專利名稱：河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
在懸移質(zhì)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(tǒng)來完成的。渾水供水加沙系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)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。攪拌池一般采用鋼筋混凝土或磚砌的圓形結(jié)構(gòu)。按照渾水的攪拌方式，攪拌池可分為機(jī)械攪拌和水力攪拌兩種形式。機(jī)械攪拌是借助電機(jī)帶動攪拌池中的葉片旋轉(zhuǎn)含沙水體達(dá)到攪拌的目的，它設(shè)備復(fù)雜，投資大，使用不方便；水力攪拌是利用水流沿切線方向的沖擊力帶動池內(nèi)的含沙水體旋轉(zhuǎn)，達(dá)到攪拌的目的，其特點(diǎn)是設(shè)備簡單、造價低、操作靈活方便，但常規(guī)的渾水水力攪拌池，池內(nèi)水流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度較弱，含沙量攪拌不均勻，攪拌池中常有泥沙落淤，并時有堵塞水泵吸水管底閥事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)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(nèi)水流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度較強(qiáng)，含沙量攪拌均勻，攪拌池中無泥沙落淤，并可避免水泵吸水管底閥堵塞事故發(fā)生。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)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(shè)有抽水池，所述抽水池位于所述攪拌池中部、且成圓形漏斗狀，所述抽水池和所述攪拌池本體內(nèi)設(shè)有數(shù)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(nèi)設(shè)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(huán)形管道的一端連接，所述環(huán)形管道的另一端連接有噴頭，所述環(huán)形管道噴頭產(chǎn)生的射流帶動攪拌池內(nèi)水體旋轉(zhuǎn)；所述環(huán)形管道布置在所述攪拌池本體的底部，所述環(huán)形管道的內(nèi)側(cè)設(shè)有水平噴嘴，所述水平噴嘴產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向與所述環(huán)形管道噴頭產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向相同，所述環(huán)形管道的底部設(shè)有傾斜向下的噴嘴， 所述環(huán)形管道底部傾斜向下的噴嘴產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向與所述環(huán)形管道噴頭產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向相同。所述水平噴嘴與對應(yīng)其連接處所述環(huán)形管道的切線成30°夾角。所述環(huán)形管道底部的傾斜噴嘴與環(huán)形管道中心線在垂直方向成45°夾角。所述環(huán)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(shè)有一根垂直向下的噴管，所述噴管底端位于所述抽水池的上方。所述噴管底端距離所述抽水池底部0. 5m。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是采取以上方案后，保證了攪拌池內(nèi)水流具有較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)流速，使池內(nèi)水流含沙量攪拌均勻，確保了在任何情況下攪拌池內(nèi)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(nèi)，也可以通過設(shè)在中心的垂直向下的噴管，將泥沙沖走。


圖1 為本發(fā)明攪拌池的立面圖；圖2為本發(fā)明攪拌池的平面圖；圖3為應(yīng)用本發(fā)明攪拌池的一個渾水供水加沙系統(tǒng)實(shí)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(huán)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(yù)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、泄水槽。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下應(yīng)用實(shí)例圖3是一個渾水供水加沙系統(tǒng)的平面布置實(shí)例，其中所用的攪拌池就是本發(fā)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(shè)有抽水池2，所述抽水池2內(nèi)設(shè)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(nèi)設(shè)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(huán)形管道4 連接，所述環(huán)形管道4由預(yù)埋角鋼11支承。所述環(huán)形管道4距離所述攪拌池本體1的池底 40cm,環(huán)形管道內(nèi)徑為15cm，沿程設(shè)有12個內(nèi)徑2cm的噴嘴，其中6個噴嘴水平設(shè)在管道內(nèi)側(cè)，6個噴嘴傾斜向下設(shè)在管道底部。在本實(shí)施例中，所述垂直送水管3下端與所述環(huán)形管道4的一端連接，所述環(huán)形管道4的另一端連接有噴頭7，所述噴頭7產(chǎn)生的射流帶動攪拌池內(nèi)水體旋轉(zhuǎn)。6個所述水平噴嘴5與對應(yīng)其連接處所述環(huán)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(huán)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(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向與所述噴頭7產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向相同。將抽水池2設(shè)計成圓形漏斗狀并布置在攪拌池中心，池深60cm，直徑視水泵吸水管8根數(shù)而定。這樣在水泵強(qiáng)大的吸力下，會進(jìn)一步增強(qiáng)攪拌池內(nèi)環(huán)流強(qiáng)度。在安裝水泵吸水管8時應(yīng)注意將底閥9處于不同高程上，上下交錯，這樣便于靈活操作，又能延長處于較高高程的底閥使用壽命，還能防止發(fā)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(shè)有一根直徑IOcm垂直向下的噴管10，出口離漏斗底部0. 5m，一旦發(fā)生水泵吸水管底閥9被泥沙淤死事故，用于沖走可能淤積在抽水池內(nèi)的泥沙。在上述攪拌池應(yīng)用時，應(yīng)將回水槽19出口布置在攪拌池邊壁切線方向，并使回水產(chǎn)生的水流旋轉(zhuǎn)方向與環(huán)形管道4產(chǎn)生的水流旋轉(zhuǎn)方向一致，這樣可利用回水帶動攪拌池內(nèi)水體旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)池內(nèi)水流旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度。攪拌池容積應(yīng)能滿足模型試驗水流循環(huán)一次所需要的水量，并留一定的余地。可根據(jù)模型最大試驗流量及水流循環(huán)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(huán)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(nèi)的水量，即為攪拌池實(shí)際容積。經(jīng)計算，本實(shí)施例中的攪拌池容積為62m3，直徑D = 4. 5m，深H = 3. 9m。系統(tǒng)中量水堰15用于測量流經(jīng)模型18的渾水流量；系統(tǒng)中排沙底孔17用于排泄量水堰15內(nèi)淤積的泥沙，以提高測流精度。系統(tǒng)中清水池16的作用一是調(diào)節(jié)含沙量，當(dāng)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(tǒng)中儲漿池21的作用一是每次試驗做完后儲存攪拌池內(nèi)的渾水，所以，其容積至少應(yīng)等于攪拌池容積；二是在試驗過程中向攪拌池1補(bǔ)充一部分渾水。儲漿池21的底部應(yīng)高于攪拌池1水面，以便儲漿池21內(nèi)的渾水能夠通過連接兩者之間的泄水槽22自流回攪拌池1內(nèi)。系統(tǒng)中加沙池20的作用當(dāng)模型18水流含沙量需要增大時，用于加沙。將其設(shè)在儲漿池21與攪拌池1之間的泄水槽22上，這樣可以通過儲漿池21與攪拌池1之間的循環(huán)水流將泥沙沖進(jìn)攪拌池1內(nèi)。系統(tǒng)中回水槽19的作用是將模型18下泄水流送回攪拌池1，從而完成水流循環(huán)過程?；厮?9出口位于攪拌池1邊壁切線方向，并與環(huán)形管道4產(chǎn)生的水流旋轉(zhuǎn)方向一致。該渾水供水系統(tǒng)實(shí)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(shè)有閥門控制?？偱渌?3與量水堰15、攪拌池中的環(huán)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(shè)在分配水管和垂直送水管3進(jìn)口處的閥門14，將不同流量的渾水輸送到所需地方。盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)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(shè)有抽水池，所述抽水池位于所述攪拌池中部、且成圓形漏斗狀，所述抽水池和所述攪拌池本體內(nèi)設(shè)有數(shù)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(nèi)設(shè)有垂直送水管，其特征在于，所述垂直送水管上端與總配水管連接，下端與環(huán)形管道的一端連接，所述環(huán)形管道的另一端連接有噴頭，所述環(huán)形管道噴頭產(chǎn)生的射流帶動攪拌池內(nèi)水體旋轉(zhuǎn)；所述環(huán)形管道布置在所述攪拌池本體的底部，所述環(huán)形管道的內(nèi)側(cè)設(shè)有水平噴嘴，所述水平噴嘴產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向與所述環(huán)形管道噴頭產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向相同，所述環(huán)形管道的底部設(shè)有傾斜向下的噴嘴，所述環(huán)形管道底部傾斜向下的噴嘴產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向與所述環(huán)形管道噴頭產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特征在于，所述水平噴嘴與對應(yīng)其連接處所述環(huán)形管道的切線成30°夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特征在于，所述環(huán)形管道底部的噴嘴與環(huán)形管道中心線在垂直方向成45°夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特征在于，所述環(huán)形管道距離所述攪拌池本體的池底40cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特征在于，所有所述水泵吸水管上的底閥上下交錯布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特征在于，所述抽水池的中心處設(shè)有一根垂直向下的噴管，所述噴管底端位于所述抽水池的上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的河工模型試驗中的一種渾水水力攪拌池，其特征在于，所述噴管底端距離所述抽水池底部0. 5m。
全文摘要
本發(fā)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(shè)有抽水池，抽水池位于攪拌池中部、且成圓形漏斗狀，抽水池和攪拌池本體內(nèi)設(shè)有數(shù)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(nèi)設(shè)有垂直送水管，下端與環(huán)形管道的一端連接，環(huán)形管道的另一端連接有噴頭；環(huán)形管道的內(nèi)側(cè)設(shè)有水平噴嘴，水平噴嘴產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向與環(huán)形管道噴頭產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向相同，環(huán)形管道的底部設(shè)有傾斜向下的噴嘴，環(huán)形管道底部傾斜向下的噴嘴產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向與環(huán)形管道噴頭產(chǎn)生的射流旋轉(zhuǎn)方向相同。本發(fā)明保證了攪拌池內(nèi)水流具有較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)流速，使池內(nèi)水流含沙量攪拌均勻，確保了在任何情況下攪拌池內(nèi)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(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者劉昉, 徐國賓 申請人:天津大學(xué)