CN221326983U - 一种实验用手摇式水头控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种实验用手摇式水头控制装置，属于砂槽试验设备领域，包括储水箱，储水箱上放置有外盒；还包括通孔，通孔沿竖向同时贯穿外盒底壁和储水箱上表壁；通孔中穿设有漏斗，漏斗能沿通孔的轴线相对于储水箱和外盒移动；漏斗一部分处于外盒中，另一部分处于储水箱中；漏斗的侧壁与通孔保持密封设置，储水箱上设有驱动漏斗竖向移动的驱动组件；外盒上设有至少一个连接头，连接头与外盒连通；储水箱中设有用于给外盒中加水的潜水泵，潜水泵通过出水管与外盒连通；储水箱的侧壁上开设有用于保持储水箱中气压的透气孔；设连接头连接的实验装置的用水流量为Q1；设潜水泵的出水流量为Q2；设漏斗的漏水流量为Q3，则Q1<Q2<Q3。该装置能手动调整水位，规避了PLC控制器。

Description

一种实验用手摇式水头控制装置

技术领域

本实用新型属于砂槽试验设备领域，具体涉及一种实验用手摇式水头控制装置。

背景技术

室内砂槽试验能够刻画地下水的流场、溶质运移规律的变化特征。

在室内砂槽试验中，地下水水位变化通常是利用连通器的原理，即，在室内砂槽试验的地下水水位盒上外接一个水头控制装置。当需要模拟地下水抽取导致的水位降低时，只需降低水头控制装置内的水位，地下水水位盒中的水位就因为连通器原理下降；反之亦然。

但是，一般控制水头的方式，是通过PLC控制进水量，保证水头始终不变，但是，这样需要控制组件（PLC），造成装置整体体量大，不便捷。

实用新型内容

本实用新型的一种实验用手摇式水头控制装置，不再需要PLC控制器就可以控制水头，让整个装置规避控制器后体量变小，移动和使用的便捷性提高。

为了实现上述目的，本实用新型的一种实验用手摇式水头控制装置，包括储水箱，储水箱上放置有外盒；还包括通孔，通孔沿竖向同时贯穿外盒底壁和储水箱上表壁；通孔中穿设有漏斗，漏斗能沿通孔的轴线相对于储水箱和外盒移动；漏斗一部分处于外盒中，另一部分处于储水箱中；漏斗的侧壁与通孔保持密封设置，储水箱上设有驱动漏斗竖向移动的驱动组件；外盒上设有至少一个连接头，连接头与外盒连通；储水箱中设有用于给外盒中加水的潜水泵，潜水泵通过出水管与外盒连通；储水箱的侧壁上开设有用于保持储水箱中气压的透气孔；设连接头连接的实验装置的用水流量为Q1；设潜水泵的出水流量为Q2；设漏斗的漏水流量为Q3，则Q1<Q2<Q3。

进一步地，所述漏斗包括集水段和直管段；集水段呈上宽下窄的斗状；直管段连接在集水段的下端，直管段穿设在通孔中，通孔的横向截面形状为矩形，与直管段的横截面形状配合；集水段的上表壁水平设置。

将集水段设置成上宽下窄，可以有利于快速排水，确保漏斗的漏水流量为Q3大于潜水泵的出水流量为Q2；将集水段的上表壁设置成水平，可以有效地供操作人员获知漏斗的上表壁处于什么高度，上端为水平面，则整个上端都处于同一高度，不会出现上端各个位置点的高度都不一样的情况，高度不一样，就不容易知道在哪一个高度漏斗才会漏水，造成水头不好控制。

进一步地，所述驱动组件包括：支架，固定在储水箱的外侧上表壁上；涡轮蜗杆减速器，非转动部分固定在支架上；涡轮蜗杆减速器的输入端轴线水平设置，涡轮蜗杆减速器的输出端轴线竖直设置；摇把，固定在涡轮蜗杆减速器的输入端，摇把的转轴轴线与涡轮蜗杆减速器的输入端轴线重合；螺杆，固定在涡轮蜗杆减速器的输出端，螺杆的轴线与涡轮蜗杆减速器的输出端轴线重合；连接板，螺纹连接在螺杆上；连接杆，与连接板固定连接，连接杆与漏斗固定连接。

采用袋螺杆的驱动组件，可以在每个小范围内移动，而且每次移动后，都能依靠螺纹，使漏斗处于一个高度并保持。结构简单，使用方便。

进一步地，所述外盒的内壁上固定有刻度尺，刻度尺的0刻度线位于外盒的底壁所在平面。

外盒中的水位高度，依据连通器原理，表明室内砂槽试验的地下水水位盒也是该水位高度。设置刻度尺，能准确地供操作人员社会相应的水位高度。

进一步地，所述连接头设置有多个，各个连接头沿竖向间隔设置。

多个连接头，操作人员的选择就更多，即使集中一个损坏了，也不影响整体的使用，使用时，只需保证与室内砂槽试验的地下水水位盒连接的连接头开启，其余的关闭即可，而且需要保证连接头在外盒中的水位下。

进一步地，所述储水箱的下表壁固定有多个万向轮。

方便整个装置移动。

有益效果：

传统的控制水头的方式，是使用PLC控制器，当水头低于某一值时，立马依靠PLC控制补充到该位置。在本方案中，只需保持潜水泵持续出水，并通过驱动组件将集水段的上端移动到某一高度即可，因为Q1<Q2<Q3的缘故，所以在潜水泵的持续出水作用下，外盒中的水头能始终保持前述高度，整个过程中，不需要PLC控制器，仅依赖潜水泵的持续出水，相比于现有的装置，规避了PLC控制器，简化了整个装置，让装置的操作更容易、更简单，也让整个装置的体量变小，重量变轻，更容易移动和使用。

附图说明

图1是本装置隐藏了储水箱和外盒侧壁的整体的结构示意图。

1、储水箱；2、外盒；3、止水橡胶；4、集水段；5、竖直段；6、连接杆；7、支架；8、涡轮蜗杆减速器；9、摇把；10、螺杆；11、连接板；12、潜水泵；13、出水管；14、刻度线；15、连接头；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

见图1，一种实验用手摇式水头控制装置，包括储水箱1和外盒2，外盒2放置在储水箱1的外侧上表壁，外盒2的上端为敞口。

还包括通孔，通孔沿竖向同时贯穿外盒2的下表壁以及储水箱1的上表壁。

还包括漏斗，漏斗一部分处于外盒2中，另一部分处于储水箱1中，漏斗包括集水段4和竖直段5，集水段4为上宽下窄的斗形结构，集水段4处于外盒中，集水段4上端为水平面，竖直段5为直管，竖直段5连接在集水段4的下端。漏斗的竖直段5穿设在通孔中，竖直段5的轴线与通孔的轴线重合。漏斗的竖直段5能沿通孔的轴线相对于储水箱1和外盒2竖向滑动，即，漏斗能沿通孔的轴线相对于储水箱1和外盒2竖向滑动。本实施例中，竖直段5的横向截面形状为矩形，通孔的横向截面形状也为矩形，两者形状配合，通孔限制了漏斗不能绕通孔的轴线转动。其他实施例，也可以是其他的形状，只需保证漏斗不能绕通孔的轴线转动。

通孔的孔壁上嵌设有止水橡胶3，具体地，本实施例中，在通孔的孔壁上开设有一圈环槽，止水橡胶3嵌设在环槽中，环槽保证止水橡胶3不能相对于环槽竖向移动。止水橡胶3套设在漏斗的竖直段5上，止水橡胶3用于密封竖直段5的外壁与通孔的孔壁之间的间隙，止水橡胶3保证通孔处不会漏水。

储水箱1的下表壁固定有多个万向轮（未示出），便于整个装置移动。

集水段4上固定有连接杆6，本实施例中，共有两根连接杆6，且均竖向设置，漏斗随连接杆6的竖向移动而移动。储水箱1的外壁上设有用于驱动连接杆6竖向移动的驱动组件，驱动组件包括：

支架7，固定在储水箱1上表壁，支架7位于外盒2外；

涡轮蜗杆减速器8，属于现有技术，包括但不限于使用RV系列蜗轮蜗杆减速机。非转动部分固定在支架7上；涡轮蜗杆减速器8的输入端轴线水平设置，涡轮蜗杆减速器8的输出端竖向设置；

摇把9，与涡轮蜗杆减速器8的输入端固定连接，摇把9的转轴与涡轮蜗杆减速器8的输入端转轴重合。摇把9带动涡轮蜗杆减速器8的输入端转动。

螺杆10，与涡轮蜗杆减速器8的输出端固定连接，螺杆10的轴线与涡轮蜗杆减速器8的输出端轴线重合。螺杆10随涡轮蜗杆减速器8的输出端转动而转动。

连接板11，与螺杆10螺纹连接，连接杆6与连接板11固定连接，本实施例中为2个，其他实施例中，可以是多个，如果是多个连接杆6，则同时跟多个连接杆6固定连接。

储水箱1中固定有潜水泵12，潜水泵12的出口端固定连接有出水管13，出水管13穿过储水箱1的上表壁和外盒2，并伸入到外盒2中，潜水泵12用于将储水箱1中的水抽到外盒2中。出水管13的外壁与外盒2的底壁保持密封设置。储水箱1侧壁上开设有透气孔，透气孔保证储水箱1中不会因为抽水导致压力变化。

外盒2的内壁上固定有刻度尺14，刻度尺14竖向设置，0刻度线14位于外盒2的内壁所在平面。外盒2的侧壁上开设有多个连接头15，所有的连接头15沿竖向间隔设置，连接头15与外盒2连通，其中一个连接头15通过软管与室内砂槽试验的地下水水位盒连通，组成连通器结构。使用时，挑选不同高度的连接头15（只选用一个），确保软管始终位于外盒2的一端位于外盒2中的水位以下，其他未连接软管的连接头15均关闭。优选的，就是软管连接在最下端的连接头15上，其他的连接头15均关闭。

使用过程：

S1：将最下侧的一个连接头15，通过软管与室内砂槽试验的地下水水位盒连通，组成连通器结构；其他的连接头15关闭。

S2：转动摇把9，摇把9带动涡轮蜗杆减速器8的输入端转动，由于涡轮蜗杆减速器8本身的涡轮—蜗杆结构，所以涡轮蜗杆减速器8的输出端因为摇把9转动而转动，涡轮蜗杆减速器8的输出端又带动螺杆10转动。

连接板11由于与螺杆10螺纹连接，而且连接板11、连接杆6和漏斗作为整体，受限于通孔不能转动，所以连接板11、连接杆6和漏斗作为整体升降。

S3：漏斗移动到合适的高度，因为漏斗的上表壁是水平设置的，即，漏斗的上表壁处于刻度线14的什么数值位置，代表漏斗移动到什么数值高度，设此时，漏斗的上表壁位于X刻度。

S4：启动潜水泵12，潜水泵12将储水箱1中的水抽到外盒2中（储水箱中原先的水位不能高于透气孔），外盒2中的水位达到前述X刻度。如果水位高于X刻度，则多余的水就会从漏斗的上方，依次经过漏斗的集水段4和竖直段5，重新落回到储水箱1中。设连接头连接的实验装置的用水流量为Q1；设潜水泵的出水流量为Q2；设漏斗的漏水流量为Q3，则Q1<Q2<Q3；

正因为Q1<Q2<Q3，只要保持着潜水泵12一直开启，外盒2中的水位就能始终保持着X（即，因为连通器原理，室内砂槽试验的地下水水位盒中水位也为X）。

S5：如果按S2中方式改变集水段4的高度至X1刻度，X1<X，则，室内砂槽试验的地下水水位盒中水位也为X1，外盒2中原本高于X1的水就会从集水段4和竖直段5流回储水箱1。反之，如果提高到X2，X2>X，则潜水泵12就会继续给外盒2中加水，水位未达到X2时，漏斗不会漏水，水位到达X2后，保持潜水泵12开启，水位就会保持X2，高于X2的水会立马从漏斗的上方流回到储水箱1中。由于储水箱1侧壁上有一个透气孔，所以无论潜水泵的抽水或者水落回到储水箱1中，储水箱1中始终是标准的大气压，不会影响水的流动。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种实验用手摇式水头控制装置，其特征在于，包括储水箱，储水箱上放置有外盒；

还包括通孔，通孔沿竖向同时贯穿外盒底壁和储水箱上表壁；通孔中穿设有漏斗，漏斗能沿通孔的轴线相对于储水箱和外盒移动；漏斗一部分处于外盒中，另一部分处于储水箱中；漏斗的侧壁与通孔保持密封设置，储水箱上设有驱动漏斗竖向移动的驱动组件；

外盒上设有至少一个连接头，连接头与外盒连通；储水箱中设有用于给外盒中加水的潜水泵，潜水泵通过出水管与外盒连通；储水箱的侧壁上开设有用于保持储水箱中气压的透气孔；设连接头连接的实验装置的用水流量为Q1；设潜水泵的出水流量为Q2；设漏斗的漏水流量为Q3，则Q1< Q2< Q3。

2.根据权利要求1所述的一种实验用手摇式水头控制装置，其特征在于，所述漏斗包括集水段和直管段；集水段呈上宽下窄的斗状；直管段连接在集水段的下端，直管段穿设在通孔中，通孔的横向截面形状为矩形，与直管段的横截面形状配合；集水段的上表壁水平设置。

3.根据权利要求1所述的一种实验用手摇式水头控制装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

支架，固定在储水箱的外侧上表壁上；

涡轮蜗杆减速器，非转动部分固定在支架上；涡轮蜗杆减速器的输入端轴线水平设置，涡轮蜗杆减速器的输出端轴线竖直设置；

摇把，固定在涡轮蜗杆减速器的输入端，摇把的转轴轴线与涡轮蜗杆减速器的输入端轴线重合；

螺杆，固定在涡轮蜗杆减速器的输出端，螺杆的轴线与涡轮蜗杆减速器的输出端轴线重合；

连接板，螺纹连接在螺杆上；

连接杆，与连接板固定连接，连接杆与漏斗固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种实验用手摇式水头控制装置，其特征在于，所述外盒的内壁上固定有刻度尺，刻度尺的0刻度线位于外盒的底壁所在平面。

5.根据权利要求1所述的一种实验用手摇式水头控制装置，其特征在于，所述连接头设置有多个，各个连接头沿竖向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的一种实验用手摇式水头控制装置，其特征在于，所述储水箱的下表壁固定有多个万向轮。