沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，它包括活动底板，活动底板由多个相互连接的正六形底板组成，每个正六形底板中央设置有半球面螺公，半球面螺公下端连接有底板支撑结构，底板支撑结构底部下端连接有分离式电动液压千斤顶。本发明的正六边形底板及其链接装置灵活度高。正六边形底板可以其六个边为轴发生倾斜，比正方形和长方形倾斜方向多；球形连杆通过半球形螺公支撑底板，这种支撑方式允许底板向各个方向倾斜。底板间相对两边用两个弹簧和一根铁链链接，铁链比弹簧略长，允许造形时底板间距部分拉大，同时铁链可约束弹簧拉伸的长度，防止弹簧过度拉伸而损坏；两根弹簧允许底板间以铁链为轴发生扭动。
【专利说明】
沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统
技术领域
[0001]本发明涉及几何面拼接造型、几何面之间的链接、几何面的转动与升降装置，具体涉及一种沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统。
【背景技术】
[0002]沉积模拟实验是在实验水池中，通过模拟自然界沉积体发育的控制因素和边界条件，再现沉积体的发育过程，模拟需遵循几何相似、运动相似和动力相似的原则。沉积模拟实验具有直观性、动态性、完整性、正演性、可控性等特点，是油气储层描述和预测的有效技术手段，也是开展定量沉积学研究的重要途径。
[0003]实验装置主要由水池、底板系统、检测系统、加砂系统等构成，其中底板系统是其最关键的装置之一。国内外现有的底板分为固定底板和活动底板两种，固定底板经济，但只能模拟单一底形，活动底板不仅可以反复使用，还可以模拟坳陷、隆起、断陷等多种底形，特别是能够在沉积过程中模拟底形的变化，优势明显，但控制较为复杂。
[0004]长江大学的CNPC湖盆沉积模拟实验室的活动底板由4块2.5mX 2.5m的正方形钢质底板构成，底板之间用高强度胶皮连接，每块底板由4个丝杆升降机控制其向不同方向倾斜，从而模拟出各种沉积底形。不足之处在于单块底板面积太大、底板数量太少，所能模拟的底形十分有限。单块底板面积越小、底板数量越多，理论上能够模拟的底形就越丰富、越精确，但单块底板越小，底板数量就越多，所需的丝杆升降机也就越多，控制也越麻烦，且如果底板太小，安放丝杆升降机的空间就不足，即使勉强安放下了，保养维修也非常不方便。
[0005]St.Anthony Falls实验室在1996年建立的大地景观实验系统(XES)，其底板装置由若干个正六边形漏斗拼接而成，漏斗中装满砾石，砾石层表面铺上防水柔性胶皮，从而构筑初始底形。砾石可在漏斗底部逐渐排出，通过控制砾石的排出，沉积基底发生沉降，从而改变底形。这种装置能够根据需要实现底形不同部位的沉降，包括模拟断层，但底形只能下降不能隆升，且维修保养较为麻烦。
[0006]另一个典型的活动底板由Utrecht大学的Eurotank实验室设计，其活动地板由正六边形的塑料块体构成，每个块体正中央被一根主轴刺穿，每根主轴通过下部的机械装置可上下移动，从而构建不同的底形。尽管塑料块体之上铺设有弹性橡胶片，但由于块体不能倾斜，块体之间因高差产生的台阶仍无法消除，影响实验效果。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有沉积模拟实验装置的不足，提供了一种沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其利用正六边形的拼接优势，设计一种可多方向倾斜、可升降、单块底板之间平缓过渡的活动底板系统。
[0008]为实现上述目的，本发明设计了一种沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，它包括活动底板，所述活动底板由多个相互连接的正六形底板组成，每个正六形底板中央设置有半球面螺公，所述半球面螺公下端连接有底板支撑结构，所述底板支撑结构底部下端连接有分离式电动液压千斤顶。
[0009]进一步地，所述正六形底板边沿的每条边均设置有多个挂耳，且挂耳的数目为单数;两个正六形底板连接时，对应边对称挂耳通过连接件连接。
[0010]再进一步地，所述两个正六形底板的对应边的中间对称的两挂耳用铁链链接，其它对应的挂耳均用弹簧链接。铁链由三节组成，且铁链的长度比弹簧长。弹簧除两头挂钩外的螺旋段长度为6cm。
[0011]再进一步地，所述正六形底板边沿的每条边均设置有3个挂耳。
[0012 ]再进一步地，所述底板支撑结构由球面孔螺母和球形连杆组成。
[0013]再进一步地，所述球形连杆由球体连接头和柱状连杆组成，所述球形连接头一端与半球面螺公的半球面凹槽连接，所述球体连接头的另一端与柱状连杆连接，所述柱状连杆另一端内表面设置有内螺纹，通过内螺纹与千斤顶伸缩臂相连。将球形连杆穿过球面孔螺母，并用球面孔螺母将连杆的球形端嵌合于半球面螺公的半球面凹槽中，以便正六边形底板可以绕球形连杆的球体端向不同方向倾斜。
[0014]再进一步地，所述半球面螺公外壁为螺纹结构。
[0015]再进一步地，所述球面孔螺母一端为内表面为内螺纹，所述球面孔螺母另一端内部设置有环形台
[0016]再进一步地，所述正六形底板的边长为0.3?0.5m。
[0017]再进一步地，所述活动底板上表面铺设有防水防滑柔性胶皮，防水防滑柔性胶皮类似于浴室防滑垫，底面有圆形小吸盘，顶面较粗糙。
[0018]注:本发明由国家自然科学基金项目(编号41472097)资助。
[0019]本发明的有益效果:
[°02°] I)本发明的正六边形底板及其链接装置灵活度高。正六边形底板可以其六个边为轴发生倾斜，比正方形和长方形倾斜方向多;球形连杆通过半球形螺公支撑底板，这种支撑方式允许底板向各个方向倾斜。底板间相对两边用两个弹簧和一根铁链链接，铁链比弹簧略长，允许造形时底板间距部分拉大，同时铁链可约束弹簧拉伸的长度，防止弹簧过度拉伸而损坏;两根弹簧允许底板间以铁链为轴发生扭动。底板间间隔6cm而不是无缝拼接，可确保底板倾斜、扭动时相互之间不碰撞。
[0021 ] 2)本发明的正六边形底板边长为0.3?0.5m，优选为0.4m的正六边形底板造形能力强。正六边形底板边长0.4m，一块底板面积不到0.5m2，相比现有设计(CNPC实验装置设计4块正方形底板，每块6.25m2)，单块底板面积更小，相同面积的活动底板区可以铺设更多数量的底板，造形能力更强。
[0022]3)本发明铺设于活动底板之上的防水防滑柔性胶皮防止泥沙和水通过正六边形底板之间的间隙渗漏;底面小吸盘吸住底板，防止底板倾斜时胶皮滑动;粗糙的顶面防止底板倾斜时沉积物沿胶皮滑动。
[0023]4)本发明中千斤顶起升机可控制各底板之间的相对高度，高度不同的相邻底板之间由于弹簧和铁链的牵拉而发生倾斜，从而造出不同的底形，造形过程中自动平滑了由底板之间高差形成的台阶，能够克服前述Eurotank实验室装置中的台阶问题。
[0024]5)0.4m边长、6cm间距范围内有两根弹簧和一根铁链链接，弹簧和铁链可以托住防水防滑柔性胶皮，以上覆免泥沙水的重力过大使胶皮破裂而导致渗漏。
[0025]6)分离式电动液压千斤顶中，油栗置于实验水池之外，仅起顶机置于底板之下，相比CNPC的丝杆升降机，底板之下升降装置的体积大大减小，为缩小单块底板面积、增加底板数量创造了条件。
【附图说明】
[0026]图1为正六边形万向活动底板系统的示意图；
[0027]图2为正六形底板2、底板支撑结构3和分离式电动液压千斤顶5的拆分图；
[0028]图3为正六形底板2、底板支撑结构3和分离式电动液压千斤顶5的装配图；
[0029]图4为正六形底板2的仰视图；
[0030]图中，活动底板1、正六形底板2、半球面螺公2.1、半球面凹槽2.11、挂耳2.2、底板支撑结构3、球面孔螺母3.1、环形台3.11、球形连杆3.2、球体连接头3.21、柱状连杆3.22、连接件4、铁链4.1、弹簧4.2、分离式电动液压千斤顶5、防水防滑柔性胶皮6。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
[0032]如图1?4所示:一种沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，它包括活动底板I，活动底板I上表面铺设有防水防滑柔性胶皮6，活动底板I由多个相互连接的正六形底板2组成，每个正六形底板2底部中央设置有半球面螺公2.1，半球面螺公2.1下端连接有底板支撑结构3，底板支撑结构3下端连接有分离式电动液压千斤顶5。
[0033]正六形底板2底板边沿的每条边均设置有3个挂耳2.2，两个正六形底板2连接时，对应边对称挂耳2.2通过连接件4连接。两个正六形底板2的对应边的中间对称的两挂耳2.2用铁链4.1链接，其它对应的挂耳2.2均用弹簧4.2链接。铁链由三节组成，且铁链4.1的长度比弹簧4.2长。弹簧除两头挂钩外的螺旋段长度为6cm。
[0034]底板支撑结构3由球面孔螺母3.1和球形连杆3.2组成;球面孔螺母3.1一端为内表面为内螺纹，球面孔螺母3.1另一端内部设置有环形台3.11;球形连杆3.2由球体连接头3.21和柱状连杆3.22，球形连接头3.21—端与半球面螺公2.1的半球面凹槽2.11连接，球体连接头3.21的另一端与柱状连杆3.22连接，柱状连杆3.22另一端内表面设置有内螺纹，半球面螺公2.1外壁为螺纹结构。通过内螺纹与千斤顶伸缩臂相连。将球形连杆3.2穿过球面孔螺母3.1，并用球面孔螺母3.1将球形连杆3.2的球形端嵌合于半球面螺公2.1的半球面凹槽2.11中，以便正六边形底板2可以绕球形连杆3.2的球体连接头3.21向不同方向倾斜。
[0035]分离式电动液压千斤顶购于市面，它包括起顶机、连接管、分流阀和油栗。
[0036]在具体使用时，在底板数量较多的情况下，可开发造形软件，在软件中输入底形参数，软件自行计算各底板的高度，并对千斤顶发出指令，调节其高度，造出需要的底形，还可以根据实验时间，设计底形逐渐变化，以实现对底形变化过程中沉积的模拟。此软件及其对千斤顶的控制不属于本发明的内容，仅以此对本发明进行补充和延伸说明。
[0037]其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
【主权项】
1.一种沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，它包括活动底板(I)，其特征在于:所述活动底板(I)由多个相互连接的正六形底板(2)组成，每个正六形底板(2)底部中央设置有半球面螺公(2.1)，所述半球面螺公(2.1)下部连接有底板支撑结构(3)，所述底板支撑结构(3)下部连接有分离式电动液压千斤顶(5)。2.根据权利要求1所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述正六形底板(2)底板边沿的每条边均设置有多个挂耳(2.2)，且挂耳(2.2)的数目为单数;两个正六形底板(2)连接时，对应边对称挂耳(2.2)通过连接件(4)连接。3.根据权利要求2所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述两个正六形底板(2)的对应边的中间对称的两挂耳(2.2)用铁链(4.1)链接，其它对应的挂耳(2.2)均用弹簧(4.2)链接，且铁链(4.1)的长度比弹簧(4.2)长。4.根据权利要求2或3所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述正六形底板(2)底板边沿的每条边均设置有3个挂耳(2.2)。5.根据权利要求2所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述底板支撑结构(3)由球面孔螺母(3.1)和球形连杆(3.2)组成。6.根据权利要求5所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述球形连杆(3.2)由球体连接头(3.21)和柱状连杆(3.22)，所述球形连接头(3.21) —端与半球面螺公(2.1)的半球面凹槽(2.11)连接，所述球体连接头(3.21)的另一端与柱状连杆(3.22)连接，所述柱状连杆(3.22)另一端内表面设置有内螺纹。7.根据权利要求6所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述半球面螺公(2.1)外壁为螺纹结构。8.根据权利要求5所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述球面孔螺母(3.1)—端内表面为内螺纹，所述球面孔螺母(3.1)另一端内部设置有环形台(3.11)。9.根据权利要求1所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述正六形底板(2)的边长为0.3?0.5m。10.根据权利要求1所述沉积模拟实验装置中的正六边形万向活动底板系统，其特征在于:所述活动底板(I)上表面铺设有防水防滑柔性胶皮(6)。
【文档编号】G01N33/00GK106053734SQ201610559013
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】胡光明, 谢丽芳, 张春生, 刘忠保, 喻小涛, 奉伟, 孙跃东
【申请人】长江大学