[发明专利]一种铝熔体净化过程倾斜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倾斜式水模拟实验装置，其特征在于：包括气源装置（1）、机架（5）、电机支架（9）、滑台组件（7）、传动组件（8）、倾斜台组件（6）、变频器（16）、控制柜体（13）、透明容器（10）和用于控制传动组件的PLC单片机（17）；

所述机架（5）包括底板（51）、动板（53）和支柱（52），所述动板通过圆螺母（54）安装在底板上方，所述动板上还设置有用于安装倾斜台组件的垫板（55），所述垫板的上端面为斜面；

所述电机支架（9）包括U形框（91）、卡板（92）和盖板（93），所述盖板安装在U形框上，卡板安装在盖板上；

所述滑台组件（7）包括丝杆（74）、丝杆螺母（75）、滑台手轮（71）和互相配合的燕尾滑块座（73）、燕尾滑块（76），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丝杆轴承座（72）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（77），燕尾滑块座和燕尾滑块间设置有用于调节间隙的垫片（79）；

所述传动组件（8）包括旋转接头（81）、电机（83）、空心转轴（86）和多孔叶轮（88），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（84），电机输出轴上安装有主动带轮（810），从动带轮和主动带轮通过传动带（89）连接，所述多孔叶轮是其上开有多个径向喷射孔（881）的叶轮结构，所述径向喷射孔与空心转轴连通；

所述倾斜台组件（6）包括倾斜台座（61）、蜗杆（62）和设置在倾斜台座上的转台（64），所述倾斜台座的上端面为圆弧面，倾斜台座的上端面上设置有与蜗杆配合的圆弧状的轮齿（69），所述蜗杆通过蜗杆轴承座（63）安装在转台下方并与轮齿啮合，所述倾斜台座两侧开有长条形调节孔（611），所述转台两侧底面为与倾斜台座上端面配合的圆弧面，转台两侧底面上分别连接有穿过倾斜台座长条形调节孔的锁紧螺杆（68），锁紧螺杆上安装有压板（66）和锁紧螺母（67）；

所述倾斜台组件的倾斜台座（61）安装在机架上的垫板（55）上，转台（64）与滑台组件的燕尾滑块座（73）连接，燕尾滑块（76）与电机支架的U形框（91）连接，所述传动组件的电机（83）固定在电机支架的U形框（91）内，旋转接头（81）安装在卡板（92）上，空心转轴（86）通过轴承安装在盖板（93）上，空心转轴倾斜延伸入透明容器（10）中，所述多孔叶轮倾斜位于透明容器内，所述控制柜体上设置有触摸屏（14），触摸屏、PLC单片机和变频器形成工作回路，所述气源装置（1）通过流量阀（3）、流量计（4）及气管（15）与传动组件的旋转接头（81）连接。

2.根据权利要求1所述的一种铝熔体净化过程倾斜式水模拟实验装置，其特征在于：所述空心转轴（86）通过上轴承（82）、中轴承（85）和下轴承（87）安装在电机支架的盖板上。

3.根据权利要求1或2所述的一种铝熔体净化过程倾斜式水模拟实验装置，其特征在于：所述PLC单片机（17）包括RS485选件板和导线。

4.根据权利要求1或2所述的一种铝熔体净化过程倾斜式水模拟实验装置，其特征在于：所述透明容器（10）是透明亚克力方桶，该透明亚克力方桶下方放置有底座（12），该透明亚克力方桶上设置有刻度尺（11）。

5.根据权利要求1或2所述的一种铝熔体净化过程倾斜式水模拟实验装置，其特征在于：所述倾斜台组件的倾斜台座侧面还设置有角度标尺（65）。

6.根据权利要求1或2所述的一种铝熔体净化过程倾斜式水模拟实验装置，其特征在于：所述滑台组件的燕尾滑块座侧面还设置有滑台标尺（78）。

7.一种铝熔体净化过程的倾斜式水模拟实验方法，其特征在于：采用如权利要求1-6任一项所述的铝熔体净化过程倾斜式水模拟实验装置，包括以下步骤：

步骤一：校正多孔叶轮位置

①旋转倾斜台组件的蜗杆，使转台转动并带动传动组件的空心转轴倾斜，当空心转轴达到需要的倾斜角度时，旋紧锁紧螺母固定转台；②旋转滑台组件的滑台手轮，使燕尾滑块沿着丝杆向下移动，并带动电机支架和传动组件下移，直至最低点；③调节机架上的动板垂直向下移动，当多孔叶轮接触透明容器的底部时，锁定动板；

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，当调整好距离时，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

在控制柜体的触摸屏上，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。