CN218646814U - 一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，包括实验箱和供水泵，所述实验箱的外部设置有调节机构，所述调节机构包括伺服电机A和伺服电机B，所述伺服电机A的输出轴端部安装有半锥齿轮A，所述伺服电机B的输出轴端部安装有半锥齿轮B，所述供水泵的外部设置有流速控制机构，所述流速控制机构包括套管，套管的内部滑动连接有滑管，所述套管的外部安装有出水管B和出水管A，本实用新型，设置了调节机构，通过半锥齿轮A和半锥齿轮B进行试验台的微调，从而使岩体在试验时发生角度的偏转，进而检测当岩体的裂隙与水平面、竖直面之间的角度发生偏转时，流体的渗流情况，使试验的数据更具有准确性。

Description

一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置

技术领域

本实用新型涉及岩石渗流技术领域，尤其涉及一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置。

背景技术

流体在岩体裂隙中的渗流常应用于油气存储、石油开采、水利枢纽等领域，其渗流的规律开始受到广泛研究，在实际生活中考虑流体在岩体裂隙中的渗流，不仅仅需要考虑控制流体进出时的压力，还需要考虑岩体的裂隙与水平面、竖直面之间的角度，不同的角度会使流体受到不同的重度，从而影响流体的渗流情况。

传统的实验装置中，岩体一般是固定放置的，在进行试验时，不能使岩体的角度发生一定的改变，导致试验的测量数据准确性较差，且传统的实验装置中，对水流流速的控制，一般选用换向阀，换向阀时间长容易损坏，增加了试验的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中实验装置中岩体的角度不能发生偏转和控制流速的方式浪费成本的缺点，而提出的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，包括实验箱和供水泵，供水泵安装在实验箱的外部，所述实验箱的外部设置有调节机构，所述调节机构包括伺服电机A和伺服电机B，所述伺服电机A和所述伺服电机B分别安装在实验箱的外部，所述伺服电机A的输出轴端部安装有半锥齿轮A，所述伺服电机B的输出轴端部安装有半锥齿轮B，所述供水泵的外部设置有流速控制机构，所述流速控制机构包括套管，套管的内部滑动连接有滑管，所述滑管的外部安装在所述供水泵的出水口处，所述套管的外部安装有出水管B和出水管A。

上述技术方案进一步包括：所述实验箱的内部安装有放置台，所述实验箱的内部设置有转动轴。

所述转动轴的一端固定连接有主锥齿轮，所述转动轴远离所述主锥齿轮的另一端固定连接在所述放置台的外部。

所述放置台的外部安装有夹持板，所述放置台的外部设置有岩体，所述岩体的内部设置有裂隙。

所述滑管的外部设置有拉环。

所述实验箱的外部设置有用于储放试验废水的废水箱。

所述岩体的外部安装有两个测压装置，所述实验箱的外部安装了排水管，所述排水管的内部设置了流量测量装置。

所述实验箱的外部设置有高清摄像机，所述排水管的内部设置有导流管。

相比现有技术，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中，设置了调节机构，通过半锥齿轮A和半锥齿轮B进行试验台的微调，从而使岩体在试验时发生角度的偏转，进而检测当岩体的裂隙与水平面、竖直面之间的角度发生偏转时，流体的渗流情况，使试验的数据更具有准确性。

2、本实用新型中，设置了流速控制机构，通过滑管在套管内上下移动，将水流的流出方式设置成两种，一种是水流只通过出水管A流出，另一种是水流通过出水管A和出水管B同时流出，滑管内的水流流速设为固定值，通过设置的出水管A和出水管B，为实验装置提供不同的流速，且控制方式简单，制作成本低。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置的内部结构示意图；

图2为一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置的局部剖视结构示意图；

图3为一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置的整体结构示意图；

图4为图2中A处的放大结构示意图；

图5为图3中C处的放大结构示意图。

图中：1、实验箱；2、供水泵；3、套管；4、废水箱；5、伺服电机A；6、伺服电机B；7、岩体；8、裂隙；9、放置台；10、夹持板；11、滑管；12、转动轴；13、出水管B；14、拉环；15、出水管A；16、半锥齿轮A；17、半锥齿轮B；18、主锥齿轮；19、测压装置；20、流量测量装置；21、排水管；22、导流管；23、高清摄像机。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明。

实施例一

参照附图1-5，本实用新型提出的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，包括实验箱1和供水泵2，供水泵2安装在实验箱1的外部，实验箱1的外部设置有调节机构，调节机构包括伺服电机A5和伺服电机B6，伺服电机A5和伺服电机B6分别安装在实验箱1的外部，伺服电机A5的输出轴端部安装有半锥齿轮A16，伺服电机B6的输出轴端部安装有半锥齿轮B17，供水泵2的外部设置有流速控制机构，流速控制机构包括套管3，套管3的内部滑动连接有滑管11，滑管11的外部安装在供水泵2的出水口处，套管3的外部安装有出水管B13和出水管A15。

本实施例中，当需要进行试验时，将岩体7放置在放置台9上，然后开启供水泵2，供水泵2向滑管11内部输送水，供水泵2向滑管11内部输送水的速度是固定的，当需要较大的流速时，向下拉动拉环14，拉环14带动滑管11在套管3的内部向下滑动，直至滑管11的出水端低于出水管B13的进水端，即此时水只通过出水管A15流出，当需要较小的流速时，向上提拉拉环14，拉环14带动滑管11向上移动，滑管11在套管3内向上移动，直至滑管11的出水口高于出水管B13的入水口，即此时滑管11内部的水从出水管B13和出水管A15两个管道中流出，实现对水的分流，降低了水的流速，从而进行不同流速下的试验，其中，供水泵2的出水口处采用柔软的橡胶管，同时出水管B13和出水管A15插进岩体7的部分同样为柔软的橡胶材质，不影响岩体7的晃动，方便滑管11可以上下移动；

当需要进行不同角度的试验时，同时启动伺服电机A5顺时针转动和伺服电机B6逆时针转动，伺服电机A5带动半锥齿轮A16顺时针转动，伺服电机B6带动半锥齿轮B17顺时针转动，其中，半锥齿轮A16和半锥齿轮B17带有齿条的部分，其水平位置呈相对对称放置，即，当半锥齿轮A16上的齿条转动到与主锥齿轮18啮合时，半锥齿轮B17上的齿条处于远离主锥齿轮18的位置，当半锥齿轮A16上的齿条啮合主锥齿轮18时，主锥齿轮18顺时针转动，主锥齿轮18带动转动轴12顺时针转动，转动轴12带动放置台9顺时针转动，放置台9带动裂隙8顺时针转动，当半锥齿轮B17上的齿条啮合主锥齿轮18时，主锥齿轮18逆时针转动，此时半锥齿轮A16上的齿条处于远离主锥齿轮18的位置，主锥齿轮18带动转动轴12逆时针转动，转动轴12带动放置台9逆时针转动，放置台9带动裂隙8逆时针转动，如此裂隙8形成角度的来回偏转，使裂隙8可以在不同的环境下进行试验，由此增加试验数据的准确性，其中，伺服电机A5和伺服电机B6的转速是相同的，裂隙8需要偏转的角度通过设定半锥齿轮A16和半锥齿轮B17外部的齿条数量进行确定；

出水管B13和出水管A15内部的水，通过裂隙8流出到导流管22内，其中导流管22的一端连接在岩体7上，另一端连接在排水口21内，其材质选用柔软的橡胶管，通过导流管22流出到排水口21内，通过设置在实验箱1外部的排水口21，将废水排入到废水箱4的内部，在试验过程中，通过高清摄像机23进行试验的观察与记录；

其中，需要特别说明的是，岩体7的形状为特定的，便于对出水管B13和出水管A15的出水口处进行密闭，使液体只通过岩石裂缝流出；排水管21内部设置有流量测量装置20，进行裂隙8渗流流量的测量；且排水管21的出水口处设置有密封盖，在进行排水时先将密封盖打开在进行排水，其中，实验箱1外部所有的开口均设置有密封圈，为实验箱1的内部提供相对密闭的实验环境，以便于从箱体上部施加水时，让岩体7的顶部与底部具有一定的水压力差；岩体7的顶部和底部均设置有测压装置19，用于测量岩体7顶部和底部的水力压差；实验箱1的材料选用亚克力板，便于观察试验的进行。

实施例二

如图1所示，基于实施例一的基础上，放置台9的外部安装有夹持板10。

本实施例中，夹持板10呈对称安装在放置台9的外部，且两个夹持板10之间的距离应与8的宽度相匹配，设置的夹持板10用于夹持住裂隙8，提高裂隙8在试验时的稳定性。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，包括实验箱(1)和供水泵(2)，供水泵(2)安装在实验箱(1)的外部，其特征在于，所述实验箱(1)的外部设置有调节机构，所述调节机构包括伺服电机A(5)和伺服电机B(6)，所述伺服电机A(5)和所述伺服电机B(6)分别安装在实验箱(1)外部，所述伺服电机A(5)的输出轴端部安装有半锥齿轮A(16)，所述伺服电机B(6)的输出轴端部安装有半锥齿轮B(17)；

所述供水泵(2)的外部设置有流速控制机构，所述流速控制机构包括套管(3)，套管(3)的内部滑动连接有滑管(11)，所述滑管(11)的外部安装在所述供水泵(2)的出水口处，所述套管(3)的外部安装有出水管B(13)和出水管A(15)。

2.根据权利要求1所述的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，其特征在于，所述实验箱(1)的内部安装有放置台(9)，所述实验箱(1)的内部设置有转动轴(12)。

3.根据权利要求2所述的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，其特征在于，所述转动轴(12)的一端固定连接有主锥齿轮(18)，所述转动轴(12)远离所述主锥齿轮(18)的另一端固定连接在所述放置台(9)的外部。

4.根据权利要求3所述的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，其特征在于，所述放置台(9)的外部安装有夹持板(10)，所述放置台(9)的外部设置有岩体(7)，所述岩体(7)的内部设置有裂隙(8)。

5.根据权利要求1所述的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，其特征在于，所述滑管(11)的外部设置有拉环(14)。

6.根据权利要求2所述的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，其特征在于，所述实验箱(1)的外部设置有用于储放试验废水的废水箱(4)。

7.根据权利要求4所述的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，其特征在于，所述岩体(7)的外部安装有两个测压装置(19)，所述实验箱(1)的外部安装了排水管(21)，所述排水管(21)的内部设置了流量测量装置(20)。

8.根据权利要求7所述的一种观测流体在裂隙网络模型中流动规律的实验装置，其特征在于，所述实验箱(1)的外部设置有高清摄像机(23)，所述排水管(21)的内部设置有导流管(22)。

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