[发明专利]一种掺气式搅拌悬移质实验加沙装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

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，本发明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。

本发明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是本发明的结构示意图；

图2是搅拌轴的结构示意图；