流场三维数据采集装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数据采集装置，特别涉及流场三维数据采集装置。
【背景技术】
[0002]随着钢铁企业连铸工艺的发展，连铸过程中钢液在中间包、结晶器中的流动问题日益突出，钢液的流动直接影响铸坯质量。因此，对钢液在连铸过程中的中间包、结晶器流场的研宄有着十分重要的意义。现有水模装置只能观察液体的流动，也能够对流场中的某一点进行液体流动测速，但无法对流场的三维数据进行采集。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出流场三维数据采集装置，能够在连铸过程中对钢液在中间包、结晶器中的流动进行模拟，并对流场三维数据进行实时采集，具有实用性强、应用范围广的特点。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0005]流场三维数据采集装置，包括钢液模拟流动模块和三维数据实时采集模块；
[0006]所述钢液模拟流动模块包括模拟结晶器3，模拟结晶器3通过水口管路与中间包容器13底部的流量控制器4碗状漏斗连接，模拟结晶器3底部设有蜂窝状管孔24，可使液体流动稳定，更加接近钢液在结晶器里的流动状态，蜂窝状管孔24与回流管路14相连接，回流管路14上设有回流泵25，回流管路14与水箱16相连接，水箱16通过注水管路15与中间包容器13相连接；
[0007]所述三维数据实时采集模块包括支撑架I，支撑架I上设有两条纵向平行导轨22，纵向平行导轨22上固定有纵向齿条7，纵向平行导轨22上设有纵向行走横梁轮支架9，纵向行走装置框架梁18通过纵向行走横梁轮支架9放置在纵向平行导轨22上，纵向行走横梁轮支架9由伺服电机17驱动，纵向行走横梁轮支架9上装有横向行走机构，横向行走机构包括横向齿条23和横向行走小车19，横向行走小车19由横向运动伺服电机20驱动，横向行走小车19上固定有旋转台安装架11，旋转台安装架11上装有数据采集支架8，数据采集支架8由旋转电机10驱动，数据采集支架8端头上固定安装有激光发生器12，数据采集支架8上装有数据采集竖直运动机构6，数据采集竖直运动机构6上装有数据采集相机5。
[0008]所述中间包容器13材质为钢化玻璃。
[0009]所述纵向平行导轨22与横向齿条23垂直设置，两者组成的平面与数据采集竖直运动机构6垂直。
[0010]所述中间包容器13设置在中间包支架2上，模拟结晶器3与水箱16设置在中间包支架2下方。
[0011]所述流量控制器4通过法兰与水口 21连接。
[0012]由于本发明采用在水力模型的水中加入示踪粒子模拟连铸过程中钢液在中间包中的流动，并利用三维数据实时采集模块对中间包流场三维数据进行实时采集，解决了钢液流动的三维流场数据不易采集这一难题；在模拟结晶器下设有蜂窝状管孔，可使液体流动稳定，更加接近钢液在结晶器里的流动状态；本发明对钢液在连铸过程中的流动的研宄有着十分重要的意义，可广泛用于冶金、食品、医药、机械等领域液体流动的三维流场数据米集。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的主视图。
[0014]图2为本发明的左视图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0016]参见图1、图2，流场三维数据采集装置，包括钢液模拟流动模块和三维数据实时米集模块；
[0017]所述钢液模拟流动模块包括模拟结晶器3，模拟结晶器3通过水口管路与中间包容器13底部的流量控制器4碗状漏斗连接，模拟结晶器3底部设有蜂窝状管孔24，可使液体流动稳定，更加接近钢液在结晶器里的流动状态，蜂窝状管孔24与回流管路14相连接，回流管路14上设有回流泵25，回流管路14与水箱16相连接，水箱16通过注水管路15与中间包容器13相连接；
[0018]所述三维数据实时采集模块包括支撑架1，支撑架I上设有两条纵向平行导轨22，纵向平行导轨22上固定有纵向齿条7，纵向平行导轨22上设有纵向行走横梁轮支架9，纵向行走装置框架梁18通过纵向行走横梁轮支架9放置在纵向平行导轨22上，纵向行走横梁轮支架9由伺服电机17驱动，在纵向平行导轨22上移动，纵向行走横梁轮支架9上装有横向行走机构，横向行走机构包括横向齿条23和横向行走小车19，横向行走小车19由横向运动伺服电机20驱动，可在纵向行走横梁轮支架9上进行横向移动，横向行走小车19上固定有旋转台安装架11，旋转台安装架11上装有数据采集支架8，数据采集支架8由旋转电机10驱动，可进行90°旋转，数据采集支架8端头上固定安装有激光发生器12，数据采集支架8上装有数据采集竖直运动机构6，数据采集竖直运动机构6上装有数据采集相机5，可使数据采集相机5垂直上下运动，通过纵向行走横梁轮支架9、横向行走小车19可使数据采集支架8在纵向和横向精确定位。
[0019]所述中间包容器13材质为钢化玻璃。
[0020]所述纵向平行导轨22与横向齿条23垂直设置，两者组成的平面与数据采集竖直运动机构6垂直。
[0021]所述中间包容器13设置在中间包支架2上，模拟结晶器3与水箱16设置在中间包支架2下方。
[0022]所述流量控制器4通过法兰与水口 21连接。
[0023]本发明的工作原理是:
[0024]首先开启注水泵26，水箱16的水通过注水管路15注入中间包容器13。中间包容器13注入要求的水位后，开启流量控制器4，液体通过流量控制器4流入结晶器3，将结晶器3液体注入规定液位后开启回流泵25，结晶器3内的液体通过其底部的蜂窝状管孔24流入回流管路14，回流管路14内的液体在回流泵25的作用下流回水箱16。
[0025]当注入和回流稳定流动后，注入示踪粒子，在中间包容器13和结晶器3内形成与连铸过程中模拟钢液流动的液体流场，此时进行流场数据采集。纵向行走伺服电机17驱动纵向行走横梁轮支架9在支撑架I上的纵向平行导轨22上移动到初始位置，将数据采集相机5焦距固定。中间包容器13中横断面上液体在激光幕的作用下照亮示踪粒子，数据采集相机5对流场中被照亮示踪粒子拍照，进行数据采集。纵向行走横梁轮支架9在支撑架I上的纵向平行导轨22上每移动1mm，可扫描测量一个断面，即X方向上各断面的数据采集。纵向行走横梁轮支架9停止，数据采集支架8端头上的激光发生器12发射激光幕。数据采集竖直运动机构6带动数据采集相机5进行Y方向的垂直运动。纵向行走横梁轮支架9上装有横向行走小车19，由横向运动伺服电机20驱动横向行走小车19沿横向齿条23进行Z方向的运动。中间包容器13采用透光性良好的钢化玻璃制造，液体流动时，在激光幕的作用下照亮示踪粒子，数据采集相机5对流场中被照亮示踪粒子拍照，进行数据采集。通过纵向行走横梁轮支架9、数据采集竖直运动机构6、横向行走机构使数据采集相机完成X、Y、Z方向的数据采集，并将数据传输到计算机进行数据处理。数据采集支架8在旋转电机10的驱动下可进行90°旋转，可对中间包纵断面流场数据进行采集。
【主权项】
1.流场三维数据采集装置，包括钢液模拟流动模块和三维数据实时采集模块，其特征在于，所述钢液模拟流动模块包括模拟结晶器(3)，模拟结晶器(3)通过水口管路与中间包容器(13)底部的流量控制器(4)碗状漏斗连接，模拟结晶器(3)底部设有蜂窝状管孔(24)，可使液体流动稳定，更加接近钢液在结晶器里的流动状态，蜂窝状管孔(24)与回流管路(14)相连接，回流管路(14)上设有回流泵(25)，回流管路(14)与水箱(16)相连接，水箱(16)通过注水管路(15)与中间包容器(13)相连接； 所述三维数据实时采集模块包括支撑架(1)，支撑架(I)上设有两条纵向平行导轨(22)，纵向平行导轨(22)上固定有纵向齿条(7)，纵向平行导轨(22)上设有纵向行走横梁轮支架(9)，纵向行走装置框架梁(18)通过纵向行走横梁轮支架(9)放置在纵向平行导轨(22)上，纵向行走横梁轮支架(9)由伺服电机(17)驱动，纵向行走横梁轮支架(9)上装有横向行走机构，横向行走机构包括横向齿条(23)和横向行走小车(19)，横向行走小车(19)由横向运动伺服电机(20)驱动，横向行走小车(19)上固定有旋转台安装架(11)，旋转台安装架(11)上装有数据采集支架(8)，数据采集支架(8)由旋转电机(10)驱动，数据采集支架(8)端头上固定安装有激光发生器(12)，数据采集支架(8)上装有数据采集竖直运动机构(6)，数据采集竖直运动机构(6)上装有数据采集相机(5)。
2.根据权利要求1所述的流场三维数据采集装置，其特征在于，所述中间包容器(13)材质为钢化玻璃。
3.根据权利要求1所述的流场三维数据采集装置，其特征在于，所述纵向平行导轨(22)与横向齿条(23)垂直设置，两者组成的平面与数据采集竖直运动机构(6)垂直。
4.根据权利要求1所述的流场三维数据采集装置，其特征在于，所述中间包容器(13)设置在中间包支架⑵上，模拟结晶器⑶与水箱(16)设置在中间包支架(2)下方。
5.根据权利要求1所述的流场三维数据采集装置，其特征在于，所述流量控制器(4)通过法兰与水口(21)连接。
【专利摘要】流场三维数据采集装置，包括钢液模拟流动模块和三维数据实时采集模块，在水力模型的水中加入示踪粒子，利用钢液模拟流动模块模拟连铸过程中钢液在中间包中的流动，液体流动时，在激光幕的作用下照亮示踪粒子，通过三维数据实时采集模块的纵向行走横梁轮支架、数据采集竖直运动机构、横向行走机构使数据采集相机完成X、Y、Z方向的数据采集，并将数据传输到计算机进行数据处理，解决了钢液流动的三维流场数据不易采集这一难题，具有实用性强、应用范围广的特点。
【IPC分类】G01N21-85
【公开号】CN104865263
【申请号】CN201510259030
【发明人】高琦, 徐学华, 刘赵卫, 何博, 腾飞, 丁国, 黄军
【申请人】中国重型机械研究院股份公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月20日