[发明专利]一种铝熔体净化过程的立式水模拟实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种铝熔体净化过程的立式水模拟实验装置，其特征在于：包括气源装置（2）、支架（6）、座板组件（14）、滑台组件（15）、传动组件（16）、横梁组件（17）、变频器（12）、面板（8）、透明容器（9）和用于控制传动组件的PLC单片机（18）；

所述座板组件（14）包括U形框架（142）、卡板（141）、下支撑板（143）、盖板（145）和指针（144），所述盖板安装在U形框架侧面，所述卡板和下支撑板分别安装在U形框架前端面的上端和下端，所述指针固定在U形框架上；

所述滑台组件（15）包括丝杆（155）、丝杆螺母（154）、滑台手轮（157）和互相配合的燕尾滑块座（151）、燕尾滑块（152），所述丝杆及丝杆螺母位于燕尾滑块座内，丝杆螺母与燕尾滑块连接，所述丝杆一端穿出燕尾滑块座并通过轴承座（156）与滑台手轮连接，所述燕尾滑块上设置有用于定位燕尾滑块与燕尾滑块座位置的锁紧螺钉（153），燕尾滑块座和燕尾滑块间设置有用于调节间隙的垫片（158）；

所述传动组件（16）包括旋转接头（161）、电机（162）、空心转轴（166）和多孔叶轮（167），所述空心转轴的上端和下端分别与旋转接头、多孔叶轮连接，所述空心转轴上安装有从动带轮（165），电机输出轴上安装有主动带轮（163），从动带轮和主动带轮通过传动带（164）连接，所述多孔叶轮是其上开有多个径向喷射孔（1671）的叶轮结构，所述径向喷射孔与空心转轴连通；

所述横梁组件（17）包括U形弯曲件（171）、固定在U形弯曲件两侧的左安装板（172）和右安装板（173）；

所述横梁组件的U形弯曲件（171）固定在支架（6）上，所述滑台组件的燕尾滑块座（151）固定在横梁组件的U形弯曲件上，燕尾滑块与座板组件的U形框架后端面连接，所述传动组件的电机固定在座板组件的U形框架（142）内，旋转接头（161）安装在卡板（141）上，空心转轴（166）通过轴承安装在U形框架（142）和下支撑板（143）上，所述面板（8）与横梁组件连接，面板上设置有触摸屏（7），触摸屏、PLC单片机和变频器形成工作回路，面板上开有指示窗口，指示窗口旁通过可拆卸方式安装有刻度尺Ⅰ（23），所述座板组件的指针（144）位于面板的指示窗口内，所述横梁组件左侧平台和右侧平台相对的端面上分别安装有左线形导轨（19）和右线形导轨（13），座板组件的盖板和U形框架外侧上设置有分别与左线形导轨（19）和右线形导轨（13）配合的左定位滑块（20）和右定位滑块（21），所述透明容器位于传动组件的下方，多孔叶轮位于透明容器内，所述气源装置（2）通过流量阀（4）、流量计（5）及气管（1）与传动组件的旋转接头（161）连接；

所述支架（6）由两对异形支柱（61）组成，横梁组件的U形弯曲件（171）固定在两对异形支柱上；

所述空心转轴（166）通过上轴承（168）、中轴承（169）和下轴承（1610）安装在座板组件（14）的U形框架和下支撑板上；

所述PLC单片机（18 ）包括RS485选件板、导线和通讯线；

所述透明容器（9）是透明亚克力圆筒，该透明亚克力圆筒下方放置有底座（10），该透明亚克力圆筒上设置有刻度尺Ⅱ（11）。

2.一种铝熔体净化过程的立式水模拟实验方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的铝熔体净化过程的立式水模拟实验装置，包括以下步骤：

步骤一：校正多孔叶轮位置

放松滑台组件的锁紧螺钉，旋转滑台手轮，使燕尾滑块沿着丝杆向下移动，并带动座板组件和传动组件同步下移，直至多孔叶轮抵达至透明容器的底部，接着，调整刻度尺Ⅰ的位置，使刻度尺Ⅰ的“零”刻度与指针位置对正；

步骤二：调整多孔叶轮位置

再次旋转滑台手轮，使燕尾滑块沿着丝杆向上滑动，并带动多孔叶轮上移，以调整多孔叶轮与透明容器底部之间的距离，当指针到达面板刻度尺窗口的所需刻度位置时，上紧滑台组件的锁紧螺钉；

步骤三：按比例注入水介质

按照固定比例往透明容器中注入水，直至达到所需水位；

步骤四：编程设计

在操作面板的触摸屏上，分别输入空心转轴的转速、转向、运行时间的工艺参数，建立运行程序；

步骤五：调定通气流量

打开气源装置，使气体从气源装置中经气管流出，再从旋转接头流入空心转轴内，气体抵达多孔叶轮，经多孔叶轮射入水中，形成气泡；然后调节流量阀，直至气体流量稳定在所需设定值；

步骤六：调试相机

选用数码相机记录气泡分散、大小及运行轨迹变化的图像，并根据观察的幅面尺度的需要，调整数码相机的位置、镜头高度及焦距；

步骤七：运行程序

按下触摸屏的启动按键，使转轴按照设定程序运行；

步骤八：成像拍摄

程序运行的同时，启动数码相机的高速连拍功能，捕获“气-液”流场瞬间变化的信息。