一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置
技术领域
本发明涉及一种实验装置,尤其涉及一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置。
背景技术
采矿系统处于海洋环境中,其采矿管道在自重、泵组和中继仓等重力的作用下,会承受很大的轴向载荷,同时会受到波浪、海流和采矿船的拖航等动载荷的作用,由此需要对海水波动对管道造成的影响进行实验研究,然而人们潜入海中对管道进行研究较不现实,而市面上的实验装置大多结构过于简单,其研究出的数据准确度较低,另外现有的实验装置完成实验后,需要人工手动清理,费时费力。
专利申请CN110779703A,公开日为2020.02.11,公开了一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置,包括有第一电机、联轴器、实验离心泵、第一支架、进口压力传感器、出口压力传感器、第四管道、第二支架和开关阀等,通过在水罐中注满水,同时在颗粒箱中放入颗粒,水通过第一管道进入水箱中,颗粒通过第三管道进入第二管道,与水一同进入搅拌机中,混合液通过第四管道进入实验泵中,泵的进出口均设有压力传感器,通过测得的压力来计算泵的性能曲线,在第五管道上设有激振器和电磁流量计,以此来模拟海水波动对管道的撞击,混合液通过第五管道进入固液分离机,其中水通过滤网进入水箱中,颗粒通过挤压螺杆进入颗粒箱中,固液两相得以分离,然而该装置结构过于复杂,经济成本较高。
因此,需要研究一种能够分料收集、自动清理且能够提高准确度的模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够分料收集、自动清理且能够提高准确度的模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置,以解决上述背景技术中现有的实验装置结构简单、准确度不高且不能自动清理的缺点。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置,包括有底座、第一支架、放料框和搅拌机,底座上设有三根第一支架,三根第一支架上部之间连接有放料框,放料框内侧转动式设有两个搅拌机,放料框上部设有夹紧机构,放料框下部设有移动机构。
可选地,放料框上滑动式设有两根第一滑杆,第一滑杆内侧设有夹块,两块夹块相互接触,第一滑杆外侧设有手拉块,两根第一滑杆上均绕有第一弹簧,第一弹簧连接在放料框与手拉块之间。
可选地,放料框上设有四根第二支架,放料框上设有四根第三支架,第三支架位于第二支架上方,第三支架与第二支架之间连接有第二滑杆,四根第二滑杆之间滑动式连接有盛水框,盛水框与放料框滑动式连接,第二滑杆上绕有第二弹簧,第二弹簧连接在第三支架与盛水框之间,盛水框上部设有过滤网,过滤网与放料框滑动式连接。
可选地,盛水框上设有第一滑套,第一滑套内侧滑动式设有堵塞杆,堵塞杆与盛水框滑动式连接,堵塞杆上绕有压缩弹簧,压缩弹簧连接在第一滑套与堵塞杆之间,堵塞杆上设有收拉块。
可选地,放料框上设有四个第二滑套,第二滑套内侧滑动式设有第三滑套,第三滑套与盛水框配合,第三滑套上绕有第三弹簧,第三弹簧连接在第二滑套与第三滑套之间,相邻的两个第三滑套之间连接有连杆。
可选地,放料框上设有两根第一支撑架,放料框上设有两根第二支撑架,两根第一支撑架与两根第二支撑架底部均设有第三滑杆,四根第三滑杆上均滑动式设有第四滑套,四根第三滑杆上均绕有第四弹簧,第四弹簧连接在第三滑杆与第四滑套之间,四个第四滑套之间连接有收集框,收集框位于放料框下方。
可选地,放料框上设有四根第四支架,相邻的两根第四支架之间转动式连接有转轴,两根转轴上均设有两个绕线轮,两根连杆与收集框之间均连接有两根拉绳,拉绳绕过绕线轮。
可选地,远离堵塞杆的一侧的两根第二滑杆上均滑动式设有第五滑套,远离堵塞杆的一侧的两根第二滑杆上均绕有第五弹簧,第五弹簧连接在第五滑套与第二支架之间,放料框上设有两根第六滑套,两根第六滑套下部内侧之间滑动式连接第四滑杆,第四滑杆上设有毛刷,毛刷与第五滑套配合,第四滑杆上绕有两根第六弹簧,第六弹簧连接在第六滑套与第四滑杆之间。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明通过设有夹紧机构,夹紧机构运转并将管道夹紧,如此能够代替人工手动夹住,继而能够提高数据的准确度;
2、本发明通过设有移动机构和开水机构,待实验完成后,人们使开水机构运转,进而使移动机构中的水流水,同时移动机构使球体和水分开,如此方便人们进行清理工作;
3、本发明通过设有卡紧机构,卡紧机构运转使部分移动机构卡住,从而能够防止实验过程中放料框内的水流出,进而保证实验顺利进行;
4、本发明通过设有收集机构,收集机构运转并分别对水和球体进行收集,从而达到了分料收集的目的;
5、本发明通过设有拉动机构,收集机构运转带动运转拉动机构运转,进而带动移动机构运转,人们再使收集机构对球体进行收集,如此操作,简单方便;
6、本发明通过设有刷洗机构,移动机构运转带动刷洗机构,从而将球体推至收集机构中,如此达到了自动清理的目的。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为本发明夹紧机构的立体结构示意图。
图3为本发明移动机构的立体结构示意图。
图4为本发明开水机构的立体结构示意图。
图5为本发明卡紧机构的立体结构示意图。
图6为本发明收集机构的立体结构示意图。
图7为本发明拉动机构的立体结构示意图。
图8为本发明刷洗机构的立体结构示意图。
附图中的标记:1:底座,2:第一支架,3:放料框,31:搅拌机,4:夹紧机构,41:夹块,42:第一滑杆,43:手拉块,44:第一弹簧,5:移动机构,51:第二支架,52:第三支架,53:第二滑杆,54:盛水框,55:第二弹簧,56:过滤网,6:开水机构,61:第一滑套,62:堵塞杆,63:压缩弹簧,64:收拉块,7:卡紧机构,71:第二滑套,72:第三滑套,73:第三弹簧,74:连杆,8:收集机构,81:第一支撑架,82:第三滑杆,83:第四滑套,84:第二支撑架,85:第四弹簧,86:收集框,9:拉动机构,91:第四支架,92:转轴,93:绕线轮,94:拉绳,10:刷洗机构,101:第五滑套,102:第五弹簧,103:第六滑套,104:毛刷,105:第四滑杆,106:第六弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8,本发明提供一种技术方案:一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置,包括有底座1、第一支架2、放料框3、搅拌机31、夹紧机构4、夹块41、第一滑杆42、手拉块43、第一弹簧44、移动机构5、第二支架51、第三支架52、第二滑杆53、盛水框54、第二弹簧55、过滤网56、开水机构6、第一滑套61、堵塞杆62、压缩弹簧63、收拉块64、卡紧机构7、第二滑套71、第三滑套72、第三弹簧73、连杆74、收集机构8、第一支撑架81、第三滑杆82、第四滑套83、第二支撑架84、第四弹簧85、收集框86、拉动机构9、第四支架91、转轴92、绕线轮93、拉绳94、刷洗机构10、第五滑套101、第五弹簧102、第六滑套103、毛刷104、第四滑杆105和第六弹簧106,底座1上设有三根第一支架2,三根第一支架2上部之间连接有放料框3,放料框3右部内侧转动式设有两个搅拌机31,放料框3上部设有夹紧机构4,放料框3下部设有移动机构5。
放料框3上部前后两侧内部均滑动式设有第一滑杆42,第一滑杆42内侧设有夹块41,两块夹块41相互接触,第一滑杆42外侧设有手拉块43,两根第一滑杆42上均绕有第一弹簧44,第一弹簧44连接在放料框3与手拉块43之间。
放料框3前后两侧下部均设有两根第二支架51,放料框3前后两侧下部均设有两根第三支架52,第三支架52位于第二支架51上方,第三支架52与第二支架51之间连接有第二滑杆53,四根第二滑杆53之间滑动式连接有盛水框54,盛水框54与放料框3滑动式连接,第二滑杆53上绕有第二弹簧55,第二弹簧55连接在第三支架52与盛水框54之间,盛水框54上部设有过滤网56,过滤网56与放料框3滑动式连接。
盛水框54底部右侧设有第一滑套61,第一滑套61内侧滑动式设有堵塞杆62,堵塞杆62与盛水框54滑动式连接,堵塞杆62上绕有压缩弹簧63,压缩弹簧63连接在第一滑套61与堵塞杆62之间,堵塞杆62右侧设有收拉块64。
放料框3前后两侧下部均设有两个第二滑套71,第二滑套71内侧滑动式设有第三滑套72,第三滑套72与盛水框54配合,第三滑套72上绕有第三弹簧73,第三弹簧73连接在第二滑套71与第三滑套72之间,左右两侧的第三滑套72之间连接有连杆74。
放料框3前后两侧左部均设有第一支撑架81,放料框3前后两侧右部均设有第二支撑架84,两根第一支撑架81与两根第二支撑架84底部均设有第三滑杆82,四根第三滑杆82上均滑动式设有第四滑套83,四根第三滑杆82上均绕有第四弹簧85,第四弹簧85连接在第三滑杆82与第四滑套83之间,四个第四滑套83之间连接有收集框86,收集框86位于放料框3下方。
放料框3前后两侧均设有两根第四支架91,左右两侧的第四支架91下部之间转动式连接有转轴92,前后两侧的转轴92左右两侧均设有绕线轮93,两根连杆74与收集框86之间均连接有两根拉绳94,拉绳94绕过绕线轮93。
左部前后两侧的第二滑杆53下部均滑动式设有第五滑套101,左部前后两侧的第二滑杆53上均绕有第五弹簧102,第五弹簧102连接在第五滑套101与第二支架51之间,放料框3左侧下部设有两根第六滑套103,前后两侧的第六滑套103下部内侧之间滑动式连接第四滑杆105,第四滑杆105右侧设有毛刷104,毛刷104与第五滑套101配合,第四滑杆105上绕有两根第六弹簧106,第六弹簧106连接在第六滑套103与第四滑杆105之间。
当人们需要进行模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验时,首先人们使移动机构5运转,再在放料框3内倒入适量的水,并放入一些球体,随后人们将管道插入水中,并使夹紧机构4将其夹紧,然后人们开启搅拌机31,搅拌机31转动使放料框3内的水产生波动,进而使水中的球体随意移动,部分球体移动会撞到管道,然后人们观察并记录管道的位置变化,待实验结束后,人们关闭搅拌机31,使得水停止拨动,然后人们使夹紧机构4恢复原位,并将管道取出,随后使移动机构5恢复原位,使得放料框3内的水向外流出,而球体停留在移动机构5中,然后人们将球体取出,随后人们对数据进行研究分析,再总结出海水波动会对管道造成的影响,若再次使用本设备,重复上述步骤即可。
人们手动向外侧拉动手拉块43,进而使第一滑杆42在放料框3内向外侧滑动,同时第一弹簧44由初始状态变为拉伸状态,第一滑杆42移动使夹块41向外侧移动,随后人们将管道放在两块夹块41之间,并使其插入水中,随后人们松开手拉块43,第一弹簧44仍处于拉伸状态,弹力使夹块41向内侧移动,进而将管道夹住,从而达到了夹紧管道的目的,如此能够代替人工手动夹住,继而能够提高数据的准确度,待实验完成后,人们再次向外侧拉动手拉块43,并将管道取出,随后松开手拉块43,第一弹簧44由压缩状态复位,使得夹块41移回原位。
人们手动使盛水框54在第二滑杆53上向上滑动,第二弹簧55由初始状态变为压缩状态,随后盛水框54在放料框3内向上滑动,并与其配合,使得过滤网56向上移动,再在放料框3内向上滑动,然后人们向放料框3内倒入水,此时盛水框54能够防止水流出放料框3,随后人们开始进行实验,待实验工作完成后,人们使盛水框54内的水向下流出,使得放料框3内的水全部流出,同时过滤网56对水进行过滤,球体落至过滤网56顶部,人们再松开盛水框54,第二弹簧55由压缩状态复位,使得盛水框54和过滤网56向下移回原位,随后人们将球体取下。
当人们在放料框3内倒入水后,堵塞杆62能够防止放料框3和盛水框54内的水流出,待实验完成后,人们手动向下拉动收拉块64,使得堵塞杆62在第一滑套61和盛水框54内向下滑动,压缩弹簧63由初始状态变为拉伸状态,待堵塞杆62与盛水框54分开,盛水框54内的水由于重力向下流出,待放料框3内的水全部流出后,人们松开收拉块64,压缩弹簧63由拉伸状态复位,使得堵塞杆62和收拉块64移回原位。
初始状态下,由于第三滑套72与盛水框54配合,第二弹簧55处于压缩状态,待实验完成后,人们手动向外侧拉动连杆74,进而使第三滑套72在第二滑套71内向外侧滑动,第三弹簧73由初始状态变为拉伸状态,待第三滑套72与盛水框54分开,第二弹簧55由压缩状态复位,使得盛水框54和过滤网56向下移动,然后人们取出球体,随后手动使盛水框54和过滤网56向上移回原位,第二弹簧55由初始状态变为压缩状态,然后人们松开连杆74,第三弹簧73由拉伸状态复位,使得第三滑套72移回原位,从而将盛水框54卡住,进而能够防止盛水框54向下移动,如此操作省时省力。
当盛水框54进行排出时,排出的水由于重力会掉落至收集框86内,收集框86对其进行收集,由于收集框86内的水的重力增加,使得收集框86向下移动,进而使第四滑套83在第三滑杆82上向下滑动,第四弹簧85由初始状态变为拉伸状态,然后人们向右推动过滤网56顶部的球体,随后球体由于重力会掉落至收集框86内,收集框86再对其进行收集,球体与水位于收集框86内的两个区域内,从而达到了分料收集的目的,随后人们再取出收集框86内的水和球体,此时第四弹簧85由拉伸状态复位,使得收集框86移回原位。
当收集框86向下移动时,收集框86会拉动拉绳94,进而使连杆74向外侧移动,从而使第三滑套72向外侧移动,另外拉绳94与绕线轮93接触并产生摩擦,摩擦力使绕线轮93转动,进而使转轴92转动,绕线轮93对拉绳94移动起到导向作用,待第三滑套72与盛水框54分开,第二弹簧55使盛水框54和过滤网56向下移动,然后人们将球体推至收集框86内,当收集框86向上移动时,人们先使盛水框54和过滤网56移回原位,第三弹簧73再使第三滑套72移回原位,从而将盛水框54卡住,如此能够代替人工手动拉动,省时省力。
初始状态下,由于第五滑套101与毛刷104配合,第六弹簧106处于拉伸状态,当盛水框54向下移至与第五滑套101接触时,盛水框54下移使第五滑套101在第二滑杆53上向下滑动,第五弹簧102由初始状态变为压缩状态,待第五滑套101与毛刷104分开,第六弹簧106由拉伸状态复位,使得第四滑杆105在第六滑套103内向右滑动,进而使毛刷104向右移动,继而将球体推出,从而对过滤网56顶部进行清理,如此达到了自动清理的目的,然后人们手动使毛刷104和第四滑杆105移回原位,第六弹簧106由初始状态变为拉伸状态,随后再使盛水框54移回原位,此时第五弹簧102由压缩状态复位,使得第五滑套101移回原位,从而将毛刷104卡住。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神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,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。