河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池的製作方法
2023-07-30 11:54:56 2
專利名稱：河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種河工模型試驗裝置，特別是涉及河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池。
背景技術：
在懸移質模型試驗中，水流挾帶有模型沙，且要求含沙量大小能夠在試驗過程中按需要改變，這些都是通過渾水供水加沙系統來完成的。渾水供水加沙系統中的關鍵設備是攪拌池，它用來將水和沙攪拌成含沙水流，供模型試驗使用。攪拌池一般採用鋼筋混凝土或磚砌的圓形結構。按照渾水的攪拌方式，攪拌池可分為機械攪拌和水力攪拌兩種形式。機械攪拌是藉助電機帶動攪拌池中的葉片旋轉含沙水體達到攪拌的目的，它設備複雜，投資大，使用不方便；水力攪拌是利用水流沿切線方向的衝擊力帶動池內的含沙水體旋轉，達到攪拌的目的，其特點是設備簡單、造價低、操作靈活方便，但常規的渾水水力攪拌池，池內水流旋轉強度較弱，含沙量攪拌不均勻，攪拌池中常有泥沙落淤，並時有堵塞水泵吸水管底閥事故發生。
發明內容
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，這種渾水水力攪拌池，池內水流旋轉強度較強，含沙量攪拌均勻，攪拌池中無泥沙落淤，並可避免水泵吸水管底閥堵塞事故發生。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，包括攪拌池本體，所述攪拌池本體的下部設有抽水池，所述抽水池位於所述攪拌池中部、且成圓形漏鬥狀，所述抽水池和所述攪拌池本體內設有數根水泵吸水管，所述水泵吸水管的底端連接有底閥；所述攪拌池本體內設有垂直送水管，所述垂直送水管上端與總配水管連接，下端與環形管道的一端連接，所述環形管道的另一端連接有噴頭，所述環形管道噴頭產生的射流帶動攪拌池內水體旋轉；所述環形管道布置在所述攪拌池本體的底部，所述環形管道的內側設有水平噴嘴，所述水平噴嘴產生的射流旋轉方向與所述環形管道噴頭產生的射流旋轉方向相同，所述環形管道的底部設有傾斜向下的噴嘴， 所述環形管道底部傾斜向下的噴嘴產生的射流旋轉方向與所述環形管道噴頭產生的射流旋轉方向相同。所述水平噴嘴與對應其連接處所述環形管道的切線成30°夾角。所述環形管道底部的傾斜噴嘴與環形管道中心線在垂直方向成45°夾角。所述環形管道距離所述攪拌池本體的池底40cm。所有所述水泵吸水管上的底閥上下交錯布置。所述抽水池的中心處設有一根垂直向下的噴管，所述噴管底端位於所述抽水池的上方。所述噴管底端距離所述抽水池底部0. 5m。
本發明具有的優點和積極效果是採取以上方案後，保證了攪拌池內水流具有較強的旋轉流速，使池內水流含沙量攪拌均勻，確保了在任何情況下攪拌池內都不會有泥沙落淤，即便在不利操作情況下使泥沙淤積在抽水池內，也可以通過設在中心的垂直向下的噴管，將泥沙衝走。
圖1 為本發明攪拌池的立面圖；圖2為本發明攪拌池的平面圖；圖3為應用本發明攪拌池的一個渾水供水加沙系統實例平面布置圖。圖中H-攪拌池深度，D-攪拌池直徑，1、攪拌池本體，2、抽水池，3、垂直送水管，4、 環形管道，5、水平噴嘴，6、傾斜向下的噴嘴，7、噴頭，8、水泵吸水管，9、底閥，10、垂直向下的噴管，11、預埋角鋼，12、電動水泵，13、總配水管，14、閥門，15、量水堰，16、清水池，17、排沙底孔，18、模型，19、回水槽，20、加沙池，21、儲漿池，22、洩水槽。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲列舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下應用實例圖3是一個渾水供水加沙系統的平面布置實例，其中所用的攪拌池就是本發明所述的渾水水力攪拌池。參閱圖1 圖2，攪拌池本體1的下部設有抽水池2，所述抽水池2內設有3根水泵吸水管8，所述水泵吸水管8的底端連接有底閥9 ；所述攪拌池本體1內設有垂直送水管3，所述垂直送水管3上端與總配水管13連接，下端與環形管道4 連接，所述環形管道4由預埋角鋼11支承。所述環形管道4距離所述攪拌池本體1的池底 40cm,環形管道內徑為15cm，沿程設有12個內徑2cm的噴嘴，其中6個噴嘴水平設在管道內側，6個噴嘴傾斜向下設在管道底部。在本實施例中，所述垂直送水管3下端與所述環形管道4的一端連接，所述環形管道4的另一端連接有噴頭7，所述噴頭7產生的射流帶動攪拌池內水體旋轉。6個所述水平噴嘴5與對應其連接處所述環形管道4的切線成30°夾角。6個所述傾斜向下的噴嘴6與環形管道4中心線在垂直方向成45°夾角。水平噴嘴5和傾斜向下的噴嘴6產生的射流旋轉方向與所述噴頭7產生的射流旋轉方向相同。將抽水池2設計成圓形漏鬥狀並布置在攪拌池中心，池深60cm，直徑視水泵吸水管8根數而定。這樣在水泵強大的吸力下，會進一步增強攪拌池內環流強度。在安裝水泵吸水管8時應注意將底閥9處於不同高程上，上下交錯，這樣便於靈活操作，又能延長處於較高高程的底閥使用壽命，還能防止發生意外時，泥沙將吸水管底閥全部淤死。在抽水池2 中心處設有一根直徑IOcm垂直向下的噴管10，出口離漏鬥底部0. 5m，一旦發生水泵吸水管底閥9被泥沙淤死事故，用於衝走可能淤積在抽水池內的泥沙。在上述攪拌池應用時，應將回水槽19出口布置在攪拌池邊壁切線方向，並使回水產生的水流旋轉方向與環形管道4產生的水流旋轉方向一致，這樣可利用回水帶動攪拌池內水體旋轉，進一步加強池內水流旋轉強度。攪拌池容積應能滿足模型試驗水流循環一次所需要的水量，並留一定的餘地。可根據模型最大試驗流量及水流循環一次所需要的時間估算，即 V = Qmaxt式中V為攪拌池容積，m3 ；Qfflax為模型最大試驗流量，m3/s ；t為水流循環一次所需要的時間，S。由上式計算的容積，再加上水泵最小淹沒深度時的攪拌池內的水量，即為攪拌池實際容積。經計算，本實施例中的攪拌池容積為62m3，直徑D = 4. 5m，深H = 3. 9m。系統中量水堰15用於測量流經模型18的渾水流量；系統中排沙底孔17用於排洩量水堰15內淤積的泥沙，以提高測流精度。系統中清水池16的作用一是調節含沙量，當模型18的水流含沙量減小時，打開清水池16通往攪拌池管道的閥門14向攪拌池注入清水；二是試驗完畢清洗電動水泵12及其吸水管8和總配水管13。系統中儲漿池21的作用一是每次試驗做完後儲存攪拌池內的渾水，所以，其容積至少應等於攪拌池容積；二是在試驗過程中向攪拌池1補充一部分渾水。儲漿池21的底部應高於攪拌池1水面，以便儲漿池21內的渾水能夠通過連接兩者之間的洩水槽22自流回攪拌池1內。系統中加沙池20的作用當模型18水流含沙量需要增大時，用於加沙。將其設在儲漿池21與攪拌池1之間的洩水槽22上，這樣可以通過儲漿池21與攪拌池1之間的循環水流將泥沙衝進攪拌池1內。系統中回水槽19的作用是將模型18下洩水流送回攪拌池1，從而完成水流循環過程。回水槽19出口位於攪拌池1邊壁切線方向，並與環形管道4產生的水流旋轉方向一致。該渾水供水系統實例是將幾臺電動水泵12的出水管用總配水管13連通起來，每臺電動水泵出水管處設有閥門控制。總配水管13與量水堰15、攪拌池中的環形管道4、儲漿池21等之間分別用分配水管和垂直送水管3連接起來，這樣可以通過控制設在分配水管和垂直送水管3進口處的閥門14，將不同流量的渾水輸送到所需地方。儘管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明並不局限於上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，並不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬於本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，包括攪拌池本體，所述攪拌池本體的下部設有抽水池，所述抽水池位於所述攪拌池中部、且成圓形漏鬥狀，所述抽水池和所述攪拌池本體內設有數根水泵吸水管，所述水泵吸水管的底端連接有底閥；所述攪拌池本體內設有垂直送水管，其特徵在於，所述垂直送水管上端與總配水管連接，下端與環形管道的一端連接，所述環形管道的另一端連接有噴頭，所述環形管道噴頭產生的射流帶動攪拌池內水體旋轉；所述環形管道布置在所述攪拌池本體的底部，所述環形管道的內側設有水平噴嘴，所述水平噴嘴產生的射流旋轉方向與所述環形管道噴頭產生的射流旋轉方向相同，所述環形管道的底部設有傾斜向下的噴嘴，所述環形管道底部傾斜向下的噴嘴產生的射流旋轉方向與所述環形管道噴頭產生的射流旋轉方向相同。
2.根據權利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特徵在於，所述水平噴嘴與對應其連接處所述環形管道的切線成30°夾角。
3.根據權利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特徵在於，所述環形管道底部的噴嘴與環形管道中心線在垂直方向成45°夾角。
4.根據權利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特徵在於，所述環形管道距離所述攪拌池本體的池底40cm。
5.根據權利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特徵在於，所有所述水泵吸水管上的底閥上下交錯布置。
6.根據權利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特徵在於，所述抽水池的中心處設有一根垂直向下的噴管，所述噴管底端位於所述抽水池的上方。
7.根據權利要求6所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特徵在於，所述噴管底端距離所述抽水池底部0. 5m。
全文摘要
本發明公開了河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，攪拌池本體的下部設有抽水池，抽水池位於攪拌池中部、且成圓形漏鬥狀，抽水池和攪拌池本體內設有數根水泵吸水管，水泵吸水管的底端連接有底閥；攪拌池本體內設有垂直送水管，下端與環形管道的一端連接，環形管道的另一端連接有噴頭；環形管道的內側設有水平噴嘴，水平噴嘴產生的射流旋轉方向與環形管道噴頭產生的射流旋轉方向相同，環形管道的底部設有傾斜向下的噴嘴，環形管道底部傾斜向下的噴嘴產生的射流旋轉方向與環形管道噴頭產生的射流旋轉方向相同。本發明保證了攪拌池內水流具有較強的旋轉流速，使池內水流含沙量攪拌均勻，確保了在任何情況下攪拌池內都不會有泥沙落淤。
文檔編號E02B1/02GK102296560SQ20111014080
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月27日 優先權日2011年5月27日
發明者劉昉, 徐國賓 申請人:天津大學