一种具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪的制作方法_2

文档序号:8906385阅读:来源:国知局
即可 对压差传感器输出的压差信号进行实时调零。该一功能为流量测量装置提供了一个实时调 零的作用,避免了量测过程中需要检测零点时传统仪器必须全关流速或流量阀口才能进行 校验的麻烦,该种实时检测功能尤其在教学实验中是很有必要的。
[0029] 所述的液气转换测压筒连接有加气复位装置,所述的加气复位装置包括;气累和 测压筒电控加气气阀,所述气累的排气嘴通过测压筒电控加气气阀与所述液气转换测压筒 内压缩空气密封连接。当气累开启,测压筒电控加气气阀打开,气累启动并向液气转换测压 筒注气,液气转换测压筒内液位下降。断电后,液气转换测压筒内液位自动恢复到连通定位 管的定位位置。必须设置该复位装置的原因有二,一是在实际试用中发现液气转换测压筒 顶部的气体有时会因接管或者传感器气路系统的微漏气引起液面上升,造成测量误差,该 种情况会在实验超时下偶然发生。如果没有该一复位装置,实验者必须停机关水使恒压供 水箱和液气转换测压筒内液位都降低到定位线W下,才能重新实验。二是当恒压供水箱的 液位较高时,如测压筒初始密封空气柱高度3cm,测量1米水头时,会使液气转换测压筒内 液位产生0. 3cm左右的偏高,产生小于0. 5 %的零点误差,此时通过加气复位装置对液气转 换测压筒加气复位,即通过气累向液气转换测压筒压入空气,使液气转换测压筒内液面下 降脱离连通定位管后,再断开气累,关闭连通气累的管路,筒内多余压缩空气会通过连通定 位管向上排掉,精确的保持筒内液气交界面与连通定位管底面同水平面,与管嘴中轴线同 水平面。如此加气复位后即可消除前述空气压缩带来的筒内液位升高误差,大大提高整个 测量装置的精度。
[0030] 所述的集水箱内固定有射流测压筒,所述的射流测压筒通过管路与所述动量管连 通,所述射流测压筒的底面低于恒压供水箱出流口的中轴水平面;
[0031] 所述的射流测压筒的顶部密封连通有一根直管式测压管,该直管式测压管底部的 进水管插入所述射流测压筒内,该直管式测压管底部的进水管底面为水平面,与所述恒压 供水箱出流口的中轴水平面同平面。
[0032] 所述的导管上还连接有测压选择电控气阀,所述测压选择电控气阀至少包括并联 的两路气路,一路气路的两端分别与所述电控调零气阀和所述液气转换测压筒连通,另一 路气路的两端分别与所述电控调零气阀和所述射流测压筒内压缩空气连通。
[0033] 所述的直管式测压管顶部封闭并开有通气孔,该通气孔通过测压管电控加气气阀 与所述排气累的排气嘴密封连通;
[0034] 所述的测压管电控加气气阀至少有并联的两路气路,一路气路的两端分别与所述 直管式测压管的通气孔和所述排气累的排气嘴连通,另一路气路的两端分别与所述直管式 测压管的通气孔和大气连通。
[0035] 所述的稳水孔板高于所述溢流隔板,所述的稳水孔板低于溢流隔板高度的部分开 有多排稳水孔;
[0036] 所述的溢流隔板上设有溢流孔,该溢流孔内塞有塞子。
[0037] 所述的恒压供水箱的出流口为卿趴形管嘴。
[003引动量管的具体结构可采用申请号为89109218. 8的中国发明专利,动量管是由一 面装有叶片和导流板另一面固定有活塞的冲击平板、活塞套、导流管、泄水窄槽、测压管及 标尺组合而成。作为优选,所述的动量管内设有阻巧孔板。
[0039] 本发明设计了与带活塞套的测压管相连的带标尺零点定位的测压筒管,并且与该 测压管连接方式也比较特别,通常测量带活塞套的测压管中水头时,射流测压筒进水口会 与其底部相连,但是由于带活塞套的测压管下部因为射流的冲击,压力会不太稳定,因此将 测压连通孔设计在了带活塞套的测压管中下部阻巧孔板的上面,测压管内射流进水通过阻 巧孔板稳压后,上部压力会非常稳定,再连接射流测压筒,通过液气转换测压,数据精度高 也不易有波动变化了。
[0040] 各水箱、射流测压筒、测压管均用透明有机玻璃材质,连接软管也均为透明PVC材 质,便于学生观察实验现象,教学展示性好。
[0041] 与现有技术相比,本发明具有如下优点:
[0042] 巧妙的利用管嘴的作用水头转换配合现代量测技术,实现了动量实验中管嘴射流 的实时流量检测,再通过与带活塞套的测压管W特殊方式相连的带标尺零点定位的射流测 压筒管,配合气路切换阀口实现了带活塞套的测压管中水柱高度的同步数字化巡回测量, 为动量实验仪器实现测量数据的网络远程传递、网上远程实验打下了基础。
[0043] 通过测压筒的液气稳压转换技术,对于实验台上常规ImW内低压水头的量测,避 免了液体直接与压差传感器密闭连接管接触时由于存在很难排空的小气泡引起的液体粘 滞力带来的几乎10%级别的压力误差。大大提高了Im水头下的常规压差传感器在低压水 头压力下的液体压力检测精度。
[0044] 设在稳水工作区的测压筒,通过其顶部的连通定位管可自动确定相对于恒压供水 箱管嘴作用水头的基准高程,即管嘴的中轴水平面为基准高程零点。再通过液气转换测压 筒将作用于管嘴的作用水头压强通过压缩空气传导给压差传感器,由于压差传感器测量的 是相对大气压的压强,因此能直接方便的测得作用于管嘴的作用水头压强。该种巧妙利用 流体力学原理设计的前端测量装置在数据测量简单直接的同时还具有很好的教学效果。比 如稳流结构的应用、大孔径连通定位通气管原理、液气转换的静水压力传递理论、管嘴流量 计算原理等,特别适合教学实验仪器的创新教学。
[0045] 创新应用流体力学原理,设计了与带活塞套的测压管W特殊方式相连的带标尺零 点定位的测压筒管,可稳定的测量带活塞套的测压管中射流的等水头压强。并且,通过使测 压筒顶部的联通定位管底面与带活塞套的测压管标尺零点同水平面,可自动确定压差传感 器测量的相对大气压的压差零点与带活塞套的测压管标尺零点等零位,解决了活塞式动量 定律实验仪中带活塞套的测压管水头高度,同参考零点、同步数字化电测显示的难题。学生 从中可W学习到很多流体力学知识,开拓创新思维,教学效果好。
[0046] 巧妙的应用电控微型气阀设计了双气路择一的气路通断切换系统,通过巡回切 换,选择通断不同的测压筒待测气路,用一个压差传感器即可实现两个液气转换测压管内 的气压的巡回测量,有效的避免了多个传感器易带来的叠加误差,方便了传感器本身零点 调整、标定,在提高实验精度的同时还大大降低了仪器成本。
[0047] 通过分别向2个测压筒(液气转换测压筒和射流测压筒)主动的加气复位,能巧 妙地消除2个测压筒内空气压缩带来的测压筒内液位升高的误差,提高最终实验流量和射 流动量力的测量精度。其次,对液气转换测压筒加气复位功能,还可有效避免在实际使用 中,由于长时间实验下,液气转换测压筒顶部因接管或者压差传感器连接气路系统的微漏 气引起液面上升造成的测量误差,无需停机关水重新实验。
[0048] 实时调零功能为本发明流量和射流动量力的测量装置提供一个实时调零校准的 作用,避免了量测过程中需要检测零点校准时,传统动量实验仪器必须关累才能进行校验 的麻烦,该种实时检测功能尤其在教学实验中是很有必要的。
【附图说明】
[0049] 图1为本发明具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪的基本结构示意图。
【具体实施方式】
[0化0] 如图1所示,一种具备教学效果流量数显的活塞式动量实验仪,包括:侧壁带出流 口 7的恒压供水箱6,该出流口 7为管嘴,恒压供水箱6中设有将恒压供水箱6隔成进水工 作区和溢流区的溢流隔板15,恒压供水箱6中设有将进水工作区隔成进水区和稳水工作区 的稳水孔板22 ;与恒压供水箱6的出流口 7连接的集水箱38 ;用于测量恒压供水箱6的出 流口 7射流动量力的动量管,固定在集水箱38中;设置在恒压供水箱6内稳水工作区的液 气转换测压筒2,液气转换测压筒2的底部与恒压供水箱6的内部空间连通,液气转换测压 筒2的顶部设有连通定位管5,连通定位管5的底面为水平面,并位于出流口 7的中轴水平 面3上;与液气转换测压筒2连接,用于检测液气转换测压筒2内压缩空气与外界空气压差 的压差传感器10 ;与压差传感器10连接,用于将压差传感器10检测到的压强信号转换成 流量的微电脑数显表13 ;自循环供水器14,恒压供水箱6中进水区的底部设有进水口 16, 恒压供水箱6中溢流区设有出水口 17,恒压供水箱6的进水口 16和出水口 17与自循环供 水器44相连。
[0化1] 集水箱38设有回水出口并连接有上回水管41,自循环供水器44设有回水进口并 连接有下回水管42,下回水管42连接有漏斗43,漏斗43承接来自上回水管41的出水,回 水出口和回水进口通过漏斗43和回水管形成回路。
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