[发明专利]一种给水管网爆管实验装置

说明书

本发明公开了一种给水管网爆管实验装置，由主控器、导线、上盖、箱体、土壤传感器、管壁传感器、密封圈、水管、叶片轴、转轴孔、孔口、橡胶、密封圈、爆管模拟装置和筑路物质组成；进行爆管实验时，在主控器内输入要进行实验的相关参数和指令，主控器通过导线控制电动机的转动并控制相对应的速度和角度，电动机带动所有的转动叶片转动，在水管内水压的作用下，水流经过转动叶片之间的空间迅速流出，进而达到水管“爆管”的效果。土壤传感器、管壁传感器实时记录并传输“爆管”前后水管和筑路物质内压力等参数数据至主控器，并有主控器显示且导出进行数据分析使用。该装置制作成本低，操作简便，适用范围广，便于普及使用和推广。

技术领域

本发明涉及一种用于在实验室模拟给水管网爆管实验的模拟装置。

背景技术

目前，由于供水管网的老化，管网维护费用不足，爆管问题日益突出。分析研究爆管问题的目的是找出影响爆管的主要因素及其相互作用关系，建立爆管的实验模型，对管网的现状进行评价，对未来做出预测，建立管网维护管理的决策系统，寻求经济有效的管网修复和更新策略，实现对管网的科学管理，是城市供水安全的重要保障之一。因此，为解决上述问题，本发明开发一种给水管网爆管实验装置，该装置结构简单、经济环保，便于推广使用。

发明内容

本发明的目的在于开发一种用于在实验室模拟给水管网爆管实验的模拟装置，装置制作成本低，运行简便，适用范围广，便于普及使用和推广。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括主控器、导线、上盖、箱体、土壤传感器、管壁传感器、密封圈、水管、叶片轴、转轴孔、孔口、橡胶、密封圈、爆管模拟装置和筑路物质组成：设置一个箱体，在箱体的两个侧壁上开设两个孔口，两个圆形的孔口在一条直线上，将一根笔直的水管穿过两个孔口，在水管和箱体的壁面之间设置一圈橡胶进行密封处理。在箱体内的水管上截取一段，安装上爆管模拟装置，通过爆管模拟装置将水管重新相连起来，水管与爆管模拟装置之间通过密封圈进行密封。在箱体填充上筑路物质并压实，通过可拆装的上盖将箱体封住。

爆管模拟装置由第一密封条、保护罩、传动圈、转动叶片、第二密封条、月牙齿轮、电动机、主动轮、主转轴、和叶片轴组成。设置弧形的转动叶片，在每一片转动叶片的中轴线上都刚性安装一根叶片轴。在每一片转动叶片的一条长边上都安装一根第一密封条，在所有转动叶片其中的一条短边上安装一根第二密封条，将所有的转动叶片的长边相连围成一圈，形成一根圆管，在相邻的两片转动叶片之间保持有一根第一密封条，所有的转动叶片上的第二密封条都在同一侧。在每一片转动叶片设有第二密封条一侧的外壁上都安装一个月牙齿轮，在月牙齿轮的外侧上安装一个环形的传动圈，传动圈内侧的齿纹与月牙齿轮外侧上的齿纹相吻合，当传动圈转动时会带动所有的月牙齿轮绕叶片轴转动，同时，月牙齿轮带动转动叶片绕叶片轴同步转动。在传动圈的外侧设置一个主动轮，主动轮外侧的齿纹与传动圈外侧上的齿纹相吻合，主动轮的转动能带动传动圈的转动。设置一个电动机，将电动机上的主转轴与主动轮的中心刚性连接，电动机的主转轴的转动可以带动主动轮转动。设置一个保护罩将传动圈、月牙齿轮、电动机、主动轮、主转轴罩住，防止大颗粒物质进入电动机和齿轮装置影响装置工作。在水管两侧管壁断面上都开设转轴孔，转轴孔与爆管模拟装置上的叶片轴恰好对应安装，叶片轴可在转轴孔内自由转动。

在爆管模拟装置两侧的水管外壁上都安装一个管壁传感器，用来实时测量水管内的压力的变化数据。在爆管模拟装置的四周设置四个土壤传感器，用来实时测量土壤中的压力的变化数据。通过导线将土壤传感器、管壁传感器和电动机与主控器相连，主控器为土壤传感器、管壁传感器和电动机供电并发送指令，同时，接收与处理土壤传感器、管壁传感器传回的测量数据。

通过控制转动叶片的长度、开启角度和速度可以模拟不同程度的爆管状态。通过设置不同的转动叶片的数量、长度和其在水管管壁上的位置也可以模拟不同程度、不同工况下的爆管状态。