專利名稱：串聯(lián)式圓筒模擬水下沉積物再懸浮的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及串聯(lián)式圓筒對淺水湖泊及河流水體生態(tài)環(huán)境的模擬，亦可用于水培實驗，特別適用于室內(nèi)模擬在有沉水、挺水及浮水植物生長的水體中，不同強度外部動力擾動下沉積物再懸浮的方法及裝置。
背景技術(shù)：
再懸浮是指水下沉積物在外力(包括風(fēng)力、水流、人類活動等)作用下而產(chǎn)生擾動并再次懸浮和分布的過程。再懸浮的研究范圍很廣，包括水體渾濁度、水體化學(xué)成分的遷移轉(zhuǎn)化、水體微生物變化等等，再懸浮的程度除與外力強度及作用時間有關(guān)外，同水生植物的種類及生長狀況也有密切關(guān)系，因此，不同水生植物對再懸浮的影響成為目前研究的一個熱點。目前，主要研究對象是浮水、挺水與沉水植物，但是要在野外同時對長有這三類植物的水體進行再懸浮模擬，又要保證其它實驗條件相同，這幾乎是不可能的。因此，目前普遍采用的方式是室內(nèi)模擬，主要的模擬方法有旋漿式、振蕩式、活塞式和造波式4種。旋漿式是通過旋漿在水體中擾動帶動水體運動而使沉積物再懸??；振蕩式是將水體和沉積物放在振蕩器上使之再懸??；活塞式是通過置入水體中的活塞的往復(fù)運動使沉積物產(chǎn)生懸??；造波式用造波機產(chǎn)生的波浪使沉積物再懸浮。振蕩式將外力同時作用于水體和沉積物，與天然水體中沉積物受水體擾動而被動受力的情況不相符；活塞式僅產(chǎn)生垂直方向的力也與實際情況不同，且受活塞影響對于長有浮水植物和挺水植物的水體難以模擬；造波式由于構(gòu)造及操作復(fù)雜造價高也難以推廣。綜上所述，此三種方法或者不能近似模擬自然狀態(tài)，或者不能滿足不同種類的水生植物生長的需要，且無法同時模擬不同水體環(huán)境下沉積物的再懸浮。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)在模擬水體沉積物再懸浮中的缺陷，本發(fā)明提供一種能在近自然狀態(tài)下同時模擬不同水體環(huán)境的沉積物再懸浮的方法及裝置，并可以設(shè)定不同的擾動強度。 這里的不同水體環(huán)境包括不同的水生植物、不同的沉積物、不同的水體等，甚至可以另外添加光照裝置進行水培實驗。本發(fā)明提供的技術(shù)解決方案是通過裝在機體頂部的變頻電機帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)軸上裝有多個齒輪，進而帶動多個串聯(lián)的固定旋漿的傳動桿同步轉(zhuǎn)動，旋漿帶動對應(yīng)有機玻璃桶中水體運動使沉積物產(chǎn)生再懸?。煌ㄟ^調(diào)整電機轉(zhuǎn)速可以實現(xiàn)不同擾動強度的模擬。本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上屬于旋漿式，其主體結(jié)構(gòu)是由變頻電機控制的4個旋漿及對應(yīng)的安裝于長方形底座上的4個敞口有機玻璃圓柱桶，桶壁標(biāo)有刻度線，旋漿高度可以通過兩側(cè)支架上的升降機手動調(diào)節(jié)，桶內(nèi)可以設(shè)置不同的實驗環(huán)境，并控制其他實驗條件的統(tǒng)一， 每個桶的桶壁上中下均勻分布三個取樣口，并設(shè)閥門。本發(fā)明的優(yōu)點和效果在于(1)采用旋漿式結(jié)構(gòu)，克服了其他結(jié)構(gòu)的缺陷，能近似地模擬自然狀態(tài)。(2)無級調(diào)速，并可以在同一擾動強度下實現(xiàn)對不同水體環(huán)境沉積物再懸浮的模擬。( 有機玻璃桶采用敞口設(shè)計，可以種植高于桶高的水生植物。(4)旋漿葉片采用窄長式十字交叉設(shè)計，減少了占用空間及對水體流場和水生植物的影響。( 采用大口徑有機玻璃桶，較少桶壁對水體流場的影響，并為種植水生植物提供充足空間。(6)旋漿高度可自由調(diào)節(jié)，并可通過標(biāo)尺讀出。(7)自上而下均勻設(shè)置3個取樣口，方便對不同深度的水體取樣。(8)安裝拆卸方便，操作簡單。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意2為有機玻璃桶立體3為旋漿立體中1.變頻電機2.無級調(diào)速器3.升降機4.有機玻璃桶5.上覆水6.旋漿7.沉積物8.底座9.傳動齒輪10.轉(zhuǎn)軸11.傳動桿12.傳動桿固定環(huán)13.轉(zhuǎn)軸固定座14.支架 15.取樣口閥門16.取樣口 17.玻璃桶底座
具體實施例方式如附圖，模擬水下沉積物再懸浮的串聯(lián)式圓桶裝置，其結(jié)構(gòu)主要包括變頻電機1， 無級調(diào)速器2，升降機3，有機玻璃桶4，底座8，傳動齒輪9，轉(zhuǎn)軸10，傳動桿11，支架14，取樣口 16以及一些固定裝置等。變頻電機1可以提供輸出不同的轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)不同的擾動強度，由無級調(diào)速器2控制，并實時顯示轉(zhuǎn)速數(shù)值。變頻電機1帶動轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)動，并通過傳動齒輪9轉(zhuǎn)化為傳動桿11的轉(zhuǎn)動，最終帶動旋漿6轉(zhuǎn)動。4根傳動桿均通過同一根轉(zhuǎn)軸帶動， 保證了每個旋漿相同的轉(zhuǎn)速。旋漿葉片采用窄長型的十字交叉式設(shè)計，減小了對水體流場的影響，并保證了足夠的實驗空間。通過取樣口 16和取樣口閥門15的控制可以方便的隨時取樣。通過手動搖動升降機3可以控制旋漿6的高度，滿足不同實驗的需要。另外，在有機玻璃桶4頂部的支架14上，可以另外安裝照明裝置(附圖未畫出)開展水培實驗。本裝置的運行過程如下通過調(diào)節(jié)無級調(diào)速器2控制變頻電機1的轉(zhuǎn)動速度，帶動轉(zhuǎn)軸10轉(zhuǎn)動，通過固定其上的傳動齒輪9帶動傳動桿11，進而帶動旋漿6旋轉(zhuǎn)，旋漿引起水體擾動使沉積物產(chǎn)生再懸浮。本裝置具體操作過程如下1.根據(jù)實驗需要在有機玻璃桶4內(nèi)放入定量沉積物7。2.根據(jù)不同實驗需要在桶內(nèi)種植不同水生植物，并添加上覆水5。3.調(diào)節(jié)升降機3使旋漿6處于實驗要求高度。4.打開電源，調(diào)節(jié)無級調(diào)速器2，設(shè)備開始運行。
權(quán)利要求
1.串聯(lián)式圓桶模擬水下沉積物再懸浮的方法，其特征是將湖底或河底的未經(jīng)擾動的沉積物采集后置于有機玻璃桶底部，在沉積物上種植沉水植物或挺水植物，添加上覆水，在水面上可種植浮水植物，通過串聯(lián)的旋漿旋轉(zhuǎn)擾動水體使沉積物發(fā)生再懸浮，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速實現(xiàn)不同擾動強度及不同水體環(huán)境下的沉積物再懸浮模擬實驗。
2.串聯(lián)式圓桶模擬水下沉積物再懸浮的裝置，其特征是一個由安裝在機體支架上的無級調(diào)速器控制的電機，通過帶有傳動齒輪的一系列傳動裝置帶動旋漿轉(zhuǎn)動，有機玻璃桶固定于底座上，桶壁設(shè)置取樣口，并設(shè)取樣口閥門。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)式圓桶模擬水下沉積物再懸浮的裝置，其特征是傳動桿、旋漿及有機玻璃桶采用串聯(lián)式設(shè)計。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)式圓桶模擬水下沉積物再懸浮的裝置，其特征是有機玻璃桶敞口大口徑設(shè)計，桶壁的3個取樣口自上而下均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)式圓桶模擬水下沉積物再懸浮的裝置，其特征是旋漿高度由升降機自由調(diào)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)式圓桶模擬水下沉積物再懸浮的裝置，其特征是旋漿葉片采用窄長型的十字交叉式設(shè)計。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的串聯(lián)式圓桶模擬水下沉積物再懸浮的裝置，其特征是傳動齒輪為兩個相互垂直的齒輪咬合組成。
全文摘要
本發(fā)明為串聯(lián)式圓筒模擬水下沉積物再懸浮的方法及裝置，將未經(jīng)擾動的沉積物置于敞口有機玻璃桶底部，在沉積物上種植沉水及挺水植物并添加上覆水，水面可種植浮水植物，通過調(diào)節(jié)無級調(diào)速器控制變頻電機的轉(zhuǎn)動速度，帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過固定其上的傳動齒輪帶動傳動桿，進而帶動各旋漿旋轉(zhuǎn)，旋漿引起水體擾動使沉積物產(chǎn)生再懸浮。本裝置各傳桿、旋漿及有機玻璃桶均為串聯(lián)式設(shè)計，保證了各桶擾動強度的一致性，并可以同時模擬多種水體環(huán)境的再懸浮過程，有機玻璃桶的敞口大口徑設(shè)計以及旋漿葉片的窄長型設(shè)計，保證了足夠的實驗空間并減小了對水體流場的影響。
文檔編號A01G7/00GK102577859SQ201110009148
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者萬福緒, 許曉偉, 謝宇, 賈蔚, 陳昌仁 申請人:南京林業(yè)大學(xué)