一种海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置

摘要

本发明公开了一种海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置，包括切削模拟装置和洋流环境模拟装置，所述洋流环境模拟装置包括水箱、水管和水泵，所述水箱两侧面设有接口，所述水管两端分别连接水箱的两个接口，水管上设有水泵，所述切削模拟装置包括矿物筒、推杆、刀盘、电动机和支架，所述电动机和支架位于水箱内，支架固定安装在水箱底面，支架顶部设有电动机，电动机的输出轴上设有刀盘，刀盘正上方设有矿物筒，矿物筒安装在水箱顶面上，矿物筒内装有矿物，矿物的下端与刀盘相对。本发明结构简单、操作方便，能模拟海底矿物切削过程和海底洋流环境，可用于开展海底矿物切削过程中切屑落点位置实验研究。

说明书

技术领域

本发明涉及一种海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置。

背景技术

海底蕴藏着大量固体矿产资源，是人类未来的接替资源之一。开发海底资源已成为我国海洋开发战略。在海底矿物切削采集过程中，切屑落点位置对采集方法的选择和集矿装置的设计具有重要意义，准确获取切削过程中切屑的落点位置统计规律，事关集矿效率和能耗。

由于海底矿物切削过程中矿物受力情况复杂，很难通过理论分析获取切屑落点位置的分布规律，因此必须通过开展切削实验获取切屑落点位置的统计规律。目前，还没有可用于海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置的文献报道。由此可见，研制一种海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置非常必要。发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、操作方便、稳定可靠的海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置，包括切削模拟装置和洋流环境模拟装置，所述洋流环境模拟装置包括水箱、水管和水泵，所述水箱两侧面设有接口，所述水管两端分别连接水箱的两个接口，水管上设有水泵，所述切削模拟装置包括矿物筒、推杆、刀盘、电动机和支架，所述电动机和支架位于水箱内，支架固定安装在水箱底面，支架顶部设有电动机，电动机的输出轴上设有刀盘，刀盘正上方设有矿物筒，矿物筒安装在水箱顶面上，矿物筒内装有矿物，矿物的下端与刀盘相对。

上述海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置，所述矿物筒内设有用于推动矿物向下移动的推杆。

上述海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置，所述水箱顶面设有供矿物筒插入的安装孔。

上述海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置，所述水箱为矩形容器。

上述海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置，所述水管为水平设置。

上述海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置，所述接口为锥形接口。

本发明的有益效果在于：本发明将电动机、刀盘和矿物均置于水箱中，通过推杆推动矿物，利用电动机带动刀盘对矿物进行连续切削，实现了海底矿物切削过程模拟；采用水泵、水管和水箱构建水循环通道，在水箱两侧面安装锥形接口，从而在水箱中产生稳定的流场，通过改变水泵的输出功率改变流场的速度，从而实现海底洋流环境的模拟。本发明结构简单、操作方便，能模拟海底矿物切削过程和海底洋流环境，可用于开展海底矿物切削过程中切屑落点位置实验研究。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，一种海底矿物切削过程中切屑落点位置实验装置，包括切削模拟装置和洋流环境模拟装置，所述洋流环境模拟装置包括矩形水箱2、水管9和水泵10，所述水箱2两侧面设有锥形接口1，水管9两端分别连接水箱2的两个接口1，水管9上设有水泵10，所述切削模拟装置包括矿物筒3、推杆4、刀盘6、电动机7和支架8，所述电动机7和支架8位于水箱2内，支架8固定安装在水箱2底面，支架8顶部设有电动机7，电动机7的输出轴上设有刀盘6，刀盘6正上方设有矿物筒3，水箱2顶面设有供矿物筒3插入的安装孔，矿物筒3通过安装孔垂直贯穿于水箱2顶面，矿物筒3内装有矿物5，矿物5的下端与刀盘6相对，矿物筒3内设有用于推动矿物5向下移动的推杆4。

另外，水管9采用水平设置，并且水箱2两端安装有锥形接口1，这有利于在水箱2中产生稳定的流场，避免了在水箱2中产生流场速度波动；支架8的外形尺寸小于电动机7的外形尺寸，减小了支架8对水箱2内流场分布及切屑下落过程中落点位置的影响。

本发明的工作原理为：实验前，将推杆4移至矿物筒3的上端，矿物5装入矿物筒3，水箱2注满水，实验时，先开启水泵10，水泵10驱动水在水管9和水箱2中流动，水箱2中将产生稳定流场，然后再启动电动机7，电动机7带动刀盘6切削矿物筒3中的矿物5，矿物5在刀盘6的切削下产生切屑，切屑在重力和流场作用下向水箱2底面运动，通过测量切屑在水箱2底面的落点位置，即可获取切削过程中切屑落点的分布规律，当推杆4连续向下移动时，矿物5将沿着矿物筒3从上向下连续运动，从而实现连续切削过程的模拟，改变水泵10的输出功率可以实现水箱2中流场速度的改变，从而实现海底不同洋流速度的模拟。