CN110068737B - 一种模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电磁探测技术，具体涉及一种模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置，包括驱动装置、盛放装置、匀强磁场生成装置、探测装置和固定支架；驱动装置固定于固定支架上，用于驱动流体运动；盛放装置放置于固定支架下方，用于盛放流体；匀强磁场生成装置与固定支架连接，用于提供匀强磁场和零磁场环境。该装置解决了现有技术中的电磁探测装置结构复杂，设备成本高昂，且无法满足模拟钢液流动过程中电磁探测的需求的问题。整个装置结构简单，操作方便，成本低廉，且能够探测流体运动过程中各部位产生的电磁现象。

Description

一种模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置
技术领域
本发明属于电磁探测技术领域，尤其涉及一种模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置。
背景技术
随着电磁冶金理论研究及基础研究工作的深入发展，电磁场在冶金领域的应用日益成熟，为冶炼新钢种和提高钢品质提供了重要途径；耐火材料对钢铁冶炼等热工设备的高效安全生产以及产品的质量起着至关重要的作用，是冶金、电力、石油化工和航空航天工业等高温工业生产中必不可少的基础材料，耐火材料的损毁对高温窑炉的安全高效运行和钢铁生产质量影响很大。
钢铁冶炼环境极端，室温下通过实验室模拟研究其流动特性等是一种常用方法，现有技术中的电磁探测装置结构复杂，设备成本高昂，且无法满足模拟钢液流动过程中电磁探测的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种可探测流体运动过程中电磁现象的装置用以研究流体运动过程中的电磁现象。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置，包括驱动装置、盛放装置、匀强磁场生成装置、探测装置和固定支架；
驱动装置固定于固定支架上，用于驱动流体运动；
盛放装置放置于固定支架下方，用于盛放流体；
匀强磁场生成装置与固定支架连接，用于提供匀强磁场和零磁场环境。
上述的模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置中，固定支架包括支架底座、升降架固定套、升降架及驱动装置固定支架；驱动装置固定支架固定在升降架上端；升降架固定套下端通过螺母固定于支架底座，支架底座上设置有凸台，升降架套入升降架固定套内通过第一定位螺丝和第二定位螺丝固定连接；驱动装置固定支架上开设有圆孔。
上述的模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置中，驱动装置包括空气压缩机、气压调节阀、进气阀、气动马达、搅拌杆和叶轮；空气压缩机与进气阀连接，进气阀连接气动马达，搅拌杆通过轴承与气动马达连接，叶轮通过螺纹结合与搅拌杆连接；驱动装置套入驱动装置固定支架上的圆孔中通过螺母固定连接。
上述的模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置中，盛放装置包括盛放腔、防溅盖和多个磁感应强度探测通道；多个磁感应强度探测通道均匀分布在盛放腔的壁面，每个磁感应强度探测通道一端与外界相通，另一端密封，密封端指向盛放腔的竖轴方向；每个磁感应强度探测通道与盛放腔通过螺纹紧密连接；防溅盖放置于盛放腔上，且防溅盖上开有一孔；盛放腔底部设置有与凸台相对应的凹槽，并通过凹槽固定于支架底座的凸台上。
上述的模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置中，匀强磁场生成装置包括第一导体线圈、第二导体线圈、固定装置及滑动装置，第一导体线圈通过固定装置与第二导体线圈相连接，滑动装置与第一导电线圈和第二导电线圈相接，第一导电线圈和第二导电线圈同轴放置，间距等于线圈半径；滑动装置与升降架固定套连接，匀强磁场生成装置设置在盛放装置外部；滑动装置用于调控匀强磁场生成装置的位置。
上述的模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置中，探测装置包括霍尔探头和数字显示器，霍尔探头与数字显示器相连接；霍尔探头置于各磁感应强度探测通道中，数字显示器用于读取并记录特定区域流体内部的磁感应强度。
本发明的有益效果：采用了驱动装置，可直接模拟钢铁在转炉等耐火材料容器内的运动过程；通过采用不同种类的叶轮，可实现流体的不同驱动流动；盛放装置设置有磁感应强度测试通道，可探测流体运动过程中电磁现象；匀强磁场生成装置可在试验区域内形成一定强度磁场，满足多种试验条件下的需求。整个装置结构简单，操作方便，成本低廉，且能够探测流体运动过程中各部位产生的电磁现象。
附图说明
图1为本发明一个实施例模拟和探测流体运动所致电磁现象装置的结构示意图；
图2(a)为本发明一个实施例的驱动装置的结构示意图；
图2(b)为本发明一个实施例的叶轮与定位螺纹孔示意图；
图2(c)为本发明一个实施例的空气压缩机示意图；
图2(d)为本发明一个实施例的气压调节阀示意图；
图3(a)为本发明一个实施例的匀强磁场生成装置结构示意图；
图3(b)为本发明一个实施例的磁感应强度探测通道示意图；
图4(a)为本发明一个实施例的盛放装置结构示意图；
图4(b)为本发明一个实施例的盛放装置立体图；
图5为本发明一个实施例的磁场强度探测装置示意图；
图6为本发明一个实施例的固定支架结构示意图；
其中，100-驱动装置、101-空气压缩机、102-气压调节阀、103-进气阀、104-气动马达、105-搅拌杆、106-叶轮、107-定位螺纹孔，200-盛放装置、201-磁感应强度探测通道、202-盛放腔、203-防溅盖，300-匀强磁场生成装置、301-第一导体线圈、302-第二导体线圈、303-固定装置、304-滑动装置、305a-第一螺纹孔、305b-第二螺纹孔，400-探测装置、401-霍尔探头、402-数字显示器，500-固定支架、501-支架底座、502-升降架固定套、503-升降架、504a-第一定位螺丝、504b-第二定位螺丝、505-驱动装置固定支架、506-凸台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本实施例提供一种模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置，包括：驱动装置和用于探测流体磁场强度的探测装置，还包括盛放装置、匀强磁场生成装置及固定支架。
其中，驱动装置为气动驱动，设置有可驱动流体定向运动的叶轮，用于模拟驱动炼钢过程中钢液流动；盛放装置设置在固定支架上，用于盛放流体；匀强磁场生成装置设置在盛放装置外部，用于为试验提供匀强磁场和零磁场环境；固定支架用于连接驱动装置、盛放装置和匀强磁场生成装置。驱动装置套入驱动装置固定支架后通过螺母固定连接。
而且，固定支架包括支架底座、升降架固定套、升降架及驱动装置固定支架；升降架固定套固定在支架底座上，升降架与升降支架固定套连接；驱动装置固定支架固定在升降架上端；匀强磁场生成装置连接在升降架固定套；升降架固定套下端设有螺纹，通过螺丝固定于支架底座；升降架固定套一侧开设有螺孔，升降架套入升降架固定套内部，通过第一定位螺丝和第二定位螺丝固定连接并控制升降架高度。支架底座上设置有凸台，盛放装置放置在凸台上，通过凸台来固定盛放装置；驱动装置固定支架开设有圆孔，驱动装置从圆孔套入后，使用螺母将驱动装置固定支架与驱动装置固定。
而且，驱动装置包括空气压缩机、气压调节阀、进气阀、气动马达，还包括搅拌杆和叶轮。搅拌杆通过轴承与气动马达连接；叶轮通过螺纹结合与搅拌杆连接。
而且，盛放装置包括盛放腔、多个磁感应强度探测通道和防溅盖；磁感应强度探测通道一端与外界相通，另一端密封，密封端指向盛放腔竖轴方向；多个磁感应强度探测通道固定在盛放腔壁面；盛放装置可为流体运动提供空间，并为流体目标区域磁感应强度探测提供通道。盛放腔外部底部设置有凹槽，用于和支架底座上的凸台对应连接。防溅盖设在盛放腔上，防溅盖开设有供搅拌棒伸入的孔。磁感应强度探测通道与盛放腔腔通过螺纹紧密连接。
而且，匀强磁场生成装置包括第一导体线圈、第二导体线圈、固定装置及滑动装置；第一导体线圈通过固定装置和滑动装置与第二导体线圈固定；第一导体线圈和第二导体线圈用于在试验区域形成匀强磁场或零磁场环境；匀强磁场生成装置通过滑动装置与固定支架连接。
匀强磁场生成装置的第一导体线圈和第二导体线圈同轴放置，间距等于线圈半径。试验过程中，第一导体线圈和第二导体线圈通入正向电流后，在导电线圈中部会形成匀强磁场，磁场强度与通电电流大小相关；第一导体线圈和第二导体线圈通入反向电流，则在导体线圈中部形成零磁场区域；滑动装置用于调控匀强磁场生成装置的位置。
而且，探测装置为高精度特斯拉计；盛放装置设置有探测通道，高精度特斯拉计固定在探测通道内。探测装置包括霍尔探头和数字显示器，霍尔探头固定在磁感应强度探测通道内，对流体目标区域磁感应强度进行探测。
具体实施时，如图1所示，一种模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置，包括驱动装置100、盛放装置200、匀强磁场生成装置300、探测装置400及固定支架500。
如图2(a)、图2(b)、图2(c)、图2(d)所示，驱动装置100包括空气压缩机101、气压调节阀102、进气阀103、气动马达104，还包括搅拌杆105和叶轮106。搅拌杆105通过轴承与气动马达104连接；叶轮106通过螺纹结合与搅拌杆105连接.
驱动装置100工作原理：空气压缩机101将高压气体通过进气阀103输入气动马达104，气动马达104在高压气体驱动下进行运转，带动搅拌杆105和叶轮转动106，叶轮106转动驱动流体运动；转动速度通过气压调节阀102进行调节。
如图3(a)、图3(b)所示，盛放装置200包括：多个磁感应强度探测通道201、盛放腔202和防溅盖203；盛放腔202可采用圆柱形容器，磁感应强度探测通道201一端与外界相通，另一端密封，密封端指向圆柱形容器竖轴方向，多个磁感应强度探测通道201均匀分布在圆柱形容器腔壁面，形成磁感应强度探测阵列。防溅盖203放于盛放腔202之上。
如图4(a)、图4(b)所示，匀强磁场生成装置300包括：第一导体线圈301、第二导体线圈302、固定装置303、滑动装置304、第一螺纹孔305a、第二螺纹孔305b，第一导体线圈301通过固定装置303与第二导体线圈302固定，滑动装置304用于将匀强磁场生成装置300与固定支架500固定连接；滑动装置304通过第一螺纹孔305a、第二螺纹孔305b与升降架固定套502固定连接。
如图5所示，探测装置400包括霍尔探头401和数字显示器402，霍尔探头401固定在磁感应强度探测通道201内，对流体目标区域磁感应强度进行探测。
如图6所示，驱动装置100与驱动装置固定支架505连接固定；匀强磁场形成装置300通过滑动装置304与升降架固定套502连接；盛放装置200放置于支架底座501的凸台506上。503升降架套入502升降架固定套中，通过第一定位螺丝504a和第二定位螺丝504b进行定位调节。
该实验装置的使用方法为：将适量的液体注入盛放装置200中。调整固定支架5升降架503，使驱动装置100叶轮106处于液体中部。将防溅盖203放置于盛放腔200上。将探测装置400霍尔探头401置入磁感应强度探测通道201。启动磁感应强度探测装置400。启动匀强磁场发生装置300，调整实验区域磁场强度。启动驱动装置100，待转速稳定后，记录数字显示器402数值。
该装置结构简单，成本低廉，操作方便，且能满足驱动并探测流体运动过程中电磁现象的技术效果。
本实施例采用了由驱动装置100、盛放装置200、匀强磁场生成装置300、探测装置400及固定支架500组成的模拟和探测流体运动所致电磁现象装置；驱动装置100为高压气体驱动的气动驱动装置；盛放装置200包括磁感应强度探测通道201、盛放腔202；多个磁感应强度探测通道201密封端指向盛放装置竖轴方向，均匀分布在盛放腔202壁面，形成磁感应强度探测阵列；匀强磁场生成装置300包括第一导体线圈301、第二导体线圈302、固定装置303和滑动装置304，固定装置303将第一导体线圈301与第二导体线圈302连接固定，可在试验区域内形成试验所需磁场，匀强磁场生成装置300放置位置可视试验需求通过滑动装置304调整；固定支架500包括支架底座501、升降架固定套502、升降架503、驱动装置固定支架505，升降架固定套502固定在支架底座501上，升降架503与升降架固定套502连接，驱动装置固定支架505固定在升降架503上端；支架底座501上置放盛放装置200，升降架固定端502与匀强磁场生成装置滑动装置304通过第一螺纹孔305a、第二螺纹孔305b连接，驱动装置固定支架505将驱动装置100固定。
该装置使用时，将液体注入盛放容器盛放腔202中，通过匀强磁场生成装置200在试验部位生成所需磁场，通过驱动装置100驱动液体模拟钢水运动，通过放置于盛放装置200磁感应强度探测通道201阵列的磁感应强度探测装置400对流体各部位磁场进行测量；整个装置结构简洁，操作方便，能够探测流体运动过程中各部位产生的电磁现象，有效解决了现有技术中的电磁探测装置结构复杂，设备成本高昂，且无法满足模拟钢液流动过程中电磁探测的需求的问题。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
虽然以上结合附图描述了本发明的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置，其特征是，包括驱动装置、盛放装置、匀强磁场生成装置、探测装置和固定支架；
驱动装置固定于固定支架上，用于驱动流体运动；
盛放装置放置于固定支架下方，用于盛放流体；
匀强磁场生成装置与固定支架连接，用于提供匀强磁场和零磁场环境；
固定支架包括支架底座、升降架固定套、升降架及驱动装置固定支架；驱动装置固定支架固定在升降架上端；升降架固定套下端通过螺母固定于支架底座，支架底座上设置有凸台，升降架套入升降架固定套内通过第一定位螺丝和第二定位螺丝固定连接；驱动装置固定支架上开设有圆孔；
驱动装置包括空气压缩机、气压调节阀、进气阀、气动马达、搅拌杆和叶轮；空气压缩机与进气阀连接，进气阀连接气动马达，搅拌杆通过轴承与气动马达连接，叶轮通过螺纹结合与搅拌杆连接；驱动装置套入驱动装置固定支架上的圆孔中通过螺母固定连接；
盛放装置包括盛放腔、防溅盖和多个磁感应强度探测通道；多个磁感应强度探测通道均匀分布在盛放腔的壁面，每个磁感应强度探测通道一端与外界相通，另一端密封，密封端指向盛放腔的竖轴方向；每个磁感应强度探测通道与盛放腔通过螺纹紧密连接；防溅盖放置于盛放腔上，且防溅盖上开有一孔；盛放腔底部设置有与凸台相对应的凹槽，并通过凹槽固定于支架底座的凸台上。
2.如权利要求1所述的模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置，其特征是，匀强磁场生成装置包括第一导体线圈、第二导体线圈、固定装置及滑动装置，第一导体线圈通过固定装置与第二导体线圈相连接，滑动装置与第一导电线圈和第二导电线圈相接，第一导电线圈和第二导电线圈同轴放置，间距等于线圈半径；滑动装置与升降架固定套连接，匀强磁场生成装置设置在盛放装置外部；滑动装置用于调控匀强磁场生成装置的位置。
3.如权利要求1所述的模拟和探测流体运动所致电磁现象的装置，其特征是，探测装置包括霍尔探头和数字显示器，霍尔探头与数字显示器相连接；霍尔探头置于各磁感应强度探测通道中，数字显示器用于读取并记录特定区域流体内部的磁感应强度。
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中频磁场作用下矩形冒口内部钢液磁场分布的模拟研究;孙兴龙 等;《铸造技术》;20160430;第37卷(第4期);第727-731页 *

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CN110068737A (zh) 2019-07-30

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