CN219695916U - 一种实验室水槽实验投放漂木的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，属于水力学实验装置领域，包括：基础横梁，固定在水槽框上；滑动套筒，相对滑动地设置在基础横梁上，滑动方向为水平方向；外筒，固定在滑动套筒上，随基础横梁的滑动而滑动；圆柱连杆，外筒套设在圆柱连杆的外侧，圆柱连杆相对于外筒竖向移动；轨道，连接在圆柱连杆上；通孔，水平设置，开设在轨道上并贯穿轨道相对的两侧表壁，漂木放置在通孔中，浸孔，开设在轨道上，与通孔连通，用于给水槽框中的水从浸孔进入到通孔中，并使通孔中的漂木在水槽框中水的浮力下漂浮。该装置能限制漂木的位置、投放角度和投放时的深度。

Description

一种实验室水槽实验投放漂木的装置

技术领域

本实用新型属于水力学实验装置领域，具体涉及一种实验室水槽实验投放漂木的装置。

背景技术

实验室水槽实验中，需要在水槽中指定位置投放漂木，通过漂木在水槽中运动特点来反应水力学相关现象。但是，由于漂木在水中灵敏性大，抗干扰能力差的特点，所以实验中，漂木在水槽中初始状态的位置、角度、深度均很难把控。漂木在水槽中投放的初始位置、初始角度、初始深度等因素，都决定了漂木在水槽的初始状态是否稳定，从而直接影响实验的准确性。

目前最常用的投放漂木的方式，是实验人员用手人为地将漂木放入水槽中，过程中，由于漂木抗干扰能力差的原因，以及受实验人员经验不同两者共同限制，所以每次实验中，实验人员投放的漂木在水面上的角度都不统一；以及漂木在水面上被投放的位置也不能统一；还有每次漂木在水面投放时的深度也不统一。

上述这些不能控制的因素，造成了实验室水槽实验中漂木初始运动状态千差万别，自然而然，漂木运动状态所反应的水力学相关现象也不再具有参考意义。

实用新型内容

为了克服上述不足，本实用新型提出一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其为了解决如何减小甚至消除人为对漂木位置、角度、深度等因素的影响，致使影响实验数据的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，包括：

基础横梁，固定在水槽框上；

滑动套筒，相对滑动地设置在基础横梁上，滑动方向为水平方向；

用于驱动滑动套筒滑动的驱动组件；

外筒，固定在滑动套筒上，随基础横梁的滑动而滑动；

圆柱连杆，外筒套设在圆柱连杆的外侧，圆柱连杆相对于外筒竖向移动；

用于将圆柱连杆固定在外筒上的固定组件；

轨道，连接在圆柱连杆上；

通孔，水平设置，开设在轨道上并贯穿轨道相对的两侧表壁，漂木放置在通孔中，通孔用于使漂木沿通孔轴线方向移动；

浸孔，开设在轨道上，与通孔连通，用于给水槽框中的水从浸孔进入到通孔中，并使通孔中的漂木在水槽框中水的浮力下漂浮。

进一步地，所述驱动组件包括：

滑杆，两端固定在基础横梁上，滑动套筒套设在滑杆外侧，滑动套筒沿滑杆轴线相对滑动地设置在滑杆上；

齿条，固定在基础横梁上，齿条的长度方向与滑杆的轴线平行；

驱动轴，相对转动地设置在滑动套筒上，驱动轴的轴线方向与齿条的轴线方向在水平投影上相互垂直；

齿轮，固定在驱动轴上，随驱动轴的转动而转动，与齿条啮合，用于在齿轮转动时，使驱动轴沿滑杆的轴线移动。

利用一种简单的驱动组件，利用人手手动地转动驱动轴，来实现滑动套筒的移动。简单的驱动组件，使该实验装置结构小巧。

进一步地，所述外筒的底侧表壁向上凹设有导向槽，外筒依靠导向槽套设在圆柱连杆的外侧，导向槽的顶侧表壁固定有激光灯，激光灯的光束向下且与导向槽的轴线重合，圆柱连杆的顶侧表壁沿其轴线设有凹槽，激光灯的光束照射在凹槽中，用于对圆柱连杆的角度限位。

利用激光灯是否能照到凹槽中，来校准圆柱连杆是否处于竖直状态，也同时校准圆柱连杆的轴线与导向槽的轴线是否重合，只有激光灯照射到凹槽中，才说明圆柱连杆处于竖直状态，同时其轴线与导向槽的轴线重合，每次实验时，让实验者统一地设置圆柱连杆的摆放状态。

进一步地，所述固定组件包括多个固定螺栓，多个固定螺栓均螺纹连接在外筒上，多个固定螺栓的端部沿导向槽的径向设置，多个固定螺栓的端部伸入到导向槽中且与圆柱连杆的外壁接触。

固定螺栓依靠抵触圆柱连杆的外壁所产生的摩擦力来对圆柱连杆实现限位，这种固定方式，在外力的作用下，会使圆柱连杆克服摩擦力的限制上、下移动，方便实验人员提供外力使圆柱连杆上、下移动，也同时不妨碍固定螺栓将圆柱连杆固定。

进一步地，所述固定螺栓设置有四个，四个固定螺栓处于同一高度，且沿圆柱连杆的周壁等距设置。

同一高度，四个固定螺栓提供的力在同一平面，便于夹住圆柱连杆，四个固定螺栓也可以在四个方向调整圆柱连杆的竖向角度。

进一步地，所述轨道可拆卸连接在圆柱连杆的底端。

可拆卸连接的方式，方便了更换不同通孔孔径的轨道，对应着不同直径的漂木。

进一步地，所述基础横梁的上表壁设有刻度线，刻度线沿滑杆的长度方向设置。

利用刻度线来表示滑动套筒所在刻度位置，方便实验人员记录滑动套筒的位置，让每次实验，滑动套筒都能达到该刻度线位置。

进一步地，所述基础横梁的下侧凹设有两个卡槽，基础横梁依靠卡槽套设在水槽框的边缘板外侧，基础横梁上螺纹连接有两个蝶形螺栓，两个蝶形螺栓的端部分别伸入到两个卡槽中，并与对应的边缘板的侧壁接触。

利用卡槽和蝶形螺栓来实现将基础横梁固定在水槽框上，蝶形螺栓可以水平旋拧调整宽度，适应于不同长度的水槽框。

进一步地，所述轨道的端面呈圆环形，浸孔沿轨道的轴线方向贯穿轨道。

水槽中的水从浸孔进入到通孔中，由于浸孔是贯穿轨道的，所以浸孔进入的水会同时进入到通孔中，并沿通孔的轴线方向同时漂木整个下侧提供浮力，如果浸孔只是一个圆孔，漂木就会只在圆孔的位置先产生浮力，然后才随着水逐渐进入通孔中，才对漂木产生浮力，这样容易造成漂木受力不均匀而晃动。

进一步地，所述齿条的高度高于滑杆的高度。

这样设置的原因在于，为了方便齿轮与齿条啮合的同时，滑杆不会对驱动轴的移动产生干涉。

有益效果：本申请相比于人手直接投放漂木，通过通孔的形状，实现了对漂木的角度限制。通过滑动套筒在基础横梁上的位置，实现了对漂木投放位置的限制；通过通孔的最低侧、漂木的最低侧相互接触，实现了对漂木投放深度的限制。

附图说明

图1是本申请中投放漂木的装置的正视图；

图2是本申请中投放漂木的装置的俯视图；

图3是驱动轴、齿轮以及螺杆的位置关系结构示意图；

图4是轨道的沿垂直于滑杆轴线的竖向剖断图。

1、基础横梁；2、卡槽；3、蝶形螺栓；4、安装槽；5、滑杆；6、齿条；7、滑动套筒；8、转盘；9、手柄；10、驱动轴；11、齿轮；12、刻度线；13、外筒；14、固定螺栓；15、轨道；16、导向槽；17、通孔；18、浸孔；19、激光灯；20、凹槽；21、圆柱连杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

一种实验室水槽实验投放漂木的装置，包括基础横梁1，基础横梁1的底侧向上凹设有两个卡槽2。基础横梁1依靠两个卡槽2，分别套设在水槽框长度方向两个侧板的外侧，即，基础横梁1整体架设在水槽框的上侧，基础横梁1、水槽框两者的长度方向一致。

基础横梁1上分别螺纹连接有一个蝶形螺栓3，两个蝶形螺栓3沿基础横梁1的长度方向对称设置，蝶形螺栓3沿水平方向穿设在卡槽2中。通过蝶形螺栓3在基础横梁1上螺纹旋拧，蝶形螺栓3伸入到卡槽2中一侧的端部、水槽框的侧板相互抵触，依靠蝶形螺栓3对水槽框侧板施加的压力，保证水槽框的侧板、基础横梁1两者在蝶形螺栓3的摩擦力下不会移动，从而基础横梁1和水槽框两者相互固定。

基础横梁1的上表壁向下凹设有安装槽4，安装槽4沿基础横梁1的长度方向延伸设置，并且，安装槽4的前、后两侧分别延伸至基础横梁1的前、后两侧侧壁，即安装槽4没有前、后壁。在安装槽4沿基础横梁1的长度方向的两个侧壁上焊接有两根滑杆5，滑杆5是钢制的。滑杆5沿基础横梁1的宽度方向对称设置。

安装槽4中还设有一个齿条6，齿条6处于两个滑杆5之间，齿条6的两端分别焊接在安装槽4长度方向的两个侧壁上。

基础横梁1上设有滑动套筒7，滑动套筒7同时套设在两个滑杆5、齿条6的外侧。滑动套筒7相对滑动地设置在滑杆5上，沿滑杆5的轴线滑动。注意，齿条6、滑动套筒7两者互不接触，所以齿条6并不影响滑动套筒7沿滑杆5的轴线滑动。

滑动套筒7上设有驱动组件，用于驱动滑动套筒7沿滑杆5滑动，驱动组件包括：

转盘8、手柄9，均处于滑动套筒7宽度方向的其中一侧，转盘8依靠轴相对转动地设置在滑动套筒7的外表壁上。手柄9焊接在转盘8的偏心位置，用于方便操作人员转动转盘8。

驱动轴10，与转盘8的转轴同轴焊接，随转盘8的转动而同步转动，驱动轴10与齿条6在平面投影上相互垂直。

齿轮11，套设在驱动轴10的外侧，焊接在驱动轴10上。齿轮11、齿条6啮合。齿条6的高度高于两根滑杆5的高度，齿轮11啮合在齿条6的上侧，这样设置主要是为了方便齿轮11与齿条6啮合，不会受滑杆5的影响。

操作人员利用手柄9使转盘8转动，转盘8通过驱动轴10带动齿轮11转动，由于齿轮11与齿条6啮合，同时，齿条6两端固定在基础横梁1上，所以，齿轮11转动后，齿轮11的会沿齿条6的轴线平移，从而整个滑动套筒7沿滑杆5轴线移动。

基础横梁1的上表面设有刻度线12，用于供实验人员标记滑动套筒7位于刻度线12的什么位置。

滑动套筒7上焊接有外筒13，外筒13处于滑动套筒7的前侧（参照图1），同时，外筒13也处于基础横梁1的前侧（参照图1）。外筒13沿平行于滑杆5轴线方向的竖向断面形状为匚形（以滑杆5的轴线方向看），开口朝下。外筒13的底侧向上凹设有导向槽16，导向槽16呈直圆柱形，导向槽16中设有圆柱连杆21。外筒13通过导向槽16套设在圆柱连杆21的圆周外壁的外侧，圆柱连杆21沿导向槽16的轴线滑动。

外筒13的周壁上螺纹连接有四个固定螺栓14，四个固定螺栓14沿导向槽16的径向等距设置，并处于同样的高度。操作人员通过旋拧固定螺栓14，固定螺栓14的端部均伸入到导向槽16中，并且，固定螺栓14伸入到导向槽16中的端部与圆柱连杆21的周壁抵触。通过四个固定螺栓14同时对圆柱连杆21施加的压力，使圆柱连杆受固定螺栓14的摩擦力限制而不能随意向下滑动，同时通过四个固定螺栓14旋拧量的不同，可以控制圆柱连杆21的竖向角度。

圆柱连杆的底侧表壁通过螺栓拆卸连接有轨道15，轨道15位于导向槽16下侧且不在导向槽16中。轨道15的端面为圆环，轨道15与圆柱连杆相互垂直，轨道15沿滑杆5长度方向开设有贯穿轨道15的圆柱形的通孔17，通孔17中用于放置漂木，漂木的轴线与通孔17的轴线平行。轨道15的周壁沿径向开设有一个浸孔18，浸孔18长度方向的两端延伸至通孔17长度方向的两端，浸孔18与通孔17连通，且位于通孔17的最低端。

由于通孔17和圆柱连杆21相互垂直，所以保持通孔17处于水平状态，就能保持圆柱连杆处于竖直状态。为了能保证圆柱连杆处于竖直状态，所以在导向槽16的顶部表壁上通过螺栓安装有激光灯19，激光灯19发出一束可见光，可见光光线与导向槽16的轴线重合，圆柱连杆21的顶侧表壁的正中间凹设有一个凹槽20，凹槽20沿圆柱连杆的轴线延伸设置。

本实用新型的使用过程是：

将基础横梁1的卡槽2套设在水槽框长度方向的水槽框的侧板，通过蝶形螺栓3旋拧并抵触水槽框的外侧表壁，使基础横梁1和水槽框相互固定。

将圆柱连杆和轨道15拼接成一个整体，然后将圆柱连杆从导向槽16的底部插入到导向槽16腹部中，旋拧四个固定螺栓14，使四个固定螺栓14均抵触圆柱连杆的圆周表壁，调整四个固定螺栓14的旋拧程度，使激光灯19发出的可见光光束恰好照射到凹槽20的底侧表壁，外筒3整体是由透明材料制成的，所以能直接观察的到激光，此时，表明圆柱连杆21、导向槽16两者的轴线重合。保持四个固定螺栓14的旋拧程度不变，向圆柱连杆施加力，让圆柱连杆沿导向槽16的轴线移动，使轨道15与水槽框中的水面接触，水槽中的水经过浸孔18进入到通孔17中。

人手将漂木放入到通孔17中，通孔17中的水面给漂木提供浮力，使漂木浮在水面上，注意，此时在漂木自身的重力下，漂木的外壁、通孔17的孔壁上缘恰好接触。实际实验中，需要反复调整轨道15的高度，改变通孔17中的水量，然后反复释放漂木，直至漂木的外壁、通孔17的孔壁上缘恰好接触。

此处，需要不断地调整圆柱连杆在导向槽16中的位置，来改变轨道15的高度，直至漂木在自身重力下，漂木的外壁、通孔17的孔壁上缘恰好接触

实际使用时，因为轨道15是可拆卸更换的，所以每个轨道15上的通孔17直径都不相同。选用轨道15时，尽可能地选用通孔17的直径略大于漂木的直径的轨道15。

受通孔17的形状限制，漂木沿水槽框内水面移动时，漂木几乎是沿平行于通孔17轴线的方向移动。此过程中，漂木不会发生在水面转圈，导致角度变化。

通过转动转盘8，使滑动套筒7、轨道15沿滑杆5的轴线移动，由刻度线12标识滑动套筒7所在位置，记录该实验数据，多次实验时，通过上次实验记录的滑动套筒7的位置，可以在本次实验中，将轨道15移动到相同的位置，保证每次实验中的投放位置几乎相同。

还有，漂木每次投放时，漂木在自身重力下，漂木外壁、通孔17孔壁上缘恰好接触，所以每次漂木投放的深度被限制。

本申请相比于人手直接投放漂木，通过通孔17的形状，实现了对漂木的角度限制。通过滑动套筒7在基础横梁1上的位置，实现了对漂木投放位置的限制；通过通孔17的孔壁上缘、漂木的外壁相互接触，实现了对漂木投放深度的限制。

Claims (10)

1.一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，包括：

基础横梁，固定在水槽框上；

滑动套筒，相对滑动地设置在基础横梁上，滑动方向为水平方向；

用于驱动滑动套筒滑动的驱动组件；

外筒，固定在滑动套筒上，随基础横梁的滑动而滑动；

圆柱连杆，外筒套设在圆柱连杆的外侧，圆柱连杆相对于外筒竖向移动；

用于将圆柱连杆固定在外筒上的固定组件；

轨道，连接在圆柱连杆上；

通孔，水平设置，开设在轨道上并贯穿轨道相对的两侧表壁，漂木放置在通孔中，通孔用于使漂木沿通孔轴线方向移动；

浸孔，开设在轨道上，与通孔连通，用于给水槽框中的水从浸孔进入到通孔中，并使通孔中的漂木在水槽框中水的浮力下漂浮。

2.根据权利要求1所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

滑杆，两端固定在基础横梁上，滑动套筒套设在滑杆外侧，滑动套筒沿滑杆轴线相对滑动地设置在滑杆上；

齿条，固定在基础横梁上，齿条的长度方向与滑杆的轴线平行；

驱动轴，相对转动地设置在滑动套筒上，驱动轴的轴线方向与齿条的轴线方向在水平投影上相互垂直；

齿轮，固定在驱动轴上，随驱动轴的转动而转动，与齿条啮合，用于在齿轮转动时，使驱动轴沿滑杆的轴线移动。

3.根据权利要求1所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述外筒的底侧表壁向上凹设有导向槽，外筒依靠导向槽套设在圆柱连杆的外侧，导向槽的顶侧表壁固定有激光灯，激光灯的光束向下且与导向槽的轴线重合，圆柱连杆的顶侧表壁沿其轴线设有凹槽，激光灯的光束照射在凹槽中，用于对圆柱连杆的角度限位。

4.根据权利要求3所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述固定组件包括多个固定螺栓，多个固定螺栓均螺纹连接在外筒上，多个固定螺栓的端部沿导向槽的径向设置，多个固定螺栓的端部伸入到导向槽中且与圆柱连杆的外壁接触。

5.根据权利要求4所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述固定螺栓设置有四个，四个固定螺栓处于同一高度，且沿圆柱连杆的周壁等距设置。

6.根据权利要求1所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述轨道可拆卸连接在圆柱连杆的底端。

7.根据权利要求2所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述基础横梁的上表壁设有刻度线，刻度线沿滑杆的长度方向设置。

8.根据权利要求2所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述基础横梁的下侧凹设有两个卡槽，基础横梁依靠卡槽套设在水槽框的边缘板外侧，基础横梁上螺纹连接有两个蝶形螺栓，两个蝶形螺栓的端部分别伸入到两个卡槽中，并与对应的边缘板的侧壁接触。

9.根据权利要求2所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述轨道的端面呈圆环形，浸孔沿轨道的轴线方向贯穿轨道。

10.根据权利要求2所述的一种实验室水槽实验投放漂木的装置，其特征在于，所述齿条的高度高于滑杆的高度。