CN2639972Y - 一种演示能量转换的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种演示能量转换的装置，其特点是：包括左、右台架，两电动送料提升机构，连接在送料提升机构之间的轨道，运行在轨道中的多个树脂球，设在各送料提升机构底部的集球盘，设在各送料提升机构顶部的分球器，以及电控部件；还包括一手动操作机构。在电力或人力驱动下，树脂球升到能量转换装置的上部，然后沿数条轨道顺势运行，并在撞击不同物体的过程中做出许多有趣的游戏，然后再进入提升装置，进行新一轮运行，从而引出“动能转换成势能和势能转换成动能、以及在转换过程中各能量释放所带来的效果的概念”，对受教者起到启发和增长知识的作用。

Description

一种演示能量转换的装置

技术领域

本实用新型涉及一种演示能量转换的装置。

背景技术

科技是第一生产力，提高全民族的科技素质，是强国富民的基本国策。对青少年从小进行科技实现、形象教育，使他们感受到科技的无穷奥妙，激发他们对科技知识的兴趣，培养创新意识，是非常重要的。现有学校在教授“能量转换”的知识时，都是理论上描述的比较多，对一些现象尽管通过一些小型的模型可以稍微的演示一下，但总是很有限。

发明内容

本实用新型是为了解决现有教学中对能量转换知识教授方面的缺陷，而提供的一种可由受教者直接参与的、从各方面演示能量转换的一种演示能量转换的装置。

本实用新型采取的技术措施是：一种演示能量转换的装置，其特点是：包括左、右台架，设在左、右台架上的送料提升机构，连接在送料提升机构之间的轨道，运行在轨道中的多个树脂球，设在各送料提升机构底部的集球盘，设在各送料提升机构顶部的分球器，以及控制整个机器运行的电控部件；

所述的送料提升机构包括设在左台架的电动绞笼提升机构和设在右台架的电动链条提升机构；

所述的控制部件包括控制各电动送料提升机构运转的电源开关、一单片机、以及设在轨道中的受单片机控制的多个电磁感应阀。

上述一种演示能量转换的装置，其中，所述的链条传送机构包括支架，设在支架内的环形输送链条，以及间隔设在链条上的送球器。

上述一种演示能量转换的装置，其中，所述的轨道由直线形、波浪形、垂直盘旋形、横向盘旋形组合而成。

上述一种演示能量转换的装置，其中，所述的轨道包括一主杆，与主杆平行的、间距小于树脂球直径的至少两支杆，以及间隔设置的连接主杆与支杆为一体的多个固定环。

上述一种演示能量转换的装置，其中，所述的集球盘由在各送料提升机构底部设置的圆盘构成，其壁上设有进球口和出球口，所述的进球口和出球口分别与各自的轨道连接，所述的圆盘位于进球口的一侧其底部稍低。

上述一种演示能量转换的装置，其中，所述的分球器为两个，分别设在两绞笼式提升机构和链式提升机构的顶部。

上述一种演示能量转换的装置，其中，所述的分球器由在绞笼式提升机构的顶部设置的减速电机式分球器构成，其包括集球容器，该集球容器的周壁设有多个出球孔，各孔与各轨道相连通；设在集球容器顶部的减速电机，与减速电机输出轴连接并伸在集球容器内的拨动片。

上述一种演示能量转换的装置，其中，所述的所述的分球器由在链式提升机构的顶部设置的一轨道及在该轨道段上设置的两分轨道构成，在两分轨道中其中有一轨道设有电磁拨动杆，受电磁开关控制动作。

上述一种演示能量转换的装置，其中，所述的一种演示能量转换的装置还包括一手动操作机构，该手动操作机构包括：一手动绞笼提升机构、一双曲狭缝装置、一锥体上移部件、一迷宫模型；

所述的手动绞笼提升机构包括一摇手柄，一与摇手柄相连的摇杆；一与摇杆连接的连接曲轴，一与曲轴连接的绞笼提升机构，该绞笼提升机构的顶部连接一向下倾斜轨道；所述双曲狭缝装置包括一支架，一其上设有双曲线狭缝的双曲线狭缝座，该双曲线狭缝的中部贯通，该双曲狭缝座中间垂直设有旋转轴，该旋转轴的顶部伸在与其对应的轨道内，其上设有拨动片，该旋转轴的中部设有倾斜的旋转杆，该旋转杆倾斜的角度与双曲线狭缝相通时一曲线狭缝上部与另一曲线狭缝下部相连的角度一致，使该旋转杆随旋转轴旋转时，该旋转杆可在双曲线狭缝中自由来回转动；所述的锥体上移部件包括两可左右摆动的连接杆，架在两连接杆上的前后可滚动的锥体，一固定杆，套在固定杆中部两侧的套管，该两套管之间连接一弹簧，其上还分别连接一连接杆和弹簧，一支撑架；所述两套管上连接的弹簧与支撑架中部连接，支撑架上还设有一杠杆，该杠杆的一端设有重锤，另一端伸在与其对应的轨道内，其上设有一受力盘；所述的迷宫模型一端与轨道的出球端连接，另一端与该手动操作机构的集球轨道相连通。

上述一种演示能量转换的装置，其中，还包括控制左、右两台架的进出球平衡的控制位置，该控制装置分别由两传感器构成，该两传感器分别设在左台架向右台架的出球的轨道上以及在右台架向左台架进球的轨道上。

由于本实用新型采用了以上的技术方案，由左右两个台架、三套提升装置、近20条轨道及数十个树脂球组成。三套提升装置分别是位于左台架的电动螺旋提升装置、位于右台架的电动链式提升装置及手动螺旋提升装置。在电力或人力驱动下，树脂球升到能量转换装置的上部，然后沿十条轨道顺势运行，并在撞击不同物体的过程中做出许多有趣的游戏，然后再进入提升装置，进行新一轮运行，从而引出“动能转换成势能和势能转换成动能、以及在转换过程中各能量释放所带来的效果的概念”，对受教者起到启发和增长知识的作用。

附图说明

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。

图1是本实用新型演示能量转换的装置中左台架部分的结构示意主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是本实用新型演示能量转换的装置中右台架部分的结构示意主视图。

图4是本实用新型演示能量转换的装置中左台架部分的电动绞笼提升机构的结构示意图。

图5a、图5b分别是本实用新型演示能量转换的装置中右台架部分的电动链条提升机构的结构和链条结构的示意图。

图6a、图6b是本实用新型演示能量转换的装置中绞笼分球器的结构示意图和俯视图。

图7是本实用新型演示能量转换的装置中链条分球器的结构示意图。

图8、图9分别是本实用新型演示能量转换的装置中两种轨道的结构截面图。

图10a～图10f分别是本实用新型演示能量转换装置中几种轨道形状的示意图，其中，图10f是这几种轨道形状的A-A剖视图。

图11a～图11c分别是本实用新型演示能量转换装置中另几种轨道形状的示意图，其中，图11c是这几种轨道形状的A-A剖视图。

图12a～图12f分别是本实用新型演示能量转换装置中再有几种轨道形状的示意图，其中，图12f是这几种轨道形状的A-A剖视图

图13a、图13b分别是本实用新型演示能量转换装置中风车的结构示意图和A-A剖视图。

图14是本实用新型演示能量转换的装置中虹吸装置的结构示意图。

图15是本实用新型演示能量转换的装置中电控原理图。

图16是本实用新型演示能量转换的装置中手动操作装置结构示意图。

图17是本实用新型演示能量转换的装置中手动操作装置的工作流程图。

具体实施方式

本实用新型主要应用了力学中的能量转换，能量守恒定律及动量传递，动量守恒原理。将直径φ85的树脂球以三种方式输送到位于两端的台架顶，再借助于其势能沿多达十数种的轨道或急冲直下，或缓缓平滚，或盘旋而下，或逆势上扬，或跳跃前行，或飞身投篮等等，并在不同的运动中完成能量转换及动量传递。

请参见图1、图2、图3。本实用新型一种演示能量转换的装置，包括：左、右台架1、2、两送料提升机构11、21、轨道3、树脂球4、两集球盘51、52，两分球器61、62以及电控部件7。

所述台架1、2为一种演示能量转换的装置提供外廓构架及各机构所需的支承，并与人行平台有关联，提供支承，构架主体由矩形管构成。两送料提升机构11、21分别设在左、右台架上，用于将树脂球提升到高处，本实施例中两送料提升机构包括设在左台架的电动绞笼提升机构11和设在右台架的电动链条提升机构21；所述轨道3连接在两送料提升机构之间；树脂球4由轻质、耐磨，有弹性，多个树脂球4运行在轨道中，在不同的轨道上完成不同的运动。所述两集球盘51、52分别设在两送料提升机构底部；所述分球器61、62分别设在左右两送料提升机构顶部，所述电控部件7(配合参见图15)用以控制整个机器运行，包括控制各电动送料提升机构运转的电源开关70、多个传感器71、一单片机72、设在轨道中的受单片机控制的多个电磁感应阀73、运行接收器74、停止接收器75、多个闪光灯76、音响77、以及由电源控制的各电机78和闪光灯79。

所述的集球盘由在各送料提升机构底部设置的圆盘构成，其壁上设有进球口和出球口，所述的进球口和出球口分别与各自的轨道连接，所述的圆盘位于进球口的一侧其底部稍低。

请参阅图4。本实用新型演示能量转换的装置中的电动绞笼提升机构11包括：支架111、设在支架内靠支架支撑的绞笼112、以及设在绞笼12底部的减速电机113，减速电机的输出轴通过伞形齿轮1131与绞笼112的旋转轴1121连接。工作时，绞笼112旋转，旋转轴1121上的叶轮1122带着树脂球3向上推进，直至到顶部。

请参阅图5a、5b。本实用新型演示能量转换的装置中的链条传送机构21包括支架211，设在支架内的环形输送链条212(链条的放大图如图5b所示)，以及间隔设在链条上的送球器213，该送球器213由设在在链条上的平板构成。在该链条传送机构21的底部设有一减速电机214，该减速电机214的输出轴带动主齿轮215旋转，再通过链条带动从齿轮216旋转。

所述的分球器为两个，分别设在两绞笼式提升机构和链式提升机构的顶部。

请参阅图6a、6b，本实用新型演示能量转换的装置中的绞笼输出分球器61由设在电动绞笼11旋转轴顶部的一减速器611、一设在减速器顶部壳体上的集球容器612、以及设在该集球容器内与减速器的输出轴连接的拨球器613构成，拨球器613上设有等分的拨动片6131，该集球容器的周壁设有多个出球孔6121，各孔与各轨道相连通；根据设定，将树脂球一个个分送到不同的轨道。

请参阅图7，本实用新型演示能量转换的装置中的链条输出分球器62由设在与链条提升机构顶部相连的多条轨道中其中某几个轨道入口的电磁感应阀门73构成。根据需要，由计算机单片机控制该阀门的启闭，从而控制从该入口输入的树脂球。本实施例所述的分球器由在链式提升机构的顶部设置的一轨道3及在该轨道段上设置的两分轨道3a、3b构成，在两分轨道中其中有一轨道设有由电磁阀控制的电磁拨动杆621。

图8、图9分别是本实用新型演示能量转换的装置中两种轨道的结构截面图。本实用新型演示能量转换的装置中的轨道3由直线形、波浪形、垂直盘旋形、横向盘旋形组合而成，树脂球4在不同的轨道上完成不同的运动。本实用新型所述的轨道3包括一主杆31，与主杆平行的、间距小于树脂球直径的两支杆32(如图8所示)，或者与主杆平行的、间距小于树脂球直径的四支杆32(如图9所示)，以及间隔设置的连接主杆与支杆为一体的多个固定环33。

图10a～图10f分别是本实用新型演示能量转换装置中几种轨道形状的示意图，其中，图10f是这几种轨道形状的A-A剖视图。

图11a～图11c分别是本实用新型演示能量转换装置中另几种轨道形状的示意图，其中，图11c是这几种轨道形状的A-A剖视图。

图12a～图12f分别是本实用新型演示能量转换装置中再有几种轨道形状的示意图，其中，图12f是这几种轨道形状的A-A剖视图

图13是本实用新型演示能量转换装置中风车的结构示意图。本实用新型还包括辅助动作构件，例如装在左台架的风车8，该风车8包括支架81、设在支架顶部的轴承82、设在支架正面与轴承一输出轴固接的风叶83。在轴承另一输出轴上还固设有一受力片84，该受力片84伸在轨道内，当树脂球从轨道上滑下来落到受力片84上，受力片84受力下压，带动轴承转动，从而带动风车的风叶转动。

图14是本实用新型演示能量转换的装置中虹吸装置的结构示意图。本实用新型还包括另一辅助动作构件，例如装在右台架的虹吸装置9，该虹吸装置包括一轮辐91、两个瓶式器皿92和93、两根透明导管94和95、多个叶片96及一个抽气筒97。该轮辐91设在环形轨道中，多个叶片96的头部伸在轨道内，两个瓶式器皿92和93分别一低一高的放置在固定物上，两根透明导管94和95分别与两个器皿相连通，并通过一个三通管98与抽气筒97的底部连接，抽气筒97的施力柄971的头部偏心地固设在轮辐中心轴承盘上。当树脂球4从轨道3上滑下来落到某个叶片96的头部，该叶片96受力下压，带动轮辐91轴承转动，由于抽气筒97的施力柄971的头部偏心地固设在轮辐中心轴承盘上，因此带动施力柄971上下运动，从而把位于低固定物上的器皿中的液体带到高固定物上的器皿中，完成虹吸过程。

图15是本实用新型演示能量转换的装置中电控原理图。所述的控制部件包括控制各电动送料提升机构运转的电源开关70、多个传感器71、一单片机72、设在轨道中的受单片机控制的多个电磁感应阀73、运行接收器74、停止接收器75、多个闪光灯76、音响77、以及由电源控制的各电机78和闪光灯79。

本实用新型演示能量转换的装置中各减速电机运行次序及彩色树脂球在两台架之间左右穿梭及换道是可控的，由微电脑程控，一般采用可变程序控制器控制。其开启、关闭也可为遥控。左右两台架均设有急停按纽。还包括控制左、右两台架的进出球平衡的控制位置，该控制装置分别由两电磁感应阀构成，该两电磁感应阀分别设在左台架向右台架的出球的轨道上以及在右台架向左台架进球的轨道上。本实用新型还可在轨道上布置一些彩灯，配合音乐奏响。

当打开电源开关，左、右两台架的电动绞笼提升机构开始工作，将树脂球带到塔顶，由于轨道的布置是带有坡度的，因此树脂球沿轨道下滑，势能转变为动能；树脂球在沿轨道的滑行中，遇有一些障碍例如风车、虹吸装置，由于树脂球在运行中的动能所积聚的力又推动这些障碍的叶轮旋转，带动风车转动，启动虹吸管出现虹吸现象等，最终到轨道最低处的集球器内，重新开始新一轮的运转。为了防止左右台架输送的树脂球的数量差异大，本实用新型采用了分球器和电磁感应阀门，设置在电动绞笼提升机构顶部的分球器通过减速电机缓慢转动将树脂球送到轨道；电磁感应阀门为连动的一对，设在左右台架的轨道段上，当一侧台架的树脂球滑向另一侧时，同时另一侧台架也有一树脂球滑向一侧，电磁感应阀门同时打开，保证了左右台架输送树脂球的平衡。本实用新型还设有手动的一套演示能量转换的装置，也可让受教者自己操作，慢慢体会能量转换的要点，从而更进一步了解和掌握能量转换的知识。

图16是本实用新型演示能量转换的装置中手动操作装置结构示意图。本实用新型一种演示能量转换的装置还包括一手动操作机构10，该手动操作机构包括：一手动绞笼提升机构101、一双曲狭缝装置102、一锥体上移部件103、一迷宫模型104；

所述的手动绞笼提升机构101包括一摇手柄1011，一与摇手柄相连的摇杆1012，一与摇杆连接的连接曲轴1013，一与曲轴连接的绞笼提升机构1014，该绞笼提升机构的顶部连接一向下倾斜轨道3；所述双曲狭缝装置102包括一支架1021，一其上设有双曲线狭缝1022的双曲线狭缝座1023，该双曲线狭缝的中部贯通，该双曲狭缝座中间垂直设有旋转轴1024，该旋转轴的顶部伸在与其对应的轨道内，其上设有拨动片1025，该旋转轴的中部设有倾斜的旋转杆1026，该旋转杆倾斜的角度与双曲线狭缝相通时一曲线狭缝上部与另一曲线狭缝下部相连的角度一致，使该旋转杆随旋转轴旋转时，该旋转杆可在双曲线狭缝中自由来回转动；所述的锥体上移部件103包括两可左右摆动的连接杆1031，架在两连接杆上的前后可滚动的锥体1032，一固定杆1033，套在固定杆中部两侧的套管1034，该两套管之间连接一拉簧(未图示)，其上还分别连接一连接杆1035和弹簧1036，一支撑架1037；所述两套管1034上连接的弹簧与支撑架1037中部连接，支撑架1037上还设有一杠杆1038，该杠杆的一端设有重锤1039，另一端伸在与其对应的轨道3内，其上设有一受力盘1030；所述的迷宫模型104上设有迷宫样障碍板1041，其一端进口1042与轨道3的出球端连接，另一端出口1043与该手动操作机构的集球端1044轨道3相连通。

图17是本实用新型演示能量转换的装置中手动操作装置的工作流程图。手动提升装置的操作：游客参与摇动手柄，在人力驱动下，树脂球升到手动绞笼提升机构的上部，然后沿轨道顺势运行，并在撞击不同物体的过程中做出许多有趣的游戏，例如：旋转杆穿过双曲线狭缝并自由来回转动；锥体上移部件由于树脂球撞击杠杆的受力盘而使连接杆分合而使锥体在连接杆上上下活动；树脂球落入迷宫后又在迷宫的各障碍板之间行走；等等；然后从迷宫的出口出去到轨道中再进入提升装置的集球器内，准备进行新一轮运行。

本实用新型是一项科学性与娱乐性极强的展品，不同年龄、不同文化层次的学员和观众都能从该项目中获取不少有益的知识、获得不少乐趣，尤其对青少年更是如此。

Claims (10)

1.一种演示能量转换的装置，其特征在于：包括左、右台架，设在左、右台架上的电动送料提升机构，连接在送料提升机构之间的各种造型的轨道，运行在轨道中的多个树脂球，设在各送料提升机构底部的集球盘，设在各送料提升机构顶部的分球器，以及控制整个机器运行的电控部件；

所述的送料提升机构包括设在左台架的电动绞笼提升机构和设在右台架的电动链条提升机构；

所述的控制部件包括控制各电动送料提升机构运转的电源开关、一单片机、以及设在轨道中的受单片机控制的多个电磁感应阀。

2.根据权利要求1所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，所述的链条传送机构包括支架、设在支架内的环形输送链条、以及间隔设在链条上的送球器。

3.根据权利要求1所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，所述的轨道由直线形、波浪形、垂直盘旋形、横向盘旋形组合而成。

4.根据权利要求1或3所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，所述的轨道包括一主杆、与主杆平行并间距小于树脂球直径的至少两支杆、以及间隔设置的连接主杆与支杆为一体的多个固定环。

5.根据权利要求1或3所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，所述的集球盘由在各送料提升机构底部设置的圆盘构成，圆盘壁上设有进球口和出球口，所述的进球口和出球口分别与各自的轨道连接，所述的圆盘位于进球口的一侧其底部稍低。

6.根据权利要求1所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，所述的分球器为两个，分别设在两绞笼式提升机构和链式提升机构的顶部。

7.根据权利要求1或6所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，所述的分球器由在绞笼式提升机构的顶部设置的减速电机式分球器构成，其包括集球容器，该集球容器的周壁设有多个出球孔，各孔与各轨道相连通；设在集球容器顶部的减速电机，与减速电机输出轴连接并伸在集球容器内的拨动片。

8.根据权利要求1或6所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，所述的所述的分球器由在链式提升机构的顶部设置的一轨道及在该轨道段上设置的两分轨道构成，在两分轨道中其中有一轨道设有电磁拨动杆，受电磁感应阀控制动作。

9.根据权利要求1所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，所述的一种演示能量转换的装置还包括一手动操作机构，该手动操作机构包括：一手动绞笼提升机构、一双曲狭缝装置、一锥体上移部件、一迷宫模型；

所述的手动绞笼提升机构包括一摇手柄，一与摇手柄相连的摇杆；一与摇杆连接的连接曲轴，一与曲轴连接的绞笼提升机构，该绞笼提升机构的顶部连接一向下倾斜轨道；所述双曲狭缝装置包括一支架，一其上设有双曲线狭缝的双曲线狭缝座，该双曲线狭缝的中部贯通，该双曲狭缝座中间垂直设有旋转轴，该旋转轴的顶部伸在与其对应的轨道内，其上设有拨动片，该旋转轴的中部设有倾斜的旋转杆，该旋转杆倾斜的角度与双曲线狭缝相通时一曲线狭缝上部与另一曲线狭缝下部相连的角度一致，使该旋转杆随旋转轴旋转时，该旋转杆可在双曲线狭缝中自由来回转动；所述的锥体上移部件包括两可左右摆动的连接杆，架在两连接杆上的前后可滚动的锥体，一固定杆，套在固定杆中部两侧的套管，该两套管之间连接一弹簧，其上还分别连接一连接杆和弹簧，一支撑架；所述两套管上连接的弹簧与支撑架中部连接，支撑架上还设有一杠杆，该杠杆的一端设有重锤，另一端伸在与其对应的轨道内，其上设有一受力盘；所述的迷宫模型一端与轨道的出球端连接，另一端与该手动操作机构的集球轨道相连通。

10.根据权利要求1所述的一种演示能量转换的装置，其特征在于，还包括控制左、右两台架的进出球平衡的控制位置，该控制装置分别由两传感器构成，该两传感器分别设在左台架向右台架的出球的轨道上以及在右台架向左台架进球的轨道上。

Images