[发明专利]一种深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置

权利要求书

1.一种深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置，其特征在于，包括给料井系统、粒子成像测速系统、粒子制备泵送系统及实验台，给料井系统安装在实验台上，粒子成像测速系统正对给料井系统，粒子成像测速系统的激光片光源和图像传感相机布置在实验台的相应轨道上，粒子制备泵送系统连接给料井系统；

具体的，给料井系统包括方形水槽、给料井、中心轴、导流板、分散盘、切线进料管、溢流管和三通管，粒子成像测速系统包括激光控制箱、激光同步器、激光片光源、图像传感相机和图像分析工作台，粒子制备泵送系统包括尾矿料浆搅拌桶、絮凝剂溶液制备桶和蠕动泵，实验台包括给料井放置台、相机轨道和片光源轨道；

方形水槽内中心设置竖直的中心轴，方形水槽内从顶部吊装给料井，给料井上部设置切线进料管，切线进料管距离给料井顶部1～2cm，且与给料井内壁相切，给料井内切线进料管底部向下1cm处安装环形导流板，导流板宽度为给料井直径的10％，给料井出口固定圆锥形分散盘，方形水槽侧面上部开有溢流管，切线进料管连接方形水槽上部外侧的三通管；

给料井放置台在相邻两边分别开设相机轨道和片光源轨道；

方形水槽放置于给料井放置台，激光片光源安装于片光源轨道，图像传感相机安装于相机轨道；

激光片光源通过激光传导臂与激光同步器连接，激光同步器通过光纤数据线和冷却管与激光控制箱连接；

图像传感相机、激光控制箱分别通过光纤数据线与图像分析工作台相连接；

尾矿料浆搅拌桶、絮凝剂溶液制备桶分别通过蠕动硅胶管经蠕动泵与三通管相连接。

2.根据权利要求1所述的深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置，其特征在于，所述相机轨道紧贴给料井放置台长边布置，片光源轨道紧贴给料井放置台短边布置，相机轨道和片光源轨道相互垂直。

3.根据权利要求1所述的深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置，其特征在于，所述激光片光源和图像传感相机分别在片光源轨道和相机轨道自由滑动。

4.根据权利要求1所述的深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置，其特征在于，所述图像传感相机、激光控制箱均通过光纤数据线与图像分析工作台相连接，通过图像分析工作台一键触发启动/关闭激光和图像传感相机图像采集功能，实时同步测试。

5.根据权利要求1所述的深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置，其特征在于，所述给料井系统通体采用亚克力材质，测试时方形水槽注满清水，减小给料井曲面井壁导致的光学畸变现象。

6.根据权利要求1所述的深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置，其特征在于，所述粒子制备泵送系统使用的激光为双脉冲激光，图像传感相机为CCD相机或sCMOS相机。

7.根据权利要求1所述的深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置，其特征在于，所述粒子制备泵送系统制备好的尾矿料浆和絮凝剂溶液经三通管进入切线进料管混合形成絮团，絮团作为给料井内流场特性可视化测试的示踪粒子。

8.根据权利要求1所述的深锥浓密机给料井内流场特性可视化研究实验装置，其特征在于，该装置的使用方法包括步骤如下：

S1：将给料井系统、粒子成像测速系统和粒子制备泵送系统连接并安置于实验台对应的位置；

S2：将方形水槽内注满清水，并开启尾矿料浆搅拌桶和絮凝剂溶液制备桶，提前搅拌制备测试所需尾矿料浆和絮凝剂溶液；

S3：根据实验方案选取的给料井待测区域，调整激光片光源和图像传感相机在各自轨道上的位置，确保待测区域被激光片光全部打亮以及粒子图像被相机有效获取；

S4：开启蠕动泵，首先控制泵送絮凝剂溶液，待絮凝剂溶液稳定泵送进入三通管后，开始同步泵送尾矿料浆，两者经切线进料管混合进入给料井，形成絮团；

S5：通过图像分析工作台一键触发启动激光和相机图像采集功能，捕获给料井待测区域的粒子运移瞬态图像；

S6：获取到相应的图像数量后，通过图像分析工作台一键触发关闭激光和相机图像采集功能，停止测试；

S7：使用图像分析工作台实时分析S5采集的粒子图像，定量分析流场信息，显示给料井流场的整体结构。