沉积物扰动实验装置的制作方法

1.本发明涉及水生态环境实验设备技术领域，特别涉及一种沉积物扰动实验装置。


背景技术：

2.生活中，污染物在进入江河湖海后会随着水体的流动进行机械迁移，污染物在水平迁移过程中可逐步发生絮凝、沉降、累积，使得沉积物中污染物的含量往往高于相应水相中的含量，并且表现出较强的分布规律，因此，沉积物是研究江河湖海中污染物迁移与分布特征的良好载体，其中，污染物在沉积物-水界面间的垂向迁移行为是污染物在水环境中主要行为的重要组成，同时，垂向迁移行为所导致的污染物释放是水环境系统内源污染控制中的基础科学问题，而水动力条件是影响沉积物中污染物的释放的关键因素之一，因此，研究水动力条件对沉积物中污染物的释放所产生的影响具有重要意义。
3.现有技术中，为了研究水动力条件对沉积物中污染物的释放所产生的影响，提出了多种沉积物扰动实验装置，但是，这些沉积物扰动实验装置存在以下问题：1、装置在加水时，水流会冲击沉积物样品，从而对沉积物样品的表面造成很大的扰动，使得装置无法真实地反映沉积物的状态，导致实验结果不准确，而且需要等待水体恢复稳定后才能够进行后续操作，导致实验时间长、效率低；2、在实验中，沉积物样品的上表面与搅拌棒底部之间的距离为固定值，但由于沉积物的异质性很强，每次采集到的柱状沉积物样品的长度不一致，因此需要根据柱状沉积物样品的长度调节搅拌棒的高度，导致实验操作繁琐、效率低。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种易于操作的沉积物扰动实验装置，不仅有利于提高实验结果的准确性，还有利于提高实验效率。
5.根据本发明的实施例的沉积物扰动实验装置，包括：基板，所述基板上竖向设有安装柱，所述安装柱的上部设有承托部；闸板组件，包括第一连接板、第二连接板、密封闸板和限位件，所述第一连接板上设有第一安装通孔，所述安装柱的上端穿过所述第一安装通孔，所述第一连接板搭接于所述承托部上，所述第二连接板位于所述第一连接板的上方，所述第二连接板上设有第二安装通孔，所述安装柱的上端穿过所述第二安装通孔，所述密封闸板可滑动地夹置于所述第一连接板和所述第二连接板之间，所述密封闸板的一端从所述第一连接板和所述第二连接板之间伸出，所述限位件可拆卸地设于所述安装柱的上部并抵接于所述第二连接板的顶部；样品管，所述样品管为透明结构，所述样品管的上端和下端均为开口结构，所述第一连接板上设有第一避让通孔，所述第一避让通孔的内径等于所述样品管的外径，所述样品管的上端嵌设于所述第一避让通孔内并固定连接于所述第一连接板，所述密封闸板上设有闸孔，所述闸孔的直径等于所述样品管的内径；活塞，可升降地设于所述样品管内并用于承托沉积物样品，所述活塞与所述基板之间设有高度调节结构；扰动管，所述扰动管为透明结构，所述扰动管的上端和下端均为开口结构，所述第二连接板上设有
第二避让通孔，所述第二避让通孔位于所述第一避让通孔的正上方，所述第二避让通孔的内径等于所述扰动管的外径，所述扰动管的下端嵌设于所述第二避让通孔内并固定连接于所述第二连接板，所述扰动管的内径等于所述闸孔的直径；扰动组件，包括支架、电机和搅拌桨，所述电机设于所述支架上，所述搅拌桨连接于所述电机的输出端并伸入至所述扰动管内。
6.根据本发明实施例的沉积物扰动实验装置，至少具有如下有益效果：使用时，驱使所述密封闸板滑动，待所述闸孔与所述第二避让通孔完全错位后向所述扰动管内注入实验所需的水体，同时通过所述高度调节结构调节所述活塞的高度以使柱状沉积物样品的顶部与所述样品管的上端面齐平，待注入所述扰动管内的水体稳定后，驱使所述密封闸板滑动以使所述闸孔与所述第二避让通孔慢慢重合，从而使所述扰动管与所述样品管相连通并使所述扰动管内的水体缓慢地与所述样品管内的柱状沉积物样品相接触，从而有利于减小水体对柱状沉积物样品的扰动，其中，所述搅拌桨的底部至所述样品管的上端面的距离为固定值，可预先将所述搅拌桨的底部至所述样品管的上端面的距离配置为实验所需的距离，试验时，无需反复调整所述搅拌桨的位置，仅需通过所述高度调节结构调节所述活塞的高度以使柱状沉积物样品的顶部与所述样品管的上端面齐平即可满足柱状沉积物样品的顶部与所述搅拌桨的底部之间的距离要求，上述的沉积物扰动实验装置易于操作，不仅有利于提高实验结果的准确性，还有利于提高实验效率。
7.根据本发明的一些实施例，所述高度调节结构包括第一配重件、第一支撑柱、第二支撑柱和手轮，所述样品管的下端面与所述基板之间具有操作间隙，所述第一配重件放置于所述基板上并位于所述样品管的正下方，所述第一支撑柱的下端固定连接于所述第一配重件，所述第二支撑柱为中空管状结构，所述第二支撑柱的上端固定连接于所述活塞的底部，所述第一支撑柱插设于所述第二支撑柱内并与所述第二支撑柱螺纹连接，所述手轮固定设于所述第二支撑柱上并用于驱动所述第二支撑柱转动。
8.根据本发明的一些实施例，所述密封闸板从所述第一连接板和所述第二连接板之间伸出的一端设有把手。
9.根据本发明的一些实施例，所述密封闸板与所述第一连接板和/或所述第二连接板之间设有导向机构。
10.根据本发明的一些实施例，所述导向机构包括第一凸起部和第二凸起部，所述第一凸起部设于所述密封闸板底部的侧边缘，所述第一凸起部呈长条状并沿所述密封闸板的长度方向设置，所述第一连接板的顶部对应所述第一凸起部设有第一滑槽，所述第一凸起部可滑动地嵌设于所述第一滑槽内，所述第二凸起部设于所述密封闸板顶部的侧边缘，所述第二凸起部呈长条状并沿所述密封闸板的长度方向设置，所述第二连接板的底部对应所述第二凸起部设有第二滑槽，所述第二凸起部可滑动地嵌设于所述第二滑槽内。
11.根据本发明的一些实施例，所述样品管的上端面和所述扰动管的下端面均固定设有橡胶垫圈。
12.根据本发明的一些实施例，所述扰动管内可拆卸地设有用于形成湍流的挡流板组件。
13.根据本发明的一些实施例，所述挡流板组件包括第一固定圈、第二固定圈和多个挡流板主体，所述挡流板主体的上端固定连接于所述第一固定圈上，所述挡流板主体的下
端固定连接于所述第二固定圈上，多个所述挡流板主体间隔分布，所述第一固定圈和所述第二固定圈均嵌设于所述扰动管内。
14.根据本发明的一些实施例，所述支架的底部设有第二配重件。
15.根据本发明的一些实施例，所述支架包括竖杆和横杆，所述横杆设于所述竖杆上，所述电机设于所述横杆上，所述竖杆和所述横杆之间设有位置调节结构。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是本发明实施例的沉积物扰动实验装置的整体结构示意图；
19.图2是图1所示结构中部分结构的剖视示意图；
20.图3是图2中a处局部放大示意图；
21.图4是本发明实施例的扰动管的结构示意图；
22.图5是本发明实施例的样品管的结构示意图。
23.附图标记：
24.基板100、安装柱110、承托部111、闸板组件200、第一连接板210、第一避让通孔211、第一滑槽212、第二连接板220、第二避让通孔221、第二滑槽222、密封闸板230、闸孔231、把手232、第一凸起部233、第二凸起部234、限位件240、样品管300、活塞400、扰动管500、扰动组件600、支架610、竖杆611、横杆612、电机620、搅拌桨630、第二配重件640、第一配重件710、第一支撑柱720、第二支撑柱730、手轮740、橡胶垫圈800、第一固定圈910、第二固定圈920、挡流板主体930。
具体实施方式
25.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明的描述中，需要理解的是，如果涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，如果出现若干、大于、小于、超过、以上、以下、以内等词，其中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
28.在本发明的描述中，如果出现第一、第二等词，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
29.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所
属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
30.参照图1和图2，根据本发明的实施例的沉积物扰动实验装置，包括基板100、闸板组件200、样品管300、活塞400、扰动管500和扰动组件600。
31.基板100上竖向设有安装柱110，安装柱110的上部设有承托部111，闸板组件200包括第一连接板210、第二连接板220、密封闸板230和限位件240，第一连接板210上对应安装柱110设有第一安装通孔，安装柱110的上端穿过第一安装通孔，第一连接板210搭接于承托部111上，第二连接板220位于第一连接板210的上方，第二连接板220上对应安装柱110设有第二安装通孔，安装柱110的上端穿过第二安装通孔，密封闸板230可滑动地夹置于第一连接板210和第二连接板220之间，密封闸板230的一端从第一连接板210和第二连接板220之间伸出，限位件240可拆卸地设于安装柱110的上部并抵接于第二连接板220的顶部，样品管300为透明结构，样品管300的上端和下端均为开口结构，第一连接板210上对应样品管300上端的开口设有第一避让通孔211，第一避让通孔211的内径等于样品管300的外径，样品管300的上端嵌设于第一避让通孔211内并固定连接于第一连接板210，密封闸板230上对应样品管300下端的开口设有闸孔231，闸孔231的直径等于样品管300的内径，活塞400可升降地设于样品管300内并用于承托沉积物样品，活塞400与基板100之间设有高度调节结构，高度调节结构能够调节活塞400的高度，扰动管500为透明结构，扰动管500的上端和下端均为开口结构，第二连接板220上对应扰动管500下端的开口设有第二避让通孔221，第二避让通孔221位于第一避让通孔211的正上方，第二避让通孔221的内径等于扰动管500的外径，扰动管500的下端嵌设于第二避让通孔221内并固定连接于第二连接板220，扰动管500的内径等于闸孔231的直径，扰动组件600包括支架610、电机620和搅拌桨630，电机620设于支架610上，搅拌桨630连接于电机620的输出端并伸入至扰动管500内。
32.使用时，驱使密封闸板230滑动，待闸孔231与第二避让通孔221完全错位后向扰动管500内注入实验所需的水体，同时通过高度调节结构调节活塞400的高度以使柱状沉积物样品的顶部与样品管300的上端面齐平，待注入扰动管500内的水体稳定后，驱使密封闸板230滑动以使闸孔231与第二避让通孔221慢慢重合，从而使扰动管500与样品管300相连通并使扰动管500内的水体缓慢地与样品管300内的柱状沉积物样品相接触，从而有利于减小水体对柱状沉积物样品的扰动，其中，搅拌桨630的底部至样品管300的上端面的距离为固定值，可预先将搅拌桨630的底部至样品管300的上端面的距离配置为实验所需的距离，试验时，无需反复调整搅拌桨630的位置，仅需通过高度调节结构调节活塞400的高度以使柱状沉积物样品的顶部与样品管300的上端面齐平即可满足柱状沉积物样品的顶部与搅拌桨630的底部之间的距离要求，上述的沉积物扰动实验装置易于操作，不仅有利于提高实验结果的准确性，还有利于提高实验效率。
33.需要说明的是，在其中的一些实施例中，安装柱110为螺杆，相对应的，承托部111和限位件240均为螺母，当然，承托部也可以是一体成型于安装柱上的块状结构，限位件也可以是卡簧，相对应的，安装柱上设有用于卡接卡簧的卡槽，在此不作限定。
34.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第一连接板210、第二连接板220和密封闸板230均为玻璃板，样品管300和扰动管500均为玻璃管，样品管300通过胶水粘接于第一连接板210上，扰动管500通过胶水粘接于第二连接板220上，当然，第一连接板、第二连接板和
密封闸板也可以均为塑料板，样品管和扰动管也可以均为塑料管，样品管通过胶水粘接于第一连接板上或者熔接于第一连接板上，扰动管通过胶水粘接于第二连接板上或者熔接于第二连接板上，在此不作限定。
35.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第一连接板210、第二连接板220、样品管300和扰动管500均为耗材，上述的沉积物扰动实验装置在使用前，需要将上一次实验使用过的第一连接板210、第二连接板220、样品管300和扰动管500拆卸下来，随后安装未使用的第一连接板210、第二连接板220、样品管300和扰动管500，其中，关于样品管300，在安装之前首先需要利用样品管300取样并通过活塞400对样品管300内的柱状沉积物样品进行承托，随后将样品管300的上端嵌设于第一避让通孔211内并使样品管300固定连接于第一连接板210。
36.参照图1，在其中的一些实施例中，高度调节结构包括第一配重件710、第一支撑柱720、第二支撑柱730和手轮740，样品管300的下端面与基板100之间具有操作间隙，第一配重件710放置于基板100上并位于样品管300的正下方，第一支撑柱720的下端固定连接于第一配重件710，第二支撑柱730为中空管状结构，第二支撑柱730的上端固定连接于活塞400的底部，第一支撑柱720插设于第二支撑柱730内并与第二支撑柱730螺纹连接，手轮740固定设于第二支撑柱730上并用于驱动第二支撑柱730转动，其中，第一配重件710用于防止第一支撑柱720随着第二支撑柱730一起转动，具体的，操作间隙为用于手动调节活塞400的高度的操作空间。使用时，操作人员通过样品管300的下端面与基板100之间的操作间隙将手伸入样品管300内并转动手轮740即可调节活塞400的高度。
37.需要说明的是，在其中的一些实施例中，高度调节结构也可以为气缸或者电动推杆，在此不作限定。
38.参照图1，在其中的一些实施例中，密封闸板230从第一连接板210和第二连接板220之间伸出的一端设有把手232，以便于操作人员驱动密封闸板230滑动。
39.需要说明的是，在其中的一些实施例中，密封闸板230与第一连接板210和/或第二连接板220之间设有导向机构，以限制密封闸板230的滑动轨迹，有利于提高密封闸板230工作时的稳定性。
40.参照图2和图3，在其中的一些实施例中，导向机构包括第一凸起部233和第二凸起部234，第一凸起部233设于密封闸板230底部的侧边缘，第一凸起部233呈长条状并沿密封闸板230的长度方向设置，第一连接板210的顶部对应第一凸起部233设有第一滑槽212，第一凸起部233可滑动地嵌设于第一滑槽212内，第二凸起部234设于密封闸板230顶部的侧边缘，第二凸起部234呈长条状并沿密封闸板230的长度方向设置，第二连接板220的底部对应第二凸起部234设有第二滑槽222，第二凸起部234可滑动地嵌设于第二滑槽222内，其结构简单且易于实现，其中，密封闸板230沿宽度方向与第一连接板210以及第二连接板220之间的接触面积较小，容易渗水，通过第一凸起部233和第一滑槽212之间的配合以及第二凸起部234和第二滑槽222之间的配合，有利于防止渗水。
41.需要说明的是，在其中的一些实施例中，第一凸起部设于第一连接板的顶部，第二凸起部设于第二连接板的底部，相对应的，第一滑槽设于密封闸板的底部，第二滑槽设于密封闸板的顶部，在此不作限定。
42.参照图4和图5，在其中的一些实施例中，样品管300的上端面和扰动管500的下端
面均固定设有橡胶垫圈800，橡胶垫圈800具有密封效果，有利于防止渗水。
43.需要说明的是，在其中的一些实施例中，扰动管500内可拆卸地设有用于形成湍流的挡流板组件，挡流板组件能够防止扰动管500内随着搅拌桨630转动的水体形成旋转水柱，从而有利于模拟江河湖海中的湍流，其中，挡流板组件配置为可拆卸结构，能够根据不同的实验需求更换不同的挡流板组件以模拟不同的湍流。
44.参照图1，在其中的一些实施例中，挡流板组件包括第一固定圈910、第二固定圈920和多个挡流板主体930，挡流板主体930的上端固定连接于第一固定圈910上，挡流板主体930的下端固定连接于第二固定圈920上，多个挡流板主体930间隔分布，第一固定圈910和第二固定圈920均嵌设于扰动管500内。通过第一固定圈910与扰动管500内壁之间的摩擦力以及第二固定圈920与扰动管500内壁之间的摩擦力以将挡流板组件固定于扰动管500内，具体的，第一固定圈910的外径等于或者略小于扰动管500的内径，第二固定圈920的外径等于第一固定圈910的外径，挡流板与扰动管500的管壁之间的夹角为锐角。
45.参照图1，在其中的一些实施例中，支架610的底部设有第二配重件640，有利于提高支架610工作时的稳定性。
46.参照图1，在其中的一些实施例中，支架610包括竖杆611和横杆612，横杆612设于竖杆611上，电机620设于横杆612上，竖杆611和横杆612之间设有位置调节结构，位置调节结构能够调节横杆612的位置，以便于操作人员根据实验需求调整搅拌桨630的底部至样品管300的上端面的距离，其中，位置调节结构为本领域内的公知技术，在此不做赘述。
47.在本说明书的描述中，如果涉及到“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”以及“一些示例”等参考术语的描述，意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。