应用于物理相似模拟试验的物料混合装置的制作方法

本实用新型涉及矿山、岩土等工程领域物理模拟研究，尤其涉及矿山、岩土等工程领域物理模拟研究中物理相似模拟实验进行过程中的地质条件模拟过程中的物料混合装置。

背景技术：

物理相似模拟实验技术，自前苏联时期发展至今已有将近一个世纪，其对实际工程中相关数据的测量及借鉴具有重要的意义，已经解决了很多实际工程中因无法测量或者测量难等造成的数据短缺问题。物理相似模拟实验是矿山、岩土、地质等学科重要研究手段之一，可以用来模拟各种实际工程地质条件，为工程实践中的支护及工作面应力应变和围岩稳定性变化提供各种参数。因此，物理相似模拟实验的技术水平与实际工程问题有很大程度的关联。但是，由于在物理相似模拟实验的进行过程中，很多诸如物料混合等步骤都采用人工来进行，所以会导致由于人为作用而形成的误差，比如物料混合不均匀，搅拌时间过长致使实验材料凝固，以及人为的物料损失等等，使得实验的结果跟实际有很大的出入，或者直接导致实验的失败。由于以上种种现象，致使实验室需要一种机械的混合装置，以保证实验时的物料能够快速、均匀、充分的混合，以实现对真实的地质条件的模拟，因此，有了此种物料混合装置。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是物理模拟实验中对实际地质条件的模拟问题，提供一种矿山实验室使用的物理模拟相似模拟实验的物料混合装置，并对其运行原理进行说明，使其可在实验中达到实际工程地质条件的仿真模拟效果，从而增强物理相似模拟实验的真实性，并使得实验过程更加简单、省力，实验的成功率大大提高，实验的效果更加明显。

为实现上述目的，本实用新型公开了如下技术方案：

一种应用于物理相似模拟试验的物料混合装置，包括外部支架、内部支架和混合装置主体，混合装置主体固定在内部支架上，内部支架铰接在外部支架内部，内部支架与混合装置能够通过转动轴承共同绕铰接点转动；混合装置主体包括壳体、内部搅拌轴、外部搅拌叶、连接电动机装置、内外搅拌装置间隔垫、内外搅拌装置间隔轴承、转动轴固定轴承、与内部轴连接的第一齿轮、与外部轴连接的第二齿轮、中间过渡齿轮、主传动轴和连接轴承，连接电动机装置安装在搅拌装置的主传动轴上，主传动轴设有转动轴固定轴承，主传动轴带动内部搅拌轴转动，内部搅拌轴末端设有与内部轴连接的第一齿轮和内外搅拌装置间隔轴承；第二齿轮设置在第一齿轮外部，第一齿轮、中间过渡齿轮和第二齿轮组成行星齿轮结构，连接轴承套接在第二齿轮外，连接轴承连接外部搅拌叶托盘和壳体；外部搅拌叶设置在外部搅拌叶托盘上，内外搅拌装置间隔轴承和内外搅拌装置间隔垫设置在内外搅拌装置之间。

进一步的，所述内部搅拌轴前端为三菱型搅拌叶结构。

进一步的，所述内部支架底部设有与地面接触的受力装置。

进一步的，还设有液压支架推移装置，液压支架推移装置中的旋转液压缸的活塞作用在内部支架一端。

进一步的，所述壳体内表面为光滑的曲面结构，外部搅拌叶设有与该曲面结构匹配的形状。

进一步的，所述外部搅拌叶中部的宽度大于底部和顶部的宽度，外部搅拌叶设有光滑的曲面，且外部搅拌叶的边缘为锐角边。

进一步的，所述壳体端部还设有防尘盖。

本实用新型公开的一种应用于物理相似模拟试验的物料混合装置，具有以下有益效果：

1.该装置操作简单，使得以前由多人完成的操作，只要一人就能实现，使得实验的过程更加简洁；

2.该装置采用壳体结构，内部采用光滑的曲线结构，实现360°无死角，使得物料能够全部的释放，防止了实验过程中物料的损失；

3.该装置采用内搅拌轴跟外部搅拌叶双向搅拌，使得物料在搅拌过程中能够充分的混合，避免了因混合不均匀而引起的地质条件差异；

4该装置的搅拌叶与外层壳体结构紧密接触，且都采用光滑耐磨材料制成，在其相对运动时可使得粘结在壳体结构上的物料受到切向力的作用而运动，减少了物料因粘结而导致的损失；

5该装置的搅拌叶采用类三菱形的异形曲面结构，可以使得物料在壳体结构内发生双向的翻滚现象，使得物料的混合更加的均匀、充分；

6.该装置的外部搅拌叶采用光滑曲线形(如图8)，防止了搅拌过程中的物料在死角处的堆积，使得物料混合更充分并减少了物料的损失；

7.该装置采用液压升降装置，使得物料在能够混合均匀的同时，也可以较方便地进出壳体结构，减少了人力输出。

附图说明

图1是物料混合装置的整体结构图；

图2是物料混合装置的内部支撑架与壳体结构图；

图3是物料混合装置的内部搅拌部件侧视图；

图4是物料混合装置的内部搅拌部件的主要传动轴和内部三角搅拌轴；

图5是物料混合装置的内部搅拌部件的主要传动轴和内部三角搅拌轴的下部结构图；

图6是物料混合装置的内部搅拌部件的下部结构图；

图7是物料混合装置的内部搅拌部件的外层搅拌叶结构图；

图8是物料混合装置的内部搅拌部件的外层搅拌叶示意图。

附图标记说明：1-混合装置主体；2-外部支架；3-内部支架；4-旋转液压缸；5-连接电动机装置；6-受力装置；7-转动轴承；8-防尘盖；9-内部搅拌轴；10-外部搅拌叶；11-内外搅拌装置间隔垫；12-第一齿轮；13-第二齿轮；14-中间过渡齿轮；15-主传动轴；16-转动轴固定轴承；17-壳体结构固定轴；18—内外搅拌装置间隔轴承；19—连接轴承。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在物理相似模拟实验进行过程中，为实现对真实地质条件的模拟，必须使用相应的材料模拟相应地层的岩性，而实验室需要对此种地质条件进行缩放，以实现对实际工程地质灾害的预测，这就需要用相应的材料进行实际工程地质条件的模拟。而各种物料的物理性质差异性很大，很多时候物料本身的用量的微小变化就会使得模拟的地层条件发生很大的改变，因此，在实验过程中若发生物料损失、混合不均匀或者是混合时间过长等现象，就会导致部分或者全部物料物理性质发生变化，并直接导致对地层条件模拟的较大差异，从而导致实验的失败。

本实用新型的核心是提供一种矿山实验室使用的物理模拟相似模拟实验的物料混合装置，使其可在实验中达到实际工程地质条件的仿真模拟效果，从而增强物理相似模拟实验的真实性，并使得实验过程更加简单、省力，实验的成功率大大提高，实验的效果更加明显。

见图1-图8，本实用新型公开的一种应用于物理相似模拟试验的物料混合装置，包括外部支架2、内部支架3和混合装置主体1，混合装置主体1固定在内部支架3上，内部支架3铰接在外部支架2内部，内部支架3与混合装置主体1能够通过转动轴承7共同绕铰接点转动；本实施例中混合装置主体1为椭圆形结构，其中部两侧与内部支架3一端焊接固定，固定点处同时与外部支架2铰接。为保证内部支架3与混合装置主体1的连接结构强度，在内部支架3上还设有壳体结构固定轴17，壳体结构固定轴17两端分别焊接在混合装置主体1和内部支架3上。在本实用新型的一种实施例中，混合装置主体1上还设有保证结构强度的套箍，内部支架3焊接在套箍上。

混合装置主体1包括壳体、内部搅拌轴9、外部搅拌叶10、连接电动机装置5、内外搅拌装置间隔垫11、内外搅拌装置间隔轴承18、转动轴固定轴承16、与内部轴连接的第一齿轮12、与外部轴连接的第二齿轮13、中间过渡齿轮14、主传动轴15和连接轴承19，连接电动机装置5安装在搅拌装置的主传动轴15上，连接电动机装置5连接外部电动机，实现主传动轴15的旋转。主传动轴15设有转动轴固定轴承16，主传动轴15带动内部搅拌轴9转动，内部搅拌轴9末端设有与内部轴连接的第一齿轮12和内外搅拌装置间隔轴承18；第二齿轮13设置在第一齿轮12外部，第一齿轮12、中间过渡齿轮14和第二齿轮13组成行星齿轮结构，通过该行星齿轮结构，第一齿轮与第二齿轮能够反向旋转，连接轴承19套接在第二齿轮13外，连接轴承19连接外部搅拌叶托盘和壳体；外部搅拌叶19设置在外部搅拌叶托盘上，内外搅拌装置间隔轴承18和内外搅拌装置间隔垫11设置在内外搅拌装置之间，通过上述结构，内部搅拌轴9与外部搅拌叶10能实现反向搅拌。

在本实用新型的一种实施例中，所述内部搅拌轴9前端为三菱型搅拌叶结构，三菱型搅拌结构能提高搅拌效率，且本三菱型搅拌结构尺寸在前端逐渐减小，一方面减少搅拌阻力，另一方面保证底部结构强度。

在本实用新型的一种实施例中，所述内部支架3底部设有与地面接触的受力装置6，在保证内部支架3限位的同时，增大受力面积。

在本实用新型的一种实施例中，还设有液压支架推移装置，液压支架推移装置中的旋转液压缸4的活塞作用在内部支架3一端。可通过液压缸的升降使得壳体绕转动轴转动到相应的位置，使得物料能够容易的倒出。

在本实用新型的一种实施例中，所述壳体内表面为光滑的曲面结构，外部搅拌叶10设有与该曲面结构匹配的形状，实现360°无死角，使得物料能够全部的释放，防止了实验过程中物料的损失。

在本实用新型的一种实施例中，所述外部搅拌叶10中部的宽度大于底部和顶部的宽度，外部搅拌叶10设有光滑的曲面，且外部搅拌叶10的边缘为锐角边，防止了搅拌过程中的物料在死角处的堆积，使得物料混合更充分并减少了物料的损失。

在本实用新型的一种实施例中，所述壳体端部还设有防尘盖8，防止物料溢出。

本实用新型的工作过程如下：

将各种物料的配比经过精密的计算后，进行精确的称量，然后将物料倒入混合装置主体1进行混合，在混合过程中盖上防尘盖8以防止物料溢出。混合时打开电动机开关，电动机会带动与其连接轴转动，直接使得装置内内部中心三角搅拌轴转动，并通过与连接轴相对固定的齿轮带动中间过渡齿轮14转动。由于中间过渡齿轮14通过轴承直接固定在最外层的壳体结构上，所以过渡齿轮14会使得外部搅拌叶相对于内部的三角搅拌轴向相反的方向转动。且外部搅拌叶10与最外部壳体间接触较为紧密，使得内部物料可以在正反旋转力的作用下充分均匀的混合。

在将物料混合均匀后，可打开防尘盖8向内部加入适当的溶剂，将混合后物料与溶剂进行再次充分混合后，可通过尾部旋转液压缸4使得壳体结构翻转，将物料倒出后进行压实，以模拟实际地层条件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的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。