一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置，包括悬沙搅拌圆筒、搅拌轴、搅拌叶片、气泵、进气导管、第一掺气阀门、悬沙出流阀门，变频水泵、流量计、出流管、悬沙出流口、第二掺气阀门，搅拌叶片固定在搅拌轴上，组成搅拌器，搅拌器安装在悬沙搅拌圆筒的中轴位置，悬沙搅拌圆筒的底部通过出流管连接悬沙出流口的顶部中心位置，出流管上依次安装悬沙出流阀门、变频水泵和流量计；气泵连接进气导管，进气导管分成两路，一路经第一掺气阀门连接到悬沙搅拌圆筒底部中心的半球形掺气口，另一路经第二掺气阀门连接到悬沙出流口的侧面底部。本发明专利技术使加沙容器内的水沙均匀掺混不残留，加沙口不淤积，实验时悬移质泥沙浓度更精确稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置
本专利技术涉及一种河流泥沙动力学学科的悬移质实验装置，尤其涉及一种在泥沙水槽实验或河工模型试验时模拟水流的悬移质泥沙浓度的装置。
技术介绍
天然河流中携带有泥沙，当河流中含沙量较大时，能塑造“地上悬河”(如黄河)及缔造新国土(如江苏东营)；当含沙量较小时，引起河道下切，影响堤防安全，河口地区由淤涨型转为冲刷型。近年来，由于各大河流上兴建的水库群拦截了大量的河流泥沙，引起河流中含沙量急剧减少，出现了黄河“清”、长江“清”现象，造成河床粗化，改变了水生生物环境。因此开展河流泥沙在水流中的运移规律尤其是悬移质泥沙的运移规律研究是十分迫切需要的。目前，悬移质运动规律的研究一般在水槽设备或河工物理模型中开展，因此研发一种适用于水槽或河工物理模型的悬移质加沙装置是至关重要的。国内高校和研究院所现有的悬移质加沙装置，有的采取直接在水槽里加干沙，有的采用水沙搅拌方式加沙，这些加沙设备往往存在泥沙局部淤积、悬沙出流口泥沙堵塞、悬沙浓度不稳定等问题，从而造成设定悬沙浓度与实际浓度误差较大，加沙效果难以满足实验需求。
技术实现思路
为了解决开展悬移质泥沙实验时加沙设备的加沙效果不佳问题，本专利技术提供了一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置，使加沙容器内的水沙均匀掺混不残留，加沙口不淤积，实验时悬移质泥沙浓度更精确稳定。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置，包括悬沙搅拌圆筒、搅拌轴、搅拌叶片、气泵、进气导管、第一掺气阀门、悬沙出流阀门，变频水泵、流量计、出流管、悬沙出流口、第二掺气阀门。所述搅拌叶片固定在搅拌轴上，组成搅拌器，搅拌器安装在悬沙搅拌圆筒的中轴位置。悬沙搅拌圆筒的底部通过出流管连接悬沙出流口的顶部中心位置，出流管上依次安装悬沙出流阀门、变频水泵和流量计。气泵连接进气导管，进气导管分成两路，一路经第一掺气阀门连接到悬沙搅拌圆筒底部中心的半球形掺气口；另一路经第二掺气阀门连接到悬沙出流口的侧面底部。进一步地，所述半球形掺气口位于悬沙搅拌圆筒的底部圆心位置，为半球形镂空结构，球壁上均匀分布着掺气孔。进一步地，所述悬沙出流口为外方内空的长方体结构，悬沙出流口内部贯穿若干根整流管。进一步地，所述整流管是空心管，管壁上均匀分布着若干个圆孔。本装置的有益效果在于：1、采用掺气搅拌的方式，在悬沙搅拌圆筒底部加设半球形掺气口。泥沙颗粒随搅拌叶片与水流一起做旋转运动但同时由于重力作用有下沉趋势。气泵及半球形掺气口组成的掺气单元在筒底部掺气，气体上行对抗泥沙颗粒的下沉，保证悬沙搅拌桶内上下各层的泥沙浓度一致，避免部分泥沙在筒底部淤积。2、悬沙出流口中布置的多孔整流管一方面可以对水槽或者物理模型中的水流起到整流效果，另一方面由于悬沙出流口侧面底部连接了掺气管，自下而上的掺气作用使得悬沙出流口内部的悬沙不易沉淀，悬沙水流从整流管上的圆孔均匀地进入到试验水槽或者物理模型，不发生堵塞。悬沙出流口出流的悬移质泥沙浓度在断面上的均匀度得到保障，不会出现上稀下浓或者局部位置浓度大周边小的情况。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是搅拌轴的结构示意图；图3是搅拌叶片的结构示意图；图4是半球形掺气口的主视图；图5是半球形掺气口的俯视图；图6是悬沙出流口的主视图；图7是悬沙出流口的侧视图；图8是悬沙出流口的俯视图；图9是出流管的结构示意图；图中：悬沙搅拌圆筒1、搅拌轴2、搅拌叶片3、气泵4、进气导管5、第一掺气阀门6、半球形掺气口7、掺气出口8、悬沙出流阀门9，变频水泵10、流量计11、出流管12、悬沙出流口13、整流管14、第二掺气阀门15。具体实施方式如图1所示，一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置，包括悬沙搅拌圆筒1、搅拌轴2、搅拌叶片3、气泵4、进气导管5、第一掺气阀门6、悬沙出流阀门9，变频水泵10、流量计11、出流管12、悬沙出流口13、整流管14、第二掺气阀门15。搅拌叶片3固定在搅拌轴2上，组成搅拌器，搅拌器安装在悬沙搅拌圆筒1的中轴位置。悬沙搅拌圆筒1的底部通过出流管12连接悬沙出流口13的顶部中心位置，出流管12上依次安装悬沙出流阀门9、变频水泵10和流量计11。气泵4连接进气导管5，进气导管5分成两路，一路经第一掺气阀门6连接到悬沙搅拌圆筒1底部中心的半球形掺气口7；另一路经第二掺气阀门15连接到悬沙出流口13的侧面底部。如图1-3所示，搅拌轴2上固定着搅拌叶片3，搅拌叶片3为椭圆形结构，共4片，呈上下左右对称结构，位于搅拌轴2下部的搅拌叶片3最低点贴近悬沙搅拌圆筒1底部。如图1、4、5所示，半球形掺气口7位于悬沙搅拌圆筒1的底部圆心位置，为半球形镂空结构，球壁上均匀分布着掺气孔8。如图1、6-9所示，悬沙出流口13为外方内空的长方体结构，出流管12连接到悬沙出流口13的顶部，进气导管5连接到悬沙出流口13的侧面底部。悬沙出流口13内部贯穿着无数根整流管14。如图9所示，整流管14是空心管，管壁上均匀分布着无数个圆孔，便于悬沙水流出流。本专利技术的工作过程如下：一定量的水和泥沙加入悬沙搅拌圆筒1后，在搅拌叶片3旋转作用下掺混在一起。打开气泵4和第一掺气阀门6，产生的气体经进气导管5、第一掺气阀门6和半球形掺气口7进入悬沙搅拌圆筒1。气体上浮的过程中带动部分容易沉积的泥沙上扬，悬沙搅拌圆筒1内的水沙在掺气、搅拌的共同作用下达到悬沙浓度上下层一致。打开悬沙出流阀门9、变频水泵10和第二掺气阀门15，搅拌均匀的悬沙水流通过变频水泵10抽吸进入出流管12，从悬沙出流口13的顶部进入悬沙出流口13的内部，流量计11实时检测悬沙水流的流量。与此同时，气泵4产生的气体经第二掺气阀门15从悬沙出流口13的侧面底部进入到悬沙出流口13的内部。悬沙水流受到气体自下而上的掺气作用，在悬沙出流口13内部均匀掺混。悬沙出流口13的内部布置了若干空心整流管14。整流管14上面布满便于悬沙水流出流的圆孔。整流管14一方面可以对水槽或者物理模型中的水流起到整流作用，另一方面悬沙出流口中的悬沙水流在掺气作用下从整流管上的圆孔均匀地进入试验水槽或者物理模型等目的地。可实现悬沙出流口不淤积堵塞，出流的悬移质泥沙浓度更精确稳定。在一定水力、泥沙条件下，泥沙水槽过水断面的悬移质含沙量浓度计算公式如下：c＝m/V；Δm＝c·q·Δt；ΔV＝(q+Q)·Δt；悬沙搅拌圆筒1中加入的泥沙质量为m，加入水的体积为V，掺气搅拌后悬沙搅拌圆筒1中含沙量为c。经悬沙出流口13流入水槽的流量计读数为q，泥沙水槽的过流断面流量为Q。Δt时间内流入水槽的泥沙质量Δm，Δt时间内水的体积为ΔV，水槽的悬移质含沙量为C。本专利技术采用掺气搅拌和掺气加沙的方式，有效将泥沙与水充分掺混成浓度一致的悬沙水流并均匀地加入到水槽或者物理模型中去，能有效地避免泥沙在搅拌时底部沉积和出流口处堵塞。该装置的水、沙掺混效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置，其特征在于，包括悬沙搅拌圆筒(1)、搅拌轴(2)、搅拌叶片(3)、气泵(4)、进气导管(5)、第一掺气阀门(6)、悬沙出流阀门(9)，变频水泵(10)、流量计(11)、出流管(12)、悬沙出流口(13)、整流管(14)、第二掺气阀门(15)等。所述搅拌叶片(3)固定在搅拌轴(2)上，组成搅拌器，搅拌器安装在悬沙搅拌圆筒(1)的中轴位置；悬沙搅拌圆筒(1)的底部通过出流管(12)连接悬沙出流口(13)的顶部中心位置，出流管(12)上依次安装悬沙出流阀门(9)、变频水泵(10)和流量计(11)；气泵(4)连接进气导管(5)，进气导管(5)分成两路，一路经第一掺气阀门(6)连接到悬沙搅拌圆筒(1)底部中心的半球形掺气口(7)，另一路经第二掺气阀门(15)连接到悬沙出流口(13)的侧面底部。/n

【技术特征摘要】
1.一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置，其特征在于，包括悬沙搅拌圆筒(1)、搅拌轴(2)、搅拌叶片(3)、气泵(4)、进气导管(5)、第一掺气阀门(6)、悬沙出流阀门(9)，变频水泵(10)、流量计(11)、出流管(12)、悬沙出流口(13)、整流管(14)、第二掺气阀门(15)等。所述搅拌叶片(3)固定在搅拌轴(2)上，组成搅拌器，搅拌器安装在悬沙搅拌圆筒(1)的中轴位置；悬沙搅拌圆筒(1)的底部通过出流管(12)连接悬沙出流口(13)的顶部中心位置，出流管(12)上依次安装悬沙出流阀门(9)、变频水泵(10)和流量计(11)；气泵(4)连接进气导管(5)，进气导管(5)分成两路，一路经第一掺气阀门(6)连接到悬沙...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝丽丽，孙志林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33