CN111207905B - 一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台 - Google Patents

Abstract

一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，它涉及一种槽道实验台。本发明为了解决现有的槽道实验台存在无法实现多种结构条件下的实验测量的问题。本发明的多个螺杆沿槽道的宽度方向穿过槽道的一个侧板上，每个螺杆通过两个固定螺母连接并定位，可移动板沿槽道的宽度方向活动安装在槽道内并与多个螺杆连接，两根铝型材支架分别安装在槽道长度方向的两个侧板下部，铝型材压框的两端安装在两根铝型材支架上，铝型材压框与可移动板之间通过锁紧结构可拆卸连接。下沉组件安装在槽道的水流下游端部，通过手轮转动控制杆调节出口处活动导水板与下沉部分的角度，实现自由液面高度的控制，同时稳定上游自由液面的高度。本发明用于槽道实验。

Description

一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台

技术领域

本发明涉及一种槽道实验台，具体涉及一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台。

背景技术

槽道流动是指水流在开放的，与大气接触的流道内的流动，属于界面分明的两相流动。对于不同的槽道结构尺寸，壁面对流动的影响各不相同，导致不同结构尺寸下的流动差异。通过研究不同结构尺寸槽道内的流动特性，分析槽道结构尺寸对流动的影响，对于河道设计，泥沙沉积治理，换热结构改良，提高物质输运效率等研究具有重大意义。

现有的槽道实验台一般结构尺寸大，生产制造后槽道结构尺寸固定，无法实现多种结构条件下的实验测量。同时，在槽道实验台出口处，由于水流急剧流出槽道，会影响槽道内上游的流动，引起液面大幅度波动，造成流动不稳定，影响实验测量。因此，实验测量要求在多种结构尺寸槽道内进行以满足不同多种槽道之间的对比，还要求稳定槽道内的液面高度，保证实验在稳定准确的条件下进行。

综上所述，现有的槽道实验台结构尺寸大，生产制造后槽道结构尺寸固定，存在无法实现多种结构条件下的实验测量的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的槽道实验台结构尺寸大，生产制造后槽道结构尺寸固定，存在无法实现多种结构条件下的实验测量的问题。进而提供一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台。

本发明的技术方案是：一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台包括槽道，槽道为长条形槽道，它还包括可移动板、铝型材压框、锁紧结构、多个螺杆、多个固定螺母、两根铝型材支架、多个铝角结构和下沉组件，多个螺杆沿槽道的宽度方向穿过槽道的一个侧板上，每个螺杆通过两个固定螺母连接并定位，可移动板沿槽道的宽度方向活动安装在槽道内，可移动板的侧端面与多个螺杆连接，两根铝型材支架分别安装在槽道长度方向的两个侧板下部，铝型材压框的两端通过多个铝角结构安装在两根铝型材支架上，铝型材压框与可移动板之间通过锁紧结构可拆卸连接，下沉组件安装在槽道的水流下游端部。

进一步地，可移动板为长条形板，且可移动板的高度与槽道的上端面齐平。

进一步地，铝型材压框为槽型压框。

进一步地，锁紧结构包括底座、丝杆、螺母和圆片，丝杆安装在底座上，螺母旋拧在丝杆上，圆片套装在丝杆上。

进一步地，底座为槽型底座，底座扣装在可移动板的上端面上。

进一步地，下沉组件包括手轮、沉水槽、活动导水板、挂环、柔性绳、紧固螺母、导水板控制杆和多个合页，导水板控制杆沿沉水槽的宽度方向穿设在沉水槽上，导水板控制杆的两端分别与手轮连接，活动导水板与沉水槽的底端面之间通过多个合页连接并能够向上转动，挂环安装在活动导水板下端面上，紧固螺母安装在导水板控制杆上，柔性绳的一端与挂环固定连接，柔性绳的另一端绕过活动导水板的外沿缠绕并固定在导水板控制杆上。

进一步地，导水板控制杆上设有外螺纹。

进一步地，挂环安装在活动导水板下端面的两侧。

进一步地，挂环与活动导水板之间以柔性细绳连接。

优选地，挂环与活动导水板之间采用胶粘或焊接的方式固定连接。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明通过变化并固定可移动板的位置实现槽道结构尺寸的无级变化，通过调节出口处导水板的角度实现槽道内液面高度的控制与稳定，能在同一槽道试验台内构造不同结构尺寸，不同液面高度，免去了搭建新试验台的财力人力，同时又能满足不同工况下的实验测量。

2、本发明通过调整可移动板2在槽道宽度方向上的位置，理论上能实现槽道从0到n(n等于槽道总宽减去可移动板2的厚度)之间任意宽度的调整，实现槽道宽的无级变化。

3、本发明能够调整活动导水板12的角度，当导水板出口高度高于槽道底板时，由于导水板的阻碍作用，槽道中水流会达到一最小水深，该水深为导水板出口与槽道底部高度差，此为本发明控制所能达到的理论最小水深，实际水深由于受到进口流速与出口压力影响影响会略高于最小水深。同时，水流受导水板的阻力作用，流动整体能呈现更平稳的状态。在实验过程中调整活动导水板12的角度并测量水深，当水深达到实验要求时，固定活动板即可实现实验测量所要求的水深。

附图说明

图1是本发明的明渠结构尺寸及液面高度控制机构结构示意图；

图2是出口液面高度控制机构示意图，其中为了表现结构拆除了一块侧板。

图3是锁紧结构的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台包括槽道1，槽道1为长条形槽道，它还包括可移动板2、铝型材压框3、锁紧结构4、多个螺杆5、多个固定螺母6、两根铝型材支架7、多个铝角结构8和下沉组件，多个螺杆5沿槽道1的宽度方向穿过槽道1的一个侧板上，每个螺杆5通过两个固定螺母6连接并定位，可移动板2沿槽道1的宽度方向活动安装在槽道1内，可移动板2的侧端面与多个螺杆5连接，两根铝型材支架7分别安装在槽道1长度方向的两个侧板下部，铝型材压框3的两端通过多个铝角结构8安装在两根铝型材支架7上，铝型材压框3与可移动板2之间通过锁紧结构4可拆卸连接，下沉组件安装在槽道1的水流下游端部。

本实施方式的可移动板2实现槽道结构尺寸的变化；可移动板2在槽道内的位置可变化。可移动板2处于不同位置时，槽道两侧的宽度发生变化，在确定可移动板2的位置后，通过铝型材压框3、锁紧结构4、多个螺杆5、多个固定螺母6用于固定可移动板2位置，使其在实验中保持固定位置不变。

本实施方式通过旋紧多个螺杆5上侧壁两边的多个螺母6固定可移动板2的水平位置；

本实施方式的铝型材压框3通过铝角结构8固定在铝型材支架7上；

本实施方式通过旋紧锁紧结构4固定可移动板2的竖直平面位置及防止转动；

本实施方式的铝型材压框3通过铝型材支架7和铝角结构8固定，多个螺杆5和多个固定螺母6用于固定可移动板2在水平面上的位置，多个螺母5在槽道侧壁的两面均有布置。锁紧结构4用于固定可移动板的竖直平面位置及防止转动。

具体实施方式二：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的可移动板2为长条形板，且可移动板2的高度与槽道1的上端面齐平。如此设置，便于满足试验时液面高度要求，防止水迸溅出来。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的铝型材压框3为槽型压框。如此设置，便于安装在槽道1上，又不影响水流实验，还便于观察水流情况。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图3说明本实施方式，本实施方式的锁紧结构4包括底座4-1、丝杆4-2、螺母4-3和圆片4-4，丝杆4-2安装在底座4-1上，螺母4-3旋拧在丝杆4-2上，圆片4-4套装在丝杆4-2上。如此设置，通过旋动螺母4-3调整圆片4-4的高度，当圆片4-4与压框3压紧时，即可固定可移动板2的竖直位置。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图3说明本实施方式，本实施方式的底座4-1为槽型底座，底座4-1扣装在可移动板2的上端面上。如此设置，便于与可移动板2连接并定位，防止可移动板2转动。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的下沉组件包括手轮9、沉水槽10、活动导水板12、挂环13、柔性绳14、紧固螺母15、导水板控制杆16和多个合页11，导水板控制杆16沿沉水槽10的宽度方向穿设在沉水槽10上，导水板控制杆16的两端分别与手轮9连接，活动导水板12与沉水槽10的底端面之间通过多个合页11连接并能够向上转动，挂环13安装在活动导水板12下端面上，紧固螺母15安装在导水板控制杆16上，柔性绳14的一端与挂环13固定连接，柔性绳14的另一端绕过活动导水板12的外沿缠绕并固定在导水板控制杆16上。如此设置，活动导水板12用于控制槽道内液面高度，手轮9、多个合页11、挂环13、导水板控制杆16用于调整活动导水板12的角度，紧固螺母15用于固定活动导水板12的角度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

本实施方式的沉水槽10为槽道出口处的下沉结构，目的是将出口处由于活动导水板13阻挡所产生的回流限制在沉水槽10内部，防止回流对槽道内流动的影响；

本实施方式的挂环13与导水板控制杆16之间以柔性细绳14连接，通过转动手轮9带动活动导水板12绕着多个合页11转动，当调节好导水板12的角度后，通过锁紧紧固螺母15固定活动导水板12的角度。导水板控制杆16与挂环13之间以柔性细绳连接，通过转动手轮9调节活动导水板12与沉水槽10之间的角度，确定活动导水板13位置后旋紧紧固螺母15固定。

具体实施方式七：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的导水板控制杆16上设有外螺纹。如此设置，便于通过转动手轮9带动导水板控制杆16，从而调整柔性细绳14的位置，实现调整活动导水板12的角度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的挂环13安装在活动导水板12下端面的两侧。如此设置，便于将活动导水板12抬起，还不影响水流试验。其它组成和连接关系与具体实施方式一至七中任意一项相同。

具体实施方式九：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的挂环13与活动导水板12之间以柔性细绳连接。通过旋转手轮，柔性细绳拉动活动导水板12进行升降运动，实现液面高度的控制和稳定。其它组成和连接关系与具体实施方式一至七中任意一项相同。

具体实施方式十：结合图1至图2说明本实施方式，本实施方式的挂环13与活动导水板12之间采用胶粘或焊接的方式固定连接。如此设置，连接方式简单、可靠。其它组成和连接关系与具体实施方式一至七中任意一项相同。

结合图1至图3说明本发明的工作原理：

当确定了本次试验需要研究的槽道结构后，调松锁紧结构4和多个螺母6，在槽道宽度方向上移动可移动板5至所需位置，调紧锁紧结构4和多个螺母6，此时可移动板5的位置固定不动。

为了保证水流仅从槽道一侧通过，可在槽道另一侧的进出口处增设泡沫塑料，防水布等附加物防止水流流进槽道另一侧。当活动导水板12处于水平位置时，由于出口处水流急剧下泻，会造成上游液面大幅度的波动，流动处于不稳定状态无法进行实验。通过调节活动导水板12的角度，当其高度高于槽道底部高度时，对槽道内的水流有阻挡作用，使水流能在槽道内蓄起一定高度(即为活动导水板12与槽道底板的高度差)，减轻了出口处水流急剧下降对上游液面造成的波动。当液面高度趋于平整且达到实验所需高度时，调紧紧固螺母15，活动导水板12的角度固定不动，即可进行实验。由于导水板的阻挡作用会使水流在导水板附近产生回流，因而增设沉水槽10，目的是将回流限制在沉水槽内部，防止回流对上游流动的影响。

沉水槽10的下沉深度，活动导水板12的长度，压框3、多个螺杆5及合页11的数量和大小均可根据槽道具体尺寸做出具体选择。选择的原则是沉水槽10尽量深，导水活动板12尽量长，多个合页11尽量少且小，以实现尽可能大的调整范围，同时减少附加结构对流动的影响。

Claims (9)

1.一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，它包括槽道(1)、可移动板(2)、铝型材压框(3)、锁紧结构(4)、多个螺杆(5)、多个固定螺母(6)、两根铝型材支架(7)、多个铝角结构(8)和下沉组件，槽道(1)为长条形槽道，多个螺杆(5)沿槽道(1)的宽度方向穿过槽道(1)的一个侧板上，每个螺杆(5)通过两个固定螺母(6)连接并定位，可移动板(2)沿槽道(1)的宽度方向活动安装在槽道(1)内，可移动板(2)的侧端面与多个螺杆(5)连接，两根铝型材支架(7)分别安装在槽道(1)长度方向的两个侧板下部，铝型材压框(3)的两端通过多个铝角结构(8)安装在两根铝型材支架(7)上，铝型材压框(3)与可移动板(2)之间通过锁紧结构(4)可拆卸连接，下沉组件安装在槽道(1)的水流下游端部；

其特征在于：下沉组件包括手轮(9)、沉水槽(10)、活动导水板(12)、挂环(13)、柔性绳(14)、紧固螺母(15)、导水板控制杆(16)和多个合页(11)，

导水板控制杆(16)沿沉水槽(10)的宽度方向穿设在沉水槽(10)上，导水板控制杆(16)的两端分别与手轮(9)连接，活动导水板(12)与沉水槽(10)的底端面之间通过多个合页(11)连接并能够向上转动，挂环(13)安装在活动导水板(12)下端面上，紧固螺母(15)安装在导水板控制杆(16)上，柔性绳(14)的一端与挂环(13)固定连接，柔性绳(14)的另一端绕过活动导水板(12)的外沿缠绕并固定在导水板控制杆(16)上。

2.根据权利要求1所述的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，其特征在于：可移动板(2)为长条形板，且可移动板(2)的高度与槽道(1)的上端面齐平。

3.根据权利要求2所述的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，其特征在于：铝型材压框(3)为槽型压框。

4.根据权利要求3所述的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，其特征在于：锁紧结构(4)包括底座(4-1)、丝杆(4-2)、螺母(4-3)和圆片(4-4)，丝杆(4-2)安装在底座(4-1)上，螺母(4-3)旋拧在丝杆(4-2)上，圆片(4-4)套装在丝杆(4-2)上。

5.根据权利要求4所述的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，其特征在于：底座(4-1)为槽型底座，底座(4-1)扣装在可移动板(2)的上端面上。

6.根据权利要求5所述的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，其特征在于：导水板控制杆(16)上设有外螺纹。

7.根据权利要求6所述的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，其特征在于：挂环(13)安装在活动导水板(12)下端面的两侧。

8.根据权利要求7所述的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，其特征在于：挂环(13)与活动导水板(12)之间以柔性细绳连接。

9.根据权利要求7所述的一种明渠结构尺寸及液面高度可调的槽道实验台，其特征在于：挂环(13)与活动导水板(12)之间采用胶粘或焊接的方式固定连接。

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