专利名称：一种动力扰动对湖泊水体及沉积物作用的模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用 新型涉及湖泊水体研究过程中的实验室模拟设备，尤其是一种动力扰动对湖泊水体及沉积物作用的模拟装置，属于地学、环境科学及机械领域。
背景技术：
浅水湖泊中风浪是引起湖泊水体环境变化的重要因子，风浪扰动能引起沉积物大量悬浮，导致了水体和沉积物理化性质发生变化。在天然条件下，观测动力扰动引起沉积物再悬浮对水体和沉积物的影响，由于观测条件无法统一控制，因此观测试验难以重复验证。 所以，动力扰动对浅水湖泊水体和沉积物的影响研究多数情况下是在实验室内进行的.不过目前室内模拟试验的装置均不符合我们研究的需要，会带来实验误差，影响试验的结论。现有沉积物再悬浮试验中，沉积物很难保持原有状态(如沉积物粒径组成、理化性质等)，在水槽式的装置中，需要把采回的泥样重新铺设到水槽中，这不仅改变了沉积物的层理结构，还改变了沉积物的理化性质；在振荡式的装置中，将沉积物和水放入容器中在振荡器中振荡，因此沉积物不能保证原有的自然状态，其振荡直接作用于水体和所有沉积物，这与天然水体中水体是由被动运动而引起沉积物再悬浮的机理差异较大。模拟室内动力的转子式(专利号200410014329)虽然能保证沉积物原有的自然层理结构，但是它主要通过垂直与水面或与水平面成一定角度的旋桨在水中扰动从而带动水体运动，因此难以从多个角度均勻施力扰动，无法真正模拟天然水体的再悬浮过程，也无法进行多个再悬浮样品的同时模拟；活塞式(专利号200620095872)是电机运行带动活塞往复运动，作用于沉积物上层水体，产生扰动，从而使沉积物再悬浮，能很好模拟天然动力条件，也能同时进行多个样品的扰动模拟。但是，现有的转子式和活塞式这两种系统体积较大，而且采回的泥柱需转移后才能进行试验，而且很难在不破坏沉积物的基础上采集沉积物间隙水。
发明内容本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供一种动力扰动对湖泊水体及沉积物作用的模拟装置，该装置精小，能够方便地将采集来的柱状沉积物实验管放入装置中，而且还便于采集动力扰动过程中水体和沉积物间隙水中的样品，易于分析动力扰动过程对湖泊水体和沉积物影响的研究。本实用新型的上述目的是这样实现的一种动力扰动对湖泊水体及沉积物作用的模拟装置，其特征是设置上、下底板各一块，设置对称布置的大立柱，大立柱两端分别活动固定上、下底板，下底板下面设有地脚，调速电机安装在上底板的上面，调速电机的轴头上装有一个带有直径滑道的偏心轮，设置一曲轴，曲轴上端与偏心轴铰支联接，偏心轴活动固定在偏心轮的直径滑道内，曲轴下端穿过上底板上设置的孔并通过转轴与垂直设置的一直线轴的上端铰支联接，直线轴的下端穿过一小平台上设置的孔与运动支架固定联接，小平台上面固定对称布置的小立柱，小立柱的另一端固定在上底板的下面；设置一滑动套接并活动固定在大立柱上的支撑板，支撑板上设有对称布置的孔，孔的数量与直径和沉积物采样管的数量与直径匹配，将含有上覆水的沉积物采样管一一对应放置在支撑板上的各个孔内，采样管口伸出支撑板孔口，采样管下端支撑并活动定位在下底板上面；运动支架上设有数量与采样管数量一致的垂直运动杆，运动杆上端滑动套接并活动固定在运动支架上，运动杆下端设有造波板并伸入采样管内的上覆水中。 所说曲轴上端与偏心轴铰支联接点及曲轴下端与垂直设置的直线轴的上端铰支联接点，均可通过轴承铰支联接，以减小运动摩擦。小平台下面可固定有直线轴承，直线轴的下端穿过一小平台上设置的孔及直线轴承后与运动支架固定联接，下底板下面的地脚设置可为螺杆调节。本实用新型的优点及效果本实用新型可根据实验工作的需要，调整电机运动的速度、偏心轮的偏心位置以及伸入采样管内上覆水中的运动杆长度，以控制造波板垂直运动的频率和幅度的大小，控制频率为18-180次/分，幅度为0-16CM，一次可以安装多根沉积物采样管在同样的条件下进行实验。
图1是本发明的总体结构示意图。
具体实施方式
参看图1，对称布置的四根大立柱6将上底板23和下底板19用上下各4个大立柱轴套5螺钉固定，下底板19下有可调整高低的四个螺旋地脚18，保证装置的水平和稳定。 调速电机1安装在上底板23上，其轴头上装有一个带有直径滑道的偏心轮2，曲轴4上端与偏心轴3铰支联接，偏心轴3活动固定在偏心轮的直径滑道内某一点，曲轴4下端穿过上底板上的孔并通过转动轴8与直线轴11的上端铰支联接，直线轴11的下端穿过一小平台9 上的孔洞与运动支架12固定联接，小平台9上四根小平台立柱7上端固定在上底板23的下面；设置一滑动套接并通过支撑板轴套15螺钉固定在大立柱6上的支撑板14，其上设有对称布置的6个孔(孔可制成带豁口的不封闭形)，将含有上覆水的6根沉积物采样管16 一一对应平推至支撑板14上的各个孔位内，采样管上端伸出支撑板并通过与支撑板14螺钉固定的管夹(上)21定位，采样管16底端通过与下底板19螺钉固定的管夹(下)20定位支撑在下底板19上；运动支架12平面上设有6根垂直运动杆13，运动杆13上端滑动套接并通过运动杆夹22活动固定在运动支架12平面上，运动杆13下端设有造波板17并伸入采样管内沉积物26的上覆水24中，造波板17小于采样管内径。使用ZL200810155288沉积物采样器采集沉积物柱状样，采样后，在不破坏沉积物柱状的条件下，在检测孔25 (用硅橡胶密封)中插入Rhizon采水器针头采集间隙水，分析其理化指标(溶解氧、PH值、Fe、Mn、氮、磷等)。然后，将有机玻璃采样管16定位在支撑板 14的各相应孔位内。启动调速电机1，通过偏心曲轴连杆机构带动运动运动支架12上下运动，使造波板17在采样管16的上覆水24中上下扰动，至使沉积物26大量悬浮，促进了沉积物中的营养盐、有机质及金属元素与水体之间的交换，再通过检测孔25测量水动力扰动过程中上覆水和沉积物间隙水中理化性质的变化。根据实验工作的需要，可以通过调整电机运动的速度、曲轴4在偏心轮的直径滑道内的位置以及通过运动杆夹22调整运动支架 12在运动杆13上的长度位置，达到控制造波板运动的频率和幅度的大小。管夹(上)21、 (下)20使沉积物采样管16在运动杆13和造波板17运动时不会移动和倾倒。
权利要求1.一种动力扰动对湖泊水体及沉积物作用的模拟装置，其特征是设置上、下底板各一块，设置对称布置的大立柱，大立柱两端分别活动固定上、下底板，下底板下面设有地脚，调速电机安装在上底板的上面，调速电机的轴头上装有一个带有直径滑道的偏心轮，设置一曲轴，曲轴上端与偏心轴铰支联接，偏心轴活动固定在偏心轮的直径滑道内，曲轴下端穿过上底板上设置的孔并通过转轴与垂直设置的一直线轴的上端铰支联接，直线轴的下端穿过一小平台上设置的孔与运动支架固定联接，小平台上面固定对称布置的小立柱，小立柱的另一端固定在上底板的下面；设置一滑动套接并活动固定在大立柱上的支撑板，支撑板上设有对称布置的孔，孔的数量与直径和沉积物采样管的数量与直径匹配，将含有上覆水的沉积物采样管一一对应放置在支撑板上的各个孔内，采样管口伸出支撑板孔口，采样管下端支撑并活动定位在下底板上面；运动支架上设有数量与采样管数量一致的垂直运动杆， 运动杆上端滑动套接并活动固定在运动支架上，运动杆下端设有造波板并伸入采样管内的上覆水中。
2.根据权利要求1所述的动力扰动对湖泊水体及沉积物作用的模拟装置，其特征是曲轴上端与偏心轴铰支联接点及曲轴下端与垂直设置的直线轴的上端铰支联接点，均是通过轴承铰支联接，小平台下面固定有直线轴承，直线轴的下端穿过一小平台上设置的孔及直线轴承后与运动支架固定联接，下底板下面的地脚设置为螺杆调节。
专利摘要一种动力扰动对湖泊水体及沉积物作用的模拟装置，上、下底板之间用大立柱固定，调速电机安装在上底板上，电机的轴头上装有一个带滑道的偏心轮，曲轴上端与偏心轴铰支联接，偏心轴活动固定在偏心轮的滑道内，曲轴下端穿过上底板通过转轴与直线轴的上端铰支联接，直线轴的下端穿过小平台与运动支架固定联接，小平台通过小立柱固定在上底板的下面；设置一滑动套接并活动固定在大立柱上的支撑板，支撑板上设有对称布置的孔，将含有上覆水的沉积物采样管一一对应放置在支撑板上的各个孔内，采样管口伸出支撑板孔口，采样管下端支撑并活动定位在下底板上；运动支架上设有运动杆，运动杆下端设有造波板并伸入采样管内的上覆水中。本实用新型可以控制造波板垂直运动的频率和幅度的大小。
文档编号G01N1/10GK202057644SQ20112013446
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者丁艳青, 王楚, 秦伯强 申请人:中国科学院南京地理与湖泊研究所