一种动量水箱

1.本实用新型涉及流体力学领域，尤其涉及一种动量水箱。


背景技术：

2.流体力学在工业、农业、交通运输、航天等多方面得到广泛应用。动量定律实验是流体力学中的经典实验，而动量定律实验仪是验证流体动量方程的重要仪器。通过动量定律实验验证流体动量守恒，用来解决流体对固体壁的作用力。
3.目前，高校实验室使用的流体动量定律实验仪，分平板冲击和水箱射流两部分，平板冲击是直接测量流体的冲击力，水箱射流是测量流体射流产生的反作用力。水箱射流部分未见有新的结构形式出现，一直是采用水箱上注水，射流后采用移动砝码使水箱平衡的形式来测量射流反力的大小。这种结构形式只能做简单的演示计算，误差比较大。经过溢流室的位置改变后精度有所提高，见《流体动量定律实验仪的改进》一文。但调节平衡比较困难。因此提供一种新型的动量水箱，使得测量精度提高，测量时间缩短。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种结构设计合理、新颖，提高测量精度、缩短测量时间的动量水箱。
5.本实用新型的目的是这样实现的：一种动量水箱，包括储水箱、恒位水箱、射流管以及测力支架；所述恒位水箱固定在储水箱的水箱架上，恒位水箱下端设置进水管和溢流管，恒位水箱通过进水管连接到水泵且通过溢流管溢流回储水箱，所述恒位水箱内部设置固定溢流板和固定网孔板，所述固定溢流板上设置活动溢流板，在活动溢流板通过台阶螺钉连接变位杆，随变位杆的上下移动而改变高度；所述射流管通过软绳系在恒位水箱上，所述射流管上端设置用于排气的排气螺钉，射流管上部水平设置两管，在两管上设置软管，所述软管连接到恒位水箱，所述射流管下部设置喷嘴，喷嘴的对称面设有传感器保护螺母；所述测力支架上设置两个孔套且将孔套装在水箱架上，所述孔套上设置紧定螺钉，通过调节紧定螺钉的松紧度控制测力支架在水箱架上的高度。
6.作为本实用新型的进一步优选方案，所述变位杆向上穿过恒位水箱的盖板，所述盖板内对称设置钢球、弹簧和螺钉。
7.作为本实用新型的进一步优选方案，所述变位杆侧壁等距对称设置若干v形槽，弹簧挤压钢球嵌在v形槽内定位变位杆。
8.作为本实用新型的进一步优选方案，所述传感器保护螺母依靠螺纹方式连接且做轴向移动，传感器保护螺母的中间设置一个小凸起。
9.作为本实用新型的进一步优选方案，所述测力支架设置两个短臂，在两个短臂之间设置传感器安装座，所述传感器安装座上设置旋钮。
10.作为本实用新型的进一步优选方案，所述传感器安装座内设置传感器连接套，所述传感器连接套右侧端设置力传感器，传感器连接套左侧端与螺纹塞连接，所述螺纹塞与
调节轴连接；所述传感器安装座外侧连接外螺母和旋钮，所述外螺母一侧设置锁紧螺母；所述传感器安装座中间圆柱筒体外设置保护套，连杆滑套与保护套之间用销钉连接连杆。
11.作为本实用新型的进一步优选方案，所述两管的端面用轴盖封住。
12.作为本实用新型的进一步优选方案，所述传感器安装座通过元宝螺母和螺母一固定在短臂上。
13.作为本实用新型的进一步优选方案，所述旋钮通过旋钮螺钉固定在调节轴上。
14.与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果如下：
15.1、恒位水箱的溢流量大小与射流力无关，测量精度大幅度提高。
16.2、采用力传感器代替杠杆平衡结构，无需调节平衡，测量快捷。
17.3、无需拆下力传感器，可方便地校准力传感器。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
19.图1为本实用新型结构示意图。
20.图2为图1侧视结构示意图。
21.图3为恒位水箱结构示意图。
22.图4为图3a处放大图。
23.图5为射流管结构示意图。
24.图6为图5侧视结构示意图。
25.图7为图6b处放大图。
26.图8为测力支架结构示意图。
27.图9为传感器安装座内部结构示意图。
28.图10为传感器安装座示意图。
29.图11为图10的侧面剖视图。
30.图12为传感器连接套结构示意图。
31.图13为图12的主视结构示意图。
32.图14为保护套结构示意图。
33.图15为图14的侧面剖视图。
34.其中，1-储水箱，2-恒位水箱，3-台阶螺钉，4-盖板，5-钢球，6-弹簧，7-螺钉，8-变位杆，9-活动溢流板，10-射流管，11-喷嘴，12-轴盖，13-排气螺钉，14-传感器保护螺母，15-测力支架，16-力传感器，17-传感器连接套，18-螺纹塞，19-调节轴，20-外螺母，21-旋钮，22-锁紧螺母，23-传感器安装座，24-紧定螺钉，25-元宝螺母，26-旋钮螺钉，27-螺母一，28-软管，29-软绳，30-固定溢流板，31-固定网孔板，32-溢流管，33-进水管，34-水箱架，35-v形槽，36-小凸起，37-孔套，38-短臂，39-两管，40-压缩弹簧，41-连杆滑套，42-销钉，43-连杆，44-保护套，45-定位插销，46-插销弹簧，47-螺母二，48-插销手柄。
实施方式
35.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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作出创作性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护的范围。
36.如图1、2所示，恒位水箱2坐在储水箱1的水箱架34上，恒位水箱2通过进水管33连接到水泵，溢流管32溢流回储水箱1。
37.如图3、4所示，恒位水箱2上方盖有盖板4，盖板4上设有垂直孔用于安装变位杆8，变位杆8下端用台阶螺钉3连接活动溢流板9，变位杆8杆身两侧开有均匀对称v形槽35，弹簧6顶着钢球5坐在变位杆v形槽35内，使得变位杆8带着活动溢流板9实现有挡调节；
38.活动溢流板9两侧水箱箱壁上设有导槽，固定溢流板30一侧设置凸台用于支撑活动溢流板9在最低处。恒位水箱2下方开有两对称出水孔用于连接软管28。
39.如图5、6和7所示，射流管10上端安装有排气螺钉13，用于注水时排气。射流管10上部水平伸出两管39，用于开孔连接软管28，伸出两管39端用轴盖12封住，连接软管28的两孔开口向下，使得进水产生的作用力为垂直方向，两轴盖12在轴处用软绳29吊系在恒位水箱2伸出臂上。喷嘴11朝右靠螺纹安装射流管10的下方，喷嘴11背面安装有传感器保护螺母14，传感器保护螺母14靠螺纹连接并可调节位置。在射流管10上传感器保护螺母14中间设置一小凸起36，小凸起36对着力传感器16。安装时，小凸起36超出保护螺母14端面2mm左右，调节连接射流管10的两根软绳29长度，使射流管10处于垂直状态。
40.如图8、9所示，测力支架15靠两孔套37装在恒位水箱2支架的两垂直杆上，由紧定螺钉24固定，松开螺钉24可调节测力支架15的高低位置，即力传感器16的高低位置。测力支架15伸出的两短臂38上开u形槽，用于安装传感器安装座23，由螺母一27和元宝螺母25固定，松开螺母一27和元宝螺母25可以轴向调节力传感器16前后位置。传感器连接套17安装在传感器连接座23的孔内，靠传感器连接套17上的键导滑，传感器连接套17右端用螺钉连接力传感器16。传感器连接套17左端与螺纹塞18螺纹连接固定。螺纹塞18与调节轴19螺纹连接。外螺母20与传感器安装座23螺纹连接，锁紧螺母22锁紧外螺母20。调节轴19的圆盘被外螺母20和传感器安装座23的两端面限位，调节轴19只能做转动，不能轴向移动。旋钮21与调节轴19用旋钮螺钉26连接固定。安装时调节力传感器的上下、左右、前后位置关系，使力传感器16中心与喷嘴11同轴心及距离。
41.压缩弹簧40和连杆滑套41套装在传感器安装座23的细长杆上，保护套44套装在传感器安装座23的圆筒上，连杆43连接连杆滑套41和保护套44。定位插销45坐在保护套44的上方圆柱筒内，插销弹簧46坐在定位插销45的台阶上，螺母二47压住插销弹簧46，定位插销45穿过螺母二47与插销手柄48连接。
42.如图10、11所示，传感器安装座23中间是圆柱筒，两侧是带螺纹的细长杆，圆柱筒内部有导向键槽，上方有一径向孔，圆柱筒左端加工外螺纹，右端加工有三个径向槽，下方径向槽用于通过力传感器16的线缆，右上方两个径向槽用于观察力传感器16位置。
43.如图12、13所示，传感器连接套17右端钻有两孔，用于连接力传感器16，外周有轴向固定键。左端加工有内螺纹，用于连接固定螺纹塞18。
44.如图14、15所示，保护套44两侧有连接双耳孔板，用于连接连杆43，右端面开三个
槽，左端面开有贯通的u形槽，上方有中空的圆柱筒，圆柱筒上端部设有外螺纹。
45.工作过程及原理：如图1、2位置装配关系，实验前，调整变位杆8处于最低位，堵住喷嘴11，向中部推压连杆滑套41，保护套44右移，定位插销45在插销弹簧46作用力下顶在传感器安装座23圆筒的柱面上，当定位插销45的轴线与传感器安装座23圆筒上的孔对齐后，定位插销45插入传感器安装座23上的孔内定位。传感器保护螺母14与保护套44接触，同时调节旋钮21退出与力传感器16的接触，使力传感器16与射流管10背部小凸起36分离并让开一定距离。启动水泵（图中未示出）给恒位水箱2上水，直到溢流。打开射流管10上的排气阀13，出水后关闭排气阀13。拔出定位插销45，保护套44左移，调节旋钮21，使得力传感器16与射流管10背部小凸起36刚好接触，传感器显示仪表（图中未示出）读数为零。再次向中部推压连杆滑套41，保护套44右移定位顶住传感器保护螺母14。拔掉喷嘴11堵塞，水对空射流后，拔出定位插销45，保护套44左移，测量的数据就是水射流力的大小。升高变位杆8的高度，待流动稳定，传感器显示仪表读数会变化。测量结束，向中部推压连杆滑套41，保护套44右移定位，防止操作过程中射流管10对力传感器16产生的力超过传感器的量程而损坏力传感器。
46.要对力传感器进行校准，这时旋松两个元宝螺母25，转动传感器安装座23部分，使得力传感器16朝上并固定，可以在力传感器上放标准砝码进行称量校准。
47.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种动量水箱，其特征在于，包括储水箱(1)、恒位水箱(2)、射流管(10)以及测力支架(15)；所述恒位水箱(2)固定在储水箱(1)的水箱架(34)上，恒位水箱(2)下端设置进水管(33)和溢流管(32)，恒位水箱(2)通过进水管(33)连接到水泵且通过溢流管(32)溢流回储水箱(1)，所述恒位水箱(2)内部设置固定溢流板(30)和固定网孔板(31)，所述固定溢流板(30)上设置活动溢流板(9)，活动溢流板(9)通过台阶螺钉(3)连接变位杆(8)，随变位杆(8)的上下移动而改变高度；所述射流管(10)通过软绳(29)系在恒位水箱(2)上，所述射流管(10)上端设置用于排气的排气螺钉(13)，射流管(10)上部水平设置两管(39)，在两管(39)上设置软管(28)，所述软管(28)连接到恒位水箱(2)，所述射流管(10)下部设置喷嘴(11)，喷嘴(11)的对称面设有传感器保护螺母(14)；所述测力支架(15)上设置两个孔套(37)且将孔套(37)装在水箱架(34)上，所述孔套(37)上设置紧定螺钉(24)，通过调节紧定螺钉(24)的松紧度控制测力支架(15)在水箱架(34)上的高度。2.根据权利要求1所述的一种动量水箱，其特征在于：所述变位杆(8)向上穿过恒位水箱(2)的盖板(4)，所述盖板(4)内对称设置钢球(5)、弹簧(6)和螺钉(7)。3.根据权利要求1所述的一种动量水箱，其特征在于：所述变位杆(8)侧壁等距对称设置若干v形槽(35)，弹簧(6)挤压钢球(5)嵌在v形槽(35)内定位变位杆(8)。4.根据权利要求1所述的一种动量水箱，其特征在于：所述传感器保护螺母(14)依靠螺纹方式连接且做轴向移动，传感器保护螺母(14)的中间设置一个小凸起(36)。5.根据权利要求1所述的一种动量水箱，其特征在于：所述测力支架(15)设置两个短臂(38)，在两个短臂(38)之间设置细长杆，在细长杆上设置传感器安装座(23)，细长杆两端用元宝螺母(25)和螺母一(27)固定在短臂(38)上。6.根据权利要求5所述的一种动量水箱，其特征在于：所述传感器安装座(23)内设置传感器连接套(17)，所述传感器连接套(17)右侧端设置力传感器(16)，传感器连接套(17)左侧端与螺纹塞(18)连接，所述螺纹塞(18)与调节轴(19)连接；所述传感器安装座(23)外侧连接外螺母(20)和旋钮(21)，所述外螺母(20)一侧设置锁紧螺母(22)；所述传感器安装座(23)中间圆柱筒体外设置保护套(44)，连杆滑套(41)与保护套(44)之间用销钉(42)连接连杆(43)。7.根据权利要求1所述的一种动量水箱，其特征在于：所述两管(39)的端面用轴盖(12)封住。8.根据权利要求6所述的一种动量水箱，其特征在于：所述旋钮(21)通过旋钮螺钉(26)固定在调节轴(19)上。9.根据权利要求6所述的一种动量水箱，其特征在于：所述保护套(44)内设置定位插销(45)，定位插销(45)上设置插销弹簧(46)，保护套(44)上方设置螺母二(47)，定位插销(45)上设置插销手柄(48)。

技术总结
本实用新型公开一种动量水箱，包括储水箱、恒位水箱、射流管以及测力支架；所述恒位水箱固定在储水箱的水箱架上，恒位水箱下端设置进水管和溢流管；所述射流管通过软绳系在恒位水箱上，所述射流管上端设置用于排气的排气螺钉，射流管上部水平设置两管，在两管上设置软管，所述软管连接到恒位水箱，所述射流管下部设置喷嘴，喷嘴的对称面设有传感器保护螺母；所述测力支架上设置两个孔套且将孔套装在水箱架上，所述孔套上设置紧定螺钉，通过调节紧定螺钉的松紧度控制测力支架在水箱架上的高度；本实用新型结构设计合理、新颖，改变活动溢流板高度以控制水位在不同高度下维持恒定。流板高度以控制水位在不同高度下维持恒定。流板高度以控制水位在不同高度下维持恒定。


技术研发人员：丁克会 许笑阳 瞿蕴捷 刘清烨 严进进
受保护的技术使用者：江苏海洋大学
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/7/28