CN212275756U - 一种升降式相似模拟实验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及实验设备及方法技术领域，尤其是涉及一种升降式相似模拟实验系统。该实验系统包括实验箱、支架、升降系统、测控系统、动力系统、实验钻机，实验箱用于制备实验体，升降系统置于实验箱与支架之间，升降系统驱动实验箱做升降运动，支架固定实验箱的运动路径，实验钻机对实验箱中的实验体进行钻孔，动力系统为升降系统和实验钻机提供动力源，测控系统采集实验钻机的运行参数。该实验系统操作简单，实验废料便于处理，利于推广与应用。

Description

一种升降式相似模拟实验系统

技术领域

本实用新型涉及实验设备及方法技术领域，尤其是涉及一种升降式相似模拟实验系统。

背景技术

目前，相似模拟实验是岩土工程、采矿工程等领域常用的一种研究手段，解决了难以直接拿研究对象做实验的难题。目前，常采用砂石、石膏、云母等，通过调配比例来模拟不同的岩层条件，但是，现有方案存在模型搭建时间长、效率低、废弃物难以处理等问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种升降式相似模拟实验系统及使用方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供升降式相似模拟实验系统，该实验系统包括实验箱、支架、升降系统、测控系统、动力系统、实验钻机，实验箱用于制备实验体，升降系统置于实验箱与支架之间，升降系统驱动实验箱做升降运动，支架固定实验箱的运动路径，实验钻机对实验箱中的实验体进行钻孔，动力系统为升降系统和实验钻机提供动力源，测控系统采集实验钻机的运行参数。

作为一种进一步的技术方案，所述实验箱内部排列分布有分体箱，分体箱将实验箱分割成多个独立空间，在分体箱中制备实验体。

作为一种进一步的技术方案，所述实验箱相邻的两个立面上设有侧向锁紧钥匙，锁紧钥匙压紧实验箱中的分体箱，使得分体箱侧向位置固定，实验箱上侧设有压紧杠，压紧杠沿分体箱侧壁布置，压紧杠通过螺栓与实验箱固连，分体箱略高于实验箱，压紧杠在上下方向上压紧固定分体箱。

作为一种进一步的技术方案，所述支架上设有防护杠、伸缩杆、支撑座杆、防护杠导轨，防护杠导轨设置在支架上，防护杠沿防护杠导轨做往复运动，伸缩杆置于防护杠和支撑座杆之间，支撑座杆固连在支架上，伸缩杆驱动防护杠沿防护杠导轨做往复运动，防护杠、伸缩杆、支撑座杆成对布置在实验箱两侧，实验箱上设有防护架，防护杠置于防护架下方可对实验箱意外坠落进行二次防护。

作为一种进一步的技术方案，所述实验箱下方设有取模器，取模器配合实验箱的升降能方便地将分体箱及其中的实验体取出。

作为一种进一步的技术方案，所述分体箱包括支撑架、箱体、下端盖，实验体置于箱体内部，支撑架从上侧支撑固定实验体，盖板支撑固定支撑架，箱体下侧设有环形挡板，环形挡板从下侧支撑实验体，下端盖通过螺栓与箱体连接，下端盖密封环形挡板的中心实验孔。

作为一种进一步的技术方案，所述取模器包括大盖板、小盖板、支撑杆、支撑底座、移动把手，大盖板置于小盖板之上，两者螺栓连接，小盖板固定于支撑杆上，支撑底座与支撑杆下端固连，移动把手与支撑底座固连。

作为一种进一步的技术方案，所述支撑架包括扳手座、支撑筒、调节螺母、调节螺杆、支撑板，调节螺母固连于支撑筒下端，调节螺母与调节螺杆螺纹连接，支撑筒上端设有扳手座，调节螺杆下端设有支撑板。

作为一种进一步的技术方案，所述下端盖中心位置设有模具桩，模具桩在实验体上形成钻孔用导向孔。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供一种升降式相似模拟实验系统，该实验系统操作简单，实验废料便于处理。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的相似模拟实验系统整体结构布局示意图；

图2为本实用新型实施例提供的实验箱部分结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的二次防护状态示意图；

图4为本实用新型实施例提供的分体箱部分结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的箱体部分结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的支撑架部分结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的取模器部分结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的下端盖部分结构示意图。

图标：1、实验箱；11、分体箱；111、支撑架；111a、扳手座；111b、支撑筒；111c、调节螺母；111d、调节螺杆；111e、支撑板；112、箱体；112a、环形挡板；112b、中心实验孔；113、实验体；114、下端盖；114a、模具桩；12、锁紧钥匙；13、轨道轮；14、压紧杠；15、盖板；151、盖板孔；16、防护架；17、取模器；171、大盖板；172、小盖板；173、支撑杆；174、支撑底座；175、移动把手；18、支撑杠；2、支架；21、防护杠；22、伸缩杆；23、支撑座杆；24、防护杠导轨；25、导向轨道；3、升降系统；31、多级液压缸；4、测控系统；5、动力系统；6、实验钻机。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

实施例一

如图1所示，并结合图4，本实施例公开一种升降式相似模拟实验系统，该实验系统包括实验箱1、支架2、升降系统3、测控系统4、动力系统5、实验钻机6，实验箱1用于制备实验体113，升降系统3置于实验箱1与支架2之间，升降系统3驱动实验箱1做升降运动，支架2固定实验箱1的运动路径，实验钻机6对实验箱1中的实验体113进行钻孔，动力系统5为升降系统3和实验钻机6提供动力源，测控系统4采集实验钻机6的运行参数。本实施例用相似模拟材料在实验箱1中制备供测试用的实验体113，实验体113制备完成后，由升降系统3将试验箱1升起到预定位置，由实验钻机6对实验体113进行钻孔，通过采集分析实验钻机6的运行参数来分析相应岩层的特性。

如图2所示，并结合图3，实验箱1内部排列分布有分体箱11，分体箱11将实验箱1分割成多个独立空间，在分体箱11中制备实验体113。实验箱1内部优选分布有9个分体箱11，实验箱1通过分体箱11分隔成多个独立空间，这样布置使得一次可以制备多个独立的实验体113，进而可以进行多次独立试验，并且由于设有多个分体箱11，使得每个实验体113的体积和重量都较小，有助于使用者搬运、处理实验后的实验体113废料。实验箱1相邻的两个立面上设有侧向锁紧钥匙12，锁紧钥匙12压紧实验箱1中的分体箱11，使得分体箱11侧向位置固定。实验箱1上侧设有压紧杠14，压紧杠14沿分体箱11侧壁布置，压紧杠14通过螺栓与实验箱1固连，分体箱11略高于实验箱1，压紧杠14可以在上下方向上压紧固定分体箱11。

如图3所示，并结合图2，实验箱1上侧设有盖板15，盖板15覆盖分体箱11上表面，盖板15通过螺栓与实验箱1固连。盖板15优选呈分块布置，有助于降低单块盖板15的质量，便于人工搬运。分体箱11制备实验体113后，通过盖板15固定分体箱11以及其中的实验体113。支架2上设有防护杠21、伸缩杆22、支撑座杆23、防护杠导轨24，防护杠导轨24设置在支架2上，防护杠21沿防护杠导轨24做往复运动，伸缩杆22置于防护杠21和支撑座杆23之间，支撑座杆23固连在支架2上，伸缩杆22驱动防护杠21沿防护杠导轨24做往复运动，防护杠21、伸缩杆22、支撑座杆23成对布置在实验箱1两侧，实验箱1上设有防护架16，防护杠21置于防护架16下方可对实验箱1意外坠落进行二次防护。由于实验人员需要在实验箱1下方工作，加装一套防护杠21可以提高整机的安全可靠性。升降系统3优选多级液压缸31，多级液压缸31可以满足升降高度的需要，相比现有升降台采用液压缸配合链条的方案更加可靠。支架2上设有导向轨道25，实验箱1上设有轨道轮13，轨道轮13沿导向轨道25运动，轨道轮13配合导向轨道25可以固定实验箱1的运动路径。实验箱1下方设有取模器17，取模器17配合实验箱1的升降能方便地将分体箱11及其中的实验体113取出。

如图4、图5所示，并结合图3，分体箱11包括支撑架111、箱体112、下端盖114，实验体113置于箱体112内部，支撑架111从上侧支撑固定实验体113，盖板15支撑固定支撑架111，箱体112下侧设有环形挡板112a，环形挡板112a从下侧支撑实验体113，下端盖114通过螺栓与箱体112连接，下端盖114密封环形挡板112a的中心实验孔112b。实验箱1下部设有支撑杠18，支撑杠18从下侧支撑分体箱11，并将中心实验孔112b位置让出。

如图6所示，支撑架111包括扳手座111a、支撑筒111b、调节螺母111c、调节螺杆111d、支撑板111e，调节螺母111c固连于支撑筒111b下端，调节螺母111c与调节螺杆111d螺纹连接，支撑筒111b上端设有扳手座111a，调节螺杆111d下端设有支撑板111e。支撑板111e与实验体113接触，支撑筒111b与盖板15接触，扳手座111a由盖板孔151穿过盖板15，使用者用扳手调节扳手座111a使得调节螺母111c和调节螺杆111d之间发生转动，进而使得支撑板111e做直线运动，最终实现支撑架111适用于任何高度实验体113的支撑固定。

如图7所示，取模器17包括大盖板171、小盖板172、支撑杆173、支撑底座174、移动把手175，大盖板171置于小盖板172之上，两者螺栓连接，小盖板172固定于支撑杆173上，支撑底座174与支撑杆173下端固连，移动把手175与支撑底座174固连。大盖板171的尺寸小于支撑杠18间的空隙，大于中心实验孔112b的尺寸，大盖板171置于小盖板172上，将取模器17置于分体箱11正下方，取下盖板15，控制升降系统3使实验箱1整体向下运动，取模器17将其上方的分体箱11向上取出。小盖板172的尺寸小于中心实验孔112b，取下大盖板171及盖板15，加装压紧杠14，将取模器17置于分体箱11正下方并对正中心实验孔112b，控制升降系统3使实验箱1整体向下运动，取模器17将其上方分体箱11中的实验体113向上推出。使用取模器17配合实验箱1的升降就可以将任意一个分体箱11及其中的实验体113取出。支撑杆173优选可伸缩杆，可以适用于不同高度的实验体113，这样使用起来将会更加方便。

如图8所示，下端盖114中心位置设有模具桩114a，模具桩114a在实验体113上形成钻孔用导向孔。模具桩114a优选有一定锥度的圆柱体，在实验体113下侧形成导向孔便于实验钻机6对正钻孔。

实施例二

实施例二提供了一种升降式相似模拟实验系统的使用方法，该实施例是在实施例一的基础上增加了一种针对升降式相似模拟实验系统的使用方法的另一技术方案，实施例一所公开的升降式相似模拟实验系统的技术特征也适用于该实施例，实施例一已公开的的技术特征不再重复描述。

结合图1至图8所示，本实施例提供一种升降式相似模拟实验系统的使用方法，包括如下步骤：

第一步，在实验箱1的分体箱11中制备实验体113，实验体113充满分体箱11时，直接用盖板15固定实验体113，实验体113不需充满分体箱11时，使用支撑架111配合盖板15固定实验体113；

第二步，控制升降系统3使实验箱1整体向上运动，运动到一定高度，将下端盖114取下，使中心实验孔112b露出；

第三步，将实验箱1升到设定高度，控制防护杠21对实验箱1意外坠落进行二次防护；

第四步，将实验钻机6移至实验箱1下方，实验钻机6通过中心实验孔112b对实验体113进行钻孔实验，实验过程中由测控系统4检测实验钻机6的参数；

第五步，实验完成后，撤销防护杠21对实验箱1的二次防护，控制升降系统3使实验箱1整体向下运动，运动到一定高度，取下盖板15，加装压紧杠14，并将取模器17的大盖板171取下后置于分体箱11正下方对正中心实验孔112b，控制升降系统3使实验箱1整体继续向下运动，取模器17将其上方分体箱11中废弃的实验体113向上推出；

第六步，清理完废弃的实验体113后，安装下端盖114，等待下次实验。

综上，通过上述技术方案，本实用新型实现了该实验系统操作简单，实验废料便于处理这一目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种升降式相似模拟实验系统，其特征在于，包括：实验箱(1)、支架(2)、升降系统(3)、测控系统(4)、动力系统(5)和实验钻机(6)；

所述实验箱(1)用于制备实验体(113)；所述升降系统(3)置于所述实验箱(1)与支架(2)之间，所述升降系统(3)用于带动所述实验箱(1)做升降运动，所述支架(2)用于固定所述实验箱(1)的运动路径；所述实验钻机(6)对所述实验箱(1)中的所述实验体(113)进行钻孔，所述动力系统(5)分别为所述升降系统(3)和所述实验钻机(6)提供动力源，所述测控系统(4)用于采集所述实验钻机(6)的运行参数。

2.根据权利要求1所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述实验箱(1)内部排列分布有分体箱(11)，所述分体箱(11)将实验箱(1)分割成多个独立空间，在所述分体箱(11)中制备实验体(113)。

3.根据权利要求2所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述分体箱(11)包括支撑架(111)、箱体(112)、下端盖(114)；所述实验体(113)置于箱体(112)内部，支撑架(111)从上侧支撑固定实验体(113)，盖板(15)支撑固定支撑架(111)，箱体(112)下侧设有环形挡板(112a)，环形挡板(112a)从下侧支撑实验体(113)，下端盖(114)通过螺栓与箱体(112)连接，下端盖(114)密封环形挡板(112a)的中心实验孔(112b)。

4.根据权利要求3所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述支撑架(111)包括扳手座(111a)、支撑筒(111b)、调节螺母(111c)、调节螺杆(111d)和支撑板(111e)；所述调节螺母(111c)固连于支撑筒(111b)下端，调节螺母(111c)与调节螺杆(111d)螺纹连接，支撑筒(111b)上端设有扳手座(111a)，调节螺杆(111d)下端设有支撑板(111e)。

5.根据权利要求3所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述下端盖(114)中心位置设有模具桩(114a)，模具桩(114a)在实验体(113)上形成钻孔用导向孔。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述实验箱(1)相邻的两个立面上设有侧向锁紧钥匙(12)，所述锁紧钥匙(12)压紧实验箱(1)中的分体箱(11)，使得分体箱(11)侧向位置固定。

7.根据权利要求6所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述实验箱(1)上侧设有压紧杠(14)，压紧杠(14)沿分体箱(11)侧壁布置，压紧杠(14)通过螺栓与实验箱(1)固连，分体箱(11)略高于实验箱(1)，压紧杠(14)在上下方向上压紧固定分体箱(11)。

8.根据权利要求7所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述支架(2)上设有防护杠(21)、伸缩杆(22)、支撑座杆(23)、防护杠导轨(24)；所述防护杠导轨(24)设置在支架(2)上，防护杠(21)沿防护杠导轨(24)做往复运动，伸缩杆(22)置于防护杠(21)和支撑座杆(23)之间，支撑座杆(23)固连在支架(2)上，伸缩杆(22)驱动防护杠(21)沿防护杠导轨(24)做往复运动，所述防护杠(21)、伸缩杆(22)、支撑座杆(23)成对布置在实验箱(1)两侧，实验箱(1)上设有防护架(16)，防护杠(21)置于防护架(16)下方能对实验箱(1)意外坠落进行二次防护。

9.根据权利要求8所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述实验箱(1)下方设有取模器(17)，取模器(17)配合实验箱(1)的升降能将分体箱(11)及其中的实验体(113)取出。

10.根据权利要求9所述的升降式相似模拟实验系统，其特征在于，

所述取模器(17)包括大盖板(171)、小盖板(172)、支撑杆(173)、支撑底座(174)、移动把手(175)；大盖板(171)置于小盖板(172)之上，两者螺栓连接，小盖板(172)固定于支撑杆(173)上，支撑底座(174)于支撑杆(173)下端固连，移动把手(175)与支撑底座(174)固连。

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