CN112595441B - 物理实验室用蒸汽参数测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及参数测量技术领域，提供了一种物理实验室用蒸汽参数测量装置，包括设置在保护箱内的蒸发桶，保护箱的内壁上设有微波发生器；导气竖管伸入蒸发桶内的一端连接锥形罩，位于蒸发桶外的一端连接导气横管；导气横管内设有圆柱轮；导气竖管和冷凝直管中分别插设第一测温计和第二测温计，二者分别检测水蒸汽的初始温度及做功后的温度；圆柱轮还传动连接测力机构。借此，本发明通过蒸汽能转化为可精确测量的弹簧力，从而实现了蒸汽热量的定量的测定。同时还实现了蒸汽做功前后的温度测量。本发明结构简单，可一次性精确测量蒸汽中的多个物理量，测量精度高。

Description

物理实验室用蒸汽参数测量装置
技术领域
本发明属于参数测量技术领域，尤其涉及一种物理实验室用蒸汽参数测量装置。
背景技术
随着低碳经济理念的推广，节能减排技术越来越成为主流。目前在生产中水的用量较大，也产生大量的蒸汽资源。
这些蒸汽中蕴含着大量的热量，值得再利用。然而目前缺乏对蒸汽中蕴含的热量的定量测量装置，无法为精确利用蒸汽的设备提供设计依据。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种物理实验室用蒸汽参数测量装置，通过在导气横管设置圆柱轮，圆柱轮通过两级减速的齿轮组连接测力机构；把圆柱轮的转动动作转化为丝杆的伸缩动作；将蒸汽中蕴含的热能量转化为可精确测量的弹簧力，从而实现了蒸汽热量的定性或定量的测定。同时还实现了蒸汽初始温度及做功后温度的测量。本发明结构简单，测量精度高，可一次性精确测量蒸汽中的多个物理量，为蒸汽能的有效利用提供准确的数据支持。
为了实现上述目的，本发明提供一种物理实验室用蒸汽参数测量装置，包括设置在保护箱内的且桶体为透明的蒸发桶，保护箱的内壁上设有微波发生器；所述蒸发桶的顶部设有封盖，所述封盖穿接导气竖管；所述导气竖管伸入蒸发桶内的一端连接锥形罩，位于蒸发桶外的一端连接导气横管；所述导气横管还连接冷凝直管，所述冷凝直管的下端连接集水桶。
所述导气横管内设有圆柱轮，所述圆柱轮的圆柱面上均匀环设若干叶片；微波发生器加热蒸发桶内的水，使之变为水蒸汽并经锥形罩收集后进入导气竖管，之后驱动位于导气横管中的圆柱轮转动。
导气竖管和冷凝直管中分别插设第一测温计和第二测温计，二者分别检测水蒸汽的初始温度及做功后的温度。
所述圆柱轮还连接第一齿轮，所述第一齿轮传动连接第二齿轮；所述第二齿轮还传动连接测力机构；第一齿轮与第二齿轮的传动比为1:7-10。
所述测力机构包括底座，所述底座上设有两个平行设置的轴承座；两轴承座上转动架设有丝套筒；所述丝套筒内螺纹套接丝杆；所述丝杆的两端分别连接导向杆；所述导向杆还活动穿接两轴承座；所述丝套筒的固定套接丝套齿圈，所述丝套齿圈传动连接第三齿轮；所述第三齿轮共轴连接第二齿轮；第三齿轮与丝套齿圈的传动比为1:2-4。
所述底座上还固定架设有水平设置的弹簧筒；所述弹簧筒内设有活塞块，所述弹簧筒的筒底设有压力传感器；所述活塞块与压力传感器之间夹设测力弹簧；所述活塞块正对丝杆。
根据本发明的物理实验室用蒸汽参数测量装置，所述蒸发桶为玻璃材质。
根据本发明的物理实验室用蒸汽参数测量装置，所述保护箱的外壁上包覆有保温材料。
根据本发明的物理实验室用蒸汽参数测量装置，所述第一齿轮与第二齿轮的传动比为1:8或1:9。
根据本发明的物理实验室用蒸汽参数测量装置，所述第三齿轮与丝套齿圈的传动比为1:3。
根据本发明的物理实验室用蒸汽参数测量装置，所述丝杆朝向活塞块的一端为圆球形。
根据本发明的物理实验室用蒸汽参数测量装置，所述圆柱轮的下方设有与导气横管连通的反吹管；所述反吹管上设有反吹阀，所述导气横管上设有横管阀。
本发明的目的在于提供一种物理实验室用蒸汽参数测量装置，通过在导气横管设置圆柱轮，圆柱轮通过两级减速的齿轮组连接测力机构；把圆柱轮的转动动作转化为丝杆的伸缩动作；将蒸汽中蕴含的热能量转化为可精确测量的弹簧力，从而实现了蒸汽热量的定性或定量的测定。同时还实现了蒸汽初始温度及做功后温度的测量。本发明结构简单，测量精度高，可一次性精确测量蒸汽中的多个物理量，为蒸汽能的有效利用提供准确的数据支持。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A向的结构示意图。
图3是本发明的测力机构的结构示意图。
图中：1-蒸发桶，11-封盖，12-锥形罩，13-导气竖管，14-导气横管，141-第一测温计，142-第二测温计，143-反吹管，144-反吹阀；15-补水口，16-横管阀，17-圆柱轮，171-叶片；18-冷凝直管，19-集水桶；2-保护箱，21-微波发生器；3-丝套齿圈，31-第一齿轮，32-第二齿轮，33-第三齿轮，34-丝套筒，35-丝杆，36-导向杆；4-底座，41-弹簧筒，42-测力弹簧，43-压力传感器，44-活塞块，45-轴承座；100-测力机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
参见图1，本发明提供了一种物理实验室用蒸汽参数测量装置，包括设置在保护箱2内的且桶体为透明的蒸发桶1，保护箱2的内壁上设有微波发生器21；所述蒸发桶1的顶部设有封盖11，所述封盖11穿接导气竖管13；所述导气竖管13伸入蒸发桶1内的一端连接锥形罩12，位于蒸发桶1外的一端连接导气横管14；所述导气横管14还连接冷凝直管18，所述冷凝直管18的下端连接集水桶19。
结合图2，所述导气横管14内设有圆柱轮17，所述圆柱轮17的圆柱面上均匀环设若干叶片171；微波发生器21加热蒸发桶1内的水，使之变为水蒸汽并经锥形罩12收集后进入导气竖管13，之后驱动位于导气横管14中的圆柱轮17转动；之后在冷凝直管18冷凝成液态水流进集水桶19。
蒸发桶1内的水位基本位于锥形罩12的下开口位置；锥形罩12的下开口张开面积大，便于收集水蒸汽；蒸汽进入导气竖管13后，因截面收窄，压强增加，利于推动圆柱轮17转动，提高检测结果的精确度。
蒸发桶1优选为玻璃材质，不阻挡微波对水的加热。进一步的，保护箱2的外壁上包覆有保温材料，减少热损耗，确保检测精度。
导气竖管13和冷凝直管18分别插设第一测温计141和第二测温计142，分别检测水蒸汽的初始温度及做功后的温度；为定量评价蒸汽中所蕴含的热量提供数据支持。
所述圆柱轮17还连接第一齿轮31，所述第一齿轮31传动连接第二齿轮32；所述第二齿轮32还传动连接测力机构100；为提高检测精度，第一齿轮31与第二齿轮32的传动比为1:7-10；本发明优选为1:8或1:9。
参见图3，所述测力机构100包括底座4，所述底座4上设有两个平行设置的轴承座45；两轴承座45上转动架设有丝套筒34；所述丝套筒34内螺纹套接丝杆35；所述丝杆35的两端分别连接导向杆36；所述导向杆36活动穿接两轴承座45；所述丝套筒34的固定套接丝套齿圈3，所述丝套齿圈3传动连接第三齿轮33；所述第三齿轮33共轴连接第二齿轮32；第三齿轮33与丝套齿圈3的传动比为1:2-4；进一步提高检测精度，优选的，本发明的第三齿轮33与丝套齿圈3的传动比为1:3。
所述底座4上还固定架设有水平设置的弹簧筒41；所述弹簧筒41内设有活塞块44，所述弹簧筒41的筒底设有压力传感器43；所述活塞块44与压力传感器43之间夹设测力弹簧42；所述活塞块44正对丝杆35。
丝套筒34转动丝杆35直线伸出并顶接活塞块44，测力弹簧42被压缩，从压力传感器43上可直接读出测力弹簧42的弹性力；根据预知的测力弹簧42的弹性系数，可得知测力弹簧42被压缩后所蕴含的弹性能。由于测力弹簧42的压缩完全是由水蒸汽的驱动所致，因此可定性或定量得知水蒸汽中所蕴含的热量值。同时，再结合微波发生器21的加热功率、加热时间以及蒸汽的初始温度及做功后的温度，可以精确的得知蒸汽在不同参数组合下的热量值。为设计利用蒸汽能量的设备提供精确的数据。
更好的，所述丝杆35与活塞块44顶接的一端为圆球形，确保测量的准确性。
更好的，所述圆柱轮17的下方设有与导气横管14连通的反吹管143；所述反吹管143上设有反吹阀144，所述导气横管14上设有横管阀16；检测时，横管阀16打开，反吹阀144关闭；检测完毕后，横管阀16关闭，反吹阀144打开，从反吹管143通入压缩空气，带动圆柱轮17反向转动，从而使丝杆35后移，直至压力传感器43的读数为零，恢复至初始状态，为下次检测做好准备。
综上所述，本发明提供了一种物理实验室用蒸汽参数测量装置，通过在导气横管设置圆柱轮，圆柱轮通过两级减速的齿轮组连接测力机构；把圆柱轮的转动动作转化为丝杆的伸缩动作；将蒸汽中蕴含的热能量转化为可精确测量的弹簧力，从而实现了蒸汽热量的定性或定量的测定。同时还实现了蒸汽初始温度及做功后温度的测量。本发明结构简单，测量精度高，可一次性精确测量蒸汽中的多个物理量，为蒸汽能的有效利用提供准确的数据支持。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种物理实验室用蒸汽参数测量装置，其特征在于，包括设置在保护箱内的且桶体为透明的蒸发桶，保护箱的内壁上设有微波发生器；所述蒸发桶的顶部设有封盖，所述封盖穿接导气竖管；所述导气竖管伸入蒸发桶内的一端连接锥形罩，位于蒸发桶外的一端连接导气横管；所述导气横管还连接冷凝直管，所述冷凝直管的下端连接集水桶；
所述导气横管内设有圆柱轮，所述圆柱轮的圆柱面上均匀环设若干叶片；微波发生器加热蒸发桶内的水，使之变为水蒸汽并经锥形罩收集后进入导气竖管，之后驱动位于导气横管中的圆柱轮转动；
导气竖管和冷凝直管中分别插设第一测温计和第二测温计，二者分别检测水蒸汽的初始温度及做功后的温度；
所述圆柱轮还连接第一齿轮，所述第一齿轮传动连接第二齿轮；所述第二齿轮还传动连接测力机构；第一齿轮与第二齿轮的传动比为1:7-10；
所述圆柱轮的下方设有与导气横管连通的反吹管；所述反吹管上设有反吹阀，所述导气横管上设有横管阀；
所述测力机构包括底座，所述底座上设有两个平行设置的轴承座；两轴承座上转动架设有丝套筒；所述丝套筒内螺纹套接丝杆；所述丝杆的两端分别连接导向杆；所述导向杆还活动穿接两轴承座；所述丝套筒的固定套接丝套齿圈，所述丝套齿圈传动连接第三齿轮；所述第三齿轮共轴连接第二齿轮；第三齿轮与丝套齿圈的传动比为1:2-4；
所述底座上还固定架设有水平设置的弹簧筒；所述弹簧筒内设有活塞块，所述弹簧筒的筒底设有压力传感器；所述活塞块与压力传感器之间夹设测力弹簧；所述活塞块正对丝杆。
2.根据权利要求1所述的物理实验室用蒸汽参数测量装置，其特征在于，所述蒸发桶为玻璃材质。
3.根据权利要求2所述的物理实验室用蒸汽参数测量装置，其特征在于，所述保护箱的外壁上包覆有保温材料。
4.根据权利要求1所述的物理实验室用蒸汽参数测量装置，其特征在于，所述第一齿轮与第二齿轮的传动比为1:8或1:9。
5.根据权利要求1所述的物理实验室用蒸汽参数测量装置，其特征在于，所述第三齿轮与丝套齿圈的传动比为1:3。
6.根据权利要求1所述的物理实验室用蒸汽参数测量装置，其特征在于，所述丝杆朝向活塞块的一端为圆球形。
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