[发明专利]一种管道冲击射流均匀掺气发生装置

说明书

本发明公开了一种管道冲击射流均匀掺气发生装置，包括依次连接的进口段、掺气发生段、过渡段、稳流段、收缩段和测量段，所述测量段包含第一外套筒、中间套筒、第一内套筒、收缩式圆管、钢珠、第一弹簧、β射线掺气浓度仪，第一外套筒、中间套筒、第一内套筒的中轴线重合，第一内套筒与收缩段螺纹连接，收缩式圆管的两端分别焊接于外套筒内壁和中间套筒外壁，内置伸缩弹簧，中间套筒和第一内套筒中间空间紧密内置两圈钢珠，第一外套筒、中间套筒相应位置开孔，使其端口伸至中间套筒、第一内套筒之间，第一外套筒、中间套筒间可绕中轴线旋转。本发明结构巧妙，结构简单，操作方便，能够在有压管道中形成均匀分布的掺气水流。

技术领域

本发明涉及一种管道冲击射流均匀掺气发生装置，属于水利领域。

背景技术

冲击射流在水利工程中广泛运用，如水利水电泄水工程中的挑、跌流水舌冲击水垫塘等，其下游的冲刷等关键参数需要估算，对此均需通过水工模型试验研究来论证。然而，无论是采用哪种模拟方法，由于来流条件和天然岩基构造十分复杂，给模拟结果的准确性带来诸多的干扰。模型和实际原型中的水流掺气、扩散机理的不相似性等等，使挑射流模型试验成果中存在强烈的“比尺效应”。

目前一些研究发现掺气将明显增大挑射流冲坑未形成前河床底部射流冲击区的脉动压强；用物理模型观察并解释掺气浓度影响下，淹没射流下游冲刷过程和冲坑断面的相似性。但现有技术中还没有一种装置能使得挑射流掺气试验装置满足在不同几何比尺、不同流速等来流条件下，产生不同均匀掺气水流的功能，基于以上缺陷，本发明提出了一种良好的管道冲击射流均匀掺气水流发生装置。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种管道冲击射流均匀掺气发生装置，结构巧妙，结构简单，操作方便，能够在有压管道中形成均匀分布的掺气水流。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的管道冲击射流均匀掺气发生装置，包括依次连接的进口段、掺气发生段、过渡段、稳流段、收缩段和测量段，所述进口段连接掺气发生段和来水管道，掺气发生段与过渡段焊接，过渡段、稳流段、收缩段和测量段均通过螺纹连接；所述测量段包含第一外套筒、中间套筒、第一内套筒、收缩式圆管、钢珠、第一弹簧、β射线掺气浓度仪，第一外套筒、中间套筒、第一内套筒的中轴线重合，直径依次减小，第一内套筒与收缩段螺纹连接，收缩式圆管的两端分别焊接于外套筒内壁和中间套筒外壁，内置伸缩弹簧，中间套筒和第一内套筒中间空间紧密内置两圈钢珠，β射线掺气浓度仪的射线发生端口与接收端口对称置于测量段，第一外套筒、中间套筒相应位置开孔，使其端口伸至中间套筒、第一内套筒之间，第一外套筒、中间套筒间可绕中轴线旋转。

作为优选，所述测量段与收缩段之间设有调节段，所述调节段包含第二内套筒、第二外套筒，第二外套筒内设有内部结构，第一内套筒外设外部结构，内部结构与外部结构为楔形配合，第二内套筒由四个空心的圆套和四个薄钢片组成，薄钢片沿轴线方向的两个侧面伸入相邻的空心的圆套中，与置于圆套局部区域中的挡板相连，同一个空心套筒的两个挡板之间设置第二弹簧，薄钢片与圆套之间设有防水装置；所述圆套通过螺钉固定在测量段与收缩段上；旋转第一外套筒，记录不同角度下β射线掺气浓度仪测得的β射线路径上的掺气浓度平均值，若最大浓度与最小浓度的差值大于5％，转动第二外套筒，第二外套筒通过楔形配合挤压第二内套筒，从而缩小第二内套筒的内径，产生过水断面逐渐减小和逐渐增大的区域。

作为优选，所述防水装置包含第一止水垫和第二防水垫，所述圆套外侧设置限位板，限位板中间设有孔，限位板孔洞处设置第一止水垫，每个空心的圆套和四个薄钢片两端，沿环向等距离开三个径向长孔，通过径向长孔的限位螺栓固定于收缩段末端，相邻空心的圆套和薄钢片末端设置第二止水垫。

作为优选，所述收缩段末端设置收缩套筒，收缩套筒一端固定在收缩段末端，一端固定于空心的圆套外侧壁，收缩套筒中安装第三弹簧，所述收缩段与圆套之间设有第三止水垫。

作为优选，所述掺气发生段包含中空圆环、软管、空气泵，软管连接中空圆环和空气泵，所述中空圆环内侧开孔。