CN110514401A - 实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实验装置，包括：壳体，具有放置水模型的平台，在壳体上设有流量控制器和多个流量转换器，壳体具有可开合的侧面；箱体，位于壳体内部，箱体具有：液体入口，设于箱体上；液位监测单元，与液体入口相连；第一液体出口，设于箱体上；动力‑输送单元，位于壳体内部，具有动力部和输送部，输送部包括第一输送部和第二输送部，第一输送部的一端与第一液体出口相连，第一输送部的另一端与动力部相连，第二输送部的一端与动力部相连，第二输送部的另一端与流量转换器相连，且流量控制器与第二输送部相连。该实验装置可满足多种水模型实验的需求，无需每次进行水模型实验时都重新组装供水装置，显著节约了资源，同时大大降低了人工成本。
Description
技术领域
本发明属于水模型实验技术领域，具体而言，本发明涉及实验装置。
背景技术
水模型实验是指使用水模拟其他液体进行模拟试验，在炼钢等许多流体计算中，由于工程模拟的需要，需要建立等比例缩小的水模型，并用其他的液体进行事先的模拟，观察流场等一些参数，为数值模拟提供边界条件和实验验证。水模型实验以其直观性和可靠性在冶金反应技术中占有一席之地，其一般涉及气液、固液、液液、气液固等多相流流动，整个试验过程中会大量用水并根据水模型实验实际需求实现循环供水，通常需要特定的水管口径供水且要求流量精准。
市面上的水箱各种各样，但还没有专门针对水模型实验的循环供水装置，每次实验操作人员均需要根据实验需求和现场条件组装供水装置，包括不同的水泵和流量计、储水装置、不同管径的水管及配套的阀门等，用完再拆卸，下次再根据特定水模型实验需求搭建供水装置。重复搭建水模型供水装置，不仅造成大量的资源浪费，且大量占用操作人员的精力和时间。且市面上的循环水箱不能满足水模型实验的特定需求。
因此，现有水模型实验用的供水装置有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种实验装置。该实验装置可满足多种水模型实验的需求，无需每次进行水模型实验时都根据实验需求和现场条件重新组装供水装置，显著节约了资源，同时大大降低了人工成本。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种实验装置，根据本发明的实施例，该实验装置包括：
壳体，所述壳体具有放置水模型的平台，且在所述壳体上设有流量控制器和多个流量转换器，同时所述壳体具有可开合的侧面；
箱体，所述箱体位于所述壳体内部，且所述箱体具有：
液体入口，所述液体入口设于所述箱体上；
液位监测单元，所述液位监测单元与所述液体入口相连，以控制进入箱体的液体量；
第一液体出口，所述第一液体出口设于所述箱体上；
动力-输送单元，所述动力-输送单元位于所述壳体内部，且所述动力-输送单元具有动力部和输送部，所述输送部包括第一输送部和第二输送部，所述第一输送部的一端与所述第一液体出口相连，所述第一输送部的另一端与所述动力部相连，所述第二输送部的一端与所述动力部相连，所述第二输送部的另一端与所述流量转换器相连，且所述流量控制器与所述第二输送部相连，以控制通过所述第二输送部输送至流量转换器的液体量。
根据本发明实施例的实验装置，采用该实验装置，水模型可直接放置于壳体上，且水模型可选用连接位于壳体上的流量转换器，以满足不同水模型实验的需求，按照要求向水模型输送液体；同时壳体具有可开合的侧面，使得操作人员打开该侧面即可对箱体进行相应动作，显著降低了整个实验装置的空间占有率，且能使得整个实验装置看起来整洁美观；在箱体内，通过液位监测单元可控制通过液体入口进入箱体的液体量，避免箱体内压力过大；通过动力-输送单元，可将箱体内的液体从第一液体出口通过流量转换器输送到水模型，且在流量控制器的作用下，可实现对输送到水模型的液体的量的控制。由此，该实验装置可满足多种水模型实验的需求，无需每次进行水模型实验时都根据实验需求和现场条件重新组装供水装置，显著节约了资源，同时大大降低了人工成本。
另外，根据本发明上述实施例的实验装置还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述液体入口通过管路外接液体源，且在所述管路上设有第一阀门，所述第一阀门与所述液位监测单元相连，所述第一阀门位于所述壳体外。
在本发明的一些实施例中，所述液位监测单元包括溢流口和液位测量仪，所述溢流口设于所述箱体上，所述液位测量仪位于所述箱体内，且所述液位测量仪与所述第一阀门相连。
在本发明的一些实施例中，所述液位测量仪选自浮球阀或液位计中的至少之一。
在本发明的一些实施例中，所述液位监测单元为液位显示柱。
在本发明的一些实施例中，所述第二输送部中设有单向阀和第二阀门，所述第二阀门与所述流量控制器相连。
在本发明的一些实施例中，所述第一输送部中设有第三阀门。
在本发明的一些实施例中，所述动力-输送单元进一步包括第三输送部，所述第三输送部的一端在所述单向阀和所述第二阀门之间且与所述第二输送部相连，所述第三输送部的另一端与所述箱体相连。
在本发明的一些实施例中，所述第三输送部中设有稳压阀。
在本发明的一些实施例中，所述箱体的底部设有第二液体出口。
在本发明的一些实施例中，包括多个所述箱体，优选两个。
在本发明的一些实施例中，至少一个所述箱体内设有搅拌器。
在本发明的一些实施例中，包括多个动力-输送单元。
在本发明的一些实施例中，所述动力-输送单元的数量与所述箱体的数量一致。
在本发明的一些实施例中，所述箱体的材质为耐腐蚀材质。
在本发明的一些实施例中，所述放置水模型的平台上设有导水槽。
在本发明的一些实施例中，在高度方向上，所述第一液体出口低于所述液体入口。
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
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：
图1是根据本发明一个实施例的实验装置的三维立体结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的实验装置的二维结构示意图。
具体实施方式
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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种实验装置，根据本发明的实施例，参考图1-2，该实验装置包括：壳体100、箱体200和动力-输送单元300。
根据本发明的实施例，壳体100具有放置水模型的平台110，且在壳体100上设有流量控制器120和多个流量转换器130，同时壳体100具有可开合的侧面140，且适于防止水模型和在壳体内部放置箱体和动力-输送单元，并通过可开合的侧面对箱体进行相应动作。发明人发现，水模型可直接放置于壳体上，且水模型可选用连接位于壳体上的流量转换器，以满足不同水模型实验的需求，按照要求向水模型输送液体；同时壳体具有可开合的侧面，使得操作人员打开该侧面即可对箱体进行相应动作，显著降低了整个实验装置的空间占有率，且能使得整个实验装置看起来整洁美观；进一步的，通过流量控制器可控制进入水模型内的液体的量。需要说明的是，通过流量控制器控制进入水模型内的液体或液固混合物的方式并不受特别限制，例如可以通过人机界面在需要进行水模型实验前根据需求进行设定。进一步的，流量控制器的数量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以根据第二输送部的数量进行选择，具体的，可以根据第二阀门的数量进行选择。进一步的，可在放置水模型的平台110上设置导水槽，以方便将水模型泄漏水或其他液体时及时将水或其他液体排出该平台，使得该平台台面始终保持干净，避免因水或其他液体对水模型造成不良影响。
根据本发明的实施例，箱体200位于壳体100内部，且箱体200具有液体入口201、液位监测单元和第一液体出口202，且适于为水模型存储所需液体或液固混合物。
根据本发明的一个实施例，液体入口201设于箱体200上，需要说明的是，液体入口在箱体的具体位置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以设置在箱体的顶部。进一步的，液体入口201可通过管路穿过壳体外接液体源，且可在管路上设置第一阀门21，且所述第一阀门21设置在壳体100外部。由此，可方便操作人员通过第一阀门控制从液体入口进入箱体的液体量。需要说明的是，箱体内液体的具体类型也不受特别限制，本领域技术人员可以跟水模型的具体实验进行选择，例如可以为水、油或液固混合物。进一步的，当液体为水时，可以为净水器过滤后的自来水，以减少水中的杂质，提高水质，进而提高水模型内实验的准确度。
根据本发明的再一个实施例，液位监测单元与液体入口201相连，以控制进入箱体的液体量。发明人发现，液位监测单元可监测箱体内的液位，同时可根据箱体内的液位控制从液体入口进入箱体内的液体的流量和流速，避免箱体内的液体给箱体造成过大的压力，也可避免液体从箱体漏出。进一步的，液位监测单元可以与第一阀门21相连，由此，可直接关联箱体内的液位信息和第一阀门的开度，更好地实现对进入箱体内的液体的量的控制。根据本发明的一个具体实施例，液位监测单元可以包括溢流口203和液位测量仪22，溢流口203设于箱体200上，液位测量仪22位于箱体200内，且液位测量仪22与第一阀门21相连。发明人发现，通过溢流口，可限制箱体内的液位量，避免箱体压力过大，而通过液位测量仪可知晓箱体内的液位，液位测量仪与第一阀门相连，使得第一阀门可根据液位测量仪测量的液位数据调节其开度，进而使得箱体内的液体量始终满足需求。进一步的，液位测量仪可以选自浮球阀和液位计中的至少之一。进一步的，液位监测单元也可以为液位显示柱。由此，操作人员可以根据液位显示柱的数值调节第一阀门的开度。
根据本发明的又一个实施例，箱体200上设置有第一液体出口202，以为箱体向水模型供给液体提供可能。根据本发明的一个具体实施例，第一液体出口202与液体入口201在高度方向上的关系并不受特别限制，例如第一液体出口可以低于液体入口。由此，有利于减少液体或液固混合物进入和输出箱体的阻力。
根据本发明的又一个实施例，可以在箱体200的底部设置第二液体出口204，该液体出口可通过管路穿过壳体连通至实验装置外部，以方便在实验结束后将箱体内的液体排出，减少箱体内污垢的产生量。进一步的，可在上述管路上设置阀门，例如可以在壳体外部设置阀门，以方便控制排除箱体内的液体或液固混合物。进一步的，通过溢流口排出的液体或液固混合物也可以通过上述管路穿过壳体连通至实验装置外部以将其排出。
根据本发明的又一个实施例，可以包括多个箱体200，需要说明的是，箱体的具体数量本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以根据水模型的实验需要、壳体的尺寸等条件进行设置。具体的，例如当水模型实验过程中所需的液体量较多且一个箱体满足不了的时候，可以设置多个，又例如，当水模型实验需要多种液体时，也可以设置多个箱体，以存储不同的液体。根据本发明的一个具体实施例，优选2个箱体，由此，可满足大部分水模型实验。例如，当水模型进行气液水模实验时，可以采用一个箱体或者多个箱体，箱体内放置气液实验所需的液体，并配合气瓶或空气压缩机进行；当水模型进行气液固水模实验时，可以采用一个箱体或者多个箱体，箱体内放置气液实验所需的液固混合物，并配合气瓶或空气压缩机进行；当水模型进行固液水模实验时，可以采用一个箱体或者多个箱体，箱体内放置固液实验所需的固液混合物；当水模型进行液液水模实验且需要多种液体时，可以采用多个箱体，箱体内各放置液液实验所需的液体或者液固混合物。需要说明的是，当水模实验涉及到液固混合物时，可以在放置液固混合物的箱体内设置搅拌器23，使得输送到水模型中的液固混合物中的液体与固体尽可能混合均匀，提高水模实验的准确度。
根据本发明的又一个实施例，箱体的材质并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以采用耐腐蚀材质的箱体，由此有利于提高箱体的使用寿命，减少箱体在使用过程中因为需要根据水模实验与不同液体或液固混合物接触所受的损伤，同时可避免箱体本身给水模实验所需的液体或液固混合物掺入杂质而造成的负面影响。进一步的，水模型在实验过程中溢流出的液体或液固混合物也可以通过壳体上的去水口101返回至箱体，以实现对液体或液固混合物的循环利用，节约资源。进一步的，当单个水模型实验结束后，可以将水模型内的液体或液固混合物返回至箱体，留给该项目中的其他系列实验使用，直到整个项目的系列实验完成后再将箱体内的液体或液固混合物排空。由此进一步实现了液体或液固混合物的循环利用，进一步节约了资源。
根据本发明的实施例，动力-输送单元300位于壳体100内部，且动力-输送单元300具有动力部310和输送部320，输送部320包括第一输送部321和第二输送部322，第一输送部321的一端与第一液体出口202相连，第一输送部321的另一端与动力部310相连，第二输送部322的一端与动力部310相连，第二输送部322的另一端与流量转换器130相连，且流量控制器120与第二输送部322相连，以控制通过第二输送部322输送至流量转换器130的液体量。发明人发现，通过动力-输送单元，可将箱体内的液体从第一液体出口通过流量转换器输送到水模型，且在流量控制器的作用下，可实现对输送到水模型的液体的量的控制。具体的，箱体内的液体通过第一输送部、动力部、第二输送部流量转换器到达水模型，动力部可为第一输送部和第二输送部输送液体或液固混合物提供能量，以保证液体或液固混合物可以顺利送至水模型。需要说明的是，动力部和输送部的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如动力部可以为泵，输送部可以为管道。
根据本发明的一个实施例，可以在第一输送部321设置第三阀门31，通过该第三阀门的打开和关闭，可实现将箱体内的液体或液固混合物输送出去或者停止输送。进一步，该第三阀门的设置有利于减少停留在动力部的液体或液固混合物的量，进而减少液体或液固混合物对动力部的侵蚀，提高动力部的使用寿命，减少动力部的维护成本。
根据本发明的再一个实施例，可以在第二输送部322中设置单向阀32和第二阀门33，其中，第二阀门33与流量控制器120相连。发明人发现，单向阀可避免第二输送部中的液体或液固混合物回流至动力部，进而可进一步减少液体或液固混合物对动力部的侵蚀，提高动力部的使用寿命，减少动力部的维护成本。而第二阀门通过与流量控制器联锁，使得其开度可以根据水模型的具体需要而定，实现对水模型的精准供液，进而可提高水模型实验的准确度和可信度。
根据本发明的又一个实施例，动力-输送单元300可以进一步包括第三输送部323，第三输送部323的一端在单向阀32和第二阀门33之间且与第二输送部322相连，第三输送部323的另一端与箱体200相连。由此，可在第二阀门和第三阀门关闭后，在动力部的动力作用下，将第一输送部和第二输送部中的液体或液固混合物通过第三输送部返回至箱体，避免液体或液固混合物停留在第一输送部、第三输送部和动力部中，减少液体或液固混合物对设备的侵蚀，同时可实现对液体或液固混合物的重复利用，减少浪费，节约资源。进一步的，可以在第三输送部323中设置稳压阀34。由此，可避免液体或液固混合物返回至箱体时对箱体造成太大的扰动，进而可避免因该扰动造成的箱体溢流等问题。
根据本发明的又一个实施例，动力-输送单元的具体数量并不受特别限制，例如可以少于箱体的数量，使得多个箱体共用一个动力-输送单元，也可以与箱体的数量一致，使得每个箱体都可以单独与一个动力-输送单元协作，避免液体或液固混合物在输送至水模型的过程中被“污染”，进而可进一步实现对水模型精准供液，提高水模型内实验的准确度和实验结果的可信度。本申请优选动力-输送单元与箱体的数量一致。
根据本发明实施例的实验装置，采用该实验装置，水模型可直接放置于壳体上，且水模型可选用连接位于壳体上的流量转换器，以满足不同水模型实验的需求，按照要求向水模型输送液体；同时壳体具有可开合的侧面，使得操作人员打开该侧面即可对箱体进行相应动作，显著降低了整个实验装置的空间占有率，且能使得整个实验装置看起来整洁美观；在箱体内，通过液位监测单元可控制通过液体入口进入箱体的液体量，避免箱体内压力过大；通过动力-输送单元，可将箱体内的液体从第一液体出口通过流量转换器输送到水模型，且在流量控制器的作用下，可实现对输送到水模型的液体的量的控制。由此，该实验装置可满足多种水模型实验的需求，无需每次进行水模型实验时都根据实验需求和现场条件重新组装供水装置，显著节约了资源，同时大大降低了人工成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种实验装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有放置水模型的平台，且在所述壳体上设有流量控制器和多个流量转换器，同时所述壳体具有可开合的侧面；
箱体，所述箱体位于所述壳体内部，且所述箱体具有：
液体入口，所述液体入口设于所述箱体上；
液位监测单元，所述液位监测单元与所述液体入口相连，以控制进入箱体的液体量；
第一液体出口，所述第一液体出口设于所述箱体上；动力-输送单元，所述动力-输送单元位于所述壳体内部，且所述动力-输送单元具有动力部和输送部，所述输送部包括第一输送部和第二输送部，所述第一输送部的一端与所述第一液体出口相连，所述第一输送部的另一端与所述动力部相连，所述第二输送部的一端与所述动力部相连，所述第二输送部的另一端与所述流量转换器相连，且所述流量控制器与所述第二输送部相连，以控制通过所述第二输送部输送至流量转换器的液体量。
2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述液体入口通过管路外接液体源，且在所述管路上设有第一阀门，所述第一阀门与所述液位监测单元相连，所述第一阀门位于所述壳体外。
3.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述液位监测单元包括溢流口和液位测量仪，所述溢流口设于所述箱体上，所述液位测量仪位于所述箱体内，且所述液位测量仪与所述第一阀门相连；
任选的，所述液位测量仪选自浮球阀或液位计中的至少之一。
4.根据权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述液位监测单元为液位显示柱。
5.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述第二输送部中设有单向阀和第二阀门，所述第二阀门与所述流量控制器相连；
任选的，所述第一输送部中设有第三阀门。
6.根据权利要求5所述的实验装置，其特征在于，所述动力-输送单元进一步包括第三输送部，所述第三输送部的一端在所述单向阀和所述第二阀门之间且与所述第二输送部相连，所述第三输送部的另一端与所述箱体相连；
任选的，所述第三输送部中设有稳压阀。
7.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述箱体的底部设有第二液体出口。
8.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，包括多个所述箱体，优选两个；
任选的，至少一个所述箱体内设有搅拌器。
9.根据权利要求8所述的实验装置，其特征在于，包括多个动力-输送单元；
任选的，所述动力-输送单元的数量与所述箱体的数量一致。
10.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述箱体的材质为耐腐蚀材质；
任选的，所述放置水模型的平台上设有导水槽；
任选的，在高度方向上，所述第一液体出口低于所述液体入口。
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