专利名称：孔口管嘴实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流体力学试验仪器技术领域，具体涉及一种孔口管嘴实验仪。
背景技术：
孔口管嘴实验是流体力学(水力学)教学中必须的实验之一。西安理工大学在二十世纪九十年代以前应用的孔口管嘴实验仪，水箱高度2m，宽度0.5m,供水系统是专门的水泵、水塔，流量用磅秤、水桶和秒表测量，由于流量较大，射距较远，水流入桶溅出较多，须2^3个人配合才能进行实验，测量难度大，精度受到一定的影响。近几年来，浙江大学研制了一种台式小型化自循环的孔口管嘴实验仪，该仪器水箱高度较低，水位用三个固定小口来调节，测量的范围较窄。河海大学的孔口管嘴实验仪也是自循环系统，孔口的位置用法兰与稳水箱固定，可以更换各种管嘴，用改变溢流板的高度来调节稳水箱中的水位。综上，目前使用的孔口管嘴实验仪器的功能基本相同，存在的问题是:大仪器损耗的功率大，测量难度大；小型化的仪器实验的范围小，有些仪器只能侧三个流量，用橡皮塞堵孔口时会造成孔口刃口的损坏，达不到学生实训的目的，测量精度受到影响。
发明内容本实用新型的目的是提供一种孔口管嘴实验仪，以解决现有自循环孔口管嘴实验仪器测量水头低、测点少、测量范围小、且孔口刃口容易损坏的问题，提高仪器测量的范围和测量精度。本实用新型所采用的技术方案是，一种孔口管嘴实验仪，包括稳水箱，稳水箱内设置有竖直向的稳水板，稳水板上均勻开有多个通孔，稳水板将稳水箱分为第一腔体和第二腔体，第一腔体内固定设置有隔板，隔板将第一腔体分为进水腔和出水腔，且隔板的高度小于稳水箱箱体的高度，第一腔体内还设置有调节板，调节板紧贴隔板设置且能上下活动，调节板上固定有便于抓握的调节杆，调节板的高度小于稳水箱箱体的高度，调节板的上方和稳水箱的箱体之间形成溢流孔，进水腔与外部进水管道相连接，出水腔与外部溢流管道相连接，稳水箱的第二腔体侧壁上同轴安装有孔口和管嘴，孔口和管嘴上设置有带螺纹的堵头，管嘴上连接有用以测量真空度的U形管，稳水箱的侧壁上还安装有水位传感器，水位传感器的零点为孔口和管嘴的形心，孔口和管嘴的下方设置有集水箱，集水箱通过退水道与导水抽屉相通，导水抽屉装有用以控制流量和水深测量时间的限位开关，导水抽屉的出水端下方设置有盛水容器，盛水容器下设置有称重传感器，水位传感器和称重传感器还与差压流量测量仪相连接。本实用新型的特点还在于，外部进水管道为上水管，上水管的一端与供水箱内的水泵相连接，且另一端与稳水箱相连接，上水管上安装有上水调节阀门，外部溢流管道为溢流管，溢流管的另一端与供水箱相通。盛水容器 的侧壁上开有排水孔且内腔安装有排水泵，排水泵上的排水管道穿过排水孔与接水盒相连接，接水盒通过回水管与供水箱相通。[0008]稳水箱安装在试验台上，供水箱和盛水容器均安装在试验台的下方。孔口和管嘴通过法兰安装在稳水箱上。本实用新型的有益效果是，能测量孔口和管嘴出流的流量系数，其孔口和管嘴采用法兰与稳水箱固定，可以更换各种形状的孔口和管嘴；调节板调节的幅度大，可以测量任意水头；在孔口和管嘴出口设计了带螺纹的堵头，堵漏方便，结构简单，不会破坏孔口的刃□。本实用新型体积小，结构简单，制造容易，测量精度高，便于操作。
图1是本实用新型孔口管嘴实验仪的结构示意图；图2是图1的俯视图；其中，1.供水箱，2.水泵，3.上水管，4.上水调节阀门，5.调节板，6.隔板，7.溢流管，8.调节杆，9.溢流孔，10.稳水板，11.稳水箱，12.水位传感器，13.法兰，14.孔口，15.管嘴，16.堵头，17.U形管，18.集水箱，19.退水道，20.导水抽屉，21.限位开关，22.盛水容器，23.称重传感器，24.差压流量测量仪，25.排水泵，26.排水孔，27.接水盒，28.回水管，29.实验台。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型孔口管嘴实验仪，包括稳水箱11，稳水箱11内设置有竖直向的稳水板10,稳水板10上均勻开有多个通孔,稳水板10将稳水箱11分为第一腔体和第二腔体。第一腔体内固定设置有隔板6，隔板6将第一腔体分为进水腔和出水腔，且隔板6的高度小于稳水箱11箱体的高度，第一腔体内还设置有调节板5，调节板5紧贴隔板6设置且能上下活动。调节板5上固定有便于抓握的调节杆8，调节板5的高度小于稳水箱11箱体的高度，调节板5的上方和稳水箱11的箱体之间形成溢流孔9。调节板5相当于一活动闸板，通过调节杆8上下拉动，用来调节稳水箱中的水位。隔板6的作用是支撑调节板5和保证孔口出流为小孔口出流。进水腔与外部进水管道相连接，出水腔与外部溢流管道相连接。当稳水箱11中的水位超过溢流孔9的底缘高度时，多余的水从溢流孔9泄入外部溢流管道，保证稳水箱11中的水流为恒定流，稳水箱11的第二腔体侧壁上同轴安装有孔口 14和管嘴15，如果要做其他形状的孔口实验或管嘴实验，可以从法兰13处拆卸和安装。由于孔口 14和管嘴15要分开进行实验，在做孔口实验时，须将管嘴堵住(同理，做管嘴实验时，须将孔口堵住)，因此在孔口 14和管嘴15上设置有带螺纹的堵头16。管嘴15上连接有用以测量管嘴15内真空度的U形管17。稳水箱11的侧壁上还安装有水位传感器12，水位传感器12的零点为孔口 14和管嘴15的形心，以测量孔口 14或管嘴15形心以上的水深。孔口 14和管嘴15的下方设置有集水箱18，集水箱18通过退水道19与导水抽屉20相通，导水抽屉20上装有用以控制流量和水深测量时间的限位开关21，导水抽屉20的出水端下方设置有盛水容器22，盛水容器22下设置有称重传感器23，称重传感器23称出测量时段内水的重量，其重量除以测量时间即为流量。水位传感器12和称重传感器23还与差压流量测量仪24相连接，通过计算显示出测量时段内的水深和流量。[0017]进水管道为上水管3，上水管3的一端与供水箱I内的水泵2相连接，且另一端与稳水箱11相连接，上水管3上安装有上水调节阀门4。外部溢流管道为溢流管7，溢流管7的另一端与供水箱I相通。盛水容器22的侧壁上开有排水孔26且内腔安装有排水泵25，排水泵25上的排水管道穿过排水孔26与接水盒27相连接，接水盒27通过回水管28与供水箱I相通，整个系统为自循环系统。稳水箱11安装在试验台29上，供水箱I和盛水容器22均安装在试验台29的下方。本实用新型的孔口管嘴实验仪的工作原理是:水流经过孔口 14流出的流动现象称为孔口出流；在孔口 14上连接长3 4倍孔口直径的短管，水流经过短管并在出口断面满管流动的水流现象称为管嘴出流。孔口 14和管嘴15主要用来控制液流和量测流量。 孔口出流可分为自由出流和淹没出流，小孔口出流和大孔口出流，常水头孔口出流和变水头孔口出流，薄壁孔口出流和厚壁孔口出流。当孔壁厚度达到孔口高度的3 4倍时，出流充满孔壁的全部周界，此时便是管嘴出流。本实用新型的操作步骤是:一、自动测量方法1.记录孔口 14和管嘴15的直径。2.用堵头16堵住孔口 14或管嘴15的出口(做孔口出流时堵住管嘴15的出口，做管嘴出流时堵住孔口 14的出口)。3.打开差压流量测量仪24的电源，将仪器预热15分钟。4.打开水泵2，将稳水箱11上的调节板5调至最大，给稳水箱11充满水，并保持溢流状态。5.待水流稳定后，将导水抽屉19拉出开始测量，这时差压流量测量仪24显示重量、时间和孔口或管嘴形心以上的水深值。6.将导水抽屉19推进，本次测量结束，待10秒钟后，差压流量测量仪24上的显示框显示本次测量液体的净重、测量时间和水深。将本次测量结果记录在相应的表格中。7.打开排水泵25，将盛水容器22中的水排出。待盛水容器22中的水排完或排放停止后即可开始第二次测量。8.调节调节板5，使流量逐渐减小或增加，重复第5步至第7步多次。9.实验结束后将仪器恢复原状。10.对测量数据进行分析计算。二、传统测量方法1.记录孔口和管嘴的直径。2.用堵头16堵住孔口 14或管嘴15的出口(做孔口出流时堵住管嘴15的出口，做管嘴出流时堵住孔口 14的出口)。3.打开水泵2，将稳水箱11上的调节板5调至最大，给稳水箱11充满水，并保持溢流状态。4.将导水抽屉19放在适当位置，使从退水道19流出的水流直接流入接水盒27。5.待水流稳定后，用量筒和秒表测量流量，用钢尺测量孔口或管嘴形心以上的水头。6.调节调节板5，使流量逐渐减小或增加，重复第5步多次。7.实验结束后将仪器恢复原状。8.对测量数据进行分析计算。
权利要求1.一种孔口管嘴实验仪，其特征在于，包括稳水箱(11)，所述稳水箱(11)内设置有竖直向的稳水板(10)，所述稳水板(10 )上均匀开有多个通孔，所述稳水板(10 )将稳水箱(11)分为第一腔体和第二腔体，所述第一腔体内固定设置有隔板(6)，所述隔板(6)将第一腔体分为进水腔和出水腔，且隔板(6)的高度小于稳水箱(11)箱体的高度，所述第一腔体内还设置有调节板(5)，所述调节板(5)紧贴隔板(6)设置且能上下活动，所述调节板(5)上固定有便于抓握的调节杆(8)，调节板(5)的高度小于稳水箱(11)箱体的高度，所述调节板(5)的上方和稳水箱(11)的箱体之间形成溢流孔(9)，所述进水腔与外部进水管道相连接，所述出水腔与外部溢流管道相连接， 所述稳水箱(11)的第二腔体侧壁上同轴安装有孔口(14)和管嘴(15)，所述孔口(14)和管嘴(15)上设置有带螺纹的堵头(16)，所述管嘴(15)上连接有用以测量真空度的U形管(17)，所述稳水箱(11)的侧壁上还安装有水位传感器(12)，所述水位传感器(12)的零点为孔口(14)和管嘴(15)的形心，所述孔口(14)和管嘴(15)的下方设置有集水箱(18)，所述集水箱(18 )通过退水道(19 )与导水抽屉(20 )相通，所述导水抽屉(20 )上装有用以控制流量和水深测量时间的限位开关(21)，所述导水抽屉(20)的出水端下方设置有盛水容器(22)，所述盛水容器(22 )下设置有称重传感器(23 )，所述水位传感器(12 )和称重传感器(23 )还与差压流量测量仪(24)相连接。
2.按照权利要求1所述的孔口管嘴实验仪，其特征在于，所述外部进水管道为上水管(3)，所述上水管(3)的一端与供水箱(I)内的水泵(2)相连接，且另一端与稳水箱(11)相连接，所述上水管(3)上安装有上水调节阀门(4)，所述外部溢流管道为溢流管(7)，所述溢流管(7)的另一端与供水箱(I)相通。
3.按照权利要求2所述的孔口管嘴实验仪，其特征在于，所述盛水容器(22)的侧壁上开有排水孔(26)且内腔安装有排水泵(25)，所述排水泵(25)上的排水管道穿过排水孔(26 )与接水盒(27 )相连接，所述接水盒(27 )通过回水管(28 )与供水箱(I)相通。
4.按照权利要求3所述的孔口管嘴实验仪，其特征在于，所述稳水箱(11)安装在试验台(29)上，所述供水箱(I)和盛水容器(22)均安装在试验台(29)的下方。
5.按照权利要求1所述的孔口管嘴实验仪，其特征在于，所述孔口(14)和管嘴(15)通过法兰(13 )安装在稳水箱(11)上。
专利摘要本实用新型公开了一种孔口管嘴实验仪，包括稳水箱，稳水箱内设置有均匀开有多个通孔的稳水板，稳水板将稳水箱分为第一腔体和第二腔体，隔板将第一腔体分为进水腔和出水腔，调节板紧贴隔板设置且能上下活动，且隔板和调节板的高度小于稳水箱箱体的高度，调节板的上方和稳水箱的箱体之间形成溢流孔，进水腔与外部进水管道相连接，出水腔与外部溢流管道相连接，稳水箱的第二腔体侧壁上同轴安装有孔口和管嘴，管嘴上连接有U形管，稳水箱的侧壁上还安装有水位传感器，孔口和管嘴的下游依次设置有集水箱、退水道、导水抽屉和盛水容器。本实用新型解决了现有自循环孔口管嘴实验仪器测量水头低、测点少、测量范围小、且孔口刃口容易损坏的问题。
文档编号G09B23/12GK202976607SQ20122062924
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者张志昌, 刘亚菲 申请人:西安理工大学