CN103238553B - 一种实验用可视调压水箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及模拟实验装置，具体地说是一种实验用可视调压水箱，包括调压装置及观察室，其中观察室包括顶板、法兰、筒形侧壁及底板，所述筒形侧壁的两端分别与法兰及底板密封连接，在法兰上密封连接有顶板；所述底板上分别开有进出水孔及调压孔，该进出水孔与水源连通，调压孔与所述调压装置相连通；所述顶板上分别安装有与观察室内连通的第一压力表及泄压阀。本发明在室内即可模拟水深60米内压力，便于开展与之相关的海洋生物、物质材料实验，具有可视化、结构简单、操作方便、成本低、安全性高、适应范围广等优点。

Description

一种实验用可视调压水箱

技术领域

本发明涉及模拟实验装置，具体地说是一种实验用可视调压水箱。

背景技术

我国海水养殖活动通常在近海15m以内进行，近几年来开始向50m水深扩展，但随着水深增加，水压显著增加，与之相对应的养殖对象适应生长情况、养殖设备配套应用情况亟待研究。而开展传统的出海野外实验进行此方面研究，需要船只保障、多人员参与，花费高、无法及时观察、回收困难、稳定性差、抗风险能力弱；而室内实验，难以模拟50m水深压力环境，实验结果可信度较低。50m左右水深的养殖实验难以开展，直接影响到海水养殖业的养殖产品开发、养殖设施研制，进而影响养殖效益。

发明内容

为了克服现有野外实验存在的所需人员较多、花费高、可视性差、回收困难、稳定性差、危险性高，室内实验结果可信度较低等弊病，本发明的目的在于提供一种实验用可视调压水箱。该水箱可模拟水深0～60m内压力条件，并能够即时观察，以进行与海洋、压力相关的实验。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括调压装置及观察室，其中观察室包括顶板、法兰、筒形侧壁及底板，所述筒形侧壁的两端分别与法兰及底板密封连接，在法兰上密封连接有顶板；所述底板上分别开有进出水孔及调压孔，该进出水孔与水源连通，调压孔与所述调压装置相连通；所述顶板上分别安装有与观察室内连通的第一压力表及泄压阀。

其中：所述底板为圆形，其上的调压孔及进出水孔对称设置，且调压孔的中心与进出水孔的中心之间的连线经过所述底板的中心；所述顶板上开有第一压力表的安装孔，该安装孔内密封连接有三通的一端，所述三通的另一端与第一压力表密封螺纹连接，所述三通的第三端为泄压阀；所述法兰为环形，筒形侧壁的上端外表面与法兰的内环表面密封连接，所述顶板与法兰之间设有O形密封圈；所述筒形侧壁的上端端面与法兰的上表面共面，所述O形密封圈的内径与法兰的内径相等，O形密封圈的外径小于法兰的外径；所述调压装置包括增压泵、输水管、球阀、单向阀、水管及第二压力表，其中水管的一端与所述调压孔连通，另一端通过输水管与增压泵相连，所述球阀、单向阀及第二压力表分别设在水管上；所述观察室上安装有安全保护装置，该安全保护装置包括双头螺栓、螺帽及安全阀，其中双头螺栓为多根、沿顶板、法兰和底板的圆周方向均布，每根双头螺栓的一端均由底板的外边缘穿过，另一端均由顶板和法兰的外边缘穿过，并由螺帽固定；所述安全阀安装在顶板上；所述顶板为圆形，其上开有分别安装安全阀及第一压力表的安装孔，两个安装孔对称设置，且两个安装孔的中心连线经过所述顶板的中心；所述顶板、法兰和底板的周向外边缘分别开有多个供双头螺栓穿过的固定孔；每根双头螺栓分别通过位于顶板上部、法兰下部及底板下部的螺帽固定。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明采用分体组装形式，便于维护、拆卸、运输。

2.本发明体积小，可以有效的利用空间，易于人工调控环境条件。

3.本发明采用有机玻璃作为观察室筒形侧壁材料，可即时观察实验对象情况，及时了解实验进展，把握实验参数。

4.本发明采用双头螺栓固定密封、安全阀限压，使整个装置处于安全条件下，安全性较高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1为安全阀，2为第一压力表，3为泄压阀，4为螺帽，5为顶板，6为O形密封圈，7为法兰，8为双头螺栓，9为筒形侧壁，10为增压泵，11为调压孔，12为进出水孔，13为输水管，14为底板，15为球阀，16为单向阀，17为进水口开关，18为水管，19为第二压力表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括调压装置、安全保护装置及用于安置实验对象的观察室，其中观察室包括顶板5、法兰7、筒形侧壁9及底板14，调压装置包括增压泵10、输水管13、球阀15、单向阀16水管18及第二压力表19，安全保护装置包括安全阀1、螺帽4、O形密封圈6及双头螺栓8。

顶板5及底板14均为圆形，法兰7为圆环形，筒形侧壁9的下端焊接在底板14上，上端的外表面通过粘合剂与法兰7的内环表面粘合，并用焊条密封粘合部位，筒形侧壁9的上端端面与法兰7的上表面共面。O形密封圈6为环形，覆盖在法兰7上，O形密封圈6的内径与法兰7的内径相等，O形密封圈6的外径小于法兰7的外径。顶板5盖在法兰7上，通过O形密封圈6与法兰7密封。顶板5、O形密封圈6、法兰7及底板14同心设置。底板14上分别开有调压孔11及进出水孔12，调压孔11与进出水孔12对称设置，且调压孔11的中心与进出水孔12的中心之间的连线经过底板14的中心。进出水孔12通过水管与水源连通，并在水管上设有进水口开关17，调压孔11与调压装置相连通。顶板5上开有分别安装安全阀1及第一压力表2的安装孔，两个安装孔对称设置，且两个安装孔的中心连线经过顶板5的中心；安装第一压力表2的安装孔内通过粘合剂密封连接有三通的一端，三通的另一端与第一压力表2通过防水胶带密封螺纹连接，三通的第三端为泄压阀3。

顶板5、法兰7和底板14的周向外边缘分别开有多个供双头螺栓8穿过的固定孔，固定孔的数量由顶板5、法兰7和底板14的材质及压力要求确定。双头螺栓8的数量与固定孔的数量一致，双头螺栓8的下端由底板14上的固定孔穿过，上端依次穿过法兰7、顶板5上的固定孔；每根双头螺栓8通过位于顶板5上部、法兰7下部及底板14下部的三个螺帽4固定，将观察室各部分密封固定，防止调压过程中，各部件结合位置出现缝隙，各双头螺栓8均位于筒形侧壁9的外围。安全阀1经校准后，通过粘合剂固定在顶板5的安全阀安装孔处，安全阀限定压力，根据前期破坏性实验及具体实验要求确定。

水管18的一端与调压孔11连通，另一端通过输水管13与增压泵10相连，球阀15、单向阀16及第二压力表19经防水胶带密封螺纹后分别与水管18连接。

在实验过程中，将实验对象（如海洋生物、物质材料等）放入固定于底板14的观察室内，用O形密封圈6覆盖在法兰7上，再盖上顶板5，封闭观察室，随即旋紧双头螺栓8上的螺帽4；将实验室观察室密封安全后，打开进水口开关17与泄压阀3，通过进出水孔12向观察室内注入所需海水或淡水；当泄压阀3有水流出后，关闭进水口开关17与泄压阀3，观察是否有水渗出，再次检查观察室密闭性；检查无误后，通过增压泵10手动加压，加压液体通过输水管13，经过球阀15、单向阀16、水管18、调压孔11进入观察室；观察第一、二压力表2、19的指示压力，根据加压策略，当达到压力要求时，关闭球阀15保压，并根据第一、二压力表2、19的指示情况，适时调压，以满足实验要求。

实施例1

本实施例的筒形侧壁9为透明并可用于支持结构的材料，如有机玻璃，内径为350mm、侧壁厚度为15mm、高度为500mm。底板14、法兰7、顶板5及三通管材料为具有耐压支持结构、防海水腐蚀的材料，如普通市售的PVC（聚氯乙烯）；底板14的直径为470mm、厚度为25mm，底板14内部距中心100mm处对称开调压孔11和进出水孔12；法兰7的内径为380mm、外径为450mm、厚度为25mm；O形密封圈6为具有密封作用且无毒防海水腐蚀的材料，如橡胶，内径为380mm、外径为400mm、厚度为2mm；顶板5的直径为470mm、厚度为25mm，顶板5内部距中心100mm处对称开两个安装孔。双头螺栓8的材料为不锈钢，长为700mm，直径为10mm。

如图1所示的实验用可视调压水箱，应用于进行不同水深对刺参行为影响实验。将10ind/kg规格刺参5头，100ind/kg规格刺参10头，1000ind/kg规格刺参20头，同时放入固定于底板14的观察室内，用O形密封圈6覆盖在法兰7上，再盖上顶板5，封闭观察室，随即旋紧双头螺栓8上的螺帽4；将实验用观察室密封安全后，打开进水口开关17与泄压阀3，通过进出水孔12向观察室内注入所需海水。当泄压阀3有水流出后，关闭进水口开关17与泄压阀3，观察是否有水渗出，再次检查观察室密闭性。检查无误后，通过增压泵10手动加压，加压液体通过输水管13，经过球阀15、单向阀16、水管18、调压孔11进入观察室。观察第一、二压力表2、19的指示压力，在1分钟内快速加压到0.1MPa后关闭球阀15保压，运用数码相机、数码录像机连续24小时记录在模拟10m水深压力条件下的刺参行为情况；24小时后打开球阀15，通过增压泵10继续手动加压至0.3MPa后关闭球阀15保压，运用数码相机、数码录像机连续24小时记录在模拟30m水深压力条件下的刺参行为情况；24小时后打开球阀15，通过增压泵10继续手动加压至0.5MPa后关闭球阀15保压，运用数码相机、数码录像机连续24小时记录在模拟50m水深压力条件下的刺参行为情况。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

如图1所示的实验用可视调压水箱，应用于检验在水下相机防水外壳防水性能实验。将烘干24小时的变色硅胶放入三部同规格水下相机防水外壳内，将防水外壳放入固定于底板14的观察室内，用O形密封圈6覆盖在法兰7上，再盖上顶板5，封闭观察室，随即旋紧双头螺栓8上的螺帽4；将实验室观察室密封安全后，打开进水口开关17与泄压阀3，通过进出水孔12向实验观察室内注入所需海水或淡水。当泄压阀3有水流出后，关闭进水口与泄压阀，观察是否有水渗出，再次检查观察室密闭性。检查无误后，通过增压泵10手动加压，加压液体通过输水管13，经过球阀15、单向阀16、水管18、加压孔11进入观察室9。观察第一、二压力表2、19指示压力，在1分钟内快速加压至0.01MPa后关闭球阀15保压，观察模拟1m水深条件下防水外壳内变色硅胶颜色变化，若不变色则稳定1小时后打开球阀15，通过增压泵10继续手动加压0.01MPa后关闭球阀15保压，使模拟水深增加1m，观察此条件下防水外壳内变色硅胶颜色变化，若不变色，则以0.01MPa的幅度加压，每次加压后稳定1小时，观察该条件下防水外壳内变色硅胶颜色变化，直至变色硅胶变色为止，并记录第一、二压力表2、19的指示压力。

本发明在室内即可模拟水深60米内压力，便于开展与之相关的海洋生物、物质材料实验，具有可视化、结构简单、操作方便、成本低、安全性高、适应范围广等优点。

Claims (9)

1.一种实验用可视调压水箱，其特征在于：包括调压装置及观察室，其中观察室包括顶板(5)、法兰(7)、筒形侧壁(9)及底板(14)，所述顶板(5)、法兰(7)、底板(14)的材质为聚氯乙烯(PVC),所述筒形侧壁(9)的材质为透明有机玻璃，所述筒形侧壁(9)的两端分别与法兰(7)及底板(14)密封连接，在法兰(7)上密封连接有顶板(5)；所述底板(14)上分别开有进出水孔(12)及调压孔(11)，该进出水孔(12)与水源连通，调压孔(11)与所述调压装置相连通；所述顶板(5)上分别安装有与观察室内连通的第一压力表(2)及泄压阀(3)； 

所述调压装置包括增压泵(10)、输水管(13)、球阀(15)、单向阀(16)、水管(18)及第二压力表(19)，其中水管(18)的一端与所述调压孔(11)连通，另一端通过输水管(13)与增压泵(10)相连，所述球阀(15)、单向阀(16)及第二压力表(19)分别设在水管(18)上。 

2.按权利要求1所述的实验用可视调压水箱，其特征在于：所述底板(14)为圆形，其上的调压孔(11)及进出水孔(12)对称设置，且调压孔(11)的中心与进出水孔(12)的中心之间的连线经过所述底板(14)的中心。 

3.按权利要求1所述的实验用可视调压水箱，其特征在于：所述顶板(5)上开有第一压力表(2)的安装孔，该安装孔内密封连接有三通的一端，所述三通的另一端与第一压力表(2)密封螺纹连接，所述三通的第三端为泄压阀(3)。 

4.按权利要求1所述的实验用可视调压水箱，其特征在于：所述法兰(7)为环形，筒形侧壁(9)的上端外表面与法兰(7)的内环表面密封连接，所述顶板(5)与法兰(7)之间设有O形密封圈(6)。 

5.按权利要求4所述的实验用可视调压水箱，其特征在于：所述筒形侧壁(9)的上端端面与法兰(7)的上表面共面，所述O形密封圈(6)的内径与法兰(7)的内径相等，O形密封圈(6)的外径小于法兰(7)的外径。 

6.按权利要求1至5任一权利要求所述的实验用可视调压水箱，其特征在于：所述观察室上安装有安全保护装置，该安全保护装置包 括双头螺栓(8)、螺帽(4)及安全阀(1)，其中双头螺栓(8)为多根、沿顶板(5)、法兰(7)和底板(14)的圆周方向均布，每根双头螺栓(8)的一端均由底板(14)的外边缘穿过，另一端均由顶板(5)和法兰(7)的外边缘穿过，并由螺帽(4)固定；所述安全阀(1)安装在顶板(5)上。 

7.按权利要求6所述的实验用可视调压水箱，其特征在于：所述顶板(5)为圆形，其上开有分别安装安全阀(1)及第一压力表(2)的安装孔，两个安装孔对称设置，且两个安装孔的中心连线经过所述顶板(5)的中心。 

8.按权利要求6所述的实验用可视调压水箱，其特征在于：所述顶板(5)、法兰(7)和底板(14)的周向外边缘分别开有多个供双头螺栓(8)穿过的固定孔。 

9.按权利要求6所述的实验用可视调压水箱，其特征在于：每根双头螺栓(8)分别通过位于顶板(5)上部、法兰(7)下部及底板(14)下部的螺帽(4)固定。