[实用新型]自循环式静压传递自动扬水仪

说明书

本发明创造属于教学实验仪器。

静压传递现象又称“静压奇观”。静压传递实验装置是进行流体静压传递特性、流体的能量转换等方面研究的一类十分重要的教学仪器。现有的这类仪器仅由附图中的上、下密封压力水箱3和9，上、下集水箱4和12及下水管8、通气管7等部件构成。其优点是能清晰演示静压传递现象。其工作过程为：上集水箱4中的水经下水管8流入下密封压力水箱9，箱9中水位增高使气体压缩，表面压强增大，经过通气管7等压传递给上密封压力水箱3，使箱3中的水压升高，箱内水体便经过喷水管2喷扬到高处。其缺点是：当上密封压力水箱3中水体喷射完或者下密封压力水箱9中水位满顶后，实验便中途停止，而必须人工打开水箱3和9的塞盖，放掉箱9中的水，再给箱3中加水，并由人工向上集水箱4补充供水，完成了这一系列人工操作后，方能继续进行实验。

本实用新型目的是在仪器内装设自循环供水装置，以便能自动向上集水箱4补充供水，并能自动向上密封压力水箱3加水和能使下密封压力水箱9自动排水，克服依靠人工操作的弊端。

本实用新型要点在于：仪器内设有由下集水箱12、电动水泵11、上集水箱4和出水管道1构成的自循环供水装置；上密封压力水箱3由逆止阀6及相应的阀道与上集水箱4相连接；下密封压力水箱9设有虹吸管5与下集水箱12相连接。逆止阀6由锥形活塞式或平板形盖式的活门和形状相应的阀道构成，该阀当上密封压力水箱3内压力高于上集水箱4压力时关闭，低于时开启。虹吸管5进口端插入并接近下密封压力水箱9的底部，出口端低于进口端位置，虹吸管顶部低于并接近上集水箱4的最高水位。过水系统均采用透明有机玻璃制成。

本仪器的静压传递实验自动工作原理如附图所示。现结合附图作具体说明：

具有一定位置势能的上集水箱4中的水体经下水管8流入下密封压力水箱9，使箱9中的表面压强增大，并经通气管7等压传递给上密封压力水箱3，使箱3中的水体在表面压强作用下经过扬水管与喷头2喷射到高处，实现由静压传递而扬水的实验目的。当箱9中的水位满顶后，水压继续上升，至使虹吸管5内的水位满顶且发生虹吸流动，把箱9中的水排入下集水箱12，并使得箱9与箱3中的表面压强降低。这时，因上密封压力水箱3中的水体经一段时间喷扬以后已基本排空，其表面压强更为降低，在上集水箱4的水压力作用下，逆止阀6就自动开启，水自水箱4自动流入箱3。箱4中的水位随之降低，并低于管8的进口，箱9中的水体得不到外来补充，很快经虹吸管排完。接着，在水泵11的作用下使自循环供水装置工作，使箱12中的水经管道1给水箱4供水，使水箱4中的水位逐渐升高并淹没管8的进口，于是第二次静压传递扬水现象又重复开始，如此周而复始，形成了自循环式静压传递自动扬水的“静压奇观”实验过程。

本实用新型已在实验室试制成样品，除水泵11和电气室外，实验系统所有构件均用透明有机玻璃制作。试验结果表明，上、下密封压力水箱高差40cm以上时，喷水扬程高于30cm，整个往复实验过程自动、协调、连续。样机体积为70×15×80〔cm〕³，功耗是70W。实验中可清晰地观察“静压奇观”的静压传递现象、喷水高度与落差之间的能量转换关系及虹吸的发生条件等多项实验。

本自循环静压传递扬水仪的优点是：

1.自循环供水、能自动往复性连续实验，完全解脱人工给排水的麻烦。

2.扬水量大，喷泉壮观，与原同体积的静压传递实验仪相比，扬水量可增大十多倍。因为原来那种仪器扬水量增大以后，人工给排水的次数就大大增加，所以不得不减少流量来减少人工操作的次数。

3.本仪器的结构方案与原理有工程实际应用意义，例如，山区提水等用途。

4.外型小巧美观、透明可视性好，实验功能齐备，十分适合教学需求。

本发明可广泛应用于大、中专院校的航空、水利、机械、化工、建筑、冶金、交通、环保、生物工程、食品、医学等专业的工程流体力学的教学实验中。