[發明專利]一種鋁熔體凈化過程傾斜式水模擬實驗裝置及其實驗方法

有效

• 申請號: 202110328046.6
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113049222B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 闕燚彬;吳振國;李宏軍;樓華山;樓江燕;莫文鋒;劉光浩;陳文勇;宋東福;賀曉華;黃規;甘達淅;龔榮;李海安;思常紅;黃勝斌;許戴城;李澤陽;謝鴻慶;梁洪源;蒙安藝
• 申請（專利權）人: 柳州職業技術學院
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01N21/84
• 代理公司: 柳州市榮久專利商標事務所(普通合伙) 45113
• 代理人: 韋微

1.一種鋁熔體凈化過程傾斜式水模擬實驗裝置，其特征在于：包括氣源裝置（1）、機架（5）、電機支架（9）、滑臺組件（7）、傳動組件（8）、傾斜臺組件（6）、變頻器（16）、控制柜體（13）、透明容器（10）和用于控制傳動組件的PLC單片機（17）；

所述機架（5）包括底板（51）、動板（53）和支柱（52），所述動板通過圓螺母（54）安裝在底板上方，所述動板上還設置有用于安裝傾斜臺組件的墊板（55），所述墊板的上端面為斜面；

所述電機支架（9）包括U形框（91）、卡板（92）和蓋板（93），所述蓋板安裝在U形框上，卡板安裝在蓋板上；

所述滑臺組件（7）包括絲桿（74）、絲桿螺母（75）、滑臺手輪（71）和互相配合的燕尾滑塊座（73）、燕尾滑塊（76），所述絲桿及絲桿螺母位于燕尾滑塊座內，絲桿螺母與燕尾滑塊連接，所述絲桿一端穿出燕尾滑塊座并通過絲桿軸承座（72）與滑臺手輪連接，所述燕尾滑塊上設置有用于定位燕尾滑塊與燕尾滑塊座位置的鎖緊螺釘（77），燕尾滑塊座和燕尾滑塊間設置有用于調節間隙的墊片（79）；

所述傳動組件（8）包括旋轉接頭（81）、電機（83）、空心轉軸（86）和多孔葉輪（88），所述空心轉軸的上端和下端分別與旋轉接頭、多孔葉輪連接，所述空心轉軸上安裝有從動帶輪（84），電機輸出軸上安裝有主動帶輪（810），從動帶輪和主動帶輪通過傳動帶（89）連接，所述多孔葉輪是其上開有多個徑向噴射孔（881）的葉輪結構，所述徑向噴射孔與空心轉軸連通；

所述傾斜臺組件（6）包括傾斜臺座（61）、蝸桿（62）和設置在傾斜臺座上的轉臺（64），所述傾斜臺座的上端面為圓弧面，傾斜臺座的上端面上設置有與蝸桿配合的圓弧狀的輪齒（69），所述蝸桿通過蝸桿軸承座（63）安裝在轉臺下方并與輪齒嚙合，所述傾斜臺座兩側開有長條形調節孔（611），所述轉臺兩側底面為與傾斜臺座上端面配合的圓弧面，轉臺兩側底面上分別連接有穿過傾斜臺座長條形調節孔的鎖緊螺桿（68），鎖緊螺桿上安裝有壓板（66）和鎖緊螺母（67）；

所述傾斜臺組件的傾斜臺座（61）安裝在機架上的墊板（55）上，轉臺（64）與滑臺組件的燕尾滑塊座（73）連接，燕尾滑塊（76）與電機支架的U形框（91）連接，所述傳動組件的電機（83）固定在電機支架的U形框（91）內，旋轉接頭（81）安裝在卡板（92）上，空心轉軸（86）通過軸承安裝在蓋板（93）上，空心轉軸傾斜延伸入透明容器（10）中，所述多孔葉輪傾斜位于透明容器內，所述控制柜體上設置有觸摸屏（14），觸摸屏、PLC單片機和變頻器形成工作回路，所述氣源裝置（1）通過流量閥（3）、流量計（4）及氣管（15）與傳動組件的旋轉接頭（81）連接。

2.根據權利要求1所述的一種鋁熔體凈化過程傾斜式水模擬實驗裝置，其特征在于：所述空心轉軸（86）通過上軸承（82）、中軸承（85）和下軸承（87）安裝在電機支架的蓋板上。

3.根據權利要求1或2所述的一種鋁熔體凈化過程傾斜式水模擬實驗裝置，其特征在于：所述PLC單片機（17）包括RS485選件板和導線。

4.根據權利要求1或2所述的一種鋁熔體凈化過程傾斜式水模擬實驗裝置，其特征在于：所述透明容器（10）是透明亞克力方桶，該透明亞克力方桶下方放置有底座（12），該透明亞克力方桶上設置有刻度尺（11）。

5.根據權利要求1或2所述的一種鋁熔體凈化過程傾斜式水模擬實驗裝置，其特征在于：所述傾斜臺組件的傾斜臺座側面還設置有角度標尺（65）。

6.根據權利要求1或2所述的一種鋁熔體凈化過程傾斜式水模擬實驗裝置，其特征在于：所述滑臺組件的燕尾滑塊座側面還設置有滑臺標尺（78）。

7.一種鋁熔體凈化過程的傾斜式水模擬實驗方法，其特征在于：采用如權利要求1-6任一項所述的鋁熔體凈化過程傾斜式水模擬實驗裝置，包括以下步驟：

步驟一：校正多孔葉輪位置

①旋轉傾斜臺組件的蝸桿，使轉臺轉動并帶動傳動組件的空心轉軸傾斜，當空心轉軸達到需要的傾斜角度時，旋緊鎖緊螺母固定轉臺；②旋轉滑臺組件的滑臺手輪，使燕尾滑塊沿著絲桿向下移動，并帶動電機支架和傳動組件下移，直至最低點；③調節機架上的動板垂直向下移動，當多孔葉輪接觸透明容器的底部時，鎖定動板；

步驟二：調整多孔葉輪位置

再次旋轉滑臺手輪，使燕尾滑塊沿著絲桿向上滑動，并帶動多孔葉輪上移，以調整多孔葉輪與透明容器底部之間的距離，當調整好距離時，上緊滑臺組件的鎖緊螺釘；

步驟三：按比例注入水介質

按照固定比例往透明容器中注入水，直至達到所需水位；

步驟四：編程設計

在控制柜體的觸摸屏上，分別輸入空心轉軸的轉速、轉向、運行時間的工藝參數，建立運行程序；

步驟五：調定通氣流量

打開氣源裝置，使氣體從氣源裝置中經氣管流出，再從旋轉接頭流入空心轉軸內，氣體抵達多孔葉輪，經多孔葉輪射入水中，形成氣泡；然后調節流量閥，直至氣體流量穩定在所需設定值；

步驟六：調試相機

選用數碼相機記錄氣泡分散、大小及運行軌跡變化的圖像，并根據觀察的幅面尺度的需要，調整數碼相機的位置、鏡頭高度及焦距；

步驟七：運行程序

按下觸摸屏的啟動按鍵，使轉軸按照設定程序運行；

步驟八：成像拍攝

程序運行的同時，啟動數碼相機的高速連拍功能，捕獲“氣-液”流場瞬間變化的信息。