海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于海洋結(jié)構(gòu)物物理試驗?zāi)M領(lǐng)域，具體地，涉及一種海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置。海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置包括：支撐機構(gòu)、連通裝置、驅(qū)動機構(gòu)、控制系統(tǒng)和風干裝置；支撐機構(gòu)的升降是由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，控制系統(tǒng)通過控制驅(qū)動機構(gòu)的運動和停止來控制實驗的循環(huán)周期和循環(huán)次數(shù)；風干裝置模擬海風，貼合海洋實際環(huán)境。本發(fā)明在實驗過程中，裝置運行更加穩(wěn)定：在實驗過程中，可以選擇大小不同的試樣槽，能夠滿足試樣大小不同的實驗：內(nèi)部空間可以通過活動的夾板調(diào)節(jié)，能夠固定小于試樣槽架最大尺寸的試樣槽；試樣槽內(nèi)部試樣板的底板上設(shè)有小孔，而且是一個凹面，不會有殘余水的存在，使實驗結(jié)果更加可靠；支架結(jié)構(gòu)簡潔，容易加工，節(jié)省材料。
【專利說明】海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋結(jié)構(gòu)物物理試驗?zāi)M領(lǐng)域，具體地，涉及一種海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置。用于實驗室中一定條件(循環(huán)周期、循環(huán)次數(shù))下模擬海洋中潮差區(qū)的腐蝕環(huán)境。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國大力推進藍色海洋經(jīng)濟的發(fā)展，大量的海上基礎(chǔ)設(shè)施興建，海洋腐蝕問題更加突出，研究海洋腐蝕機理成為一個熱點。海洋每天的潮漲潮落和浪花飛濺所造成的干濕循環(huán)是造成海洋腐蝕的重要因素之一。目前來看，用于模擬海洋環(huán)境干濕循環(huán)的實驗裝置各有優(yōu)缺點，例如，專利號為200610069586.2的一種自動干濕循環(huán)試驗裝置中，應(yīng)用了多個電磁閥、傳感器、控制板和繼電器等電學元件，此外還要用計算機控制數(shù)據(jù)，雖然大大增加了實驗的穩(wěn)定性和可靠度，但是成本較高。再比如專利號為ZL200620060304.8的干濕循環(huán)實驗裝置，成本較低、結(jié)構(gòu)簡單，但是運行中使試樣發(fā)生移動，可能會增加實驗的變量，從而會造成實驗過程不穩(wěn)定。
[0003]目前，專利號為ZL201320181312.8的實用新型專利公開了一種干濕循環(huán)實驗裝置，試樣槽在左右支架的上部，重心太高，會造成實驗過程中的不穩(wěn)定。試樣槽直接固定在左右支架上，無法改變尺寸，當實驗中所用到的試樣太大時就難以應(yīng)用該裝置，若試樣太小就會造成介質(zhì)溶液的浪費。試樣槽中的試樣板底部是平板，這樣就會容易造成水流不凈的現(xiàn)象，影響實驗的結(jié)果。下半支架部分前后跨度過大，不僅會使加工工藝變復(fù)雜，還會造成材料浪費，并且造型也不美觀。此外，該裝置中應(yīng)用了兩個電動機，實是多余，用一個電動機就足夠完成。以上的這些因素會造成裝置運行過程不穩(wěn)定，不靈活，并且浪費材料，實驗過程具有很大的局限性，不能為后續(xù)實驗提供可靠的試樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供一種海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，用于模擬海洋中潮差區(qū)的腐蝕環(huán)境。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，包括:支撐機構(gòu)、連通裝置、驅(qū)動機構(gòu)、控制系統(tǒng)、風干裝置；支撐機構(gòu)I的升降是由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，控制系統(tǒng)通過控制驅(qū)動機構(gòu)的運動和停止來控制實驗的循環(huán)周期和循環(huán)次數(shù)；風干裝置模擬海風，貼合海洋實際環(huán)境。
[0006]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢:
1、在實驗過程中，裝置運行更加穩(wěn)定:將試樣槽的位置降低到左右兩側(cè)的試樣槽架內(nèi)，使裝置的重心降低。
[0007]2、在實驗過程中，可以選擇大小不同的試樣槽，能夠滿足試樣大小不同的實驗:在試樣槽架上設(shè)有可以活動的夾板，其內(nèi)部空間可以通過夾板調(diào)節(jié)，能夠固定小于試樣槽架最大尺寸的試樣槽。[0008]3、在實驗過程中，裝置運行更加可靠:試樣槽內(nèi)部試樣板的底板上設(shè)有小孔，而且是一個凹面，當試樣槽處于干燥狀態(tài)時試樣板上不會有殘余水的存在，使實驗結(jié)果更加可
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[0009]4、支架結(jié)構(gòu)簡潔，容易加工，節(jié)省材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置的支撐機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置的連通裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、支撐機構(gòu)，2、連通裝置，3、驅(qū)動機構(gòu)，4、控制系統(tǒng)，5、風干裝置，11、底座，12、豎支架，13、上橫梁，14、下橫梁，15、試樣槽架，16、夾板，17、緊固螺釘，18、耳板，19、橡膠層，21、試樣槽，22、軟管，23、試樣板底板，24、試樣板立柱，25、試樣板支撐腳，26、試樣夾，31、步進電機，32、步進電機底座，33、小齒輪，34、下橫梁半齒輪，51、風干裝置基座，52、鵝頸管，53、電機，54、風扇翅。
【具體實施方式】
[0011]如圖1、圖2所示，海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，包括:支撐機構(gòu)1、連通裝置2、驅(qū)動機構(gòu)3、控制系統(tǒng)4、風干裝置5 ;支撐機構(gòu)I用于保持海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置的穩(wěn)定，實現(xiàn)模擬裝置左右兩端試樣槽架15 (如圖3所示)的升降。支撐機構(gòu)I的升降是由驅(qū)動機構(gòu)3中的步進電機31 (如圖`3所示)帶動齒輪轉(zhuǎn)動,通過齒輪之間的嚙合傳動實現(xiàn)的；控制系統(tǒng)4通過控制驅(qū)動機構(gòu)3的運動和停止來控制實驗的循環(huán)周期和循環(huán)次數(shù)等參數(shù)；風干裝置5能模擬海風，貼合海洋實際環(huán)境。
[0012]如圖3所示，支撐機構(gòu)1，包括:底座11、豎支架12、上橫梁13、下橫梁14、兩個試樣槽架15、兩個夾板16和四個緊固螺釘17 ;底座11為一矩形板，四角處設(shè)有支撐腳；豎支架12由兩根平行設(shè)置的長板條構(gòu)成，豎支架12固定在底座11的中部；豎支架12的長板條的中部和頂端均設(shè)有銷孔；上橫梁13為截面為矩形的長桿，上橫梁13的中心、兩端均設(shè)置銷孔；下橫梁14為截面為矩形的長桿，下橫梁14帶有下橫梁半齒輪34，下橫梁14的中心、兩端均設(shè)置銷孔；下橫梁半齒輪34為整齒輪的一半，下橫梁半齒輪34的圓心與下橫梁14中心的銷孔重合；上橫梁13、下橫梁14的長度相同；上橫梁13通過中部銷孔與豎支架12頂端的銷孔由銷軸連接；下橫梁14通過中部的銷孔與豎支架12中部的銷孔由銷軸連接。
[0013]試樣槽架15為有底無蓋的圓筒，圓筒兩側(cè)沿母線被切去一部分，呈“U”型，“U”型的兩側(cè)圓筒壁高度不同；在“『’型較高一側(cè)的圓筒壁上，沿同一母線設(shè)有兩對耳板18，并且該較高一側(cè)的圓筒壁的內(nèi)壁上設(shè)有橡膠層19 ;在“『’型較低一側(cè)的圓筒壁上，沿同一母線設(shè)有兩個螺紋通孔。夾板16為一塊弧面板，置于試樣槽架15內(nèi)，弧面板的大小與試樣槽架15上較低一側(cè)圓筒壁的大小相同；夾板16的弧面內(nèi)側(cè)設(shè)有橡膠層19,弧面外側(cè)設(shè)有兩個盲孔；兩個盲孔與試樣槽架15的兩個螺紋通孔相對應(yīng)；緊固螺釘17是一長螺釘，末端無螺紋；緊固螺釘17與試樣槽架15上的兩個螺紋通孔螺紋配合；緊固螺釘17的末端頂進夾板16上的盲孔中，并能在盲孔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。[0014]如圖4所示,連通裝置2,包括:兩個試樣槽21、軟管22、兩個試樣板底板23和多根試樣板立柱24。
[0015]試樣槽21為圓柱體或者長方體，由耐蝕材料制成,試樣槽21的底部設(shè)有小孔；兩個試樣槽21分別置于左右兩個試樣槽架15(如圖3所示)中，并由緊固螺釘17通過夾板16緊固；兩個試樣槽21通過底部小孔由軟管22相連，左右試樣槽21和軟管22組成一個可以隨著試樣槽架15(如圖3所示)升降的連通器。當左邊的試樣槽高于右邊的試樣槽時，介質(zhì)溶液就會流到右邊的試樣槽中，反之，就會流到左邊的試樣槽中，使試樣槽中處于干燥或是潤濕環(huán)境中。若要更換介質(zhì)溶液時，松開緊固螺釘17(如圖3所示)，取下試樣槽即可更換。
[0016]試樣板底板23為圓板或是矩形板,與試樣槽相適應(yīng)，試樣板底板23置于試樣槽內(nèi)；試樣板底板23底面設(shè)有三個支撐腳25，與試樣槽的底部保持一定距離，即使試樣槽底部存有少量的介質(zhì)溶液也不會對實驗產(chǎn)生太大影響；試樣板底板23上開有小孔、邊緣處設(shè)有多個環(huán)形排列的螺紋孔；試樣板底板23的上表面為邊緣高中間低的凹陷的面，保證當試樣槽處于干燥狀態(tài)時，底板上不會留有殘余的介質(zhì)溶液。試樣板立柱24為細長的圓桿，底端設(shè)有螺紋，以與試樣板底板23上的螺紋孔配合，可以根據(jù)試樣的多少確定試樣板立柱24的數(shù)量；試樣板立柱24頂端設(shè)有試樣夾26，對試樣起到固定的作用。
[0017]只要旋轉(zhuǎn)緊固螺釘17，就能移動夾板16，使試樣槽架15內(nèi)部的空間變大或是變小，從而對不同尺寸的試樣槽進行固定，能滿足試樣大小不同的實驗，并能減少介質(zhì)溶液的浪費。同時，試樣槽架15的內(nèi)側(cè)的橡膠層19與夾板16內(nèi)側(cè)的橡膠層19相配合，能夠更好的固定夾在其中的試樣槽，增大試樣槽架15和夾板16對試樣槽的摩擦力，并能起到緩沖吸震的作用，使實驗過程更穩(wěn)定。
[0018]上橫梁13和下橫梁14兩端的銷孔分別與左右兩側(cè)的試樣槽架15的耳板18上的銷孔通過銷軸連接；上橫梁13、下橫梁14和左/右試樣槽架15組成平行四邊形結(jié)構(gòu)；平行四邊形結(jié)構(gòu)優(yōu)點是:無論試樣槽架15處于任何位置，都能保持豎直的狀態(tài)；保證試樣槽中的介質(zhì)溶液不會因為試樣槽架15的傾斜而溢出。
[0019]豎支架12中部的銷孔與底座11的距離大于試樣槽架15的高度，確保試樣槽架15的升降距離大于它本身的高度，因而才能保證當試樣槽架15升到最高點時，介質(zhì)溶液會從一側(cè)的試樣槽中完全流到另一側(cè)的試樣槽中，使試樣槽中實現(xiàn)干燥或是潤濕的環(huán)境。
[0020]如圖3所示，驅(qū)動機構(gòu)3，包括:步進電機31、步進電機底座32和小齒輪33。
[0021]步進電機31的底部設(shè)有步進電機底座32，步進電機底座32固定在底座11上；小齒輪33裝在步進電機31的主軸上；步進電機31通過電機軸帶動小齒輪33轉(zhuǎn)動；小齒輪33帶動下橫梁半齒輪34圍繞下橫梁14中間銷孔轉(zhuǎn)動；由于下橫梁14與下橫梁半齒輪34接合在一起，下橫梁14也會圍繞它中間的銷孔轉(zhuǎn)動，使下橫梁14左右兩端升起或下降，實現(xiàn)試樣槽架15的升降過程。
[0022]控制系統(tǒng)4控制步進電機31旋轉(zhuǎn)的時間、轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)向，進而控制下橫梁半齒輪34旋轉(zhuǎn)的角度和方向，從而控制試樣槽架15的升降，實現(xiàn)干濕循環(huán)的過程?？刂葡到y(tǒng)4可以設(shè)定干濕循環(huán)的周期和干濕循環(huán)的次數(shù)或者干濕循環(huán)的總時間，達到干濕循環(huán)的次數(shù)或干濕循環(huán)的總時間，系統(tǒng)自動停止。
[0023]如圖1、圖2所示，風干裝置5左右各設(shè)置一個，每個風干裝置包括:風干裝置基座51、鵝頸管52、電機53、風扇翅54 ;風干裝置基座51固定在豎支架12 (如圖3所示)的頂部；鵝頸管52的一端連在風干裝置基座51上，另一端連接在電機53上，電機53帶動風扇翅54轉(zhuǎn)動；鵝頸管52的長度超過上橫梁13 (如圖3所示)長度的一半加上試樣槽架15 (如圖3所示)的最大尺寸的和，確保風扇產(chǎn)生的風能夠到達試樣槽架15(如圖3所示)的每個位置。電機53的控制線通過鵝頸管52和豎支架12 (如圖3所示)進入控制系統(tǒng)4 ;電機53的啟動停止由控制系統(tǒng)4控制。由于鵝頸管52具有一定的定型強度，鵝頸管52可以隨意調(diào)整風扇的位置，使實驗過程更貼合實際。
[0024]本發(fā)明的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置用于實驗室中模擬海洋潮差區(qū)，可以在一定條件(循環(huán)周期、循環(huán)次數(shù))下模擬實現(xiàn)海洋干濕循環(huán)的腐蝕環(huán)境，利用了連通器內(nèi)液面處處平齊的原理，通過升降左右試樣槽架，使介質(zhì)溶液流到左邊或是右邊的試樣槽中，從而使試樣槽的環(huán)境處于干燥或是濕潤狀態(tài)。整體采用平行四邊形結(jié)構(gòu)，可以保持試樣槽架一直處于豎直狀態(tài)，保證介質(zhì)溶液不會由于傾斜而溢出。試樣槽架可以適應(yīng)不同大小的試樣槽，滿足試樣大小不同的實驗。能夠很好的模擬海洋干濕循環(huán)的腐蝕環(huán)境，為后續(xù)的電化學實驗提供一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。
【權(quán)利要求】
1.一種海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，包括:支撐機構(gòu)、連通裝置、驅(qū)動機構(gòu)、控制系統(tǒng)、風干裝置；支撐機構(gòu)的升降由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，控制系統(tǒng)通過控制驅(qū)動機構(gòu)的運動和停止來控制實驗的循環(huán)周期和循環(huán)次數(shù)；風干裝置模擬海風，貼合海洋實際環(huán)境。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:支撐機構(gòu)，包括:底座、豎支架、上橫梁、下橫梁、兩個試樣槽架、兩個夾板和四個緊固螺釘；底座為一矩形板，四角處設(shè)有支撐腳；豎支架由兩根平行設(shè)置的長板條構(gòu)成，豎支架固定在底座的中部；豎支架的長板條的中部和頂端均設(shè)有銷孔；上橫梁為截面為矩形的長桿，上橫梁的中心、兩端均設(shè)置銷孔；下橫梁為截面為矩形的長桿，下橫梁帶有半齒輪，下橫梁的中心、兩端均設(shè)置銷孔；下橫梁的半齒輪為整齒輪的一半，半齒輪的圓心與下橫梁中心的銷孔重合；上橫梁、下橫梁的長度相同；上橫梁通過中部銷孔與豎支架頂端的銷孔由銷軸連接；下橫梁通過中部的銷孔與豎支架中部的銷孔由銷軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:試樣槽架有底無蓋的圓筒，圓筒兩側(cè)沿母線被切去一部分，呈“U”型，“U”型的兩側(cè)圓筒壁高度不同；在“U”型較高一側(cè)的圓筒壁上，沿同一母線設(shè)有兩對耳板，并且該較高一側(cè)的圓筒壁的內(nèi)壁上設(shè)有橡膠層；在“『’型較低一側(cè)的圓筒壁上，沿同一母線方向設(shè)有兩個螺紋通孔； 夾板為一塊弧面板，置于試樣槽架內(nèi)，弧面板的大小與試樣槽架上較低一側(cè)圓筒壁的大小相同；夾板的弧面內(nèi)側(cè)設(shè)有橡膠層，弧面外側(cè)設(shè)有兩個盲孔；兩個盲孔與試樣槽架的兩個螺紋通孔相對應(yīng)；緊固螺釘是一長螺釘，末端無螺紋；緊固螺釘與試樣槽架上的兩個螺紋通孔螺紋配合；緊固螺釘?shù)哪┒隧斶M夾板上的盲孔中，并能在盲孔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:連通裝置，包括:兩個試樣槽、軟管、兩個試樣板底板和多根試樣板立柱；試樣槽為圓柱體或者長方體，由耐蝕材料制成，試樣槽的底部設(shè)有小孔；兩個試樣槽分別置于左右兩個試樣槽架中，并由緊固螺釘通過夾板緊固；兩個試樣槽通過底部小孔由軟管相連，左右試樣槽和軟管組成一個可以隨著試樣槽架升降的連通器。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:試樣板底板為圓板或是矩形板，與試樣槽相適應(yīng)，試樣板底板置于試樣槽內(nèi)；試樣板底板底面設(shè)有三個支撐腳，試樣板底板上開有小孔、邊緣處設(shè)有多個環(huán)形排列的螺紋孔；試樣板底板的上表面為邊緣高中間低的凹陷的面，試樣板立柱為細長的圓桿，底端設(shè)有螺紋，以與試樣板底板上的螺紋孔配合；試樣板立柱頂端設(shè)有試樣夾。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:驅(qū)動機構(gòu)，包括:步進電機、步進電機底座和小齒輪；步進電機的底部設(shè)有步進電機底座，步進電機底座固定在底座上；小齒輪裝在步進電機的主軸上；步進電機通過電機軸帶動小齒輪轉(zhuǎn)動；小齒輪帶動下橫梁的半齒輪圍繞下橫梁中間銷孔轉(zhuǎn)動；由于下橫梁與半齒輪接合在一起，下橫梁也會圍繞它中間的銷孔轉(zhuǎn)動，使下橫梁左右兩端升起或下降，實現(xiàn)試樣槽架的升降過程；控制系統(tǒng)控制步進電機旋轉(zhuǎn)的時間、轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)向，進而控制半齒輪旋轉(zhuǎn)的角度和方向，從而控制試樣槽架的升降，實現(xiàn)干濕循環(huán)的過程；控制系統(tǒng)4可以設(shè)定干濕循環(huán)的周期和干濕循環(huán)的次數(shù)或者干濕循環(huán)的總時間，達到干濕循環(huán)的次數(shù)或干濕循環(huán)的總時間，系統(tǒng)自動停止。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:風干裝置左右各設(shè)置一個，每個風干裝置包括:風干裝置基座、鵝頸管、電機、風扇翅；風干裝置基座固定在豎支架的頂部；鵝頸管的一端連在風干裝置基座上，另一端連接在電機上，電機帶動風扇翅轉(zhuǎn)動；鵝頸管的長度超過上橫梁長度的一半加上試樣槽架的最大尺寸的和。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:上橫梁和下橫梁兩端的銷孔分別與左右兩側(cè)的試樣槽架的耳板上的銷孔通過銷軸連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:豎支架中部的銷孔與底座的距離大于試樣槽架的高度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的海洋干濕循環(huán)試驗?zāi)M裝置，其特征在于:電機的控制線通過鵝頸管和豎支架 進入控制系統(tǒng)；電機的啟動停止由控制系統(tǒng)控制。
【文檔編號】G01N17/00GK103558145SQ201310564811
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】王炳英, 張文龍, 尹宇, 余俊, 詹發(fā)福 申請人:中國石油大學(華東)