一种可用于模拟天然河道水流特性的环形水槽装置

摘要

本发明涉及一种可用于模拟天然河道水流特性的环形水槽装置，所述环形水槽包括环片、支撑片、钢结构支架、环形水槽内壁、环形水槽外壁和环圆板，所述剪切环由剪切环内壁、剪切环外壁和钢管组成，所述传动系统包括剪切环升降系统和旋转控制系统，剪切环升降系统包括钢管、钢管支架、交流伺服电机、顶部吊紧机构和升降杆，所述放置控制系统包括皮带盘和交流伺服电机，所述取样系统包括取样孔和取样瓶，本发明结合声学多普勒测速仪实时读取水槽中三维点速，采样率高达25赫兹，流速仪精度0.1mm/s，从而得到准确的率定效果，消除横向环流。控制柜配液晶显示、触屏操作，可实现多档调控以及自动采样，优化了环形水槽的操作，是从事泥沙水力学特性研究的有效设备。

主权项

可用于模拟天然河道水流特性的环形水槽装置，所述装置由环形水槽、剪切环、传动系统、取样系统和在线控制柜组成，其特征在于：所述环形水槽(1)包括环片(6)、支撑片(7)、钢结构支架(11)、环形水槽内壁(28)、环形水槽外壁(29)和环圆板(30)，环形水槽内壁(28)固定于环圆板(30)的内圈上方，环形水槽外壁(29)固定于环圆板(30)的外圈上方，构成环形水槽框架，环形水槽框架的中上部设有环片(6)，所述环片(6)的内圈直径小于环形水槽内壁(28)的内径，外圈直径大小环形水槽外壁(29)的外径；环片(6)通过支撑片(7)固定于环圆板(30)上方；所述环圆板(30)底部通过螺丝(31)固定在钢结构支架(11)上，所述钢结构支架(11)由均匀分布的8根第三钢管组成，在8根第三钢管的下方设有8根钢管支架(12)，8根第三钢管和8根第三钢管支架(12)分别焊接在轴套上；第三钢管支架(12)固定于支座(17)上；所述剪切环(2)由剪切环内壁(25)、剪切环外壁(26)和第二钢管(27)组成，剪切环内壁(25)和剪切环外壁(26)同轴布置，第二钢管(27)均匀布置于剪切环(2)上；所述传动系统包括剪切环升降系统和旋转控制系统，剪切环升降系统包括第一钢管(3)、第一钢管支架(4)、第三交流伺服电机(18)、顶部吊紧机构(19和升降杆(21)，顶部吊紧机构(19)一端连接第三交流伺服电机(18)、第三交流伺服电机(18)连接导线(20)，所述导线(20)位于升降杆(21)内，第一钢管支架(4)一端通过调节螺丝(5)固定于剪切环(2)上，第一钢管(3)一端固定于第一钢管支架(4)一端上，第一钢管(3)和第一钢管支架(4)另一端分别固定于顶部吊紧机构(19)上；所述旋转控制系统包括第一皮带盘(13)、第二皮带盘(14)、第一交流伺服电机(15)和第二交流伺服电机 (16)，所述第一交流伺服电机(15)和第二交流伺服电机(16)分别固定于支座(17)上，第一交流伺服电机(15)通过第一皮带盘(13)带动环形水槽转动，第二交流伺服电机(16)通过第二传动皮带盘(14)带动剪切环转动；所述取样系统包括取样孔(8)和取样瓶(9)，环形水槽外壁不同高度均匀布设5个取样孔(8)，所述取样孔(8)通过橡皮管与取样瓶(9)采用卡槽连接，便于在环形水槽转动时更换取样瓶(9)；在环形水槽底部安装有微型电磁阀，每个微型电磁阀与相应的信号接收器连接，所述电磁阀和信号接收器与控制柜(22)连接，当信号接收器接收到控制信号后就会控制电磁阀自动采样；环形水槽底部设有出流孔，以便排水；在底部环圆板中央开一孔，插入声学多普勒测速仪仰视探头(24)；在剪切环中央开设一孔，插入声学多普勒测速仪俯视探头(23)；第一交流伺服电机（15）、第二交流伺服电机（16）以及第三交流伺服电机（18）均为高精度交流伺服电机；所述控制柜(22)包括电源控制器、环形水槽伺服控制器、剪切环伺服控制器、升降伺服控制器、取样伺服控制器以及液晶显示屏；其中：电源控制器连接环形水槽伺服控制器、剪切环伺服控制器、升降伺服控制器、取样伺服控制器以及液晶显示屏；环形水槽伺服控制器连接第一交流伺服电机(15)，剪切环伺服控制器连接第二交流伺服电机(16)，升降伺服控制器与第三交流伺服电机(18)连接，取样伺服控制器对装在环形水槽底部的信号接收器发射信号；所述环圆板(30)外缘设有装饰圈(10)，所述装饰圈(10)采用蓝色PVC板。