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专利号: 201910184391X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统,其特征在于,主要包括颗粒供给装置、液滴产生装置、颗粒回收装置、图像采集及处理系统,所述颗粒供给装置和液滴产生装置安装在支架上,所述支架包括底部轨道(1)、底座A(2)、底座B(3)、升降轨道A(4)、升降轨道B(5),所述底座A(2)、底座B(3)分别设于所述底部轨道(1)上并可沿底部轨道(1)左右移动,所述升降轨道A(4)垂直设于底座A(2)上,所述升降轨道B(5)垂直设于底座B(3)上,升降轨道A(4)和升降轨道B(5)相对设置;

所述颗粒供给装置包括进料斗(6)、进料滑道(7)、锥形储料仓(8)、颗粒出口(9)和轨道卡座A(10),所述进料斗(6)固定在升降轨道A(4)上部,进料斗(6)的下方设有导向管(11),所述轨道卡座A(10)设于升降轨道A(4)上并可沿升降轨道A(4)上下移动,所述轨道卡座A(10)的右侧上部设有一段凹槽(12),所述进料滑道(7)设置在进料斗(6)下方,进料滑道(7)的一端底部设有滚轮(13),滚轮(13的滚轮轴卡在凹槽(12内,轨道卡座A(10)上设有进料滑道角度调节装置,所述进料滑道角度调节装置包括旋钮A(14)、一个大滑轮(15.1)、两个小滑轮(15.2)和皮带(16),大滑轮(15.1)设在旋钮A(14)的转轴上,两个小滑轮(15.2)分别位于大滑轮(15.1)两侧,且大滑轮(15.1)与两个小滑轮(15.2通过皮带(16)连接,通过旋转旋钮A(14)使大滑轮(15.1)转动,从而通过皮带(16)的转动,带动大滑轮(15.1)与两个小滑轮(15.2)同步转动,皮带(16)驱动滚轮(13)转动,所述进料滑道(6)通过滚轮(13)与凹槽(12)滑动连接,垂直轨道卡座A(10)设有一支撑板(17),进料滑道(7)的另一端斜靠在支撑板(17)的右上端并伸入所述锥形储料仓(8)内,支撑板(17)右侧设有旋转轴(18),所述锥形储料仓(8)的敞口端通过卡口固定在旋转轴(18)上,旋转轴(18)一端固定连接有一旋钮B(19),所述颗粒出口(9)与锥形出料仓(8)的底部连为一体并相通;

所述液滴产生装置包括针头(20)、针管(21)、针管推进管(22)、旋转推进器(23)、垂直微调轨道(24)、轨道卡座B(25)、水平轨道底座(26)和水平微调装置(27),所述轨道卡座B(25)设于升降轨道B(5)上并可沿升降轨道B(5)上下移动,所述水平轨道底座(26)垂直轨道卡座B(25)设置,所述水平微调装置(27)设于水平轨道底座(26)上并可沿水平轨道底座(26)左右移动,水平微调装置(27)上设有旋钮C(28),水平微调装置(27)的左侧与垂直微调轨道(24)滑动连接,所述旋转推进器(23)、针管推进管(22)、针管(21)、针头(20)从上到下依次连接,旋转推进器(23)和针管推进管(22)分别固定在垂直微调轨道(24)左侧;

所述颗粒回收装置包括颗粒-液滴回收皿(31),所述颗粒-液滴回收皿(31)放置在所述底部轨道(1)上、碰撞区域(30)的正下方;

所述图像采集及处理系统包括照明装置、高速摄像机和计算机,所述照明装置包括主照明灯A(32)、主照明灯B(33),所述主照明灯A(32)设于升降轨道A(4)下部并可沿升降轨道A(4)上下移动,所述主照明灯B(33)设于升降轨道B(5)下部并可沿升降轨道B(5)上下移动,所述高速摄像机(35)设于支架前方,所述计算机(34)和高速摄像机(35)的端口连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统,其特征在于,所述照明装置还包括辅助照明灯(37),辅助照明灯固定在支撑架(38)上。

3.根据权利要求1所述的一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统,其特征在于,所述高速摄像机(35)通过三角架(36)支撑。

4.根据权利要求1所述的一种用于液滴-颗粒碰撞凝并测试的实验系统,其特征在于,所述垂直微调轨道(24)的边缘刻有标度尺(29)。

5.一种基于权利要求1至4任一项所述的实验系统进行液滴-颗粒碰撞凝并测试的方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)将需要实验的颗粒通过小勺倒入进料斗(6),颗粒通过进料斗(6)的导向管(11)进入进料滑道(7),均匀落入锥形储料仓(8),通过颗粒出口(9)落出,通过调节旋钮A(14)改变进料滑道(7)角度,通过调节轨道卡座A(10)的上下位移和旋钮B(19)改变颗粒出口(9)的高度和角度,经过调节颗粒滑落角度,使颗粒进入指定碰撞区域(30),调节好位置和角度后暂停向进料斗(6)倒入颗粒,等锥形储料仓(8)中颗粒全部滑落后进行下一步;

(2)用针管(20)吸取适量待测液滴溶液,安装好针管(21)、针头(20)和针管推进管(22),通过卡扣(39)固定在垂直微调轨道(24)左侧,通过旋转旋转推进器(23)使针管(21)内液体通过针头(20)形成液滴并滴落,通过调节升降轨道B(5)的水平位移使液滴能滴入指定碰撞区域(30),通过调节轨道卡座B(25)的上下位移改变液滴进入指定碰撞区域(30)的速度;

(3)向进料斗(6)中倒入颗粒,同时旋转旋转推进器(23),使得颗粒和液滴同时落下,然后通过旋转水平微调旋钮(28),微调针头(20)水平位置,使得落下液滴能够与颗粒在碰撞区域(30)内相遇碰撞,同时开启主照明灯A(32)、主照明灯B(33)并调节到与碰撞区域(30)等高位置,利用高速摄像机(35)拍摄整个相遇碰撞过程,然后通过计算机(34)软件后期处理编辑,采集挑选出碰撞结合过程的图像,形成颗粒-液滴碰撞凝并过程。