CN105679174B - 一种小型水利实验台 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种小型水利实验台，它包括矩形块状的底座，在底座上安装有水箱，在水箱的一侧安装有水泵座，所述水泵座固定在底座上，在水泵座上固定有水泵，在水泵的进水口连接有第一连接管，第一连接管通过第一弯管接头与第一出水管连接，第一出水管竖向设置，第一出水管的顶端通过第二弯管接头与第二出水管相连，第二出水管横向设置在水箱顶部，第二出水管与水箱连通；在水箱顶部还连接有第一进水管，所述第一进水管与第二出水管平行，第一进水管通过第三弯管接头与第二进水管相连，第二进水管竖向设置，在第二进水管的下端与第一三通管接头的第一接口相连。本发明填补了教学设备的缺漏，提高了教学效率和质量，而且成本低，适用范围较广。

Description

一种小型水利实验台

技术领域

本发明涉及一种水利工程试验装置，尤其是一种小型水利实验台，属于教学设备技术领域。

背景技术

由于现代社会经济技术不断发展，水利的内涵也在不断充实扩大，我国水利工程学会的决议中就曾明确指出：“水利范围应包括防洪、排水、灌溉、水力、水道、给水、污渠、港工八种工程在内。”其中的“水力”是指水能利用，“污渠”指城镇排水。到现目前，水利中又增加了水土保持、水资源保护、环境水利和水利渔业等新内容，水利的含义也更加广泛。因此，水利一词可以概括为：人类社会为了生存和发展的需要，采取各种措施，对自然界的水和水域进行控制和调配，以防治水旱灾害，开发利用和保护水资源，研究这类活动及其对象的技术理论和方法的知识体系称水利科学，用于控制和调配自然界的地表水和地下水，以达到除害兴利目的而修建的工程称水利工程。

在现代水利水电工程建设中，试验是质量控制的关键环节之一。一般情况下，试验结果直接关系到人民的生命财产安全，其次这也是检查工程质量优劣最重要和客观的依据。所谓工程质量的优劣是指通过软件的检测系统与精密的试验手段，整理出科学的数据，以此为据对工程作出全面的评价，并且根据试验检测数据对工程施工过程中的各个环节及生产成品的强度等进行细致地控制，以确保工程整体的质量。试验数据是水利水电试验工程能否通过验收和结算的重要步骤，也是工程监理对工程施工质量实施有效控制的重要手段。因此，为了培养更多的水利领域人才，在我国高校水利专业的教学中，水利工程试验是重要的学习内容和试验手段，它可以通过对实验理论、实验技术及实验数据计算机处理的全过程加以详尽的论述，使学生在掌握实验基本理论的基础上，建立现代的实验理念，培养分析问题与解决问题的能力，锻炼实验动手能力。但是，由于在水利教学试验方面起步较晚，一部分高校还缺乏相应的试验设备，这就给系统教学带来了不便，也阻碍了教学质量的提高。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于解决现目前在高校的水利工程专业的教学过程中，缺少相应的试验设备，导致教学质量难以提高的问题，而提供一种专门用于教学的小型水利实验台。

本发明的技术方案：一种小型水利实验台，其特征在于，包括矩形块状的底座，在所述底座上安装有水箱，在水箱的一侧安装有水泵座，所述水泵座固定在底座上，在水泵座上固定有水泵，在水泵的进水口连接有第一连接管，第一连接管通过第一弯管接头与第一出水管连接，所述第一出水管竖向设置，第一出水管的顶端通过第二弯管接头与第二出水管相连，所述第二出水管横向设置在水箱顶部，第二出水管与水箱连通；在所述水箱顶部还连接有第一进水管，所述第一进水管与第二出水管平行，第一进水管通过第三弯管接头与第二进水管相连，第二进水管竖向设置，在第二进水管的下端与第一三通管接头的第一接口相连，所述第一三通管接头的第二接口与横向设置的第二回流管的一端相连，第一三通管接头的第三接口与竖向设置的第一回流管相连，所述第一回流管连接到水泵的出水口；所述第二回流管的另一端连接流量计的进口，所述流量计的出口与第三回流管相连，所述第三回流管通过第三弯管接头与第四回流管相连，所述第四回流管与第三回流管均安装在水箱的底部侧面且相互垂直，第四回流管通过第四弯管接头与第五回流管的一端相连，第五回流管的另一端与第二三通管接头的第一接口相连，所述第二三通管接头的第二接口连接第一测试管，在第一测试管的顶部安装有第一压力表，第二三通管接头的第三接口连接第六回流管，所述第六回流管通过第五弯管接头与回流弯管的一端相连，所述回流弯管的另一端通过第六弯管接头连接第七回流管的一端，第七回流管的另一端连接第三三通管接头的第一接口，所述第三三通管接头的第二接口连接第二测试管，所述第二测试管竖向设置且与第一测试管平行，在第二测试管顶部安装有第二压力表，所述第三三通管接头的第三接口连接第八回流管，所述第八回流管的长度小于第七回流管的长度，第八回流管通过第七弯管接头与第九回流管相连，所述第九回流管竖向设置，第九回流管的顶部设于水箱上端并通过第八弯管接头与第十回流管的一端相连，所述第十回流管的另一端与水箱连通；所述的水泵包括泵体，在泵体中心设有凹槽，在所述泵体的凹槽内安装有弹簧，所述弹簧竖向设置，在弹簧的顶部安装有柱塞，所述柱塞竖向设置，在柱塞外侧套有导向轴套，所述导向轴套通过第一定位销与柱塞连接固定，在导向轴套与泵体的凹槽之间留有进水通道，在所述导向轴套一侧安装有进水阀，在导向轴套的另一侧安装有出水阀，所述进水阀的内腔以及出水阀的内腔均与所述进水通道连通，在所述柱塞顶部安装有销轴，所述销轴横向设置，在销轴与柱塞之间安装有滚动轴承；在所述流量计内安装有流量计控制电路，所述流量计控制电路包括型号为M68HC11的芯片IC1和型号为M6805的芯片IC2，所述芯片IC1的第一引脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端分别连接芯片IC1的第十引脚和电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接芯片IC1的第九引脚和电容C1的一端，电容C1的另一端连接芯片IC1的第二引脚，所述芯片IC1的第三引脚与电容C3相连后再分别连接电容C4的一端、电阻R1的一端并接地，电容C4的另一端连接芯片IC1的第四引脚，电阻R1的另一端连接芯片IC1的第五引脚，所述芯片IC1的第六引脚与电阻R3相连后再分别连接电阻R2的一端、芯片IC1的第八引脚、电容C5的一端、芯片IC2的第一引脚和二极管D3的正极，所述电阻R2的另一端连接芯片IC1的第七引脚，电容C5的另一端分别连接芯片IC2的第二引脚、电容C6的一端和二极管D1的负极，所述电容C6的另一端连接芯片IC2的第三引脚，二极管D1的正极分别连接电阻R4的一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端，所述电阻R4的另一端连接芯片IC2的第四引脚，电阻R6的另一端连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极连接芯片IC2的第六引脚，三极管Q1的集电极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接电阻R7的另一端，三极管Q2的发射极分别连接芯片IC2的第八引脚、二极管D2的正极、电阻R5的一端、电容C7的一端、三极管Q3的基极和电容C8的一端，所述电阻R5的另一端连接芯片IC2的第七引脚，二极管D2的负极分别连接二极管D3的负极、电容C7的另一端和三极管Q3的发射极，三极管Q3的集电极分别连接电容C8的另一端和电源输入端VCC。

优化地，在第二进水管上还安装有第一阀门，在第二回流管上安装有第二阀门。通过安装第一阀门和第二阀门可以调节实验时的流量，从而方便实现实验目的。

优化地，在所述进水阀与泵体之间安装有第一垫片，在所述出水阀与泵体之间安装有第二垫片。通过安装第一垫片和第二垫片可以减小摩擦造成的设备损伤。

优化地，在所述泵体与导向轴套之间还设有弹簧垫。本发明通过弹簧垫可以保护泵体与导向轴套，使得设备的使用寿命延长。

优化地，所述三极管Q1的型号为2N3054，三极管Q2的型号为2N3055，三极管Q3的型号为2N3439。

优化地，所述二极管D1的型号为1N4006，二极管D2的型号为1N5392，二极管D3的型号为1N5394。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、填补了教学设备的缺漏：本发明的水利实验台是专门针对高校水利工程教学中的问题而设计，它既能够直观的展示水利工程的结构，同时还可以方便师生进行试验操作，并针对问题进行处理，极大的方便了教学。

2、提高了教学效率和质量：由于可以在课堂上及时的观察、操作和针对性的组建各种结构的模拟工程，因此对于学生的动手能力是极大的提高，并且更加直观的加深印象，达到理论深入实践的目的，提高了教学质量。

3、成本低，适用范围广：本发明整体成本较低，但功能齐全，能够满足不同课题的需求，具有很好的应用推广价值。

附图说明

图1为本发明一种小型水利实验台的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的后视图。

图4为本发明中水泵的结构剖视图。

图5为本发明中流量计中安装的流量计控制电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明的一种小型水利实验台，包括矩形块状的底座1，在所述底座1上安装有水箱2，在水箱2的一侧安装有水泵座3，所述水泵座3固定在底座1上，在水泵座3上固定有水泵4，在水泵4的进水口连接有第一连接管5，第一连接管5通过第一弯管接头6与第一出水管7连接，所述第一出水管7竖向设置，第一出水管7的顶端通过第二弯管接头8与第二出水管9相连，所述第二出水管9横向设置在水箱2顶部，第二出水管9与水箱2连通；在所述水箱2顶部还连接有第一进水管10，所述第一进水管10与第二出水管9平行，第一进水管10通过第三弯管接头11与第二进水管12相连，第二进水管12竖向设置，第二进水管12的下端与第一三通管接头13的第一接口相连，所述第一三通管接头13的第二接口与横向设置的第二回流管14的一端相连，第一三通管接头13的第三接口与竖向设置的第一回流管15相连，所述第一回流管15连接到水泵4的出水口；所述第二回流管14的另一端连接流量计16的进口，所述流量计16的出口与第三回流管17相连，所述第三回流管17通过第三弯管接头18与第四回流管19相连，所述第四回流管19与第三回流管17均安装在水箱2的底部侧面且相互垂直，第四回流管19通过第四弯管接头20与第五回流管21的一端相连，第五回流管21的另一端与第二三通管接头22的第一接口相连，所述第二三通管接头22的第二接口连接第一测试管23，在第一测试管23的顶部安装有第一压力表24，第二三通管接头22的第三接口连接第六回流管25，所述第六回流管25通过第五弯管接头26与回流弯管27的一端相连，所述回流弯管27的另一端通过第六弯管接头28连接第七回流管29的一端，第七回流管29的另一端连接第三三通管接头30的第一接口，所述第三三通管接头30的第二接口连接第二测试管31，所述第二测试管31竖向设置且与第一测试管23平行，在第二测试管31顶部安装有第二压力表32，所述第三三通管接头30的第三接口连接第八回流管33，所述第八回流管33的长度小于第七回流管29的长度，第八回流管33通过第七弯管接头34与第九回流管35相连，所述第九回流管35竖向设置，第九回流管35的顶部设于水箱2上端并通过第八弯管接头36与第十回流管37的一端相连，所述第十回流管37的另一端与水箱2连通；所述的水泵4包括泵体41，在泵体41中心设有凹槽，在所述泵体41的凹槽内安装有弹簧42，所述弹簧42竖向设置，在弹簧42的顶部安装有柱塞43，所述柱塞43竖向设置，在柱塞43外侧套有导向轴套44，所述导向轴套44通过第一定位销45与柱塞43连接固定，在导向轴套44与泵体41的凹槽之间留有进水通道，在所述导向轴套44一侧安装有进水阀46，在导向轴套44的另一侧安装有出水阀47，所述进水阀46的内腔以及出水阀47的内腔均与所述进水通道连通，在所述柱塞43顶部安装有销轴48，所述销轴48横向设置，在销轴48与柱塞43之间安装有滚动轴承49；在所述流量计16内安装有流量计控制电路，所述流量计控制电路包括型号为M68HC11的芯片IC1和型号为M6805的芯片IC2，所述芯片IC1的第一引脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端分别连接芯片IC1的第十引脚和电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接芯片IC1的第九引脚和电容C1的一端，电容C1的另一端连接芯片IC1的第二引脚，所述芯片IC1的第三引脚与电容C3相连后再分别连接电容C4的一端、电阻R1的一端并接地，电容C4的另一端连接芯片IC1的第四引脚，电阻R1的另一端连接芯片IC1的第五引脚，所述芯片IC1的第六引脚与电阻R3相连后再分别连接电阻R2的一端、芯片IC1的第八引脚、电容C5的一端、芯片IC2的第一引脚和二极管D3的正极，所述电阻R2的另一端连接芯片IC1的第七引脚，电容C5的另一端分别连接芯片IC2的第二引脚、电容C6的一端和二极管D1的负极，所述电容C6的另一端连接芯片IC2的第三引脚，二极管D1的正极分别连接电阻R4的一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端，所述电阻R4的另一端连接芯片IC2的第四引脚，电阻R6的另一端连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极连接芯片IC2的第六引脚，三极管Q1的集电极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接电阻R7的另一端，三极管Q2的发射极分别连接芯片IC2的第八引脚、二极管D2的正极、电阻R5的一端、电容C7的一端、三极管Q3的基极和电容C8的一端，所述电阻R5的另一端连接芯片IC2的第七引脚，二极管D2的负极分别连接二极管D3的负极、电容C7的另一端和三极管Q3的发射极，三极管Q3的集电极分别连接电容C8的另一端和电源输入端VCC。

参见图1、图2和图3，在第二进水管12上还安装有第一阀门38，在第二回流管14上安装有第二阀门39。

参见图4，在所述进水阀46与泵体41之间安装有第一垫片50，在所述出水阀47与泵体41之间安装有第二垫片51。 在所述泵体41与导向轴套44之间还设有弹簧垫52。

本发明中，所述三极管Q1的型号为2N3054，三极管Q2的型号为2N3055，三极管Q3的型号为2N3439。所述二极管D1的型号为1N4006，二极管D2的型号为1N5392，二极管D3的型号为1N5394。

本发明的实验台工作时，通过水泵从水箱中抽取水，然后经出水管沿水箱四周铺设的管道流动，在此过程中模拟大型水厂以及水利设施等的工作状态，通过观察不同的管道的是否有泄露，同时通过压力表对水压进行测试，根据需求的不同，可以通过调节水泵的功率来控制输出水压的大小，来判断管道是否稳定安全。本发明中的管道的铺设是具有较强针对性的，结构虽然相对简单，但是与实际水利设施的安装结构接轨，能够真实的得到实验数据，既能帮助水利专业教学，也能起到模拟计算的目的。本发明中的水泵以及流量计的结构也是针对性设计的，流量计电路主要起到检测流量、控制流量的目的，通过流量计和水泵的配合，共同来实现对水压的控制，来判断在什么条件下，管道会达到最大负荷，以此来判断工程施工的安全性。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明技术方案进行的修改或者等同替换，不能脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种小型水利实验台，包括矩形块状的底座（1），在所述底座（1）上安装有水箱（2），在水箱（2）的一侧安装有水泵座（3），所述水泵座（3）固定在底座（1）上，在水泵座（3）上固定有水泵（4），其特征在于，在水泵（4）的进水口连接有第一连接管（5），第一连接管（5）通过第一弯管接头（6）与第一出水管（7）连接，所述第一出水管（7）竖向设置，第一出水管（7）的顶端通过第二弯管接头（8）与第二出水管（9）相连，所述第二出水管（9）横向设置在水箱（2）顶部，第二出水管（9）与水箱（2）连通；在所述水箱（2）顶部还连接有第一进水管（10），所述第一进水管（10）与第二出水管（9）平行，第一进水管（10）通过第三弯管接头（11）与第二进水管（12）相连，第二进水管（12）竖向设置，第二进水管（12）的下端与第一三通管接头（13）的第一接口相连，所述第一三通管接头（13）的第二接口与横向设置的第二回流管（14）的一端相连，第一三通管接头（13）的第三接口与竖向设置的第一回流管（15）相连，所述第一回流管（15）连接到水泵（4）的出水口；所述第二回流管（14）的另一端连接流量计（16）的进口，所述流量计（16）的出口与第三回流管（17）相连，所述第三回流管（17）通过第三弯管接头（18）与第四回流管（19）相连，所述第四回流管（19）与第三回流管（17）均安装在水箱（2）的底部侧面且相互垂直，第四回流管（19）通过第四弯管接头（20）与第五回流管（21）的一端相连，第五回流管（21）的另一端与第二三通管接头（22）的第一接口相连，所述第二三通管接头（22）的第二接口连接第一测试管（23），在第一测试管（23）的顶部安装有第一压力表（24），第二三通管接头（22）的第三接口连接第六回流管（25），所述第六回流管（25）通过第五弯管接头（26）与回流弯管（27）的一端相连，所述回流弯管（27）的另一端通过第六弯管接头（28）连接第七回流管（29）的一端，第七回流管（29）的另一端连接第三三通管接头（30）的第一接口，所述第三三通管接头（30）的第二接口连接第二测试管（31），所述第二测试管（31）竖向设置且与第一测试管（23）平行，在第二测试管（31）顶部安装有第二压力表（32），所述第三三通管接头（30）的第三接口连接第八回流管（33），所述第八回流管（33）的长度小于第七回流管（29）的长度，第八回流管（33）通过第七弯管接头（34）与第九回流管（35）相连，所述第九回流管（35）竖向设置，第九回流管（35）的顶部设于水箱（2）上端并通过第八弯管接头（36）与第十回流管（37）的一端相连，所述第十回流管（37）的另一端与水箱（2）连通；所述的水泵（4）包括泵体（41），在泵体（41）中心设有凹槽，在所述泵体（41）的凹槽内安装有弹簧（42），所述弹簧（42）竖向设置，在弹簧（42）的顶部安装有柱塞（43），所述柱塞（43）竖向设置，在柱塞（43）外侧套有导向轴套（44），所述导向轴套（44）通过第一定位销（45）与柱塞（43）连接固定，在导向轴套（44）与泵体（41）的凹槽之间留有进水通道，在所述导向轴套（44）一侧安装有进水阀（46），在导向轴套（44）的另一侧安装有出水阀（47），所述进水阀（46）的内腔以及出水阀（47）的内腔均与所述进水通道连通，在所述柱塞（43）顶部安装有销轴（48），所述销轴（48）横向设置，在销轴（48）与柱塞（43）之间安装有滚动轴承（49）；在所述流量计（16）内安装有流量计控制电路，所述流量计控制电路包括型号为M68HC11的芯片IC1和型号为M6805的芯片IC2，所述芯片IC1的第一引脚连接电容C2的一端，电容C2的另一端分别连接芯片IC1的第十引脚和电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接芯片IC1的第九引脚和电容C1的一端，电容C1的另一端连接芯片IC1的第二引脚，所述芯片IC1的第三引脚与电容C3相连后再分别连接电容C4的一端、电阻R1的一端并接地，电容C4的另一端连接芯片IC1的第四引脚，电阻R1的另一端连接芯片IC1的第五引脚，所述芯片IC1的第六引脚与电阻R3相连后再分别连接电阻R2的一端、芯片IC1的第八引脚、电容C5的一端、芯片IC2的第一引脚和二极管D3的正极，所述电阻R2的另一端连接芯片IC1的第七引脚，电容C5的另一端分别连接芯片IC2的第二引脚、电容C6的一端和二极管D1的负极，所述电容C6的另一端连接芯片IC2的第三引脚，二极管D1的正极分别连接电阻R4的一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端，所述电阻R4的另一端连接芯片IC2的第四引脚，电阻R6的另一端连接三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极连接芯片IC2的第六引脚，三极管Q1的集电极连接三极管Q2的基极，三极管Q2的集电极连接电阻R7的另一端，三极管Q2的发射极分别连接芯片IC2的第八引脚、二极管D2的正极、电阻R5的一端、电容C7的一端、三极管Q3的基极和电容C8的一端，所述电阻R5的另一端连接芯片IC2的第七引脚，二极管D2的负极分别连接二极管D3的负极、电容C7的另一端和三极管Q3的发射极，三极管Q3的集电极分别连接电容C8的另一端和电源输入端VCC。

2.根据权利要求1所述的一种小型水利实验台，其特征在于，在第二进水管（12）上还安装有第一阀门（38），在第二回流管（14）上安装有第二阀门（39）。

3.根据权利要求2所述的一种小型水利实验台，其特征在于，在所述进水阀（46）与泵体（41）之间安装有第一垫片（50），在所述出水阀（47）与泵体（41）之间安装有第二垫片（51）。

4.根据权利要求3所述的一种小型水利实验台，其特征在于，在所述泵体（41）与导向轴套（44）之间还设有弹簧垫（52）。

5.根据权利要求4所述的一种小型水利实验台，其特征在于，所述三极管Q1的型号为2N3054，三极管Q2的型号为2N3055，三极管Q3的型号为2N3439。

6.根据权利要求5所述的一种小型水利实验台，其特征在于，所述二极管D1的型号为1N4006，二极管D2的型号为1N5392，二极管D3的型号为1N5394。