一种水槽悬移质试验一体加沙机.pdf

1、10申请公布号CN103195013A43申请公布日20130710CN103195013ACN103195013A21申请号201310124913X22申请日20130407E02B1/0220060171申请人重庆交通大学地址400074重庆市南岸区学府大道66号72发明人张曼郭荣童思陈王亮周建军54发明名称一种水槽悬移质试验一体加沙机57摘要本发明公开了一种水槽悬移质试验一体加沙机，包括盛沙仓1、搅拌仓3和出沙设备，上层为盛沙仓1，下层为搅拌仓3，搅拌仓3底布设68个等间距的出沙导管接口7，连接出沙管构成出沙设备。本发明具有以下有益效果1实现加沙均匀性；2方便控制加沙量；3实现水沙充分

2、掺混；4保证试验流量闭合性；5实现出沙均匀性。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页10申请公布号CN103195013ACN103195013A1/1页21一种水槽悬移质试验一体加沙机，其特征在于，包括盛沙仓1、搅拌仓3和出沙设备，上层为盛沙仓1，下层为搅拌仓3，搅拌仓3底布设68个等间距的出沙导管接口7，连接出沙管构成出沙设备；盛沙仓1及搅拌仓3采用管径为400MM的有机玻璃管制成，沿有机玻璃管高度的中部设置隔板，该隔板以上即构成了盛沙仓1，隔板以下为搅拌仓3，隔板中间固定一根有机玻璃的套筒，套筒上部开

3、口接盛沙仓1；套筒内安装由电机4驱动的推进螺杆2，电机4设置于有机玻璃管外，在套筒顶端下部设孔，由推进螺杆2推动的泥沙通过该孔进入到搅拌仓3中；在盛沙仓1底部以下设导沙圆锥5，锥口朝下；同时，在搅拌仓底设一导流圆锥8，锥口朝上，导沙圆锥5和以水平线为轴对称布置，搅拌仓3内的导流圆锥8中喷出的水流由潜水泵提供，潜水泵放置于试验水槽内，通过进水管连接到进水管接口6进入搅拌仓3。权利要求书CN103195013A1/3页3一种水槽悬移质试验一体加沙机技术领域0001本发明涉及实验设备技术领域，尤其涉及的是一种水槽悬移质试验一体加沙机。背景技术0002我国大江大河多富含泥沙，泥沙问题在我国河流工程中非

4、常突出。无论是举世闻名的都江堰还是长江三峡工程，泥沙问题都是其最为重要的核心问题。工程中的泥沙问题亟待我们认识和掌握泥沙的基本特性及其输移运动规律。由于泥沙问题的复杂性，目前的泥沙理论认识还远未成熟，进行泥沙模型试验是认识泥沙运动规律、解决工程泥沙问题最为重要的方式之一。在进行泥沙模型试验过程中，需要在水流中施放泥沙，从而模拟泥沙在水流中的运动。将泥沙施放入水流的设备称之为加沙机。因此，加沙机的设计及其加沙方式便成为保障泥沙试验成果合理性的重要支撑。发明内容0003本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种水槽悬移质试验一体加沙机。0004本发明的技术方案如下0005一种水槽悬移质试

5、验一体加沙机，包括盛沙仓1、搅拌仓3和出沙设备，上层为盛沙仓1，下层为搅拌仓3，搅拌仓3底布设68个等间距的出沙导管接口7，连接出沙管构成出沙设备；盛沙仓1及搅拌仓3采用管径为400MM的有机玻璃管制成，沿有机玻璃管高度的中部设置隔板，该隔板以上即构成了盛沙仓1，隔板以下为搅拌仓3，隔板中间固定一根有机玻璃的套筒，套筒上部开口接盛沙仓1；套筒内安装由电机4驱动的推进螺杆2，电机4设置于有机玻璃管外，在套筒顶端下部设孔，由推进螺杆2推动的泥沙通过该孔进入到搅拌仓3中；在盛沙仓1底部以下设导沙圆锥5，锥口朝下；同时，在搅拌仓底设一导流圆锥8，锥口朝上，导沙圆锥5和以水平线为轴对称布置，搅拌仓3内的

6、导流圆锥8中喷出的水流由潜水泵提供，潜水泵放置于试验水槽内，通过进水管连接到进水管接口6进入搅拌仓3。0006本发明具有以下有益效果00071加沙均匀性的实现本发明中，推进螺杆由电机驱动，在推进螺杆的前端预留孔洞，泥沙由螺杆推进后排挤入下层的搅拌仓。加沙均匀性是通过推进螺杆均匀旋转的导沙功能实现的。00082加沙量的控制试验中加沙量的大小可通过调整推进螺杆的转速实现，这可通过调节与螺杆相连电机的转速达到。00093水沙充分掺混的实现该部分设计是本发明的核心技术。经水泵由试验水槽中取水，将水流由水管导入搅拌仓内后垂直喷出，在保证搅拌仓一定水深情况下形成淹没射流，此时搅拌仓的水流为均匀对称的紊流类

7、似于淹没的喷泉。泥沙自盛沙仓内由推进螺杆进入搅拌仓后与充分紊动的水流混掺，由此即可实现水沙的充分紊动和掺混。说明书CN103195013A2/3页400104试验流量闭合性的保证搅拌仓内的水流由水泵取自于试验用水，经水沙充分混掺后由导管排入到试验水槽。试验中，由于搅拌仓内的水深是不变的，因此试验流量的闭合性自然得到满足。00115出沙均匀性的实现在搅拌仓底部预留68个对称的小孔，与排沙导管相接再均匀的布设到试验水槽中。由于搅拌仓底部的小孔是对称的，因此混掺后流出的水沙均匀性能够得以保证。附图说明0012图1为本发明水槽悬移质试验一体加沙机结构示意图；0013图2为本发明去除盛沙仓和搅拌仓后的内

8、部结构示意图；00141盛沙仓，2推进螺杆，3搅拌仓，4电机，5导沙圆锥，6进水管接口，7出沙导管接口，8导流圆锥。具体实施方式0015以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。0016参考图1和图2，水槽悬移质试验一体加沙机包括盛沙仓1、搅拌仓3和出沙设备，盛沙仓1主要作用是保证加沙的均匀性和控制加沙量；搅拌仓主要功能是保证水沙的充分紊动和掺混；出沙设备主要功能是保证出沙的均匀性。上层为盛沙仓1，下层为搅拌仓3，盛沙仓1和搅拌仓3可以设计为一体，搅拌仓3底布设68个等间距的出沙导管接口7，连接出沙管构成出沙设备。0017盛沙仓1及搅拌仓3采用管径为400MM的有机玻璃管制成，沿有机玻璃管高度

9、的中部设置隔板，该隔板以上即构成了盛沙仓1，隔板以下为搅拌仓3，隔板中间固定一根有机玻璃的套筒，套筒上部开口接盛沙仓1。套筒内安装由电机4驱动的推进螺杆2，电机4设置于有机玻璃管外，由加沙机整体支架支撑。推进螺杆2采用尼龙棒材料构成，其特点是重量轻且耐磨性好。推进螺杆2上的齿深和齿宽可根据加沙量自行设计，在套筒顶端下部设孔，由推进螺杆2推动的泥沙通过该孔进入到搅拌仓3中。0018为保证搅拌仓3中泥沙搅拌的均匀性，在盛沙仓1底部以下设导沙圆锥5，锥口朝下；同时，在搅拌仓底设一导流圆锥8，锥口朝上，导沙圆锥5和以水平线为轴对称布置，这样，由盛沙仓1中落入的泥沙与搅拌仓3中喷出的水流完全对应，以保证

10、水沙混掺的充分性和均匀性。0019搅拌仓3内的导流圆锥8中喷出的水流由潜水泵提供，潜水泵放置于试验水槽内，通过进水管连接到进水管接口6进入搅拌仓3。调节潜水泵的开度可控制进水量多少以及水沙混掺强度。0020将潜水泵放入试验水槽前端，首先开启潜水泵将水流引入搅拌仓3，调节潜水泵开度使搅拌仓3内喷出的水流强度尽可能大但不宜淹没导沙圆锥5。在上层的盛沙仓1中装满试验沙样，待搅拌仓3中水位达到稳定后，启动电机4可带动旋转推进螺杆2将盛沙仓1中的泥沙均匀导入下层的搅拌仓3。泥沙进入搅拌仓3后与水流充分混掺，然后经均匀分布设置于搅拌仓底部的出沙导管接口7由出沙导管导入试验水槽。由于水样直接取自试验水槽，与

11、沙样混掺后又导回到水槽，因此试验流量的封闭性自然得以保证。通过调节电机转速说明书CN103195013A3/3页5可控制盛沙仓1中的推进螺杆转速，实现对加沙量和含沙量的控制。通过调节潜水泵开度控制进水量的多少实现水沙搅拌与混掺强度的控制。由于泥沙在搅拌仓内与水流进行了充分搅拌混掺，泥沙表面气泡得以消除，从而能模拟实际含沙水流中的泥沙状态和性能，为泥沙试验的可靠性奠定了基础。0021应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。说明书CN103195013A1/2页6图1说明书附图CN103195013A2/2页7图2说明书附图CN103195013A