CN109187282A - 一种新型焦利氏秤 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型焦利氏秤，包括支架(1)、螺杆(2)、外筒(4)、升降筒(6)、止转螺钉(7)、游标(8)、螺钉(9)、手柄(18)、转盘(19)、连接螺钉(26)和测量部分；外筒(4)内部底端带有内螺纹，外筒(4)垂直固定在支架(1)中心位置上，螺杆(2)从支架(1)的底部穿过旋入外筒(4)内部，螺杆(2)上端带有环槽；升降筒(6)从上部插入外筒(4)内部后，螺杆(2)上端的环槽插入升降筒(6)底部，连接螺钉(26)穿过升降筒(6)插入到螺杆(2)上端的环槽内，螺杆(2)可以带动升降筒(6)轴向移动，但不能带动升降筒(6)旋转。一种新型焦利氏秤测量精确度大大提高，工作可靠，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种物理实验仪器，尤其涉及一种新型焦利氏秤。
背景技术
焦利氏秤是物理学及一般科学实验中常用的测量力的仪器，一般是用来测量微小的力，如物理实验中液体的表面张力系数就是用焦利氏秤测量的，即拉脱法测液体的表面张力系数。现有的焦利氏秤一般由升降机构、支架1和测量部分组成，其中升降机构的结构如图2所示，外筒4垂直固定在支架1上，升降筒6插入外筒4内部；金属杆23下端连接转轮21(转轮21可以在金属杆23上旋转)，上端部固定安装柱塞24；轮轴20穿过外筒底部后与转轮21固定连接，手轮25可以通过轮轴20驱动转轮21旋转；细绳22一端固定在升降筒6的底端，另一端绕过转轮21后固定在柱塞24上，升降筒6的上端悬挂测量用的弹簧11。当用手轮25旋转转轴20并带动转轮21旋转时，转轮21通过摩擦力将细绳22两端的长度比改变，由于轮轴20及转轮21的位置固定，则细绳带动升降筒6上下移动，升降筒6的上下移动距离是需要通过游标精确测量的。这种结构实际上是一种带轮传动机构，这种结构的缺点是细绳22极易打滑、被拉断，细绳22需要有良好的弹性，才能与转轮21有良好的接触面产生较大的摩擦力。这种结构还存在的另一个无法克服的困难，即当负载较大时(包括升降机构自重)，即使细绳22与转轮21之间不产生打滑，升降筒6上升的速度也不平稳，在测量液体的表面张力系数实验中，在液膜被拉起的瞬间要极其缓慢，为配合其它操作有时还需暂停对液膜的拉伸，由于细绳22具有弹性，在转轮21暂停再次转动或转动极其缓慢时，开始时细绳22被拉长升降筒6不动，当转轮21再次转动或转动较快时，细绳22弹性力积蓄到一定值，升降筒6会向上突然“蹦跳”一下，即瞬间升高到某一位置处，这一现象从两个方面对测量结果产生极大误差：一是“蹦跳”时对液膜产生振动力，会使液膜提前被拉破；二是由于向上“蹦跳”是一段较大距离，液膜在此期间被拉破瞬间升降筒6实际上升的位置已经无法确定，即弹簧的实际伸长量无法确定。这如同用弹性绳在摩擦力较大的平面上拉拽某重物一样，重物是不会匀速前进的。这样的带轮传动用在这样的精密测量装置上，是测量误差的主要来源，已经远超出读数误差的数量级，所以用游标来增加读数的精确度是没有用的。
申请号为200720058809.5公开了“一种使用方便的焦利氏秤”，虽然采用了螺纹传动，但仍然存在如下问题：(1)在传动路线中仍然含有带传动，没有解决上述带传动的困难，齿轮传动对被动件也有冲击，从机械传动的原理来讲，被动件的运动的即时速度并不是恒定的；(2)结构松散、结构复杂，升降机构中传动链长，必然带来更大的误差；(3)所用到的螺杆螺纹部分太长，总体约在1.5m左右，加工成本太高，设计不合理，使用也及其不方便。
发明内容
本发明的目的是克服背景技术中的缺欠，提供一种升降机构运行平稳，结构简单，操作方便的一种新型焦利氏秤。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种新型焦利氏秤，如图1、图3、图4所示，包括支架1、螺杆2、外筒4、升降筒6、止转螺钉7、游标8、螺钉9、横杆10、手柄18、转盘19、连接螺钉26和测量部分；
所述的外筒4内部底端带有内螺纹，外筒4垂直固定在支架1中心位置上后，螺杆2从支架1的底部穿过，旋入外筒4内部，螺杆2上端带有环槽；
所述的升降筒6为空心圆筒，上端口处带有螺纹，右侧面沿轴向带有一条狭缝，前侧表面带有主尺的刻度线，升降筒6从上部插入外筒4内部后，螺杆2上端的环槽插入升降筒6底部，连接螺钉26穿过升降筒6插入到螺杆2上端的环槽内，螺杆2可以带动升降筒6轴向移动，但不能带动升降筒6旋转。
所述的游标8套在升降筒6的外面后固定安装在外筒顶端，游标8右侧的止转螺钉7插入升降筒6的狭缝内，防止升降筒6转动。
所述的横杆10通过螺钉9与升降筒6的上端口处螺纹相连接，横杆10可以绕升降筒6的轴线旋转，横杆10的左端处与测量部分的构件相连接。
所述的支架1为圆盘形平板，下端带有三个可调高低的长支脚。
所述的螺杆2的下端固定连接转盘19和手柄18。
所述的测量部分包括托盘卡子3、活动卡子5、弹簧11、小镜子12、玻璃管13、金属丝14、流水筒15、调节阀16、接水筒17。
活动卡子5安装在外筒4的中上部，左端固定连接玻璃管13，玻璃管13的中部带有圆环形刻线；托盘卡子3安装在外筒4的中下部，左侧托盘上放置流水筒15，流水筒15底部出水管上带有调节阀16，流出的水可以落入置于支架1的圆盘上的接水筒17内。
所述的弹簧11为锥形弹簧，上端固定在横杆10上，下端通过细线悬挂小镜子12；小镜子12穿过玻璃管13中部，下端通过通过细线与金属丝14连接。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的一种新型焦利氏秤的有益效果为(1)采用螺纹传动来使升降筒6平稳运行，上行时消除了“蹦跳”现象，升降筒6上行或下行时，螺纹等构件之间始终单向接触，消除传动误差，使得测量精确度大大提高；(2)不会再出现原来焦利氏秤中细绳打滑、被拉断现象，工作可靠；(3)结构简单，结构紧凑，螺杆部分很短，制作成本低，使用方便。
附图说明
图1为本发明一种新型焦利氏秤结构示意图。
图2为现有焦利氏秤升降机构结构示意图。
图3为本发明一种新型焦利氏秤升降筒和螺杆的连接关系示意图。
图4为本发明一种新型焦利氏秤外筒的局部示意图。
图中：1、支架，2、螺杆，3、托盘卡子，4、外筒，5、活动卡子，6、升降筒，7、止转螺钉，8、游标，9、螺钉，10、横杆，11、弹簧，12、小镜子，13、玻璃管，14、金属丝，15、流水筒，16、调节阀，17、接水筒，18、手柄，19、转盘，20、转轴，21、转轮，22、细绳，23、金属杆，24、柱塞，25、手轮，26、连接螺钉。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的一种新型焦利氏秤，如图2、图3、图4所示，包括支架1、螺杆2、外筒4、升降筒6、止转螺钉7、游标8、螺钉9、横杆10、手柄18、转盘19、连接螺钉26和测量部分；
外筒4为金属制成的圆筒，内部底端带有内螺纹，外筒4垂直固定在支架1中心位置上后，螺杆2从支架1的底部穿过，旋入外筒4内部，螺杆2上端带有环槽；
升降筒6为空心圆筒，上端口处带有螺纹(如图3所示)，右侧面沿轴向带有一条狭缝，前侧表面带有主尺的刻度线，升降筒6从上部插入外筒4内部后，螺杆2上端的环槽插入升降筒6底部，连接螺钉26穿过升降筒6插入到螺杆2上端的环槽内，螺杆2可以带动升降筒6轴向移动，但不能带动升降筒6旋转。
游标8为套在升降筒6的外面后固定安装在外筒顶端，游标8右侧的止转螺钉7插入升降筒6的狭缝内，防止升降筒6转动，游标8和升降筒6配合，读数可以精确到0.1mm，在螺杆2推动升降筒6上移过程中，螺纹等构件之间始终单向接触，消除传动误差，使得测量精确度大大提高。
横杆10通过螺钉9与升降筒6的上端口处螺纹相连接，横杆10可以绕升降筒6的轴线旋转，横杆10的左端处与测量部分的构件相连接；所述的螺杆2的下端固定连接转盘19和手柄18，支架1为圆盘形平板，下端带有三个可调高低的长支脚，以方便对手柄18和转盘19的操作。
测量部分包括托盘卡子3、活动卡子5、弹簧11、小镜子12、玻璃管13、金属丝14、流水筒15、调节阀16、接水筒17，活动卡子5安装在外筒4的中上部，左端固定连接玻璃管13，玻璃管13的中部带有圆环形刻线；托盘卡子3安装在外筒4的中下部，左侧托盘上放置流水筒15，流水筒15底部出水管上带有调节阀16，流出的水可以落入置于支架1的圆盘上的接水筒17内；弹簧11为锥形弹簧，上端固定在横杆10上，下端通过细线悬挂中部带有刻线的小镜子12，小镜子12穿过玻璃管13中部，下端通过通过细线与金属丝14连接。
一种新型焦利氏秤工作过程是：
首先通过支架1上的三个支脚将升降筒6调整到铅直位置，适当调节托盘卡子3与活动卡子5的位置，使得弹簧11下端悬挂的小镜子12穿过玻璃管13，小镜子12中部的刻线与玻璃管13中部的圆环形刻线对齐，同时使得小镜子12下端悬挂的金属丝14恰好没入流水筒15内的待测液体内，与液面平齐后，通过游标8读出初始值。然后打开调节阀16让待测液体流出，流水筒15内的液面下降，当金属丝高于液体表面时，由于液体表面薄膜张力的作用，弹簧11被拉长，此时需要同时旋转手柄18带动螺杆2旋转，将升降筒6向上顶起，保持小镜子12中部的刻线与玻璃管13中部的圆环形刻线始终对齐，直到待测液体表面薄膜被拉破，通过游标读出弹簧11的伸长量，即可计算出待测液体的表面张力系数。
一种新型焦利氏秤，可以通过适当调节托盘卡子3与活动卡子5的位置，减少实验中所需螺杆2的长度，方便操作，减少制造成本。
一种新型焦利氏秤，采用圆盘形平板支架1，下端带有三个可调高低的长支脚，可以坐在凳子上集中精力观察金属丝14拉伸液膜的情况及小镜子12中部的刻线与玻璃管13中部的圆环形刻线对齐的情况，稳定的对手柄18和转盘19的操作，对实验的精度提高起到极大作用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种新型焦利氏秤，其特征在于，包括支架(1)、螺杆(2)、外筒(4)、升降筒(6)、止转螺钉(7)、游标(8)、螺钉(9)、横杆(10)、手柄(18)、转盘(19)、连接螺钉(26)和测量部分；
所述的外筒(4)内部底端带有内螺纹，外筒(4)垂直固定在支架(1)中心位置上后，螺杆(2)从支架(1)的底部穿过，旋入外筒(4)内部，螺杆(2)上端带有环槽；
所述的升降筒(6)为空心圆筒，上端口处带有螺纹，升降筒(6)的右侧面沿轴向带有一条狭缝，前侧表面带有主尺的刻度线，升降筒(6)从上部插入外筒(4)内部后，螺杆(2)上端的环槽插入升降筒(6)底部，连接螺钉(26)穿过升降筒(6)插入到螺杆(2)上端的环槽内，螺杆(2)可以带动升降筒(6)轴向移动，但不能带动升降筒(6)旋转；
所述的横杆(10)右端通过螺钉(9)与升降筒(6)的上端口处螺纹相连接，横杆(10)可以绕升降筒(6)的轴线旋转，横杆(10)的左端处与测量部分的构件相连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型焦利氏秤，其特征在于，所述的游标(8)套在升降筒(6)的外面后固定安装在外筒(4)顶端，游标(8)右侧的止转螺钉(7)插入升降筒(6)的狭缝内，防止升降筒(6)转动。
3.根据权利要求1所述的一种新型焦利氏秤，其特征在于，所述的支架(1)为圆盘形平板，下端带有三个可调高低的长支脚。
4.根据权利要求1所述的一种新型焦利氏秤，其特征在于，所述的螺杆(2)的下端固定连接转盘(19)和手柄(18)。
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