一种水中负压科普实验装置的制作方法

本发明涉及科普实验装置，具体涉及一种水中负压科普实验装置。

背景技术：

关于负压的实验装置有很多，但是现有的负压科普实验装置均存在娱乐性和观赏性低等缺点，如何在进行负压科普实验的同时，满足娱乐性和观赏性是我们所要解决的问题。

技术实现要素：

本发明目的是解决现有负压科普实验装置存在娱乐性和观赏性低的技术不足，提供一种水中负压科普实验装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水中负压科普实验装置，包括：两个不同水面高度的水池，在低水池与高水池中设置透明倒u形管，其特征在于：所述透明倒u形管顶部与负压发生器用管路连接，两侧下部与供养泵连接，在所述水池延伸的水平段分别安装挡水门机构，在所述低水池与高水池下方设置地柜，地柜内放置过滤底缸，所述负压发生器、水泵安装在过滤底缸内。

进一步，在所述低水池延伸的水平段安装低池挡水门机构，在所述高水池延伸的水平段安装高池挡水门机构；所述低池挡水门机构和高池挡水门机构均由手轮、转动轴、门扇、门框组成，转动轴一端安装手轮，中部安装门扇，门扇与门框之间设有橡胶密封圈；在所述低池门框左右两侧穿管到外部与低池球阀的两端连接，在所述高池门框左右两侧穿管到外部与高池球阀的两端连接；所述水泵出口接三通，一端上水到高水池，一端接负压发生器，高水池溢流到低水池底部，低水池再溢流到过滤底缸。

进一步，所述供氧泵出气端接止回阀，止回阀出气进入所述透明倒u形管内部左右两侧。

进一步，在台面上设置所述低池球阀、高池球阀的手柄。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

本发明中透明倒u形管的设置，有利于观察；挡水门机构的设置，可通过手动打开，使得鱼儿能够从高低池来回游动，提高了观赏性和娱乐性；供氧泵的设置，提供了足够的氧气供鱼儿生存并起到造景作用；抽气装置的设置，提高倒u形内部水位并保证了实验装置的气循环。本发明具有观赏性和娱乐性高、使用方便、有利于推广的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中挡水门的结构示意图。

其中：1-水池、1.1-低水池、1.2-高水池、2-透明倒u形管、3-负压发生器、4-供氧泵、4.1-止回阀、5-挡水门机构、5.1-低池挡水门机构、5.2-高池挡水门机构、5.3-手轮、5.4-转动轴、5.5-门扇、5.5.1-低池门扇、5.5.2-高池门扇、5.6-门框、5.6.1-低池门框、5.6.2-高池门框、6-地柜、7-过滤底缸、8-水泵、9-组装法兰、s5-低池球阀、s6-高池球阀。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

如图1、2所示，一种水中负压科普实验装置，包括：两个不同水面高度的水池1，在其低水池1.1与高水池1.2中设置透明倒u形管2，所述透明倒u形管2顶部与负压发生器3用管路连接，所述透明倒u形管2的两侧下部与供氧泵4连通，在所述高、低水池延伸的水平段分别安装挡水门机构5，在所述低水池1.1与高水池1.2下方设置地柜6，地柜内放置过滤底缸7，所述负压发生器3、水泵8安装在过滤底缸7内。

在所述低水池1.1延伸的水平段安装低池挡水门机构5.1，在所述高水池1.2延伸的水平段安装高池挡水门机构5.2，所述低池挡水门机构5.1和高池挡水门机构5.2均由手轮5.3、转动轴5.4、门扇5.5和门框5.6组成，转动轴5.4一端安装手轮5.3、中部安装门扇5.5，门扇与门框之间设有橡胶密封圈；在所述低池门框5.6.1左右两侧穿管到外部与低池球阀s5两端连接，在所述高池门框左右两侧穿管到外部与高池球阀s6两端连接；所述水泵8出口接三通，一端上水到高水池1.2，一端接负压发生器3，高水池1.2溢流到低水池1.1底部，低水池1.1再溢流到过滤底缸7。

所述供氧泵4出气端接止回阀4.1，止回阀4.1出气进入所述透明倒u形管2内部左右两侧。

所述低池挡水门机构5.1的转动轴5.4穿出部位承受0-h的水压变化，并加装密封。

为了方便清洗内部，所述透明倒u形管2与高水池1.2、低水池1.1延伸的水平段连接处，分別用组装法兰9连接，并用密封垫密封。

在台面上设置所述低池球阀、高池球阀的手柄，管路被隐藏。

本发明的工作原理：

透明倒u形管2正常满水状态：当高池门扇5.5.2压紧，高池球阀s6关闭，低池门扇5.5.1可开可闭，低池球阀s5为打开，透明倒u形管2顶部g点压强为-h；当低池门扇5.5.1压紧，低池球阀s5关闭，高池门扇5.5.2可开可闭，高池球阀s6为打开，透明倒u形管2顶部g点压强为-(h-h)。

转动手轮可打开、关闭门扇，门扇与球阀正常操作顺序：当要打开门扇时，先打开球阀；当要关闭门扇时，先关闭挡水门扇，再关闭球阀。目的是门扇打开或关闭操作时，球阀预先处于打开状态，起到平衡压强的作用，使得打开、关闭门扇更容易些。

门扇初始都为打开状态，起动水泵8，水流上扬到高水池1.2，高水池1.2满水后溢流到低水池1.1，低水池1.1注满后溢流到过滤底缸7，持续对过滤底缸补水，负压发生器3抽出空气，透明倒u形管2内部水位上升，当高水池1.2一侧水位达到d点时，透明倒u形管2的两侧水位高度差等于高、低水池水面高度差h，此时水位将不再升高，而是有气泡经高水池1.2进入透明倒u形管2顶部。

关闭高池门扇5.5.2，再关闭高池球阀s6，透明倒u形管2低水池1.1—侧水位继续升高，最后到达最高点g点，供养泵4接通电源后开始供氧，负压发生器3此时抽出混合水气；高池门扇5.5.2承受压强为h被压紧，低池门扇5.6.1承受压强为0，可以轻松打开或关闭，透明倒u形管2的g点压强为-h。

为了直观体验从高低水池穿行，在水池中放入鱼儿(或其他水生动物)刚好能穿过门框，且不容易掉头，便会一直向前游动。

本发明的运行过程：

1、当g点压强为-h时，鱼儿从高水池1.2游动到低水池1.1：

此时，高池球阀s6关闭、高池门扇5.5.2紧闭，低池门扇5.5.1可开可闭、低池球阀s5默认为打开，其操作步骤为：

先关闭低池门扇5.5.1，再关闭低池球阀s5，负压发生器3抽出混合水气(低池门扇5.5.1与低池门框5.6.1之间存在空隙)，打开高池球阀s6，低池门扇5.5.1承受压强增大到h被压紧，高池门扇5.5.2承受压强减小到0；打开高池门扇5.5.2，透明倒u形管2的g点压强为-(h-h)，鱼儿从高水池1.2进入透明倒u形管2；

关闭高池门扇5.5.2，再关闭高池球阀s6，高池门扇5.5.2承受压强为h被压紧，低池门扇5.5.1压强减小到0；先打开低池球阀s5，后打开低池门扇5.5.1，透明倒u形管2的g点压强为-(h-h)，鱼儿从透明倒u形管2游到低水池1.1。

2、当g点压强为-h时，鱼儿从低水池1.1游动到高水池1.2：

此时，高池球阀s6关闭、高池门扇5.5.2紧闭，低池门扇5.5.1可开可闭、低池球阀s5默认为打开，其操作步骤为：

打开低池门扇5.5.1，鱼儿从低水池1.1进入透明倒u形管2；

先关闭低池门扇5.5.1，再关闭低池球阀s5，负压发生器3抽出混合水气(低池门扇5.5.1与低池门框5.6.1之间存在空隙)，打开高池球阀s6，低池门扇5.5.1承受压强增大到h被压紧，高池门扇5.5.2承受压强减小到0；打开高池门扇5.5.2，透明倒u形管2的g点压强为-(h-h)，鱼儿从透明倒u形管2进入高水池1.2。

3、当g点压强为-(h-h)时，鱼儿从高水池1.2游动到低水池1.1：

此时，低池门扇5.5.1压紧，低池球阀s5关闭，高池门扇5.5.2可开可闭、高池球阀s6默认为打开，其操作步骤为：

打开高池门扇5.5.2，鱼儿从高水池1.2进入透明倒u形管2；

先关闭高池门扇5.5.2，再关闭高池球阀s6，负压发生器3抽出混合水气，高池门扇5.5.2承受压强增大到h被压紧，低池门扇5.5.1承受压强减小到0；先打开低池球阀s5，在打开低池门扇5.5.1，透明倒u形管2的g点压强为-(h-h)，鱼儿从透明倒u形管2游到低水池1.1。

4、当g点压强为-(h-h)时，鱼儿从低水池1.1游动到高水池1.2：

此时，低池门扇5.5.1压紧，低池球阀s5关闭，高池门扇5.5.2可开可闭、高池球阀s6默认为打开，其操作步骤为：

关闭高池门扇5.5.2，再关闭高池球阀s6，高池门扇5.5.2承受压强增大到h被压紧，低池门扇5.5.1承受压强减小到0；打开低池球阀s5，再打开低池门扇5.5.1，鱼儿从低水池1.1游到透明倒u形管2；

先关闭低池门扇5.5.1，再关闭低池球阀s5，负压发生器3抽出混合水气，打开高池球阀s6，低池门扇5.5.1承受压强增大到h被压紧，高池门扇5.5.2承受压强减小到0；打开高池门扇5.5.2，透明倒u形管2的g点压强为-(h-h)，鱼儿从透明倒u形管2进入高水池1.2。

5、当低池门扇5.5.1、高池门扇5.5.2都关闭，低池球阀s5、高池球阀s6都打开，部分水流经高池球阀s6、透明倒u形管2、低池球阀s5进入低水池1.1，形成一定内循环，理想状态下，高、低池门扇各自承受h/2的压强，透明倒u形管2的g点压强为-(h-h/2)，此时高、低池门扇都被压紧，鱼儿无法游过。

6、一般情况，透明倒u形管2满水状态时，高、低池门扇不允许同时打开，因为容易造成水池、底缸溢水。但如果强行打开，将有大量空气从高水池1.2进入透明倒u形管2内部，之后透明倒u形管2内部水体全部溢流到过滤底缸7，过滤底缸设计足够大，这样的操作也是可以的。

本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。