專利名稱：：靜水壓強(qiáng)及真空儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型與學(xué)習(xí)和研究水靜力學(xué)知識(shí)，了解靜水壓強(qiáng)及其特性并可用水力學(xué)的方法測(cè)定不同液體的重度的靜水壓強(qiáng)及真空儀有關(guān)。技術(shù)背景在靜止液體里，根據(jù)液體的特性，既不會(huì)有切應(yīng)力，也不會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，而只有壓應(yīng)力，質(zhì)點(diǎn)間的互相作用或質(zhì)點(diǎn)與邊界之間的相互作用只能以壓應(yīng)力的形式來體現(xiàn)，因?yàn)檫@個(gè)壓應(yīng)力發(fā)生在靜止?fàn)顟B(tài)的液體中，所以在水力學(xué)中稱之為"靜水壓強(qiáng)力"。根據(jù)液體的物理力學(xué)性質(zhì)，處于靜止?fàn)顟B(tài)的液體之間以及質(zhì)點(diǎn)與邊壁之間的相互作用力是通過壓強(qiáng)的形式來表現(xiàn)的，所以水靜力學(xué)的核心問題就是根據(jù)平衡條件來求解靜水壓強(qiáng)的分布。掌握了靜水壓強(qiáng)的分布規(guī)律就能確定靜止水體作用于各種水工建筑物壁面上的作用力，因此水靜力學(xué)的知識(shí)具有重要的實(shí)際意義。已有的靜水壓強(qiáng)測(cè)定儀是用氣囊加壓，操作不方便，且不能測(cè)真空度
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了提供一種不但可測(cè)靜水壓強(qiáng)而且可測(cè)真空度和不同液體的重度、操作方便的靜水壓強(qiáng)及真空儀。本實(shí)用新型的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型靜水壓強(qiáng)及真空儀，包括工作臺(tái)，水頭調(diào)節(jié)器，裝在工作臺(tái)上的密閉容器支架、測(cè)壓管支架，裝在實(shí)驗(yàn)箱支架上的透明靜水壓力密閉容器，裝在測(cè)壓管支架上的至少三對(duì)U形測(cè)壓管、一根直形測(cè)壓管，靜水壓力密閉容器側(cè)壁、頂部及底部分別有第一被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口、帶真空控制閥的大氣連通管、頂部測(cè)壓連通管和第二被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口，至少三對(duì)U形連通管的一端分別通過軟管與頂部測(cè)壓連通管連通而另一端與大氣相通，第一測(cè)壓軟管的兩端分別與第一被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口和直形測(cè)壓管底部連通，第二測(cè)壓軟管的兩端分別與第二被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口和一對(duì)U形測(cè)壓管底部連通，水頭調(diào)節(jié)器中有裝在工作臺(tái)上的調(diào)壓支架，裝在調(diào)壓支架上通過升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿調(diào)壓支架上、下移動(dòng)并能固定的調(diào)壓供水箱，進(jìn)出水管的兩端分別與調(diào)壓供水箱和靜水壓力密閉容器連通，通過調(diào)壓供水箱的升降可使密閉容器中水體液面為常壓、正壓或負(fù)壓(形成真空)，開、關(guān)大氣連通控制閥可使密閉容器內(nèi)部開啟或密閉，各測(cè)壓管分別與密閉容器不同點(diǎn)連通，用于表現(xiàn)水中不同表面壓強(qiáng)下被測(cè)點(diǎn)的壓力水頭分布特征，在u形測(cè)壓管中裝入酒精或其它液體，可用于水力學(xué)方法測(cè)重度。上述的測(cè)壓管支架上裝有標(biāo)尺，可測(cè)讀測(cè)壓管水位標(biāo)高。上述的靜水壓力密閉容器底部有帶排水閥的排水管。本實(shí)用新型是以水靜力學(xué)理論為基礎(chǔ)，即在重力作用下的靜止液體中，壓強(qiáng)隨深度按線形規(guī)律變化。靜止液體中任一點(diǎn)壓強(qiáng)p都于表面壓強(qiáng)p。與從該點(diǎn)到液體自由表面的單位面積上對(duì)液柱重量rh之和，艮P:P=P0+rh根據(jù)該理論設(shè)計(jì)的儀器主體為密閉容器中液面可承受不同壓力，即常壓、正壓和負(fù)壓。通過水頭調(diào)節(jié)器升降可改變密閉容器中液面壓力，表現(xiàn)水箱中不同點(diǎn)壓強(qiáng)大小的測(cè)壓排。展現(xiàn)密閉容器中靜水壓強(qiáng)分布規(guī)律，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、操作方便，外型美觀，不但可測(cè)靜水壓強(qiáng)而且可測(cè)真空度。通過對(duì)氣體及液體內(nèi)任意點(diǎn)的壓強(qiáng)P，在Pfl>Pa及PQ<Pa兩種條件壓強(qiáng)的測(cè)定，深入理解相對(duì)壓強(qiáng)，絕對(duì)壓強(qiáng)及真空意義，理解真空產(chǎn)生的條件，真空和負(fù)壓的關(guān)系。學(xué)會(huì)針對(duì)不同條件下的壓強(qiáng)，選用不同形式的測(cè)壓管測(cè)任意點(diǎn)的壓強(qiáng)，以及應(yīng)用靜水壓強(qiáng)基本方程一P-Pn+rh(r為水的重度，h為被測(cè)點(diǎn)的淹沒深度)，推導(dǎo)壓強(qiáng)大小，并且應(yīng)用水力學(xué)的方法測(cè)定不同液體的重度。圖l為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的俯視圖。圖3為圖1中的C一C剖視圖。圖4為圖1中的D—D剖視圖。具體實(shí)施方式-參見圖1圖4，本靜水壓強(qiáng)及真空儀，包括工作臺(tái)1，水頭調(diào)節(jié)器2，裝在工作臺(tái)上的密閉容器支架3，測(cè)壓管支架4，裝在密閉容器支架上的透明靜水壓力密閉容器，裝在測(cè)壓管支架上的三對(duì)U形測(cè)壓管6、7、8、一根直形測(cè)壓管9。靜水壓力密閉容器側(cè)壁、頂部及底部分別有第一被測(cè)點(diǎn)(圖1中的A點(diǎn))測(cè)壓管接口10、帶真空控制閥11的大氣連通管12、頂部測(cè)壓連通管13和第二被測(cè)點(diǎn)(圖1中的B點(diǎn))測(cè)壓管接口14，三對(duì)U形連通管的一端6—1、7—1、8—1分別通過軟管與頂部測(cè)壓連通管連通而另一端6—2、7—2、8—2與大氣相通。第一測(cè)壓軟管15的兩端分別與第一被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口和直形測(cè)壓管底部連通。第二測(cè)壓軟管16的兩端分別與第二被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口和U形測(cè)壓管8底部連通。水頭調(diào)節(jié)器中有裝在工作臺(tái)上的帶豎直滑槽17的調(diào)壓支架18，裝在調(diào)壓支架上通過升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20沿調(diào)壓支架上的豎直滑槽上、下移動(dòng)并能固定的調(diào)壓供水箱21，進(jìn)出水管22的兩端分別與調(diào)壓供水箱和靜水壓力密閉容器連通。上述的測(cè)壓管支架上裝有標(biāo)尺19。上述的靜水壓力密閉容器底部有帶排水閥23的排水管24。本儀器用于教學(xué)，要求細(xì)部結(jié)構(gòu)能清晰直觀，使學(xué)生清楚了解儀器工作原理，故采用透明材料制作，調(diào)壓供水箱及靜壓力密閉容器及底座均采用優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃材料，連接管道采用高壓塑膠管，采用上述材料后，使液體傳遞過程清晰直觀，管道內(nèi)氣泡易發(fā)現(xiàn)，易排除。通過水頭調(diào)節(jié)器升降，使密閉容器內(nèi)進(jìn)水或退水，在氣閥關(guān)閉時(shí)使容器內(nèi)氣體(或液體表面)為大于大氣壓強(qiáng)(Po〉Pa)或小于大氣壓強(qiáng)(P0<Pa)。測(cè)定液體表面壓強(qiáng)，用U形測(cè)壓管6或8。測(cè)定液體內(nèi)部A點(diǎn)及B點(diǎn)壓強(qiáng)用測(cè)壓管9和測(cè)壓管8—2管。U形測(cè)壓管7中裝入其它液體(如酒精)，利用U形測(cè)壓管6、7,可以測(cè)定其它液體重度。參見圖1，初始狀態(tài)，開啟真空控制閥，使液體表面壓強(qiáng)(Po)等于大氣壓強(qiáng)即Po=Pa，此時(shí)水頭調(diào)節(jié)器，密閉容器內(nèi)及測(cè)壓管9、U形測(cè)壓管8液面，根據(jù)連通器原理，其液面應(yīng)在同一水平面上，表明儀器處于正常狀態(tài)，可以開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)開始(P。〉Pa)，開啟真空控制閥，將調(diào)壓供水箱降底至最低位置，此時(shí)密閉容器內(nèi)水在重力作用下流向調(diào)壓供水箱器，關(guān)閉真空控制閥，再將調(diào)壓供水箱上升到最高位置，此時(shí)調(diào)壓供水箱中的水在重力作用下流向密閉容器內(nèi)，由于真空控制閥已關(guān)閉，密閉容器內(nèi)氣體不能排出，而使液面壓強(qiáng)Pc大于氣壓強(qiáng)Pa，A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)也相應(yīng)增加，此時(shí)與大氣連通的6—2、7—2、9、8—2號(hào)測(cè)壓管水位上升，與容器頂部連通的測(cè)壓管水位下降，測(cè)壓管水頭差值即為液體表面相對(duì)壓強(qiáng)，待各測(cè)壓關(guān)水位穩(wěn)定后，將其水頭值記錄于表l。實(shí)驗(yàn)開始(P。<Pa)，開啟真空控制閥，此時(shí)調(diào)壓器已在最高位，待容器內(nèi)氣體與大氣相等時(shí)關(guān)閉氣閥，再將調(diào)壓供水箱降到最低位，真空控制密閉容器內(nèi)的水在重力作用下流向水頭調(diào)節(jié)器的調(diào)壓供水箱，此情況下，密閉容器內(nèi)氣體低于大氣壓，即液面壓強(qiáng)Po〈Pa，相應(yīng)A、B點(diǎn)的壓強(qiáng)也降低，這時(shí)位于密閉容器內(nèi)部某個(gè)面，此面與9、8—2管液面在同一水平面上，該面之上的壓強(qiáng)Po〈Pa，其相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)，根據(jù)水力學(xué)對(duì)真空的定義，只要低于大氣壓強(qiáng)，即產(chǎn)生真空，該面之上即有真空度，其值PfPa—P，此時(shí)與大氣連通的6—2、7—2、9、8—2號(hào)測(cè)壓管水位下降，與密閉容器頂部聯(lián)通的6_1、7—1、8—1號(hào)測(cè)壓管水位上升，其相應(yīng)測(cè)壓管水頭差值即為容器內(nèi)液體表面真空高度，乘上水的容重r，即為表面真空壓強(qiáng)。待各測(cè)壓管水位穩(wěn)定后，將其水頭值記于表1。表.l測(cè)壓管水位記錄表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據(jù)靜水壓強(qiáng)基本方程在P。<Pa及P。<Pa兩種表面壓強(qiáng)下求A、B點(diǎn)的相對(duì)壓強(qiáng)，表面真空高度，表面真空壓強(qiáng)以及A點(diǎn)真空高度，A點(diǎn)的真空壓強(qiáng)，并且用水力學(xué)方法求，酒精容重，計(jì)算公式及求解方法見表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、靜水壓強(qiáng)及真空儀，其特征在于包括工作臺(tái)，水頭調(diào)節(jié)器，裝在工作臺(tái)上的密閉容器支架、測(cè)壓管支架，裝在密封容器支架上的透明靜水壓力密閉容器，裝在測(cè)壓管支架上的至少三對(duì)U形測(cè)壓管、一根直形測(cè)壓管，靜水壓力密閉容器側(cè)壁、頂部及底部分別有第一被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口、帶真空控制閥的大氣連通管、頂部測(cè)壓連通管和第二被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口，至少三對(duì)U形連通管的一端分別通過軟管與頂部測(cè)壓連通管連通而另一端與大氣相通，第一測(cè)壓軟管的兩端分別與第一被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口和直形測(cè)壓管底部連通，第二測(cè)壓軟管的兩端分別與第二被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口和一對(duì)U形測(cè)壓管底部連通，水頭調(diào)節(jié)器中有裝在工作臺(tái)上的調(diào)壓支架，裝在調(diào)壓支架上通過升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿調(diào)壓支架上、下移動(dòng)并能固定的調(diào)壓供水箱，進(jìn)出水管的兩端分別與調(diào)壓供水箱和靜水壓力密閉容器連通。2、如權(quán)利要求1所述的靜水壓強(qiáng)及真空儀，其特征在于測(cè)壓管支架上裝有標(biāo)尺。3、如權(quán)利要求1或2所述的靜水壓強(qiáng)及真空儀，其特征在于靜水壓力密閉容器底部有帶排水閥的排水管。專利摘要本實(shí)用新型靜水壓強(qiáng)及真空儀，包括水頭調(diào)節(jié)器、透明靜水壓力密閉容器、裝在測(cè)壓管支架上的至少三對(duì)U形測(cè)壓管、一根直形測(cè)壓管，靜水壓力密閉容器側(cè)壁、頂部及底部分別有第一被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口、帶真空控制閥的大氣連通管、頂部測(cè)壓連通管和第二被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口，至少三對(duì)U形連通管的二端分別通過軟管與測(cè)壓連通管連通和大氣相通，第一測(cè)壓軟管兩端分別與第一被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口和直形測(cè)壓管底部連通，第二測(cè)壓軟管兩端分別與第二被測(cè)點(diǎn)測(cè)壓管接口和一對(duì)U形測(cè)壓管底部連通，水頭調(diào)節(jié)器中有上、下移動(dòng)并能固定的調(diào)壓供水箱，進(jìn)出水管的兩端分別與調(diào)壓供水箱和靜水壓力密閉容器連通。本儀器能測(cè)靜水壓強(qiáng)、真空度、不同液體的重度。文檔編號(hào)G01L7/00GK201307043SQ200820064918公開日2009年9月9日申請(qǐng)日期2008年8月29日優(yōu)先權(quán)日2008年8月29日發(fā)明者鷹王,胡卸文,虞修競(jìng),文趙申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)