專利名稱：：靜水壓強及真空儀的制作方法
技術領域：
：本實用新型與學習和研究水靜力學知識，了解靜水壓強及其特性并可用水力學的方法測定不同液體的重度的靜水壓強及真空儀有關。技術背景在靜止液體里，根據(jù)液體的特性，既不會有切應力，也不會產生拉應力，而只有壓應力，質點間的互相作用或質點與邊界之間的相互作用只能以壓應力的形式來體現(xiàn)，因為這個壓應力發(fā)生在靜止狀態(tài)的液體中，所以在水力學中稱之為"靜水壓強力"。根據(jù)液體的物理力學性質，處于靜止狀態(tài)的液體之間以及質點與邊壁之間的相互作用力是通過壓強的形式來表現(xiàn)的，所以水靜力學的核心問題就是根據(jù)平衡條件來求解靜水壓強的分布。掌握了靜水壓強的分布規(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，因此水靜力學的知識具有重要的實際意義。已有的靜水壓強測定儀是用氣囊加壓，操作不方便，且不能測真空度
實用新型內容本實用新型的目的是為了提供一種不但可測靜水壓強而且可測真空度和不同液體的重度、操作方便的靜水壓強及真空儀。本實用新型的目的是這樣來實現(xiàn)的本實用新型靜水壓強及真空儀，包括工作臺，水頭調節(jié)器，裝在工作臺上的密閉容器支架、測壓管支架，裝在實驗箱支架上的透明靜水壓力密閉容器，裝在測壓管支架上的至少三對U形測壓管、一根直形測壓管，靜水壓力密閉容器側壁、頂部及底部分別有第一被測點測壓管接口、帶真空控制閥的大氣連通管、頂部測壓連通管和第二被測點測壓管接口，至少三對U形連通管的一端分別通過軟管與頂部測壓連通管連通而另一端與大氣相通，第一測壓軟管的兩端分別與第一被測點測壓管接口和直形測壓管底部連通，第二測壓軟管的兩端分別與第二被測點測壓管接口和一對U形測壓管底部連通，水頭調節(jié)器中有裝在工作臺上的調壓支架，裝在調壓支架上通過升降調節(jié)機構沿調壓支架上、下移動并能固定的調壓供水箱，進出水管的兩端分別與調壓供水箱和靜水壓力密閉容器連通，通過調壓供水箱的升降可使密閉容器中水體液面為常壓、正壓或負壓(形成真空)，開、關大氣連通控制閥可使密閉容器內部開啟或密閉，各測壓管分別與密閉容器不同點連通，用于表現(xiàn)水中不同表面壓強下被測點的壓力水頭分布特征，在u形測壓管中裝入酒精或其它液體，可用于水力學方法測重度。上述的測壓管支架上裝有標尺，可測讀測壓管水位標高。上述的靜水壓力密閉容器底部有帶排水閥的排水管。本實用新型是以水靜力學理論為基礎，即在重力作用下的靜止液體中，壓強隨深度按線形規(guī)律變化。靜止液體中任一點壓強p都于表面壓強p。與從該點到液體自由表面的單位面積上對液柱重量rh之和，艮P:P=P0+rh根據(jù)該理論設計的儀器主體為密閉容器中液面可承受不同壓力，即常壓、正壓和負壓。通過水頭調節(jié)器升降可改變密閉容器中液面壓力，表現(xiàn)水箱中不同點壓強大小的測壓排。展現(xiàn)密閉容器中靜水壓強分布規(guī)律，本實用新型結構合理、操作方便，外型美觀，不但可測靜水壓強而且可測真空度。通過對氣體及液體內任意點的壓強P，在Pfl>Pa及PQ<Pa兩種條件壓強的測定，深入理解相對壓強，絕對壓強及真空意義，理解真空產生的條件，真空和負壓的關系。學會針對不同條件下的壓強，選用不同形式的測壓管測任意點的壓強，以及應用靜水壓強基本方程一P-Pn+rh(r為水的重度，h為被測點的淹沒深度)，推導壓強大小，并且應用水力學的方法測定不同液體的重度。圖l為本實用新型結構示意圖。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。具體實施方式-參見圖1圖4，本靜水壓強及真空儀，包括工作臺1，水頭調節(jié)器2，裝在工作臺上的密閉容器支架3，測壓管支架4，裝在密閉容器支架上的透明靜水壓力密閉容器，裝在測壓管支架上的三對U形測壓管6、7、8、一根直形測壓管9。靜水壓力密閉容器側壁、頂部及底部分別有第一被測點(圖1中的A點)測壓管接口10、帶真空控制閥11的大氣連通管12、頂部測壓連通管13和第二被測點(圖1中的B點)測壓管接口14，三對U形連通管的一端6—1、7—1、8—1分別通過軟管與頂部測壓連通管連通而另一端6—2、7—2、8—2與大氣相通。第一測壓軟管15的兩端分別與第一被測點測壓管接口和直形測壓管底部連通。第二測壓軟管16的兩端分別與第二被測點測壓管接口和U形測壓管8底部連通。水頭調節(jié)器中有裝在工作臺上的帶豎直滑槽17的調壓支架18，裝在調壓支架上通過升降調節(jié)機構20沿調壓支架上的豎直滑槽上、下移動并能固定的調壓供水箱21，進出水管22的兩端分別與調壓供水箱和靜水壓力密閉容器連通。上述的測壓管支架上裝有標尺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，要求細部結構能清晰直觀，使學生清楚了解儀器工作原理，故采用透明材料制作，調壓供水箱及靜壓力密閉容器及底座均采用優(yōu)質有機玻璃材料，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，管道內氣泡易發(fā)現(xiàn)，易排除。通過水頭調節(jié)器升降，使密閉容器內進水或退水，在氣閥關閉時使容器內氣體(或液體表面)為大于大氣壓強(Po〉Pa)或小于大氣壓強(P0<Pa)。測定液體表面壓強，用U形測壓管6或8。測定液體內部A點及B點壓強用測壓管9和測壓管8—2管。U形測壓管7中裝入其它液體(如酒精)，利用U形測壓管6、7,可以測定其它液體重度。參見圖1，初始狀態(tài)，開啟真空控制閥，使液體表面壓強(Po)等于大氣壓強即Po=Pa，此時水頭調節(jié)器，密閉容器內及測壓管9、U形測壓管8液面，根據(jù)連通器原理，其液面應在同一水平面上，表明儀器處于正常狀態(tài)，可以開始進行實驗。實驗開始(P?！礟a)，開啟真空控制閥，將調壓供水箱降底至最低位置，此時密閉容器內水在重力作用下流向調壓供水箱器，關閉真空控制閥，再將調壓供水箱上升到最高位置，此時調壓供水箱中的水在重力作用下流向密閉容器內，由于真空控制閥已關閉，密閉容器內氣體不能排出，而使液面壓強Pc大于氣壓強Pa，A、B兩點的壓強也相應增加，此時與大氣連通的6—2、7—2、9、8—2號測壓管水位上升，與容器頂部連通的測壓管水位下降，測壓管水頭差值即為液體表面相對壓強，待各測壓關水位穩(wěn)定后，將其水頭值記錄于表l。實驗開始(P。<Pa)，開啟真空控制閥，此時調壓器已在最高位，待容器內氣體與大氣相等時關閉氣閥，再將調壓供水箱降到最低位，真空控制密閉容器內的水在重力作用下流向水頭調節(jié)器的調壓供水箱，此情況下，密閉容器內氣體低于大氣壓，即液面壓強Po〈Pa，相應A、B點的壓強也降低，這時位于密閉容器內部某個面，此面與9、8—2管液面在同一水平面上，該面之上的壓強Po〈Pa，其相對壓強為負，根據(jù)水力學對真空的定義，只要低于大氣壓強，即產生真空，該面之上即有真空度，其值PfPa—P，此時與大氣連通的6—2、7—2、9、8—2號測壓管水位下降，與密閉容器頂部聯(lián)通的6_1、7—1、8—1號測壓管水位上升，其相應測壓管水頭差值即為容器內液體表面真空高度，乘上水的容重r，即為表面真空壓強。待各測壓管水位穩(wěn)定后，將其水頭值記于表1。表.l測壓管水位記錄表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>根據(jù)靜水壓強基本方程在P。<Pa及P。<Pa兩種表面壓強下求A、B點的相對壓強，表面真空高度，表面真空壓強以及A點真空高度，A點的真空壓強，并且用水力學方法求，酒精容重，計算公式及求解方法見表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1、靜水壓強及真空儀，其特征在于包括工作臺，水頭調節(jié)器，裝在工作臺上的密閉容器支架、測壓管支架，裝在密封容器支架上的透明靜水壓力密閉容器，裝在測壓管支架上的至少三對U形測壓管、一根直形測壓管，靜水壓力密閉容器側壁、頂部及底部分別有第一被測點測壓管接口、帶真空控制閥的大氣連通管、頂部測壓連通管和第二被測點測壓管接口，至少三對U形連通管的一端分別通過軟管與頂部測壓連通管連通而另一端與大氣相通，第一測壓軟管的兩端分別與第一被測點測壓管接口和直形測壓管底部連通，第二測壓軟管的兩端分別與第二被測點測壓管接口和一對U形測壓管底部連通，水頭調節(jié)器中有裝在工作臺上的調壓支架，裝在調壓支架上通過升降調節(jié)機構沿調壓支架上、下移動并能固定的調壓供水箱，進出水管的兩端分別與調壓供水箱和靜水壓力密閉容器連通。2、如權利要求1所述的靜水壓強及真空儀，其特征在于測壓管支架上裝有標尺。3、如權利要求1或2所述的靜水壓強及真空儀，其特征在于靜水壓力密閉容器底部有帶排水閥的排水管。專利摘要本實用新型靜水壓強及真空儀，包括水頭調節(jié)器、透明靜水壓力密閉容器、裝在測壓管支架上的至少三對U形測壓管、一根直形測壓管，靜水壓力密閉容器側壁、頂部及底部分別有第一被測點測壓管接口、帶真空控制閥的大氣連通管、頂部測壓連通管和第二被測點測壓管接口，至少三對U形連通管的二端分別通過軟管與測壓連通管連通和大氣相通，第一測壓軟管兩端分別與第一被測點測壓管接口和直形測壓管底部連通，第二測壓軟管兩端分別與第二被測點測壓管接口和一對U形測壓管底部連通，水頭調節(jié)器中有上、下移動并能固定的調壓供水箱，進出水管的兩端分別與調壓供水箱和靜水壓力密閉容器連通。本儀器能測靜水壓強、真空度、不同液體的重度。文檔編號G01L7/00GK201307043SQ200820064918公開日2009年9月9日申請日期2008年8月29日優(yōu)先權日2008年8月29日發(fā)明者鷹王,胡卸文,虞修競,文趙申請人:西南交通大學