CN104846771B - 土工离心机水位升降装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土工离心机水位升降装置，包括安放于离心机吊篮内的模型箱，在模型箱的底部设有模型底板，模型底板由位于其下方的立柱支撑，在模型底板的一个侧面与模型箱的侧壁之间设置间距，在试验水箱的底部和模型箱的底部通过连接管路连接；在试验水箱的顶部连接有进气管；采用该水位升降装置在土工离心机运行时模拟水位升降的方法为：将高压气体通入试验水箱，将水压入模型箱，控制高压气体的压力，实现模型箱内水位的平稳、反复升降。本发明利用气压传动快速、几乎不受重力影响的特点，实现水位的升降，水位升降可在离心机不停机的条件下进行；能够避免土工离心机产生的高离心场对水位升降的影响，结构简单，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种水位升降装置，特别涉及一种土工离心机水位升降装置。
背景技术
土工离心机是用于岩土工程物理模拟试验的一种试验设备。其基本原理为通过离心机转臂的旋转产生离心加速度，提供一个人造高重力场，将研究主体按照一定比尺建立模型，通过离心加速度增加土体自重应力使得原型与模型达到应力应变相等、变形相似，来对原型进行模拟试验。河岸、堤岸及水库库岸不同于其他陆地自然边坡，受水位反复升降的影响容易导致边坡失稳，形成崩塌和滑坡。在土工离心机中模拟边坡在水位升降作用下的失稳过程，详细分析边坡的变形演化、失稳和破坏，需要研制土工离心机水位升降装置。但现有的土工离心机水位升降装置在土工离心机产生的高离心力场中，模拟水位升降时将水直接通入模型箱中产生紊流，不能实现水位平稳变化，对试验结果不利；且在离心机不停机的条件下不能实现水位的反复升降。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种土工离心机水位升降装置，该装置的工作性能能够克服土工离心机离心加速度方向上超重力对设备的影响，能够满足土工离心机环境下实现水位平稳、反复升降的要求，适合在土工离心机产生的强离心力场中应用。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种土工离心机水位升降装置，包括安放于离心机吊篮内的模型箱，所述模型箱由底板和与其固接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁组成，所述模型箱的第一侧壁与所述模型箱的第三侧壁相对，所述模型箱的第二侧壁与所述模型箱的第四侧壁相对，在所述模型箱的底部设有模型底板，所述模型底板由位于其下方的立柱支撑，所述立柱固定在所述模型箱的底板上，所述模型底板采用具有四个侧面的矩形结构，其中三个侧面与所述模型箱的第一侧壁、所述模型箱的第二侧壁和所述模型箱的第三侧壁通过止水条相连，另外一个侧面与所述模型箱的第四侧壁之间设置间距，在所述模型箱的第二侧壁的底部设有多个均布的进水孔，在所述进水孔上安装有过滤器，所述进水孔位于所述模型底板的下方；在所述模型箱的外侧固接有与所述模型箱并列安放的封闭试验水箱，在所述试验水箱的侧壁底部设有均匀分布的出水孔，所述出水孔通过连接管路与所述模型箱的进水孔相连，在所述试验水箱的底部还设有一放水阀；在所述试验水箱的顶部连接有进气管，在所述试验水箱的顶部还设置有一放气阀；采用该水位升降装置在土工离心机运行时模拟水位升降的方法为：通过所述进气管将由土工离心机系统提供的高压气体通入所述试验水箱，采用高压气体将水压入所述模型箱，控制通入高压气体的压力，实现所述模型箱内水位的平稳、反复升降。
所述模型底板由均布在其下方的多根所述立柱支撑。
所述试验水箱固接在所述模型箱的第三侧壁外侧，在所述模型箱的第一侧壁上设有观察窗。
本发明具有的优点和积极效果是：将高压气体通入试验水箱，水在高压气体产生的压力作用下从模型坡面的后面进入模型箱，在水位升降过程水面可以保持水平，控制试验水箱内高压气体的压力变化，与土工离心机离心力对水产生的压力平衡，实现水位的平稳、反复升降。本发明能够克服将水直接通入模型箱中产生紊流的问题；高压气体受离心力的影响很小，同时利用气压传动快速性的特点，可实现水位的骤升骤降；水位升降过程中水在模型箱和试验水箱之间流动，可在离心机不停机的条件下多次实现水位升降；模型箱进水孔连接有过滤器，可对试验用水进行过滤，在发生模型破坏时不影响试验继续进行。本发明通过机构创新，能够避免土工离心机产生的高离心场对水位升降的影响，且结构简单，操作方便，适合在土工离心机产生的强离心力场中应用，具有优良的工作性能和使用便利性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的模型箱内部视图；
图4是本发明的模型箱内部主视图。
图中：1、模型，2、模型箱，3、连接管路，4、进气管，5、放气阀，6、试验水箱，7、放水阀，8、模型底板，9过滤器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1～图4，一种土工离心机水位升降装置，包括安放于离心机吊篮内的模型箱2，所述模型箱2由底板和与其固接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁组成，所述模型箱2的第一侧壁与所述模型箱2的第三侧壁相对，所述模型箱2的第二侧壁与所述模型箱2的第四侧壁相对，在所述模型箱2的底部设有模型底板8，所述模型底板8由位于其下方的立柱支撑，所述立柱固定在所述模型箱2的底板上，所述模型底板8采用具有四个侧面的矩形结构，其中三个侧面与所述模型箱2的第一侧壁、所述模型箱2的第二侧壁和所述模型箱2的第三侧壁通过止水条相连，另外一个侧面与所述模型箱2的第四侧壁之间设置间距，在所述模型箱2的第二侧壁的底部设有多个均布的进水孔，在所述进水孔上安装有过滤器9，所述进水孔位于所述模型底板8的下方。
在所述模型箱2的外侧固接有与所述模型箱2并列安放的封闭试验水箱6，在所述试验水箱6的侧壁底部设有均匀分布的出水孔，所述出水孔通过连接管路3与所述模型箱2的进水孔相连，在所述试验水箱6的底部还设有一放水阀7；在所述试验水箱6的顶部连接有进气管4，在所述试验水箱6的顶部还设置有一放气阀5。
采用该水位升降装置在土工离心机运行时模拟水位升降的方法为：通过所述进气管4将由土工离心机系统提供的高压气体通入所述试验水箱6，采用高压气体将水压入所述模型箱2，控制通入高压气体的压力，实现所述模型箱2内水位的平稳、反复升降。
在本实施例中，所述立柱有均布的多根，所述模型底板8由均布在其下方的多根所述立柱支撑，以防止所述模型底板8在离心力的作用下产生变形。所述试验水箱6固接在所述模型箱的第三侧壁外侧，以方便连接管路的布置；在所述模型箱的第一侧壁上设有观察窗，用于视频记录。
应用时，先将模型1固定在模型底板上，并使模型1的坡面与所述模型箱2的第四侧壁相对，然后将整套土工离心机水位升降装置固定在土工离心机吊篮内，高压空气由土工离心机系统提供，在土工离心机高速运行时实现模型箱内水位的升降。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种土工离心机水位升降装置，其特征在于，包括安放于离心机吊篮内的模型箱，所述模型箱由底板和与其固接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁组成，所述模型箱的第一侧壁与所述模型箱的第三侧壁相对，所述模型箱的第二侧壁与所述模型箱的第四侧壁相对，在所述模型箱的底部设有模型底板，所述模型底板由位于其下方的立柱支撑，所述立柱固定在所述模型箱的底板上，所述模型底板采用具有四个侧面的矩形结构，其中三个侧面与所述模型箱的第一侧壁、所述模型箱的第二侧壁和所述模型箱的第三侧壁通过止水条相连，另外一个侧面与所述模型箱的第四侧壁之间设置间距，在所述模型箱的第二侧壁的底部设有多个均布的进水孔，在所述进水孔上安装有过滤器，所述进水孔位于所述模型底板的下方；
在所述模型箱的外侧固接有与所述模型箱并列安放的封闭试验水箱，在所述试验水箱的侧壁底部设有均匀分布的出水孔，所述出水孔通过连接管路与所述模型箱的进水孔相连，在所述试验水箱的底部还设有一放水阀；在所述试验水箱的顶部连接有进气管，在所述试验水箱的顶部还设置有一放气阀；
采用该水位升降装置在土工离心机运行时模拟水位升降的方法为：通过所述进气管将由土工离心机系统提供的高压气体通入所述试验水箱，采用高压气体将水压入所述模型箱，控制通入高压气体的压力，实现所述模型箱内水位的平稳、反复升降。
2.根据权利要求1所述土工离心机水位升降装置，其特征在于，所述模型底板由均布在其下方的多根所述立柱支撑。
3.根据权利要求1所述土工离心机水位升降装置，其特征在于，所述试验水箱固接在所述模型箱的第三侧壁外侧，在所述模型箱的第一侧壁上设有观察窗。
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