CN206193554U - 一种用于实验水池灌排水的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于实验水池灌排水的自动控制系统，包括水位控制装置和灌、排水控制装置，水位控制装置包括连接管、浮块、导电杆、导电线、高度调节旋钮、框体、标尺、调节线和铁芯；浮块和导电杆设在连接管内，导电杆设在浮块顶端；导电线一端伸入连接管内，另一端与电源连接，其中一根导电线部分螺旋缠绕在连接管外的铁芯上，高度调节旋钮设在框体上，标尺穿过框体与高度调节旋钮相接，调节线一端与高度调节旋钮固连，另一端与导电线相接；灌、排水控制装置并联设置，总回路上设有总电源和总开关，总开关设在铁芯一侧，灌、排水控制装置回路上对应设有灌、排水控制开关。本实用新型结构简单，成本低廉、操作简单，能节约人力，提高效率。

Description

一种用于实验水池灌排水的自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及实验室水池灌排水系统设计领域，具体的说就是一种控制实验水池达到设计水位并停止灌排水的自动控制系统。

背景技术

我国近些年大力发展航道、港口和围海造陆等工程建设，而在这些工程建设中，设计者为使工程设计更加合理安全，往往需要在实验实中进行整体模型试验或者断面模型试验。将设计波浪作用于港口、防波堤等结构，根据设计结构在波浪作用下的稳定性、越浪量和港内波浪等指标，确定合理的水工建筑物高程及相关的防护措施。

在实验水池中进行物理模型实验时，常常会有多种设计水位，将水池水位调整到设计水位是尤为重要的。实验室常用的方法是指定位置设立水标尺，或者在水池侧壁引出连接管，通过直接读取水池或者连接管内的水位，及时控制水位。但由于灌排水时水池水面常产生波动或横比降，直接读取水池水位不易，常常因为读数偏差而不得不反复调整水位，使其达到设计要求，严重浪费时间。在水池侧壁引出连接管，连接管内水面稳定，但由于实验水池水面位置通常较低，尤其在低水位的情况下，视线难以和连接管内水面凹液面齐平，读数常有偏差。并且灌排水时需要实验人员时刻关注水位变化，不仅耗费人力，而且效率不高。

实用新型内容

实用新型目的：为克服现有技术不足，本实用新型旨于提供一种能控制实验水池达到设计水位并停止灌排水以解决反复调试水位、读数不准、耗费时间和人力等问题的自动控制系统。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于实验水池灌排水的自动控制系统，包括水位控制装置、灌水控制装置和排水控制装置，所述水位控制装置包括连接管、浮块、导电杆、导电线、高度调节旋钮、框体、标尺、调节线和铁芯；所述浮块和导电杆设在连接管内，导电杆设在浮块顶端；导电线为两根，两根导电线一端端头齐平从连接管顶端伸入连接管内，另一端分别与电源正负极连接，其中一根导电线部分螺旋缠绕在连接管外的铁芯上；框体设在连接管顶端的上方，高度调节旋钮设在框体上，标尺穿过框体与高度调节旋钮相接，调节线一端与高度调节旋钮固连，另一端与两个导电线相接；灌水控制装置和排水控制装置并联设置，总回路上设有总电源和总开关，总开关设在铁芯一侧，灌水控制装置回路上设有灌水控制开关，排水控制装置回路上设有排水控制开关。

上述总开关为铁质开关；与导电线相连的电源由干电池组成，总回路上设有总电源，总电源为实验室内220V正常电压。

工作原理：本实用新型用于实验水池灌排水的自动控制系统使用时，将连接管底部胶结在实验水池侧壁底部开口处，使连接管与实验水池底部连通，胶结处用止水材料密封，连接管通过固定螺丝与实验水池固定；框体通过固定螺丝固定与水池侧墙上，框体上部设置一个开口，下部设置两个开口，上部开口和其中一个下部开口竖直贯通，标尺穿过贯通的上下开口，标尺与高度调节旋钮相接，随高度调节旋钮旋转上下移动以显示连接管内水位线，通过旋转高度调节旋钮牵连调节线带动连接管内的导线上下升降以设定水位；浮块置于连接管内，随连接管内水面升降而上下移动，浮块顶部的导电杆也随之上下移动，当连接管内水面达到设定水位时，导电杆与导电线相接连接形成闭合回路；电路通电后，缠绕在铁芯上的螺旋线圈附近产生磁场，吸附总开关，断开对灌、排水电路总回路，实现总控制。

当往实验水池内进行灌水时，首先通过导线高度调节旋钮，带动标尺和调节线向上移动，调节线带动导电线向上移动，当标尺刻度线数值为设计水位数值时，停止调节旋钮，导电线端头到达设计水位处；此时灌排水电路总开关闭合，打开灌水控制开关，形成灌水闭合回路，实验水池即开始灌水，实验水池内水位逐渐上升，连接管内浮块随着水面上升而逐渐向上移动；当浮块顶部的导电杆上升到与导电线相接时，两根导电线形成闭合回路，缠绕在铁芯上的螺旋线圈附近产生磁场，吸附灌排水电路总开关，使总开关断开。此时灌水电路断开，实验水池停止加水，实验水池水位即是设计水位，实验进行前断开灌水开关。

当需要将实验水池水位调整到低水位时，类似灌水步骤对水池进行排水，首先通过转动高度调节旋钮，带动标尺和调节线向下移动，当标尺刻度线数值为设计低水位数值时，停止转动高度调节旋钮，导电线在调节线带动下到达设计水位处。由于实验水池中的水所含有的电解质比较少，其导电性能很差；将导电线之间的水体视为一个电阻，其电阻值远比实验所给的导电杆电阻值大，而螺线管的磁场强度与电流成正比，水体中通过的电流较小，形成的磁场也不足以吸附起铁质开关。此时灌排水电路总开关闭合，打开排水控制开关，形成排水闭合回路，实验水池即开始排水；水池内水位逐渐下降，连接管内浮块随着水面下降而逐渐向下移动。当浮块顶部的导电杆下降到通电导线端部高度时，控制电路形成闭合回路，缠绕在铁芯上的螺旋线圈附近产生磁场，吸附灌排水电路总开关。此时排水电路断开，实验水池停止排水，实验水池水位即是设计水位，实验进行前断开排水开关。

所述标尺一侧设有刻度尺齿轮，刻度尺齿轮与高度调节旋钮的转轴齿轮连接，能使标尺随高度调节旋钮旋转而上下移动。

所述连接管为L型结构，包括相通的横管和竖管，浮块和导电杆均设在竖管内，能方便连接实验水池底部。

所述导电杆为T字形结构，底端与浮块固连，顶端两侧均设有触点；连接管内还设有两根垂直设置的导轨，两个触点对应设在两根导轨上；两根导电线伸入连接管内的端头对应设在两根导轨触点上；能使导电杆与导电线准确连接。

上述导轨为绝缘体，每根导轨为镂空结构，导电杆触点和导电线端头分别设在导轨两面，当导电杆触点和导电线端头在同一水平面时，两者穿过镂空结构相接。

所述铁芯上螺旋缠绕的导电线线圈轴线正对总开关，即螺旋线圈轴线垂直总开关轴线；能保证通电后总开关附近磁场最强。

上述螺旋线圈内部磁场为匀强磁场，端口中心处的磁场n为单位长度匝数，I通电电流，μ₀为真空磁导率，μ_r为磁介质的相对磁导率。

本实用新型未提及的技术均为现有技术。

有益效果：本实用新型结构简单，成本低廉、操作简单、占地面积小；能节约人力，提高效率，可适应于各大高校实验水池。

附图说明

图1是本实用新型连接管使用状态图；

图2是本实用新型结构示意图；

图3是本实用新型高度调节旋钮、框体、标尺和调节线连接示意图；

图4是本实用新型标尺的局部断面图；

图中，1为实验水池；2为连接管；3为浮块；4为导电杆；5为导电线；6为高度调节旋钮；7为框体；8为标尺；9为调节线；10为铁芯；11为总开关；12为灌水控制装置；13为排水控制装置；14为灌水控制开关、15为排水控制开关；16为导轨、17为刻度尺齿轮。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

如图1-4所示，一种用于实验水池灌排水的自动控制系统，包括水位控制装置、灌水控制装置12和排水控制装置13，所述水位控制装置包括连接管2、浮块3、导电杆4、导电线5、高度调节旋钮6、框体7、标尺8、调节线9和铁芯10；所述浮块3和导电杆4设在连接管2内，导电杆4设在浮块3顶端；导电线5为两根，两根导电线5一端端头齐平从连接管2顶端伸入连接管2内，另一端分别与电源正负极连接，其中一根导电线5部分螺旋缠绕在连接管2外的铁芯10上；框体7设在连接管2顶端的上方，高度调节旋钮6设在框体7上，标尺8穿过框体7与高度调节旋钮6相接，调节线9一端与高度调节旋钮6固连，另一端与两个导电线5相接；灌水控制装置12和排水控制装置13并联设置，总回路上设有总电源和总开关11，总开关11设在铁芯10一侧，灌水控制装置12回路上设有灌水控制开关14，排水控制装置13回路上设有排水控制开关15；标尺8一侧设有刻度尺齿轮17，刻度尺齿轮17与高度调节旋钮6的转轴齿轮连接；连接管2为L型结构，包括相通的横管和竖管，浮块3、和导电杆4均设在竖管内；导电杆4为T字形结构，底端与浮块3固连，顶端两侧均设有触点；连接管2内还设有两根垂直设置的导轨16，两个触点对应设在两根导轨16上；两根导电线5伸入连接管2内的端头对应设在两根导轨16触点上；铁芯10上螺旋缠绕的导电线5线圈轴线正对总开关11，即螺旋线圈轴线垂直总开关11轴线。

本实用新型用于实验水池灌排水的自动控制系统使用时，将连接管2底部胶结在实验水池1侧壁底部开口处，使连接管2与实验水池1底部连通，胶结处用止水材料密封，连接管2通过固定螺丝与实验水池1固定；框体7通过固定螺丝固定在实验水池1上方侧墙上，框体7上部设置一个开口，下部设置两个开口，上部开口和其中一个下部开口竖直贯通，标尺8穿过贯通的上下开口，标尺8一侧设有刻度尺齿轮17，刻度尺齿轮17与高度调节旋钮6的转轴齿轮连接，随高度调节旋钮6旋转上下移动以显示连接管2内水位线，通过旋转高度调节旋钮6牵连调节线9带动连接管2内的导线上下升降以设定水位；浮块3置于连接管2内，随连接管2内水面升降而上下移动，浮块3顶部的导电杆4也随之上下移动，当连接管2内水面达到设定水位时，导电杆4与导电线5相接连接形成闭合回路；电路通电后，缠绕在铁芯10上的螺旋线圈附近产生磁场，吸附总开关11，断开灌、排水电路总回路，实现总控制。

当往实验水池1内进行灌水时，首先通过导线高度调节旋钮6，带动标尺8和调节线9向上移动，调节线9带动导电线5沿着固定导轨16向上移动，当标尺8刻度线数值为设计水位数值时，停止调节旋钮，导电线5端头到达设计水位处；此时灌排水电路总开关11闭合，打开灌水控制开关14，形成灌水闭合回路，实验水池1即开始灌水，实验水池1内水位逐渐上升，连接管2内浮块3随着水面上升而逐渐向上移动；当浮块3顶部的导电杆4上升到与导电线5相接时，两根导电线5形成闭合回路，缠绕在铁芯10上的螺旋线圈附近产生磁场，吸附灌排水电路总开关11，使总开关11断开。此时灌水电路断开，实验水池1停止加水，实验水池1水位即是设计水位，实验进行前断开灌水开关。

当需要将实验水池1水位调整到低水位时，类似灌水步骤对水池进行排水，首先通过转动高度调节旋钮6，带动标尺8和调节线9向下移动，当标尺8刻度线数值为设计低水位数值时，停止转动高度调节旋钮6，导电线5到达设计水位处；此时灌排水电路总开关11闭合，打开排水控制开关15，形成排水闭合回路，实验水池1即开始排水；水池内水位逐渐下降，连接管2内浮块3随着水面下降而逐渐向下移动。当浮块3顶部的导电杆4下降到通电导线端部高度时，控制电路形成闭合回路，缠绕在铁芯10上的螺旋线圈附近产生磁场，吸附灌排水电路总开关11。此时排水电路断开，实验水池1停止排水，实验水池1水位即是设计水位，实验进行前断开排水开关。

本实用新型用于实验水池灌排水的自动控制系统，可以避免水面波动引起的读数误差，可以较为精确地确定水池水位。并且可以实现水池水位到达设计水位后，自动终止灌排水，不仅可以节省反复观察、调试的时间，还不需要时刻关注水位变化，可以节约人力，提高效率；能有效地控制实验水池1水位并停止灌排水，可以较好地应用于实验水池1实验。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对各设施位置进行调整，这些调整也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于实验水池灌排水的自动控制系统，其特征在于：包括水位控制装置、灌水控制装置(12)和排水控制装置(13)，所述水位控制装置包括连接管(2)、浮块(3)、导电杆(4)、导电线(5)、高度调节旋钮(6)、框体(7)、标尺(8)、调节线(9)和铁芯(10)；所述浮块(3)和导电杆(4)设在连接管(2)内，导电杆(4)设在浮块(3)顶端；导电线(5)为两根，两根导电线(5)一端端头齐平从连接管(2)顶端伸入连接管(2)内，另一端分别与电源正负极连接，其中一根导电线(5)部分螺旋缠绕在连接管(2)外的铁芯(10)上；框体(7)设在连接管(2)顶端的上方，高度调节旋钮(6)设在框体(7)上，标尺(8)穿过框体(7)与高度调节旋钮(6)相接，调节线(9)一端与高度调节旋钮(6)固连，另一端与两个导电线(5)相接；灌水控制装置(12)和排水控制装置(13)并联设置，总回路上设有总电源和总开关(11)，总开关(11)设在铁芯(10)一侧，灌水控制装置(12)回路上设有灌水控制开关(14)，排水控制装置(13)回路上设有排水控制开关(15)。

2.根据权利要求1所述的用于实验水池灌排水的自动控制系统，其特征在于：所述标尺(8)一侧设有刻度尺齿轮(17)，刻度尺齿轮(17)与高度调节旋钮(6)的转轴齿轮连接。

3.根据权利要求1所述的用于实验水池灌排水的自动控制系统，其特征在于：所述连接管(2)为L型结构，包括相通的横管和竖管，浮块(3)、和导电杆(4)均设在竖管内。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于实验水池灌排水的自动控制系统，其特征在于：所述导电杆(4)为T字形结构，底端与浮块(3)固连，顶端两侧均设有触点；连接管(2)内还设有两根垂直设置的导轨(16)，两个触点对应设在两根导轨(16)上；两根导电线(5)伸入连接管(2)内的端头对应设在两根导轨(16)触点上。

5.根据权利要求1所述的用于实验水池灌排水的自动控制系统，其特征在于：所述铁芯(10)上螺旋缠绕的导电线(5)线圈轴线正对总开关(11)，即螺旋线圈轴线垂直总开关(11)轴线。