CN205375920U - 一种水往高处走的科普装置 - Google Patents

Abstract

一种水往高处走的科普装置，包括：支架、水池、透明硬筒、卡扣、胶管、转轴和驱动机构；所述水池与转轴的一侧安装在所述支架上，所述转轴穿过所述透明硬筒并与所述透明硬筒固定连接；所述转轴的一端与所述驱动机构的一端连接，所述转轴的另一端与所述水池的内部侧壁上的支撑槽连接；所述透明硬筒的底部浸入所述水池的水平面以下；本实用新型采用巧妙的结构设计，能够通过增减卡扣的方式来增、减胶管缠绕的密度，使学生明白水如果要上升的角度越大，胶管缠绕的密度就要越大，通过手动和电动两种不同的驱动方式，使用起来方便舒适，且能够拆装并反复使用，使学生更能切身体会实验的原理，体会科技的力量和实验的乐趣。

Description

一种水往高处走的科普装置

技术领域

本实用新型专利涉及一种科学实验装置技术领域，尤其是一种水往高处走的科普装置，该装置结构简单，设计巧妙，通过简单的操作展示，就能将阿基米德螺旋泵的科学原理完美的表达出来，不仅有利于学生们的直观学习，降低教育工作者的劳动强度，还能加深学生对科学知识的印象。

背景技术

阿基米德是古希腊时期的科学家，也是有史以来水泵的最先发明者，他生活使其的叙拉古经济空前繁荣，科学研究之风甚浓，城里的许多人对哲学、自然科学、几何学等颇有研究，有一天，阿基米德乘坐木船，在尼罗河上缓缓地行驶，他看到一群人在用木桶拎水，便问道：“他们干嘛要拎水？”船夫回答说：“河床地势低，农田地势高，农民只好拎水浇地了。”可如此这样的拎水，效率太低，浇一丘田地不知要拎多少桶水，阿基米德心中便产生了对农民的同情心；

回家后，阿基米德开始思考这一问题，渐渐地，在阿基米德的脑海中产生了一个设想：“做一个大螺旋，把它放在一个圆筒里.这样，螺旋转起来后，水不就可以沿着螺旋沟带到高处去了吗？”经阿基米德的指点，木匠制出了一个怪玩意儿，阿基米德将这个东西搬到河边，并把它的一头放进河水里，然后轻轻地摇动手柄.“咕噜噜”，只见河水在摇动手柄的同时，从怪东西的顶端不断地涌出来，河水果然往高处流了；

这个自然科学看似复杂，其实科学原理十分简单，苦于至今没有科普装置能够全方位的展示这项科学原理，使得老师在讲解的过程中费时费力，学生们也印象不深。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种水往高处走的科普装置，解决了传统教学及科普过程中对单纯、枯燥的文字介绍难以理解的不足，该实用新型的发明不仅加深了读者的印象，降低了教育工作者的教学强度，且其设计巧妙，结构简单，操作方便，造价低，易于展示，适合科普推广；

一种水往高处走的科普装置，包括：支架、水池、透明硬筒、卡扣、胶管、转轴和驱动机构；

作为一种优选实施例，所述卡扣是一种开口能卡在所述透明硬筒上，且带有圆孔的防风扣；

作为一种优选实施例，所述支架的材质为不锈钢，有利于结构的稳定性，不因水锈导致结构腐蚀；

所述透明硬筒采用玻璃材质，透明效果佳，有利于观察水往上流的动态效果；

作为一种优选实施例，所述支架上还设置有上层杆和下层杆，通过上、下层杆的设计，可以实现不同梯度下的水往上流的实验效果；

作为一种优选实施例，所述上层杆和下层杆的中间部位还设置有凹槽，用于卡住所述的转轴，减少横向位移；

作为一种优选实施例，所述驱动机构为一个摇把机构；

作为另一种优选实施例，所述驱动机构采用齿轮配合微型减速机；

作为一种举例说明，所述支架上还设置有一个水槽，用于承接实验过程中，上流水的存储，不至于浪费；

作为一种举例说明，所述水槽顶部设置有漫水溢出口，当水位过高的时候，通过溢出口再重新流入所述水池中；

所述水池与转轴的一侧安装在所述支架上，所述转轴穿过所述透明硬筒并与所述透明硬筒固定连接；所述转轴的一端与所述驱动机构的一端连接，所述转轴的另一端与所述水池的内部侧壁上的支撑槽连接；所述透明硬筒的底部浸入所述水池的水平面以下；

所述卡扣安装在所述透明硬筒上，所述胶管穿过所述卡扣上的圆孔后缠绕在所述透明硬筒上；

所述卡扣至少安装在所述透明硬筒的顶部和底部，保证所述胶管能够侵入所述水池的水平面下；所述透明硬筒的顶部高过所述水槽，方便所述上流水的存储；

为了形象的说明该实用新型的工作原理，现通过下述几组优选实施例举例说明工作原理如下：

①低梯度手驱动动力实验效果，参照图1所示，把所述转轴的一侧放到所述支架中下层杆的凹槽上，转轴的另一端支在支撑槽上，驱动机构采用摇把驱动，用手摇动摇把转动，下边水盆的水就会通过胶管往上走，从胶管上端口流出，进入所述水槽内；

②高梯度手驱动动力实验效果，参照图2所示，把所述转轴的一侧支在所述支架中上层杆的中间凹槽上，重新移动所述水池到合适的位置，保证所述透明硬管的底部始终处于所述水池的水平面下方，还是采用摇把的驱动机构，用手摇摇把转动，因为角度倾斜发生了改变，也就是陡了，这时，水能否从低往高流要取决与所述胶管的缠绕密度，如果走不到最上边，就不能从胶管上端口流出，水只能从所述胶管的下端口流到胶管中间某个位置，而不能上升到胶管的上端口；

③高梯度高胶管密度手驱动力实验效果，保证实施例②的实验条件，只将所述透明硬筒上的所述卡扣数量增加，这就是需用较长的胶管来缠绕更多的圈数，虽然驱动动力仍然是手动，但是因为所述胶管绕圈的缠绕密度变大，水也可以从胶管的上端口流出；

④高梯度电力驱动动力实验效果，参照图3所示，保证实施例②的实验条件，只将所述驱动机构从摇把式的手动换成电机驱动减速机的电力驱动效果，节省人力，方便操作；

作为一种应用举例说明，所述支架的上层凹槽杆高19.5cm，下层凹槽杆高13.8cm,支撑所述水池底的两根杆长21.5cm；

作为一种应用举例说明，所述胶管采用缠绕不易变形的优质硅胶管，胶管外径10mm，内径6mm；

作为一种应用举例说明，所述优选实施例①②③中所述转轴支在下层杆凹槽处时采用4个卡扣，33cm长的胶管；

作为一种应用举例说明，所述转轴支在上层杆凹槽处时，采用7个卡扣，57cm长的胶管；且卡扣和胶管应大致均匀的分布在转筒上，卡扣的多少不是固定不变的，可以试着增减。

作为一种应用举例说明，当驱动机构采用电驱动时，所述供电电源为电池，即两节5号1.5v电池，减速机转速每分钟58转，扭矩最大1.3kgf.cm，电机轴2mm，配套使用的大齿轮为40齿齿轮，安装在马达上的小齿轮是9齿齿轮，当然齿轮大小有所变化也没有影响，比如大齿轮用50齿的；

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型采用巧妙的结构设计，使得操作和观察学习者都能够轻易的使用和看懂；

2、能够通过增减卡扣(防风扣)的方式来增、减胶管缠绕的密度，使学生明白水如果要上升的角度越大，胶管缠绕的密度就要越大，动力也要相应增大，此结构通过前后移动和转动卡扣来调节缠绕的胶管，使胶管的长度和位置恰到好处；

3、通过手动和电动两种不同的驱动方式，使用起来方便舒适，且能够拆装并反复使用，使学生更能切身体会实验的原理，体会科技的力量和实验的乐趣。

附图说明

图1是本实用新型一种水往高处走的科普装置之低梯度手驱动动力实验装置结构示意图

图2是本实用新型一种水往高处走的科普装置之高梯度手驱动动力实验装置结构示意图

图3是本实用新型一种水往高处走的科普装置之高梯度电力驱动动力实验装置结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。

参照图1至图3所示，一种水往高处走的科普装置，包括：支架101、水池102、透明硬筒103、卡扣104、胶管105、转轴106和驱动机构；

作为一种优选实施例，所述卡扣104是一种开口能卡在所述透明硬筒103上，且带有圆孔的防风扣；

作为一种优选实施例，所述支架101的材质为不锈钢，有利于结构的稳定性，不因水锈导致结构腐蚀；

所述透明硬筒103采用玻璃材质，透明效果佳，有利于观察水往上流的动态效果；

作为一种优选实施例，所述支架101上还设置有上层杆和下层杆，通过上、下层杆的设计，可以实现不同梯度下的水往上流的实验效果；

作为一种优选实施例，所述上层杆和下层杆的中间部位还设置有凹槽，用于卡住所述的转轴106，减少其横向位移；

作为一种优选实施例，所述驱动机构为一个摇把机构；

作为另一种优选实施例，所述驱动机构采用齿轮配合微型减速机302；

作为第三种驱动机构的优选实施例，可以将所述齿轮与摇把机构组合式结构107，这样方便使用过程中直接配合微型减速机，就不用去掉摇把，再去安装齿轮，然后安装微型减速机这样的繁琐工作；

作为一种举例说明，所述支架101上还设置有一个水槽301，用于承接实验过程中，上流水的存储，不至于浪费；

作为一种举例说明，所述水槽301顶部设置有漫水溢出口，当水位过高的时候，通过溢出口再重新流入所述水池102中；

所述水池102与转轴106的一侧安装在所述支架101上，所述转轴106穿过所述透明硬筒103并与所述透明硬筒103固定连接；所述转轴106的一端与所述驱动机构的一端连接，所述转轴106的另一端与所述水池102的内部侧壁上的支撑槽108连接；所述透明硬筒103的底部浸入所述水池102的水平面以下；

所述卡扣104安装在所述透明硬筒103上，所述胶管105穿过所述卡扣104上的圆孔后缠绕在所述透明硬筒103上；

所述卡扣104至少安装在所述透明硬筒103的顶部和底部，保证所述胶管105能够侵入所述水池102的水平面下；所述透明硬筒103的顶部高过所述水槽301，方便所述上流水的存储；

为了形象的说明该实用新型的工作原理，现通过下述几组优选实施例举例说明工作原理如下：

①低梯度手驱动动力实验效果，参照图1所示，把所述转轴106的一侧放到所述支架101中下层杆的凹槽上，转轴106的另一端支在支撑槽108上，驱动机构采用摇把驱动，用手摇动摇把转动，下边水盆的水就会通过胶管105往上走，从胶管105上端口流出，进入所述水槽内；

②高梯度手驱动动力实验效果，参照图2所示，把所述转轴106的一侧支在所述支架101中上层杆的中间凹槽上，重新移动所述水池102到合适的位置，保证所述透明硬管103的底部始终处于所述水池的水平面下方，还是采用摇把的驱动机构，用手摇摇把转动，因为角度倾斜发生了改变，也就是陡了，这时，水能否从低往高流要取决与所述胶管的缠绕密度，如果走不到最上边，就不能从胶管105上端口流出，水只能从所述胶管105的下端口流到胶管中间某个位置，而不能上升到胶管105的上端口；

③高梯度高胶管密度手驱动力实验效果，保证实施例②的实验条件，只将所述透明硬筒103上的所述卡扣104数量增加，这就是需用较长的胶管105来缠绕更多的圈数，虽然驱动动力仍然是手动，但是因为所述胶管105绕圈的缠绕密度变大，水也可以从胶管105的上端口流出；

④高梯度电力驱动动力实验效果，参照图3所示，保证实施例②的实验条件，只将所述驱动机构从摇把式的手动换成电机驱动减速机的电力驱动效果，即采用齿轮配合微型减速机302，节省人力的同时，方便实验观察；

作为一种应用举例说明，所述支架101的上层凹槽杆高19.5cm，下层凹槽杆高13.8cm,支撑所述水池102底的两根杆长21.5cm；

作为一种应用举例说明，所述胶管105采用缠绕不易变形的优质硅胶管，胶管外径10mm，内径6mm；

作为一种应用举例说明，所述优选实施例①②③中所述转轴106支在下层杆凹槽处时采用4个卡扣，33cm长的胶管105；

作为一种应用举例说明，所述转轴106支在上层杆凹槽处时，采用7个卡扣104，57cm长的胶管105；且卡扣104和胶管105应大致均匀的分布在转筒上，卡扣104的多少不是固定不变的，可以试着增减。

作为一种应用举例说明，当驱动机构采用齿轮配合微型减速机302时，所述供电电源为电池，即两节5号1.5v电池，减速机转速每分钟58转，扭矩最大1.3kgf.cm，电机轴2mm，配套使用的大齿轮为40齿齿轮，安装在马达上的小齿轮是9齿齿轮，当然齿轮大小有所变化也没有影响，比如大齿轮用50齿的；

本实用新型采用巧妙的结构设计，使得操作和观察学习者都能够轻易的使用和看懂；能够通过增减卡扣(防风扣)的方式来增、减胶管缠绕的密度，使学生明白水如果要上升的角度越大，胶管缠绕的密度就要越大，动力也要相应增大，此结构通过前后移动和转动卡扣来调节缠绕的胶管，使胶管的长度和位置恰到好处；通过手动和电动两种不同的驱动方式，使用起来方便舒适，且能够拆装并反复使用，使学生更能切身体会实验的原理，体会科技的力量和实验的乐趣；

以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水往高处走的科普装置，其特征在于，包括：支架、水池、透明硬筒、卡扣、胶管、转轴和驱动机构；

所述卡扣是一种开口能卡在所述透明硬筒上，且带有圆孔的防风扣；所述支架上还设置有上层杆和下层杆；

所述水池与转轴的一侧安装在所述支架上，所述转轴穿过所述透明硬筒并与所述透明硬筒固定连接；所述转轴的一端与所述驱动机构的一端连接，所述转轴的另一端与所述水池的内部侧壁上的支撑槽连接；所述透明硬筒的底部浸入所述水池的水平面以下；

所述卡扣安装在所述透明硬筒上，所述胶管穿过所述卡扣上的圆孔后缠绕在所述透明硬筒上。

2.根据权利要求1所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述支架的材质为不锈钢。

3.根据权利要求2所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述透明硬筒采用玻璃材质。

4.根据权利要求3所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述上层杆和下层杆的中间部位还设置有凹槽。

5.根据权利要求4所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述支架上还设置有一个水槽。

6.根据权利要求5所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述水槽顶部设置有漫水溢出口。

7.根据权利要求6所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述驱动机构为一个摇把机构。

8.根据权利要求7所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述驱动机构采用齿轮配合微型减速机式结构。

9.根据权利要求8所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述卡扣至少安装在所述透明硬筒的顶部和底部，保证所述胶管能够侵入所述水池的水平面下；所述透明硬筒的顶部高过所述水槽。

10.根据权利要求9所述的一种水往高处走的科普装置，其特征在于，所述支架的上层凹槽杆高19.5cm，下层凹槽杆高13.8cm,支撑所述水池底的两根杆长21.5cm，所述胶管采用优质硅胶管，胶管外径10mm，内径6mm。