CN106940948B - 一种高径比可变的液桥实验装置及其应用 - Google Patents

一种高径比可变的液桥实验装置及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高径比可变的液桥实验装置及其应用，所述系统包括液桥生成器和高度调节装置，所述液桥生成器包括上盘和下盘，所述上盘上端连接高度调节装置；所述上盘内部设有若干个不同直径的柱体，所述若干个不同直径的柱体之间的接触面上分别设置滑块和滑槽，所述滑块位于所述滑槽内并可沿所述滑槽上下滑动；最内层柱体内设螺旋杆，所述螺旋杆与中空圆柱棒啮合连接，当旋转所述中空圆柱棒，所述最内层柱体在所述螺旋杆的带动下上下移动，所述滑块在滑槽内滑动进而带动其它柱体上下移动实现变径；所述下盘的内部结构与所述上盘的相同。本发明的液桥实验装置结构简单，使用方便，结果稳定可靠。

Description

一种高径比可变的液桥实验装置及其应用
技术领域
本发明涉及一种液桥实验装置及其应用，属于流体物理学技术领域，具体涉及一种高径比可变的液桥实验装置及其应用。
背景技术
在模拟结晶过程中液桥高径比变化对实验结果的影响越来越突出，但在传统液桥生成装置中改变液桥高径比对原材料（液桥）的浪费现象突出；尤其随着实验次数的增加，这种浪费现象更为严重，对于那些成本较高的原材料，会大幅度增加研究投入资金。并且现有的液桥实验装置通常采用改变上下铜柱间距和更换上下铜柱来实现高径比的变化，其过程不仅繁琐而且改变上下盘直径后需要重新注入原料，无形中又增加了其它不可控因素，这将不利于实验的对比研究和稳定性研究。因此，急需开发一种可以在改变高径比的同时而又不浪费原材料的液桥生成装置。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高径比可变的液桥实验装置及其应用，所述液桥实验装置可在不去除原有实验液体的基础上直接改变液桥的高径比。本发明的技术方案为：
一种高径比可变的液桥实验装置，包括液桥生成器和高度调节装置，所述液桥生成器包括上盘和下盘，所述上盘上端连接高度调节装置；所述上盘内部设有若干个不同直径的柱体，所述若干个不同直径的柱体之间的接触面上分别设置滑块和滑槽，所述滑块位于所述滑槽内并可沿所述滑槽上下滑动；最内层柱体内设螺旋杆，所述螺旋杆与中空圆柱棒啮合连接，当旋转所述中空圆柱棒，所述最内层柱体在所述螺旋杆的带动下上下移动，所述滑块在滑槽内滑动进而带动其它柱体上下移动实现变径；所述下盘的内部结构与所述上盘的相同。
进一步地，所述上盘和所述下盘的中空圆柱棒底部设有圆形卡槽，所述上盘和所述下盘的中空圆柱棒分别通过所述圆形卡槽和固定件固定在所述上盘和所述下盘的端部，并且所述中空圆柱棒可沿所述固定件作原地旋转。
进一步地，所述若干个不同直径的柱体具体为4个，从内到外的直径依次为3mm、4mm、5mm、6mm。
进一步地，所述4个柱体按照从内到外的顺序，相邻柱体之间接触面的粗糙度依次增大。
进一步地，所述上盘的滑块包括上滑块和下滑块，在未旋转所述中空圆柱棒前，所述上盘的上滑块位于所述滑槽底部，下滑块位于所述滑槽中心；旋转所述上盘的中空圆柱棒，所述上盘的螺旋杆带动所述上盘的最内层柱体下移，所述上盘的最内层柱体的下滑块随实心铜柱下移至第二层柱体滑槽的最底端，继续旋转所述上盘的中空圆柱棒进而带动第二层柱体下移，以此类推，陆续带动其它柱体下移；各个柱体的上移过程由上滑块以同样的机理带动；所述下盘的滑块结构与所述上盘相同，不同之处为：所述下盘的上滑块位于所述滑槽中心，所述下盘的下滑块位于所述滑槽底部，并且旋转所述下盘的中空圆柱棒时滑块和柱体的运动过程与所述上盘相对。
进一步地，所述上盘上端设有连接架，所述连接架的另一端连接所述高度调节装置。
进一步地，所述高度调节装置为螺旋测微仪。
进一步地，所述液桥实验装置还包括支架，所述高度调节装置和所述下盘分别固定在所述支架的上下两侧。
所述高径比可变的液桥实验装置的应用方法，包括：分别旋转上盘和下盘的中空圆柱棒使其不同直径的柱体分别移动至最大高度；在上盘和下盘的最内层柱体之间注入液体形成液桥；反方向旋转中空圆柱棒，调整上盘和下盘的直径以及调整高度调节装置从而改变液桥的体积比。
本发明的有益效果是：本发明的液桥实验装置通过高度调节装置达到调节液桥高度的目的，通过在上盘和下盘内部设置若干个不同直径的柱体、柱体接触面间的滑块和滑槽以及旋转构件达到调节液桥直径的目的。本发明的液桥实验装置结构简单，使用方便，结果稳定可靠。
附图说明
图1是本发明的高径比可变的液桥实验装置的一种立体结构示意图；
图2是图1的平面结构示意图；
图3是本发明的下盘的结构示意图，其中图3a为下盘的平面结构示意图，图3b为图3a中A-A面的半剖视图，图3c为图3b中II处的局部放大图；
图4是本发明的螺旋杆与中空圆柱棒的啮合结构示意图，其中图4a为螺旋杆与中空圆柱棒啮合连接示意图，图4b为图4a的剖面图；
图5是本发明的高度调节装置的一种结构示意图，图5a为高度调节装置的平面结构示意图，图5b为高度调节装置的侧视图；图5c为高度调节装置的内部齿轮结构示意图；
其中，1----支架底座，2----支架，3----下盘，4----螺旋测微仪，5----凸台，6----连接架，7----螺旋测微仪旋钮，8----螺旋测微仪定位指针，9----固定件，10----中空圆柱棒，11----螺旋杆，12----滑块，13----滑槽，14----螺旋测微仪刻度尺，15----螺旋测微仪齿轮条，16----螺旋测微仪圆形齿轮，17----圆形卡槽，18----上盘，3(1)----最内层柱体，3(2)----第二层柱体，3(3)----第三层柱体，3(4)----第四层柱体。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语‘中心’、‘上’、‘下’、‘内’、‘外’、‘底’等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
另外，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语‘相连’、‘连接’应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1和图2所示，一种高径比可变的液桥实验装置，包括液桥生成器和高度调节装置，所述液桥生成器包括铜制的上盘18和下盘3，所述上盘18上端设有连接架6，所述连接架6的另一端连接高度调节装置，所述高度调节装置和所述下盘3分别固定在支架2的上下两侧，具体地，所述下盘3通过凸台5固定在支架底座1上；所述上盘18与所述下盘3的内部结构相同，所述下盘的内部结构如图3所示；所述上盘和所述下盘内部设有4个不同直径的柱体，其中最内层柱体直径为3mm，第二层柱体直径为4mm，第三层柱体直径为5mm，第四层柱体直径为6mm；所述4个不同直径的柱体按照从内到外的顺序依次交错设置滑块12和滑槽13，所述滑块12位于所述滑槽13内并可沿所述滑槽13上下滑动；所述滑块12包括上滑块和下滑块，在未旋转所述中空圆柱棒前，所述上盘18的上滑块位于所述滑槽底部，下滑块位于所述滑槽中心；旋转所述上盘的中空圆柱棒，所述上盘的螺旋杆带动所述上盘的最内层柱体下移，所述上盘的最内层柱体的下滑块随实心铜柱下移至第二层柱体滑槽的最底端，继续旋转所述上盘的中空圆柱棒进而带动第二层柱体下移，以此类推，陆续带动其它柱体下移；各个柱体的上移过程由上滑块以同样的机理带动；所述下盘的滑块结构与所述上盘相同，不同之处为：所述下盘的上滑块位于所述滑槽中心，所述下盘的下滑块位于所述滑槽底部，并且旋转所述下盘的中空圆柱棒时滑块和柱体的运动过程与所述上盘相对。此外，为了更好的实现柱体之间的相互带动，4个柱体按照从内到外的顺序，相邻柱体之间接触面的粗糙度依次增大，具体为：最内层柱体3(1)和第二层柱体3(2)之间的粗糙度为Ra=0.2，第二层柱体3(2)和第三层柱体3(3)之间的粗糙度位Ra=1.6，第三层柱体3(3)与第四层柱体3(4)之间的粗糙度位Ra=12.5；并且考虑到柱体之间可能存在间隙，在上盘和下盘的多层柱体移动至最大高度后，每层柱体暴露在外的接触面上涂抹少许的液体胶起到密封作用。
最内层柱体3(1)内设螺旋杆11，所述螺旋杆11与中空圆柱棒10啮合连接，如图4所示，转动所述中空圆柱棒10，所述最内层柱体3(1)在所述螺旋杆11的带动下上下移动，所述滑块12在滑槽13内运动进而带动其它柱体上下移动；所述上盘18和所述下盘3的中空圆柱棒10底部设有圆形卡槽17，所述上盘18和所述下盘3的中空圆柱棒10分别通过所述圆形卡槽17和固定件9固定在所述上盘18和所述下盘3的端部，并且所述中空圆柱棒10可沿所述固定件作原地旋转。
所述高度调节装置为螺旋测微仪，如图5所示，包括旋钮7、齿轮条15、圆形齿轮16、定位指针8、外壳，所述旋钮7一端连接圆形齿轮16，所述圆形齿轮16带动与之相配合的齿轮条15上下移动，所述定位指针8安装在所述齿轮条15上，所述齿轮条15通过连接架6与所述上盘18连接，为方便观察所述螺旋测微仪上还设有刻度尺14。当旋转旋钮7时，圆形齿轮16带动齿轮条15上下移动，齿轮条上有定位指针8，在刻度尺14的帮助下可以确定移动的距离，所述齿轮条15又与连接架6相连接，所述连接架6直接与上盘连接，进而带动上盘上下移动从而改变液桥高度。
上述高径比可变的液桥实验装置的应用方法，包括：
分别旋转上盘和下盘的中空圆柱棒使其不同直径的柱体分别移动至最大高度，其中最内层柱体移动距离最大，形成3mm实验平台；使用注射器将实验液体缓慢注入上下盘之间的最内层柱体上形成3mm直径的实验液桥；然后反方向旋转中空圆柱棒，使上盘和下盘的最内层柱体与第二层柱体在同一平面上，即3mm实验平台变成4mm实验平台，这时3mm平台上的液桥就会流入4mm实验平台形成4mm直径的实验液桥，同时调整螺旋测微仪来调整液桥高度，在此过程中由于形成的液桥可能不会全部充满4mm平台，需要使用注射器往4mm实验平台添加实验液体；如果还需调整液桥直径，进一步旋转中空圆柱棒，使多层柱体在同一个平面上即可。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种高径比可变的液桥实验装置，其特征在于包括液桥生成器和高度调节装置，所述液桥生成器包括上盘和下盘，所述上盘上端连接高度调节装置；所述上盘内部设有4个不同直径的柱体，所述4个柱体按照从内到外的顺序，相邻柱体之间接触面的粗糙度依次增大，从内到外的直径依次为3mm、4mm、5mm、6mm，所述4个不同直径的柱体之间的接触面上分别设置滑块和滑槽，所述滑块位于所述滑槽内并可沿所述滑槽上下滑动；最内层柱体内设螺旋杆，所述螺旋杆与中空圆柱棒啮合连接，当旋转所述中空圆柱棒，所述最内层柱体在所述螺旋杆的带动下上下移动，所述滑块在滑槽内滑动进而带动其它柱体上下移动实现变径；所述下盘的内部结构与所述上盘的相同；所述上盘和所述下盘的中空圆柱棒底部设有圆形卡槽，所述上盘和所述下盘的中空圆柱棒分别通过所述圆形卡槽和固定件固定在所述上盘和所述下盘的端部，并且所述中空圆柱棒可沿所述固定件作原地旋转；所述上盘的滑块包括上滑块和下滑块，在未旋转所述中空圆柱棒前，所述上盘的上滑块位于所述滑槽底部，下滑块位于所述滑槽中心；旋转所述上盘的中空圆柱棒，所述上盘的螺旋杆带动所述上盘的最内层柱体下移，所述上盘的最内层柱体的下滑块随实心铜柱下移至第二层柱体滑槽的最底端，继续旋转所述上盘的中空圆柱棒进而带动第二层柱体下移，以此类推，陆续带动其它柱体下移；各个柱体的上移过程由上滑块以同样的机理带动；所述下盘的滑块结构与所述上盘相同，不同之处为：所述下盘的上滑块位于所述滑槽中心，所述下盘的下滑块位于所述滑槽底部，并且旋转所述下盘的中空圆柱棒时滑块和柱体的运动过程与所述上盘相对，所述上盘上端设有连接架，所述连接架的另一端连接所述高度调节装置，所述高度调节装置为螺旋测微仪。
2.根据权利要求1所述的一种高径比可变的液桥实验装置，其特征在于所述液桥实验装置还包括支架，所述高度调节装置和所述下盘分别固定在所述支架的上下两侧。
3.权利要求1所述的一种高径比可变的液桥实验装置的应用方法，其特征在于包括：分别旋转上盘和下盘的中空圆柱棒使其不同直径的柱体分别移动至最大高度；在上盘和下盘的最内层柱体之间注入液体形成液桥；反方向旋转中空圆柱棒，调整上盘和下盘的直径以及调整高度调节装置从而改变液桥的体积比。
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