装置、支持装置、压缩装置和信息处理与显示装置，所述样品仓内设置有检测装置，所述样品仓一侧设置有压缩装置，所述压缩装置安装于支持装置内，所述检测装置包括包括气压传感器、重力传感器和限位传感器，所述气压传感器安装于所述样品仓侧壁上，所述重力传感器安装于所述样品仓底部，所述重力传感器上端设置有样品托盘，所述限位传感器设置于所述样品仓与所述压缩装置连接处，所述压缩装置包括动力驱动座，所述动力驱动座连接有液压杆，所述液压杆连接活塞，所述活塞一侧设置有挤压缸，所述支持装置包括顶板，所述顶板上分别连接有多个内支柱和外支柱，所述内支柱一侧连接顶板，所述内支柱另一侧连接挤压缸，所述外支柱一侧连接于所述顶板边缘处，所述外支柱另一侧连接所述样品仓，所述信息处理与显示装置与所述检测装置连接，所述信息处理与显示装置包括处理器与显示器，所述处理器分别接收并处理气压传感器、重力传感器和限位传感器的信号。

4、优选的，所述样品托盘上放置有所测样品，所测样品的体积不应小于所述挤压缸体积的5％，所测样品为固体形态，样品含水率不高于75％，不含易挥发物质。

5、优选的，所述处理器分别与所述气压传感器、重力传感器和限位传感器电连接，所述显示器与所述处理器连接。

6、优选的，所述内支柱数量为4个，所述外支柱的数量为4个，所述内支柱分别固定所述顶板和所述挤压缸，所述外支柱固定所述动力驱动座与所述样品仓。

7、优选的，所述内支柱与所述挤压缸连接能够使所述液压杆、活塞和挤压缸在同一轴线上。

8、优选的，所述挤压缸侧面设置有排气孔，所述排气孔设置于所述挤压缸上端，所述排气孔距离所述挤压缸左侧边缘的距离应不小于所述活塞的厚度。

9、优选的，所述样品仓与所述检测装置之间设置有通孔，通过所述通孔使所述样品仓与所述检测装置联通，所述通孔上设置有限位传感器，所述限位传感器通过限位杆连接于所述通孔上。

10、优选的，自排气孔至限位传感器的挤压缸容积为已知。

11、优选的，所述样品仓前端设置有仓门，所述仓门上设置有密封条，所述样品托盘安装于底柱上，所述底柱上设置有重力传感器。

12、优选的，一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置的测量方法，包括以下步骤：

13、s1：打开仓门，将用于盛放待测污泥样品的空容器置于样品仓内的重力传感器之上的托盘上，紧闭仓门，通过所述处理器处理，所述显示器上显示记录质量m0；

14、s2：在关闭仓门气压稳定时，记录气压传感器数值为p0，通过动力驱动座上的动力启动液压杆，所述液压杆直至将活塞推至限位传感器后，所述限位传感器限位信号传输给所述处理器，所述处理器传出信号停止推动液压杆，等待数秒气压稳定时，记录气压传感器数值p1；

15、s3：再次打开仓门，将已盛放污泥样品的容器置于样品仓内的重力传感器之上的托盘，紧闭仓门，通过所述处理器处理，所述显示器上显示记录质量m1；

16、s4：再次关闭仓门气压稳定时，记录气压传感器数值为p2，通过动力驱动座上的动力启动液压杆，所述液压杆直至将活塞推至限位传感器后，所述限位传感器限位信号传输给所述处理器，所述处理器传出信号停止推动液压杆，等待数秒气压稳定时，记录气压传感器数值，p3；

17、由于自排气孔至限位传感器的挤压缸容积为已知，设定为v，

18、根据如下公式计算污泥真密度：

19、

20、通过所述信息处理与显示装置的处理器和显示器的传感器信号，并将其转换为质量与压力的数字信号，根据内嵌计算公式计算污泥真密度，并保存和显示数据。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

22、1、设备简单，通过非接触式的测量方法，不会改变样品的形状，确保污泥真密度计算的准确性。通过压缩空气而非抽真空的方式测量压力变化，不会造成湿污泥水分的蒸发，扩大了测量范围。利用气体的压缩性质，计算得到空气体积，通过排空气法以去除污泥中孔隙的影响，得到污泥的真体积，从而计算污泥真密度。

23、2、通过样品仓的密封性能，在动力驱动座的影响下实现液压杆将活塞推入挤压缸内，实现挤压缸的内压力冲入样品仓进行加压，实现加压后的装置测量压力的变换，实现空仓与样品放置内的压力比较，计算出污泥体积重量。

24、3、通过信息处理与显示装置完成对气压传感器、重力传感器的信息传输及计算，完成对数据的收集比较，实现装置的操作过程中的自动化和智能化，在测试流程上能够更加便捷。

25、4、通过内支柱和外支柱的支撑实现支持装置与样品仓的连接固定，同时能够将保证内支柱的液压缸水平推动，保证挤压缸的挤压效果。

26、5、自排气孔至气缸与样品仓联通处限位传感器的气缸容积，从而计算得到空气体积，通过排空气法以去除污泥中孔隙的影响，得到污泥的真体积，从而计算其污泥真密度。

技术特征：

1.一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，包括样品仓、检测装置、支持装置、压缩装置和信息处理与显示装置，其特征在于，所述样品仓内设置有检测装置，所述样品仓一侧设置有压缩装置，所述压缩装置安装于支持装置内，所述检测装置包括气压传感器、重力传感器和限位传感器，所述气压传感器安装于所述样品仓侧壁上，所述重力传感器安装于所述样品仓底部，所述重力传感器上端设置有样品托盘，所述限位传感器设置于所述样品仓与所述压缩装置连接处，所述压缩装置包括动力驱动座，所述动力驱动座连接有液压杆，所述液压杆连接活塞，所述活塞一侧设置有挤压缸，所述支持装置包括顶板，所述顶板上分别连接有多个内支柱和外支柱，所述内支柱一侧连接顶板，所述内支柱另一侧连接挤压缸，所述外支柱一侧连接于所述顶板边缘处，所述外支柱另一侧连接所述样品仓，所述信息处理与显示装置与所述检测装置连接，所述信息处理与显示装置包括处理器与显示器，所述处理器分别接收并处理气压传感器、重力传感器和限位传感器的信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，其特征在于，所述样品托盘上放置有所测样品，所述所测样品的体积不应小于所述挤压缸体积的5％，所测样品为固体形态，所测样品含水率低于75％。

3.根据权利要求1所述的一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，其特征在于，所述处理器分别与所述气压传感器、重力传感器和限位传感器电连接，所述显示器与所述处理器连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，其特征在于，所述内支柱数量为4个，所述外支柱的数量为4个，所述内支柱分别固定所述顶板和所述挤压缸，所述外支柱固定所述动力驱动座与所述样品仓。

5.根据权利要求4所述的一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，其特征在于，所述内支柱与所述挤压缸连接能够使所述液压杆、活塞和挤压缸在同一轴线上。

6.根据权利要求5所述的一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，其特征在于，所述挤压缸侧面设置有排气孔，所述排气孔设置于所述挤压缸上端，所述排气孔距离所述挤压缸左侧边缘的距离不小于所述活塞的厚度。

7.根据权利要求1所述的一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，其特征在于，所述样品仓与所述检测装置之间设置有通孔，通过所述通孔使所述样品仓与所述检测装置联通，所述通孔上设置有限位传感器，所述限位传感器通过限位杆连接于所述通孔上。

8.根据权利要求1所述的一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置，其特征在于，所述样品仓前端设置有仓门，所述仓门上设置有密封条，所述样品托盘安装于底柱上，所述底柱上设置有重力传感器。

9.一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置的测量方法，其特征在于，污泥真密度检测装置为权利要求1到8任一项权利要求所述基于压缩空气的污泥真密度检测装置，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种基于压缩空气的污泥真密度检测装置及方法，包括样品仓，其特征在于，所述样品仓内内设置有检测装置，所述样品仓一侧设置有压缩装置，所述压缩装置安装于支持装置内，所述检测装置包括包括气压传感器、重力传感器和限位传感器，所述气压传感器安装于所述样品仓侧壁上，所述重力传感器安装于所述样品仓底部，所述重力传感器上端设置有样品托盘，所述限位传感器设置于所述样品仓与所述压缩装置连接处，所述压缩装置包括动力驱动座，所述动力驱动座连接有液压杆，所述液压杆连接活塞，本发明提供的污泥真密度检测装置及检测方法，装置简单，测量时间短，非接触式的方法排除孔隙的影响，确保污泥真密度检测计算的准确性。

技术研发人员：吴文庆,方宁,郭亚丽,杨航,王先恺
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14