專利名稱：一種動力擾動對湖泊水體及沉積物作用的模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用 新型涉及湖泊水體研究過程中的實(shí)驗(yàn)室模擬設(shè)備，尤其是一種動力擾動對湖泊水體及沉積物作用的模擬裝置，屬于地學(xué)、環(huán)境科學(xué)及機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
淺水湖泊中風(fēng)浪是引起湖泊水體環(huán)境變化的重要因子，風(fēng)浪擾動能引起沉積物大量懸浮，導(dǎo)致了水體和沉積物理化性質(zhì)發(fā)生變化。在天然條件下，觀測動力擾動引起沉積物再懸浮對水體和沉積物的影響，由于觀測條件無法統(tǒng)一控制，因此觀測試驗(yàn)難以重復(fù)驗(yàn)證。 所以，動力擾動對淺水湖泊水體和沉積物的影響研究多數(shù)情況下是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的.不過目前室內(nèi)模擬試驗(yàn)的裝置均不符合我們研究的需要，會帶來實(shí)驗(yàn)誤差，影響試驗(yàn)的結(jié)論。現(xiàn)有沉積物再懸浮試驗(yàn)中，沉積物很難保持原有狀態(tài)(如沉積物粒徑組成、理化性質(zhì)等)，在水槽式的裝置中，需要把采回的泥樣重新鋪設(shè)到水槽中，這不僅改變了沉積物的層理結(jié)構(gòu)，還改變了沉積物的理化性質(zhì)；在振蕩式的裝置中，將沉積物和水放入容器中在振蕩器中振蕩，因此沉積物不能保證原有的自然狀態(tài)，其振蕩直接作用于水體和所有沉積物，這與天然水體中水體是由被動運(yùn)動而引起沉積物再懸浮的機(jī)理差異較大。模擬室內(nèi)動力的轉(zhuǎn)子式(專利號200410014329)雖然能保證沉積物原有的自然層理結(jié)構(gòu)，但是它主要通過垂直與水面或與水平面成一定角度的旋槳在水中擾動從而帶動水體運(yùn)動，因此難以從多個角度均勻施力擾動，無法真正模擬天然水體的再懸浮過程，也無法進(jìn)行多個再懸浮樣品的同時模擬；活塞式(專利號200620095872)是電機(jī)運(yùn)行帶動活塞往復(fù)運(yùn)動，作用于沉積物上層水體，產(chǎn)生擾動，從而使沉積物再懸浮，能很好模擬天然動力條件，也能同時進(jìn)行多個樣品的擾動模擬。但是，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子式和活塞式這兩種系統(tǒng)體積較大，而且采回的泥柱需轉(zhuǎn)移后才能進(jìn)行試驗(yàn)，而且很難在不破壞沉積物的基礎(chǔ)上采集沉積物間隙水。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述缺陷，提供一種動力擾動對湖泊水體及沉積物作用的模擬裝置，該裝置精小，能夠方便地將采集來的柱狀沉積物實(shí)驗(yàn)管放入裝置中，而且還便于采集動力擾動過程中水體和沉積物間隙水中的樣品，易于分析動力擾動過程對湖泊水體和沉積物影響的研究。本實(shí)用新型的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種動力擾動對湖泊水體及沉積物作用的模擬裝置，其特征是設(shè)置上、下底板各一塊，設(shè)置對稱布置的大立柱，大立柱兩端分別活動固定上、下底板，下底板下面設(shè)有地腳，調(diào)速電機(jī)安裝在上底板的上面，調(diào)速電機(jī)的軸頭上裝有一個帶有直徑滑道的偏心輪，設(shè)置一曲軸，曲軸上端與偏心軸鉸支聯(lián)接，偏心軸活動固定在偏心輪的直徑滑道內(nèi)，曲軸下端穿過上底板上設(shè)置的孔并通過轉(zhuǎn)軸與垂直設(shè)置的一直線軸的上端鉸支聯(lián)接，直線軸的下端穿過一小平臺上設(shè)置的孔與運(yùn)動支架固定聯(lián)接，小平臺上面固定對稱布置的小立柱，小立柱的另一端固定在上底板的下面；設(shè)置一滑動套接并活動固定在大立柱上的支撐板，支撐板上設(shè)有對稱布置的孔，孔的數(shù)量與直徑和沉積物采樣管的數(shù)量與直徑匹配，將含有上覆水的沉積物采樣管一一對應(yīng)放置在支撐板上的各個孔內(nèi)，采樣管口伸出支撐板孔口，采樣管下端支撐并活動定位在下底板上面；運(yùn)動支架上設(shè)有數(shù)量與采樣管數(shù)量一致的垂直運(yùn)動桿，運(yùn)動桿上端滑動套接并活動固定在運(yùn)動支架上，運(yùn)動桿下端設(shè)有造波板并伸入采樣管內(nèi)的上覆水中。 所說曲軸上端與偏心軸鉸支聯(lián)接點(diǎn)及曲軸下端與垂直設(shè)置的直線軸的上端鉸支聯(lián)接點(diǎn)，均可通過軸承鉸支聯(lián)接，以減小運(yùn)動摩擦。小平臺下面可固定有直線軸承，直線軸的下端穿過一小平臺上設(shè)置的孔及直線軸承后與運(yùn)動支架固定聯(lián)接，下底板下面的地腳設(shè)置可為螺桿調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)及效果本實(shí)用新型可根據(jù)實(shí)驗(yàn)工作的需要，調(diào)整電機(jī)運(yùn)動的速度、偏心輪的偏心位置以及伸入采樣管內(nèi)上覆水中的運(yùn)動桿長度，以控制造波板垂直運(yùn)動的頻率和幅度的大小，控制頻率為18-180次/分，幅度為0-16CM，一次可以安裝多根沉積物采樣管在同樣的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參看圖1，對稱布置的四根大立柱6將上底板23和下底板19用上下各4個大立柱軸套5螺釘固定，下底板19下有可調(diào)整高低的四個螺旋地腳18，保證裝置的水平和穩(wěn)定。 調(diào)速電機(jī)1安裝在上底板23上，其軸頭上裝有一個帶有直徑滑道的偏心輪2，曲軸4上端與偏心軸3鉸支聯(lián)接，偏心軸3活動固定在偏心輪的直徑滑道內(nèi)某一點(diǎn)，曲軸4下端穿過上底板上的孔并通過轉(zhuǎn)動軸8與直線軸11的上端鉸支聯(lián)接，直線軸11的下端穿過一小平臺9 上的孔洞與運(yùn)動支架12固定聯(lián)接，小平臺9上四根小平臺立柱7上端固定在上底板23的下面；設(shè)置一滑動套接并通過支撐板軸套15螺釘固定在大立柱6上的支撐板14，其上設(shè)有對稱布置的6個孔(孔可制成帶豁口的不封閉形)，將含有上覆水的6根沉積物采樣管16 一一對應(yīng)平推至支撐板14上的各個孔位內(nèi)，采樣管上端伸出支撐板并通過與支撐板14螺釘固定的管夾(上)21定位，采樣管16底端通過與下底板19螺釘固定的管夾(下)20定位支撐在下底板19上；運(yùn)動支架12平面上設(shè)有6根垂直運(yùn)動桿13，運(yùn)動桿13上端滑動套接并通過運(yùn)動桿夾22活動固定在運(yùn)動支架12平面上，運(yùn)動桿13下端設(shè)有造波板17并伸入采樣管內(nèi)沉積物26的上覆水24中，造波板17小于采樣管內(nèi)徑。使用ZL200810155288沉積物采樣器采集沉積物柱狀樣，采樣后，在不破壞沉積物柱狀的條件下，在檢測孔25 (用硅橡膠密封)中插入Rhizon采水器針頭采集間隙水，分析其理化指標(biāo)(溶解氧、PH值、Fe、Mn、氮、磷等)。然后，將有機(jī)玻璃采樣管16定位在支撐板 14的各相應(yīng)孔位內(nèi)。啟動調(diào)速電機(jī)1，通過偏心曲軸連桿機(jī)構(gòu)帶動運(yùn)動運(yùn)動支架12上下運(yùn)動，使造波板17在采樣管16的上覆水24中上下擾動，至使沉積物26大量懸浮，促進(jìn)了沉積物中的營養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)及金屬元素與水體之間的交換，再通過檢測孔25測量水動力擾動過程中上覆水和沉積物間隙水中理化性質(zhì)的變化。根據(jù)實(shí)驗(yàn)工作的需要，可以通過調(diào)整電機(jī)運(yùn)動的速度、曲軸4在偏心輪的直徑滑道內(nèi)的位置以及通過運(yùn)動桿夾22調(diào)整運(yùn)動支架 12在運(yùn)動桿13上的長度位置，達(dá)到控制造波板運(yùn)動的頻率和幅度的大小。管夾(上)21、 (下)20使沉積物采樣管16在運(yùn)動桿13和造波板17運(yùn)動時不會移動和傾倒。
權(quán)利要求1.一種動力擾動對湖泊水體及沉積物作用的模擬裝置，其特征是設(shè)置上、下底板各一塊，設(shè)置對稱布置的大立柱，大立柱兩端分別活動固定上、下底板，下底板下面設(shè)有地腳，調(diào)速電機(jī)安裝在上底板的上面，調(diào)速電機(jī)的軸頭上裝有一個帶有直徑滑道的偏心輪，設(shè)置一曲軸，曲軸上端與偏心軸鉸支聯(lián)接，偏心軸活動固定在偏心輪的直徑滑道內(nèi)，曲軸下端穿過上底板上設(shè)置的孔并通過轉(zhuǎn)軸與垂直設(shè)置的一直線軸的上端鉸支聯(lián)接，直線軸的下端穿過一小平臺上設(shè)置的孔與運(yùn)動支架固定聯(lián)接，小平臺上面固定對稱布置的小立柱，小立柱的另一端固定在上底板的下面；設(shè)置一滑動套接并活動固定在大立柱上的支撐板，支撐板上設(shè)有對稱布置的孔，孔的數(shù)量與直徑和沉積物采樣管的數(shù)量與直徑匹配，將含有上覆水的沉積物采樣管一一對應(yīng)放置在支撐板上的各個孔內(nèi)，采樣管口伸出支撐板孔口，采樣管下端支撐并活動定位在下底板上面；運(yùn)動支架上設(shè)有數(shù)量與采樣管數(shù)量一致的垂直運(yùn)動桿， 運(yùn)動桿上端滑動套接并活動固定在運(yùn)動支架上，運(yùn)動桿下端設(shè)有造波板并伸入采樣管內(nèi)的上覆水中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力擾動對湖泊水體及沉積物作用的模擬裝置，其特征是曲軸上端與偏心軸鉸支聯(lián)接點(diǎn)及曲軸下端與垂直設(shè)置的直線軸的上端鉸支聯(lián)接點(diǎn)，均是通過軸承鉸支聯(lián)接，小平臺下面固定有直線軸承，直線軸的下端穿過一小平臺上設(shè)置的孔及直線軸承后與運(yùn)動支架固定聯(lián)接，下底板下面的地腳設(shè)置為螺桿調(diào)節(jié)。
專利摘要一種動力擾動對湖泊水體及沉積物作用的模擬裝置，上、下底板之間用大立柱固定，調(diào)速電機(jī)安裝在上底板上，電機(jī)的軸頭上裝有一個帶滑道的偏心輪，曲軸上端與偏心軸鉸支聯(lián)接，偏心軸活動固定在偏心輪的滑道內(nèi)，曲軸下端穿過上底板通過轉(zhuǎn)軸與直線軸的上端鉸支聯(lián)接，直線軸的下端穿過小平臺與運(yùn)動支架固定聯(lián)接，小平臺通過小立柱固定在上底板的下面；設(shè)置一滑動套接并活動固定在大立柱上的支撐板，支撐板上設(shè)有對稱布置的孔，將含有上覆水的沉積物采樣管一一對應(yīng)放置在支撐板上的各個孔內(nèi)，采樣管口伸出支撐板孔口，采樣管下端支撐并活動定位在下底板上；運(yùn)動支架上設(shè)有運(yùn)動桿，運(yùn)動桿下端設(shè)有造波板并伸入采樣管內(nèi)的上覆水中。本實(shí)用新型可以控制造波板垂直運(yùn)動的頻率和幅度的大小。
文檔編號G01N1/10GK202057644SQ20112013446
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者丁艷青, 王楚, 秦伯強(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所