一种自由沉降实验装置的制作方法

本实用新型涉及自由沉降测试技术领域，具体为一种自由沉降实验装置。

背景技术：

根据水中悬浮颗粒的性质、凝聚性能和浓度，沉淀通常分为自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀和压缩沉淀四种类型。其中，固体颗粒不改变形状、尺寸、密度，也不互相粘合，各自独立地完成沉淀的过程为自由沉淀。在自由沉淀过程中，通过测定沉速和沉淀效率，并分别绘制沉淀效率与沉淀时间、沉淀效率与沉淀速度的关系曲线，可以判断固体颗粒的沉淀性能以及取得有实际使用价值的设计参数。

现有的沉降实验装置，通常在沉降柱外部设有刻度，进水时，需要人工观测沉降柱中的水位，到达规定水位后需要人工切断进水，由于人工观测和人工切断均存在误差，因此造成自由沉降实验的误差较大，影响实验数据的准确性。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供了一种自由沉降实验装置，其能解决现有沉降装置由于需要人工切断进水造成的实验误差大的问题，从而可以保证沉降实验数据的准确性。

一种自由沉降实验装置，其包括台架以及安装在所述台架上的沉降柱和进水排水系统，所述沉降柱上开设有取样口，所述取样口上安装有取样管，所述沉降柱通过所述进水排水系统进行进水和排水，其特征在于：其还包括非接触式液位传感器和电磁阀，所述非接触式液位传感器安装在所述沉降柱的外侧壁上的规定水位高度处，所述电磁阀安装在所述进水排水系统的进水管的进水端，所述电磁阀与所述非接触式液位传感器电控连接。

进一步的，所述进水排水系统包括水箱、水泵、进水管、分水管和排水管，所述水箱和所述水泵分别安装在所述台架的底板上；所述水箱的出水口与所述水泵的进水口连通，所述水泵的出水口与所述进水管的进水口连通，所述进水管的进水端安装有总止水阀，所述进水管的出水端与所述排水管连通，所述排水管上安装有排水阀；所述沉降柱的下端与所述分水管的一端连通，所述分水管的另一端与所述进水管连通，所述分水管上安装有止水阀。

进一步的，所述沉降柱的数量至少为两个，所述沉降柱分别安装于所述台架的两侧，所述非接触式液位传感器安装在其中一个所述沉降柱上，所述沉降柱下端的所述分水管分别与所述进水管连通。

进一步的，所述沉降柱的数量为六个，位于所述台架两侧的所述沉降柱对称设置，位于所述台架同侧的所述沉降柱均匀间隔设置，相邻两个所述沉降柱之间的所述进水管上安装有活接头。

进一步的，所述水箱上安装有搅拌电机，所述搅拌电机的搅拌桨叶伸入所述水箱。

进一步的，所述台架上还安装有电控箱，所述水泵、所述非接触式液位传感器、所述电磁阀和所述搅拌电机的电控按钮集成于所述电控箱内。

进一步的，所述台架的架体为中空结构，所述水泵、所述非接触式液位传感器、所述电磁阀、所述搅拌电机的电线均穿设在所述台架的中空结构内。

进一步的，所述取样口设置在所述沉降柱的高度方向的中心处，所述取样管的一端垂直伸入所述沉降柱并延伸至所述沉降柱的中心轴线处。

进一步的，所述台架的底部安装有万向轮。

进一步的，所述电控箱内设有漏电保护装置和电源线收纳盒。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的自由沉降实验装置上安装了非接触式液位传感器和电磁阀，当沉降柱中的水位达到规定水位高度时，非接触式液位传感器能够自动感应水位并控制电磁阀自动切断进水，从而能够自动、准确控制沉降柱中的水位高度，减小实验误差，保证实验结果的准确可靠；

2、本装置上设有至少两个沉降柱，对于需要在沉降过程中的不同时间进行多次取样的自由沉降实验，可根据取样次数选择相同数量的沉降柱进行实验，所有沉降柱同时进水，达到规定水位高度后非接触式液位传感器控制电磁阀自动切断进水，保证了所有沉降柱中的液位高度一致，每次取样时从不同的沉降柱中进行取样，与只有单个沉降柱的自由沉降装置相比，确保了每次取样时的液位高度一致，从而可减小实验误差，进一步保证实验结果的准确可靠。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为沿图1中的A方向视图。

附图标记：1-台架；2-电控箱；3-水箱；4-水泵；5-卡箍；6-沉降柱；7-非接触式液位传感器；8-取样管；9-分水管；10-进水管；11-止水阀；12-总止水阀；13-电磁阀；14-排水阀；15-搅拌电机；16-活接头；17-万向轮。

具体实施方式

见图1，本实用新型的一种自由沉降实验装置，其包括台架1以及安装在台架上的沉降柱6和进水排水系统，沉降柱6通过卡箍5可拆卸安装在台架1上，沉降柱6上开设有取样口，取样口上安装有取样管8，进水排水系统包括水箱3、水泵4、进水管10、分水管9和排水管，水箱3和水泵4分别安装在台架1的底板上；水箱3的出水口与水泵4的进水口连通，水泵4的出水口与进水管10的进水口连通，进水管10的进水端安装有总止水阀12，进水管10的出水端与排水管连通，排水管上安装有排水阀14；沉降柱6的下端与分水管9的一端连通，分水管9的另一端与进水管10连通，分水管9上安装有止水阀11；沉降柱6的外侧壁上、在规定水位高度处安装有非接触式液位传感器7；进水管10的进水端安装有电磁阀13，电磁阀13与非接触式液位传感器7电控连接。台架1的材质优选不锈钢，沉降柱6的材质优选亚克力。当沉降柱中的水位达到规定水位高度时，非接触式液位传感器立即控制电磁阀关闭，切断进水。

优选的，本装置的沉降柱6的数量至少为两个。如图1所示，沉降柱6的数量为六个，沉降柱6分别安装于台架1的两侧，位于台架1两侧的沉降柱6对称设置，位于台架1同侧的沉降柱6均匀间隔设置，沉降柱6下端的分水管9分别与进水管10连通，非接触式液位传感器7安装在其中一个沉降柱6上，且安装在中间的沉降柱6上时效果最好。所有沉降柱6均与进水管10连通，保证了同时进水。由于设置了六根沉降柱，一方面，可以满足六组人员同时进行实验，降低每组实验之间的实验误差，并且大大提高实验效率；另一方面，可以满足在沉降过程中的不同时间进行多次取样的实验要求，实验前可根据待取样的次数打开相同数量的沉降柱，在沉降过程中，每隔一定的时间从不同的沉降柱中取样，保证了每次取样时的液位高度一致，消除了从单个沉降柱中多次取样时液位高度变化对实验结果带来的影响，保证了实验结果的准确性。

优选的，见图2，水箱3上安装有搅拌电机15，搅拌电机15的搅拌桨叶伸入水箱3。如此，可保证水箱内原水浓度的均一性。

优选的，见图1，台架1上还安装有电控箱2，水泵4、非接触式液位传感器7、电磁阀13和搅拌电机15的电控按钮集成于电控箱2内。如此便于对实验装置的控制和操作。

优选的，取样口设置在沉降柱6的高度方向的中心处，取样管8的一端垂直伸入沉降柱6并延伸至沉降柱6的中心轴线处。保证了样品的均匀性，大大减小实验误差。

优选的，见图1，相邻两个沉降柱6之间的进水管10上安装有活接头16；所有管路上均标记有指示水流方向的箭头。活接设置，使得各个部件之间的拆卸、更换更加方便，降低维修成本，设置箭头标记更加便于部件之间的组装。

优选的，见图1，台架1的底部安装有万向轮17。使得本装置移动更加方便。

优选的，台架1的架体为中空结构，水泵4、非接触式液位传感器7、电磁阀13、搅拌电机15的电线均穿设在台架1的中空结构内。暗线设置不仅可以保护电线，而且整体上更加简洁美观。

优选的，电控箱2内设有漏电保护装置和电源线收纳盒。不仅可以保证实验安全，而且实验完成后可将电源线放入电源线收纳盒内，可以保护电源线不受损坏。

下面具体描述下采用本实用新型装置进行自由沉降实验的过程，以图1为例：

1）实验前，应将装置放在平稳易于开展实验的场所，并检查实验设备的完好性；

2）关闭进水管10上的总止水阀12和排水阀14以及分水管9上的止水阀11；

3）将被测试的废水加入水箱3内；

4）接通电源，开启搅拌电机15，搅拌速度由小到大，并调至中等速度搅拌3～5分钟，使水箱3内废水达到均匀；

5）打开总止水阀12和分水管9上的止水阀11，同时开动水泵4上水；

6）达到规定水位高度时非接触式液位传感器7控制电磁阀13自动切断进水，然后手动关闭沉降柱6下面的止水阀11，同时关水泵4和搅拌电机15；

7）按照实验要求开展实验，对于只需进行一次取样的实验，本装置可满足六组人员同时进行实验；对于需要多次取样的实验，本装置最多可满足六次取样，也可两两组合、三三组合同时进行多组多次取样的实验；

8）实验完成后，打开所有止水阀11、总止水阀12和排水阀14，排空沉降柱6及水箱3内的实验废水，并用清水将沉降柱6及水箱3清洗干净；

9）取下电源并放入电控箱2内的电源线收纳盒，将设备擦干后放回原处。

本装置尤其适用于高校本科生、研究生的实验教学，也可用于高校老师和有关科研机构开展科研实验。