[發明專利]一種河工模型試驗的推移質加沙裝置

無效

• 申請號: 201110418165.7
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102561252A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王興奎;陳啟剛;任海濤;陳槐;李丹勛
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

技術領域

本發明屬于水利水電工程河工模型試驗技術領域，特別涉及河工模型試驗的推移質加沙裝置。

背景技術

在大量的水利水電工程建設中，河道中的推移質運動具有重要的影響，如航道整治、引水口防沙、電站機組磨損等均與推移質的運動密切相關。對于重要的水利水電工程都需要進行河工模型試驗，而推移質的運動規律和對工程的影響是重要的研究內容。在河工模型試驗中，需要將推移質泥沙按模型相似比尺換算的輸沙率過程加入到模型中。

傳統的推移質加沙裝置主要采用皮帶機。如圖1所示，皮帶機主要由支架11、電機12、傳動帶(或傳動齒輪)13、皮帶轉輪14和皮帶15組成。電機12通過傳動帶13驅動皮帶轉輪14轉動，皮帶15在轉輪14的驅動下運動，將皮帶15上的推移質泥沙加入到模型河道17中。在試驗過程中，需要將某一時段內加入模型河道的推移質泥沙16-1均勻鋪在皮帶15上，鋪沙長度等于在規定的時間內皮帶15運動的距離，由此即可在規定時間內均勻完成加沙過程。在鋪好前一個時段的泥沙16-1后，繼續在其后面鋪放后一個時段內需要加入的泥沙16-2。

由于推移質輸沙率往往隨時間改變，所以每個時段的鋪沙長度和厚度各不相同；此外，由于皮帶長度有一定的限制，一次操作只能鋪1～2個時段的沙樣，所以需要專人管理鋪沙。在河工模型試驗中，推移質泥沙的級配(指不同粒徑顆粒的分配情況)往往也會隨時間變化，因此，需要先將模型沙分成不同粒徑的若干組，再根據各個試驗時段的級配需求由人工配制成預定級配后，再由皮帶機加入到模型河道中。顯然，傳統的皮帶機加沙方法操作比較復雜，當試驗條件變的更復雜時，該方法對人工操作的需求量更大。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，設計出一種河工模型試驗的推移質加沙裝置，該裝置具有自動化程度高、精度高、對復雜試驗條件適應能力強等優點，具有極其重要的生產應用和推廣價值。

本發明設計的一種河工模型試驗的推移質加沙裝置，其特征在于，該裝置主要由支架、盛沙容器、節流閥、輸沙率自動控制平臺四部分組成，其中，盛沙容器安裝在支架上部，用于盛沙并使沙在重力作用下從底部漏沙口自動滑落出；節流閥安裝在盛沙容器底部漏沙口處，通過控制節流閥的開度獲得沙的單位時間滑落量；輸沙率自動控制平臺位于盛沙容器的下方且支撐在支架的底部上，用于實現輸沙率的自動控制。

所述盛沙容器可由連成一體的上下兩部分組成，上半部的上端口敞開，下半部向下漸縮小且底部開有漏沙口。

所述節流閥可主要由固定支板、線軸承、螺桿和閘板組成，該固定支板為一塊L形板，與所述盛沙容器的下半部外壁焊接，固定支板的豎板上預留有圓孔；該閘板為另一L形板，固定支板放置在閘板上；線軸承一端插入固定支板的圓孔中，另一端頂在閘板的豎板上；其中，閘板的豎板的中心開有攻絲螺孔，用于和螺桿相連接；通過旋轉螺桿實現水平鋼板伸縮，進而控制盛沙容器底部出口的開口大小。閘板的水平板伸縮的距離與盛沙容器底部出口的長度相等。

所述輸沙率自動控制平臺可主要由升降平臺、計算機、步進電機、變速齒輪、皮帶轉輪和皮帶組成，該自動控制平臺支撐在支架的底部框架上；升降平臺主要由一塊安裝板、兩塊前后豎直擋板組成；安裝板連接在兩豎直擋板之間，步進電機安裝在安裝板上并與計算機相連，計算機內安裝步進電機的串口控制程序，實現對步進電機轉速的自動控制；變速齒輪由驅動齒輪和從動齒輪構成，驅動齒輪與步進電機的轉軸相連，從動齒輪與皮帶轉輪相連；皮帶轉輪兩端通過軸承與升降平臺上的前后擋板連接；皮帶套接在皮帶轉輪上，在皮帶轉輪的驅動下運動。

本發明裝置的特點及有益效果：

本發明裝置在計算機控制下，可以實現自動、精確地加沙，多套裝置組合應用，可以實現各試驗時段不同級配組合的自動加沙。

本發明裝置具有自動化程度高、精度高、對復雜試驗條件適應能力強等優點，具有極其重要的生產應用和推廣價值。

附圖說明

圖1為傳統的推移質皮帶機加沙方式示意圖；

圖2為本發明的河工模型試驗的推移質加沙裝置的整體結構示意圖；

圖3為本發明的河工模型試驗的推移質加沙裝置的支架實施例示意圖；

圖4為本發明的河工模型試驗的推移質加沙裝置的盛沙容器實施例示意圖；

圖5為本發明的河工模型試驗的推移質加沙裝置的節流閥實施例示意圖；

圖6為本發明的河工模型試驗的推移質加沙裝置的輸沙率自動控制平臺實施例示意圖；

具體實施方式