本发明专利技术属于材料制备与固废利用交叉技术领域，提供了一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，包括介质存储箱、流量阀、转动轴、旋转辊轮和高速摄像模块，介质存储箱通过管道连接流量阀，所述流量阀通过管道连接出流口，所述出流口位于旋转辊轮的上方，所述旋转辊轮固定于转动轴上，所述转动轴与转动轴驱动机构连接，所述旋转辊轮的后方依次设置有散光板、LED光源，所述旋转辊轮的前方设置有高速摄像模块。以及冷态模拟方法，采用高速摄像模块记录从所述出流口流出的流体介质在所述旋转辊轮的辊面上的运动铺展过程。本发明专利技术通过调整不同的设备参数，可以直接观测到流体在辊面的运动铺展过程，有助于找出影响辊面流体运动的因素。素。素。
【技术实现步骤摘要】
一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置及方法
[0001]本专利技术属于材料制备与固废利用交叉
，特别涉及一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置及方法。
技术介绍
[0002]随着离心法制备各类纤维技术的广泛应用，流体在旋转辊面的运动铺展过程成为纤维制备过程中需要共同面对的问题。影响流体在旋转辊面的运动铺展过程的因素众多，如流体性质，辊轮转速，辊轮直径，流口位置等。在目前的实际生产过程中，对于设备参数设定大多依赖生产经验进行调节。对于离心法制备纤维的相关研究仍处于起步阶段，且国内暂时没有相关的冷态实验装置。
[0003]在实际生产过程中，辊轮旋转速度超过150r/s，辊面温度超过1500℃，存在飞溅，喷射等相关风险。随着离心法制备纤维的广泛应用，针对离心法的相关研究也在逐步开展。由于实验环境较为恶劣，且利用生产线开展实验成本较高，无法在生产现场开展相关的观测实验。因此有必要建立离心法制备纤维的冷态模拟装置，通过调整不同的设备参数，对流体在旋转辊面的运动铺展行为进行研究。
技术实现思路
[0004]本专利技术针对现有技术中存在的不能直接观测高温熔体在旋转辊面上的运动铺展过程的技术问题，提供一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置及方法，通过调整不同的设备参数，可以直接观测到流体在辊面的运动铺展过程，有助于找出影响辊面流体运动的因素。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，包括介质存储箱、流量阀、转动轴、旋转辊轮和高速摄像模块，介质存储箱通过管道连接流量阀，所述流量阀通过管道连接出流口，所述出流口位于旋转辊轮的上方，所述旋转辊轮固定于转动轴上，所述转动轴与转动轴驱动机构连接，所述旋转辊轮的后方依次设置有散光板、LED光源，所述旋转辊轮的前方设置有高速摄像模块，所述高速摄像模块用于拍摄从所述出流口流出的流体介质在所述旋转辊轮的辊面上的运动铺展过程。
[0006]进一步的，所述旋转辊轮的右上方设置有挡流板，所述挡流板的下端距离所述旋转辊轮的辊面3
‑
5mm，所述出流口位于所述旋转辊轮的左上方，与所述旋转辊轮的中心线之间的夹角为5
°‑
55
°
。
[0007]进一步的，所述转动轴驱动机构包括电动机、主动轮、从动轮和皮带，所述电动机的输出轴与主动轮连接，所述主动轮通过皮带与从动轮连接，所述从动轮与所述转动轴连接。
[0008]进一步的，所述电动机与转动轴的传动比为1:4，所述电动机的转速为0
‑
3000r/min，所述转动轴的转速为0
‑
12000r/min。
[0009]进一步的，所述旋转辊轮的数量不止一个，具有不同的直径，多个所述旋转辊轮中
的一个通过螺母安装于所述转动轴上。
[0010]进一步的，所述旋转辊轮上方安装有滑轨装置，所述出流口固定在所述滑轨装置的滑块上，所述出流口在所述滑轨装置上沿所述旋转辊轮的轴向方向和径向方向滑动。
[0011]进一步的，所述转动轴位于轴承座内，所述LED光源固定在所述轴承座上，所述散光板固定于所述LED光源上。
[0012]进一步的，所述旋转辊轮的下方设置有集流槽，回收泵的入口通过管道连接所述集流槽，所述回收泵的出口通过管道连接所述介质存储箱。
[0013]本专利技术采用的技术方案还是：一种离心法制备纤维过程的冷态模拟方法，使用上述离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，包括以下步骤：
[0014]步骤1：配置流体介质，将流体介质投放到介质存储箱中；
[0015]步骤2：安装旋转辊轮，设置出流口位置；
[0016]步骤3：开启LED光源；设置旋转辊轮转速，然后开启电动机；
[0017]步骤4：打开所述回收泵、流量阀和高速摄像模块，利用所述高速摄像模块记录20
‑
30秒；
[0018]步骤5：关闭所述流量阀、LED光源、电动机、高速摄像模块和回收泵；
[0019]步骤6：结合所述高速摄像模块采集的视频，观察流体介质在所述旋转辊轮的辊面的运动铺展过程。
[0020]进一步的，所述流体介质为甘油
‑
水溶液，甘油的质量分数为85％、75％或60％。
[0021]工作原理：
[0022]与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：
[0023]1.本专利技术的流体介质循环使用，减少消耗；试验装置自动化程度较高；实验环境风险小；使用成本低；观测效果好；本装置可用于研究离心法制备纤维过程流体在辊面的运动铺展过程，模拟实验结果准确、可靠性高，对实际生产具有较高的参考性。
[0024]2.本专利技术可模拟制备硅酸铝陶瓷纤维过程时，熔体在辊面运动铺展过程，可直接观测辊面流体运动形态，从而实现冷态模拟高温熔体在辊面运动铺展过程，解决工业生产应用中高温熔体在辊面铺展时无法开展观测的问题，为指导生产实践提供新的解决思路。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例的冷态模拟装置的结构示意图。
[0026]图中：1
‑
介质存储箱；2
‑
回收泵；3
‑
电动机；4
‑
流量阀；5
‑
集流槽；6
‑
高速摄像模块；7
‑
旋转辊轮；8
‑
散光板；9
‑
LED光源；10
‑
转动轴；11
‑
出流口；12
‑
挡流板。
具体实施方式
[0027]为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作详细说明。
[0028]实施例1
[0029]本专利技术的实施例提供了一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，如图1所示，其包括介质存储箱1、流量阀4、转动轴10、旋转辊轮7和高速摄像模块6。介质存储箱1通过管道连接流量阀4，所述流量阀4通过管道连接出流口11，所述出流口11位于旋转辊轮7的左上
方，与所述旋转辊轮7的中心线之间的夹角为5
°‑
55
°
。所述旋转辊轮7上方安装有XY轴滑轨装置(图中未画出)，所述出流口11固定在所述滑轨装置的滑块上，所述出流口11可以在所述滑轨装置上沿所述旋转辊轮7轴向方向和径向方向滑动并固定。
[0030]所述旋转辊轮7固定于转动轴10上，所述转动轴10与转动轴驱动机构连接。所述转动轴驱动机构包括电动机3、主动轮、从动轮和皮带，所述电动机3的输出轴与主动轮连接，所述主动轮通过皮带与从动轮连接，所述从动轮与所述转动轴10连接。所述电动机3通过主动轮、从动轮和皮带带动所述转动轴10转动，继而带动所述旋转辊轮7转动。本实施例中，所述电动机3采用三相异步电动机，所述三相异步电动机的转速为0
‑
3000r/min，所述三相异步电动机与转动轴10的传动比为1:4，故而，所述转动轴1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，其特征在于：包括介质存储箱、流量阀、转动轴、旋转辊轮和高速摄像模块，介质存储箱通过管道连接流量阀，所述流量阀通过管道连接出流口，所述出流口位于旋转辊轮的上方，所述旋转辊轮固定于转动轴上，所述转动轴与转动轴驱动机构连接，所述旋转辊轮的后方依次设置有散光板、LED光源，所述旋转辊轮的前方设置有高速摄像模块，所述高速摄像模块用于拍摄从所述出流口流出的流体介质在所述旋转辊轮的辊面上的运动铺展过程。2.如权利要求1所述的一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，其特征在于：所述旋转辊轮的右上方设置有挡流板，所述挡流板的下端距离所述旋转辊轮的辊面3
‑
5mm，所述出流口位于所述旋转辊轮的左上方，与所述旋转辊轮的中心线之间的夹角为5
°‑
55
°
。3.如权利要求1或2所述的一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，其特征在于：所述转动轴驱动机构包括电动机、主动轮、从动轮和皮带，所述电动机的输出轴与主动轮连接，所述主动轮通过皮带与从动轮连接，所述从动轮与所述转动轴连接。4.如权利要求3所述的一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，其特征在于：所述电动机与转动轴的传动比为1:4，所述电动机的转速为0
‑
3000r/min，所述转动轴的转速为0
‑
12000r/min。5.如权利要求1或2所述的一种离心法制备纤维过程的冷态模拟装置，其特征在于：所述旋转辊轮的数量不止一个，具有不同的直径，多个所述旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：甄常亮，赵凯，陈伟，于建宇，王宝祥，齐西伟，张巧荣，王伟兴，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：
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