一种土壤淹没射流实验装置

专利2026-09-19  1


本申请涉及土壤侵蚀实验,具体而言,涉及一种土壤淹没射流实验装置。


背景技术:

1、射流侵蚀实验是一种量化侵蚀参数的分析方法,旨在通过高压流体(如水或空气)形成的高速射流,模拟高速流体对目标材料表面的侵蚀效果。射流中的粒子或流体分子在高速下撞击材料表面,从而产生侵蚀现象。通过调整射流的压力、速度、角度以及被试材料的类型和性质,可以观察和分析不同条件下的侵蚀效果,进而利用射流动力学原理,估算出启动侵蚀所需的临界剪切力及每单位施加剪切应力的土壤分离速率系数。

2、目前,在进行土壤射流侵蚀实验时,现有的实验装置无法实现对射流源能量的精确控制,进而无法形成更为精确的流场,且无法实现对小能级射流源的调控,进而无法达到侵蚀起动临界点导致实验测得的临界剪切力出现累积误差。


技术实现思路

1、本申请提供一种土壤淹没射流实验装置,以改善上述问题。

2、本发明具体是这样的:

3、一种土壤淹没射流实验装置,土壤淹没射流实验装置包括射流实验仓、针筒式射流机构以及活塞驱动机构;

4、射流实验仓用于容纳实验土壤样品;针筒式射流机构与射流实验仓连通,并用于容置液体;活塞驱动机构与针筒式射流机构连接,且用于增加针筒式射流机构中的压力,以使得针筒式射流机构中液体朝向射流实验仓内射出形成小能量级的射流源。

5、在本发明的一种实施例中,针筒式射流机构包括针筒、针头、针筒架、连接螺母以及连接螺丝;

6、针筒用于容置液体,针筒的两端分别与针头及针筒架连接,连接螺丝与针筒架连接,连接螺母与连接螺丝连接;

7、其中,针头用于与射流实验仓连通,并向射流实验仓内射出液体;针筒架通过连接螺丝与活塞驱动机构连接。

8、在本发明的一种实施例中,活塞驱动机构包括驱动主体、活动齿条、活塞以及驱动电机;

9、活动齿条与驱动主体可活动地连接,活塞与活动齿条的活动端连接;驱动电机与驱动主体连接,且用于驱动活动齿条及活塞相对于驱动主体运动;

10、其中,驱动主体与针筒架连接,活塞与针筒可活动地连接。

11、在本发明的一种实施例中,驱动主体包括电机基座以及导轨基座,电机基座与导轨基座连接;

12、电机基座配置有针筒架连接耳以及电机支架,针筒架连接耳通过连接螺丝与针筒架连接,驱动电机与电机支架连接;

13、活动齿条与导轨基座可滑动地配合。

14、在本发明的一种实施例中,导轨基座包括导轨板、固定板以及驱动齿轮;

15、导轨板与电机基座连接,且导轨板成型有与活动齿条可滑动地配合的滑道;固定板连接于导轨板背离电机基座的一侧;

16、驱动齿轮可转动地连接于导轨板,且驱动齿轮与驱动电机传动连接,并与活动齿条啮合。

17、在本发明的一种实施例中,导轨基座还包括导引齿轮以及导引轮;导引齿轮及导引轮均与导轨板可转动地连接,且导引齿轮与活动齿条啮合,导引轮与活动齿条的光滑侧面滚动接触。

18、在本发明的一种实施例中,导轨板开设有驱动孔、第一导引孔以及第二导引孔;

19、驱动齿轮容置于驱动孔内,导引齿轮以及导引轮分别容置于第一导引孔及第二导引孔内;

20、其中,驱动孔及第一导引孔位于滑道的一侧,第二导引孔位于滑道的另一侧。

21、在本发明的一种实施例中,射流实验仓包括实验仓主体、土壤环刀、上仓盖及下仓盖;

22、实验仓主体的两端敞开,且土壤环刀容置于实验仓主体内,上仓盖及下仓盖分别螺纹连接于实验仓主体的两端;

23、其中,上仓盖及下仓盖与实验仓主体的连接处均设置有密封圈;针筒式射流机构通过上仓盖与射流实验仓连通。

24、在本发明的一种实施例中,针筒式射流机构通过上仓盖与射流实验仓连通;

25、上仓盖包括盖体、针筒连接座以及侵蚀产物导管;

26、盖体与实验仓主体连接,针筒连接座及侵蚀产物导管均与盖体连接,且与实验仓主体连通;

27、其中,针筒连接座与针筒式射流机构的针筒连接,且针筒与实验仓主体连通;侵蚀产物导管用于导出实验仓主体内的侵蚀产物。

28、在本发明的一种实施例中,针筒连接座内设于与针筒抵持的限位环,限位环用于限制针筒伸入针筒连接座内的长度。

29、本发明的有益效果是:

30、综上所述,该土壤淹没射流实验装置包括射流实验仓、针筒式射流机构以及活塞驱动机构;射流实验仓用于容纳实验土壤样品;针筒式射流机构与射流实验仓连通,并用于容置液体;活塞驱动机构与针筒式射流机构连接,且用于增加针筒式射流机构中的压力,以使得针筒式射流机构中液体朝向射流实验仓内射出形成小能量级的射流源。

31、该土壤淹没射流实验装置用于精确测得土壤在浸没条件下的临界剪切力,以解决现有技术中通过压力水头,并采用kpa级精度的压力表控制射流源初始能量及剪切力的实验方式时,无法精确调控射流源初始能量及剪切力,导致实验装置无法提供侵蚀临界流场状态的问题。



技术特征:

1.一种土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

2.根据权利要求1所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

3.根据权利要求2所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

4.根据权利要求3所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

5.根据权利要求4所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

6.根据权利要求5所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

7.根据权利要求6所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

9.根据权利要求8所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:

10.根据权利要求9所述的土壤淹没射流实验装置,其特征在于:


技术总结
本申请涉及土壤侵蚀实验技术领域,具体而言,涉及一种土壤淹没射流实验装置。土壤淹没射流实验装置包括射流实验仓、针筒式射流机构以及活塞驱动机构;射流实验仓用于容纳实验土壤样品;针筒式射流机构与射流实验仓连通,并用于容置液体;活塞驱动机构与针筒式射流机构连接,且用于增加针筒式射流机构中的压力,以使得针筒式射流机构中液体朝向射流实验仓内射出形成小能量级的射流源。该土壤淹没射流实验装置用于精确测得土壤在浸没条件下的临界剪切力,以解决现有技术中通过压力水头,并采用kPa级精度的压力表控制射流源初始能量及剪切力的实验方式时,无法精确调控射流源初始能量及剪切力,导致实验装置无法提供侵蚀临界流场状态的问题。

技术研发人员:王彬,刘亦晗,王文刚
受保护的技术使用者:北京林业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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