一種深水條件下泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移聯(lián)動(dòng)裝置系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下射流技術(shù)用于泥沙治理領(lǐng)域，特別是涉及一種深水條件下泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移聯(lián)動(dòng)裝置系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)很多河流含沙量較大，所建水庫(kù)泥沙淤積已經(jīng)嚴(yán)重影響到水庫(kù)正常運(yùn)行，如何控制和減少水庫(kù)泥沙淤積，是水利工作者必須解決的一個(gè)難題，泥沙處理方法很多，包括空庫(kù)排沙、異重流排沙、機(jī)械清淤和管道排沙技術(shù)等。近幾年，水下射流技術(shù)在河道和水庫(kù)泥沙治理中得到了應(yīng)用，射流可以將河底和水庫(kù)庫(kù)底泥沙起動(dòng)、懸浮，從而加大水流輸沙量，改善河道高程和控制水庫(kù)淤積，同時(shí)氣動(dòng)沖淤法也是一種治沙和輸沙的新思路和新方法，它是將氣體加入到水下泥沙中，形成氣、水和沙的三相流動(dòng)，利用氣體上升浮力來(lái)加強(qiáng)水體湍動(dòng)，將泥沙上揚(yáng)速度提高，從而提升水流的挾沙和輸沙能力。如果能夠?qū)鈩?dòng)沖淤法和水下射流技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)利用裝置射流沖擊力和氣體的懸浮作用，必將進(jìn)一步提高水流的輸沙量。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了一種自激吸氣式脈沖射流裝置，該裝置可以在沒有任何外驅(qū)的作用下將氣體自吸到裝置內(nèi)部，并且利用射流將氣體加入到深水泥沙中，不僅射流本身而且氣體也可以對(duì)泥沙進(jìn)行擾動(dòng)并借助水流將其挾帶沖走，從而提高了挾沙和輸水的效率。
[0004]自激吸氣式脈沖射流裝置對(duì)水下泥沙的沖涮效果和諸多因素有關(guān)，如裝置沖擊力、水深、淤沙厚度、射流速度、射流角度、吸氣量等，而裝置沖擊力和吸氣量又與裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，因此要了解這些因素對(duì)泥沙起動(dòng)、懸浮和輸移的影響，必須借助水下裝置系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前國(guó)內(nèi)外研宄輸沙的裝置多用于明渠流或河道中，而且多為開敞式水槽，應(yīng)用的水深很淺(5m以下)，用于深水條件下觀察和測(cè)試以射流為核心的泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移的裝置國(guó)內(nèi)外尚未見相關(guān)報(bào)道。因此，如何設(shè)計(jì)一種以自激吸氣式脈沖射流裝置為核心的裝置系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)水下泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移的觀察和測(cè)試，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員必須解決的一個(gè)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種深水條件下泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移聯(lián)動(dòng)裝置系統(tǒng)，該裝置系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自激吸氣式脈沖射流裝置在深水條件下泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移效果觀察和測(cè)試。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種深水條件下泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移聯(lián)動(dòng)裝置系統(tǒng)，所述裝置用于觀察和測(cè)試自激吸氣式脈沖射流裝置泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移效果，所述聯(lián)動(dòng)裝置系統(tǒng)包括自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)和大型壓力水槽裝置子系統(tǒng)，其中自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)位于壓力水槽裝置子系統(tǒng)內(nèi)部；所述自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)，由自激吸氣式脈沖射流裝置、轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)裝置、升降控制裝置、移動(dòng)控制裝置和氣體渦輪流量計(jì)組成；所述壓力水槽裝置子系統(tǒng)主要包括壓力水槽筒體、人孔、封頭、供水孔口、供氣孔口、電機(jī)線接口、安全閥接口、壓力表接口、視鏡、注水孔口、排沙孔口、支座、排氣孔口、軌道和懸壁梁等組成；所述自激吸氣式脈沖射流裝置通過升降控制裝置和移動(dòng)控制裝置與壓力水槽相連接，所述自激吸氣式脈沖射流裝置數(shù)量為多個(gè)，采用多分岔結(jié)構(gòu)，由進(jìn)水管、配水管和多個(gè)支管組成；在所述壓力水槽裝置子系統(tǒng)的下部沿筒體內(nèi)側(cè)周向?qū)ΨQ布置有兩個(gè)擋板，所述檔板用于固定壓力水槽內(nèi)泥沙形態(tài)；所述支座沿筒體外側(cè)沿筒體布置，用于支撐壓力水槽。
[0008]自激吸氣式脈沖射流裝置通過支管與配水管道連接，配水管道與進(jìn)水管連接，進(jìn)水管穿過壓力水槽筒體與加壓泵連接。
[0009]所述移動(dòng)控制裝置用于控制自激吸氣式脈沖射流裝置的移動(dòng)距離和移動(dòng)速度，所述升降控制裝置用于控制自激吸氣式脈沖射流裝置與槽底泥沙的噴射距離，所述轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)裝置用于控制自激吸氣式脈沖射流裝置與槽底泥沙的噴射角度。
[0010]所述壓力水槽筒體通過其所能承受的圍壓來(lái)模擬水下環(huán)境，內(nèi)部設(shè)置懸臂梁和軌道，用于支撐自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)。
[0011]所述供水孔口與加壓泵相連接，用于提供自激吸氣式脈沖射流裝置所需要的工作壓力，所述供氣孔口用于提供自激吸氣式脈沖射流裝置自吸所需氣體，同時(shí)連接氣體渦輪流量計(jì)。
[0012]所述安全閥接口用于連接不同規(guī)格的安全閥，用于壓力容器裝置圍壓的控制和測(cè)量，安全閥的規(guī)格為 0.1MPa,0.2Mpa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa ；所述壓力表接口用于外接不同量程的壓力表，用于圍壓和工作壓力的測(cè)量。
[0013]所述注水孔口來(lái)提供壓力水槽系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部水體，所述排氣孔口用于排除裝置系統(tǒng)運(yùn)行過程中氣體，所述排沙孔口不僅可以用于排除壓力水槽內(nèi)水體和泥沙，而且可以用于調(diào)節(jié)壓力水槽裝置圍壓，所述視鏡用以觀察裝置內(nèi)部水流和泥沙氣動(dòng)、懸沙和輸移效果O
[0014]本發(fā)明提供了一種深水條件下泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移聯(lián)動(dòng)裝置系統(tǒng)，包括自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)和大型壓力水槽裝置子系統(tǒng)兩個(gè)部分，其中自激吸氣式脈沖射流裝置位于大型壓力水槽內(nèi)部，通過升降控制裝置和移動(dòng)控制裝置與大型壓力水槽裝置相連接，可以對(duì)壓力水槽底部的泥沙進(jìn)行氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移，觀察和測(cè)試泥沙懸浮高度和輸移距離。
[0015]本發(fā)明的自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)由自激吸氣式脈沖射流裝置、轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)裝置、升降控制裝置、移動(dòng)控制裝置以及氣體渦輪流量計(jì)組成。
[0016]自激吸氣式脈沖射流裝置采用多分岔結(jié)構(gòu)，裝置數(shù)量根據(jù)壓力水槽的寬度和噴射擴(kuò)散寬度共同確定，為了保證分水均勻，裝置的間距是相同的，裝置結(jié)構(gòu)由配水管和多個(gè)支管組成，管路采用無(wú)縫鋼管材料，配水管長(zhǎng)度根據(jù)裝置數(shù)量確定，支管長(zhǎng)度在考慮大型壓力水槽的直徑以及壓力水槽底部泥沙厚度的基礎(chǔ)上共同確定，自激吸氣式脈沖射流裝置與支管采用法蘭盤連接，支管焊接在配水管上，配水管和支管壁厚必須考慮承壓要求，配水管直徑要大于支管直徑。
[0017]自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)裝置用于控制自激吸氣式脈沖射流裝置與壓力槽體底部泥沙的噴射角度，噴射角度對(duì)泥沙起動(dòng)、懸浮和輸移效果影響很大。轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)裝置采用兩個(gè)同厚度和直徑的圓形鋼板制造而成，其中一個(gè)一側(cè)與配水管的一端焊接在一起，一側(cè)與另一個(gè)圓形鋼板裝配在一起，鋼板直徑大于配水管的直徑，兩個(gè)鋼板沿周向以某一度數(shù)均勻布置圓孔，圓孔位置位于鋼板的外側(cè)，采用控制桿來(lái)調(diào)節(jié)噴射角度，角度范圍在0-90°之間。
[0018]自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)升降控制裝置用來(lái)調(diào)整自激吸氣式脈沖射流裝置的噴射距離，采用鋼板與螺桿組成，通過上下移動(dòng)螺桿來(lái)控制裝置自激吸氣式脈沖射流裝置的升降高度，螺桿長(zhǎng)度與鋼板長(zhǎng)度必須根據(jù)噴射距離來(lái)確定，鋼板上標(biāo)有刻度，用于控制升降高度，當(dāng)噴射距離確定好之后，鋼板與螺桿之間通過螺絲固定。
[0019]自激吸氣式脈沖射流裝置子系統(tǒng)移動(dòng)控制裝置由滾輪、鋼架和水下電機(jī)組成，主要用于控制自激吸氣式脈沖射流裝置的移動(dòng)速度和移動(dòng)距離，鋼架用于承受自激吸氣式脈沖射流裝置、升降控制裝置以及轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)裝置的重量，其兩端通過滾輪放在壓力水槽軌道上，移動(dòng)速度和移動(dòng)距離對(duì)裝置的泥沙氣動(dòng)起動(dòng)、懸浮和輸移效果影響較大，可以通過水下電機(jī)來(lái)控制。
[0020]自激吸氣式脈沖射流裝