CN218273756U - 用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，包括展台、文丘里管、透明观察管和风扇；文丘里管水平支撑在展台上，包括依次相连的等直径起始段、收缩段和扩张段，等直径起始段位于展台内，扩张段位于展台外；透明观察管竖直设置在扩张段的下方，透明观察管的上端与扩张段连通且下端设有通风口，透明观察管内设有轻质标志物；风扇与等直径起始段同轴设置且位于等直径起始段段内，用于向文丘里管鼓风，风扇的速度可调。本实用新型能够直观地演示出空吸现象的作用效果，帮助参观者更加容易且充分地理解伯努利空吸作用的基本原理，演示的趣味性和互动性强。

Description

用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置

技术领域

本实用新型涉及科普展品技术领域，尤其是涉及一种用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置。

背景技术

空吸作用是生活中一种常见的流体现象——流体在一个中间狭窄的管道里急速流过时，狭窄处的压强将低于外界压强，如果此时用细管在管道中间连通外界，外界流体将会被吸入，这种现象就叫“空吸”。

现有的空吸现象展示装置通常注重于伯努利原理的展示，而缺少与生活常见现象贴近的表现形式。相关科普展示装置互动性和趣味性不强，科普效果一般；且多数同类科普展示装置相关变量较少，难以激发观众进一步思考和理解，这也是公众对空吸作用现象背后原理的了解不充分的原因之一。

设计一款能够满足公众需求、科普空吸作用现象原理的装置的难点在于：如何用贴近生活现象的方式来演示空吸现象；如何提供有一定趣味性和互动性的交互方式，来吸引观众参与其中；如何引导观众对空吸现象的进一步思考，以使公众对空吸作用现象背后原理的了解充分。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，能够直观地演示出空吸现象的作用效果，帮助参观者更加容易且充分地理解伯努利空吸作用的基本原理，演示的趣味性和互动性强。

根据本实用新型实施例的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，包括：

展台；

文丘里管，所述文丘里管水平支撑在所述展台上，包括依次相连的等直径起始段、收缩段和扩张段，所述等直径起始段位于所述展台内，所述扩张段位于所述展台外；

透明观察管，所述透明观察管竖直设置在所述扩张段的下方，所述透明观察管的上端与所述扩张段连通且下端设有通风口，所述透明观察管内设有轻质标志物；

风扇，所述风扇与所述等直径起始段同轴设置且位于所述等直径起始段段内，用于向所述文丘里管鼓风，所述风扇的速度可调。

根据本实用新型实施例的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，工作时，风扇转动，向文丘里管里鼓风，气流从等直径起始段依次经过收缩段和扩张段后排入大气，根据伯努利原理—管中气流速度快慢与管内外气压差大小两者之间的关系，在文丘里管的扩张段中，气体流速不同，产生大小不同的负压，使得大气由透明观察管的下方流入扩张段内，并向透明观察管内的轻质标志物施加升力，产生轻质标志物上升的现象，即空吸现象，从而能够让参观者可以通过透明观察管观察轻质标志物升起与否及升起的高度，直观地了解空吸现象的作用效果，帮助参观者更加容易理解伯努利空吸作用的基本原理，具有较好的展示与科普效果，同时演示的趣味性强。参观者可以通过互动的方式调节风扇速度，从而可以改变文丘里管内的气体流速，实现对比展示流速对于空吸现象强弱的影响，来引导参观者对空吸现象的进一步思考，使参观者对空吸作用现象背后原理更加充分地了解。

总之，本实用新型实施例的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，采用了贴近生活现象的方式来直观演示空吸现象，趣味性和互动性强，能够吸引参观者参与其中，能够引导参观者对空吸现象的进一步思考，使参观者对空吸作用现象背后原理更加充分地了解。

在一些实施例中，所述透明观察管有多个，多个所述透明观察管沿所述文丘里管的轴向方向等间隔地分布。

在一些实施例中，所述透明观察管的下端配有用于开闭的端盖。

在一些实施例中，所述驱动组件包括电动驱动组件和手动驱动组件，所述电动驱动组件和所述手动驱动组件各自与所述风扇的风扇轴相连以驱动所述风扇单向转动。

在一些实施例中，所述电动驱动组件包括电机和第一传动机构，所述第一传动机构分别与所述电机和所述风扇轴相连；当所述电机驱动所述第一传动机构运动时，所述第一传动机构带动所述风扇单向转动。

在一些实施例中，所述第一传动机构包括电机轴、第一带轮、第三带轮和第一传动带，所述电机轴与所述电机相连，所述电机轴上设有所述第三带轮，所述第三带轮通过所述第一传动带与所述第一带轮相连，所述第一带轮设置在所述风扇轴上。

在一些实施例中，还包括驱动组件，所述电动驱动组件还包括设置在所述展台上的旋钮，所述旋钮用于控制所述风扇的转速。

在一些实施例中，所述手动驱动组件包括手柄和第二传动机构，所述第二传动机构分别与所述手柄和所述风扇轴相连；当手动旋转所述手柄时，所述手柄带动所述第二传动机构运动，所述第二传动机构带动所述风扇单向转动。

在一些实施例中，所述手柄水平设置，所述第二传动机构包括竖向设置的第一传动轴、水平设置的第二传动轴和水平设置的第三传动轴，所述第一传动轴的上端与所述手柄相连且下端设有第一锥齿轮；所述第二传动轴上设有第二锥齿轮和第一圆柱齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合；所述第三传动轴上设有第二圆柱齿轮和第四带轮，所述第二圆柱齿轮和所述第一圆柱齿轮啮合，所述第四带轮通过第二传动带与第二带轮相连，所述第二带轮设置在所述风扇轴上。

在一些实施例中，所述第一传动机构与所述风扇轴之间设有第一单向超越离合器，所述第二传动机构与所述风扇轴之间设有第二单向超越离合器，所述第一单向超越离合器和所述第二单向超越离合器同向安装。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型实施例的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置的结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视图；

图3是图2中B-B处的剖视图。

附图标记：

用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置1000；展台1；文丘里管2；等直径起始段201；收缩段202；扩张段203；透明观察管3；风扇4；风扇轴401；支撑柱5；端盖6；电动驱动组件7；电机701；第一传动机构702；电机轴7021；第一带轮7022；第三带轮7023；第一传动带7024；手动驱动组件8；手柄801；第二传动机构802；第一传动轴8021；第二传动轴8022；第三传动轴8023；第一锥齿轮8024；第二锥齿轮8025；第一圆柱齿轮8026；第二圆柱齿轮8027；第四带轮8028；第二传动带8029；第二带轮8030。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1至图3来描述本实用新型实施例的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置1000。

如图1至3所示，根据本实用新型的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置1000，包括展台1、文丘里管2、透明观察管3和风扇4。其中，文丘里管2水平支撑在展台1上，包括依次相连的等直径起始段201、收缩段202和扩张段203，等直径起始段201位于展台1内，扩张段203位于展台1外；透明观察管3竖直设置在扩张段203的下方，透明观察管3的上端与扩张段203连通且下端设有通风口，透明观察管3内设有轻质标志物(图中未示出)；风扇4与等直径起始段201同轴设置且位于等直径起始段201段内，用于向文丘里管2鼓风，风扇4的速度可调。

具体而言，展台1可作为支撑框架，可以采用铝型材制作加工而成，经济便捷，可以依据不同的场地选取型材尺寸，使展品规格灵活。

文丘里管2包括依次相连的等直径起始段201、收缩段202和扩张段203，收缩段202和扩张段203均可以为锥形。文丘里管2可以均匀改变流速，产生稳定可控的负压，能够保证空吸现象的稳定性。文丘里管2水平穿过展台1，其中，等直径起始段201位于展台1内，以便与展台1内的风扇4配合，扩张段203位于展台1外，可以通过等间隔的多个支撑柱5支撑在展台1上，使得扩张段203能够悬空地位于展台1的上方，以便扩张段203的下方能够设置透明观察管3。

透明观察管3竖直设置在扩张段203的下方，透明观察管3的上端与扩张段203连通且下端设有通风口，透明观察管3内设有轻质标志物，轻质标志物可以为小球、纸片等；这样，当有气流从等直径起始段201向扩张段203方向流过文丘里管2时，根据伯努利原理即管中气流速度快慢与管内外气压差大小两者之间的关系，扩张段203内产生负压，可以通过透明观察管3观察轻质标志物被吸起，从而直观地演示出空吸现象的作用效果，帮助参观者更加容易理解伯努利空吸作用的基本原理，具有较好的展示与科普效果，同时演示的趣味性强。

风扇4与等直径起始段201同轴设置且位于等直径起始段201内，如位于等直径起始段201的入口处，用于向文丘里管2鼓风，即利用风扇4可以向文丘里管2鼓风，使得气流从等直径起始段201进入文丘里管2，并从扩张段203流出进入大气中。风扇4速度可调，也就是说，参观者可以通过互动的方式来调节风扇4的风速，从而可以改变文丘里管2内的气体流速，实现对比展示流速对于空吸现象强弱的影响，来引导参观者对空吸现象的进一步思考，使参观者对空吸作用现象背后原理更加充分地了解。

根据本实用新型实施例的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置1000，工作时，风扇4转动，向文丘里管2里鼓风，气流从等直径起始段201依次经过收缩段202和扩张段203后排入大气，根据伯努利原理—管中气流速度快慢与管内外气压差大小两者之间的关系，在文丘里管2的扩张段203中，气体流速不同，产生大小不同的负压，使得大气由透明观察管3的下方流入扩张段203内，并向透明观察管3内的轻质标志物施加升力，产生轻质标志物上升的现象，即空吸现象，从而能够让参观者可以通过透明观察管3观察轻质标志物升起与否及升起的高度，直观地了解空吸现象的作用效果，帮助参观者更加容易理解伯努利空吸作用的基本原理，具有较好的展示与科普效果，同时演示的趣味性强。参观者可以通过互动的方式调节风扇速度，从而可以改变文丘里管2内的气体流速，实现对比展示流速对于空吸现象强弱的影响，来引导参观者对空吸现象的进一步思考，使参观者对空吸作用现象背后原理更加充分地了解。

总之，本实用新型实施例的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置1000，采用了贴近生活现象的方式来直观演示空吸现象，趣味性和互动性强，能够吸引参观者参与其中，能够引导参观者对空吸现象的进一步思考，使参观者对空吸作用现象背后原理更加充分地了解。

在一些实施例中，如图1所示，透明观察管3有多个，多个透明观察管3沿文丘里管2的轴向方向等间隔地分布；例如，如图1所示，透明观察管3设置有六个，六个透明观察管3沿文丘里管2的轴向方向等间隔地分布，每个透明观察管3内均设有轻质标志物；当然，透明观察管3的数量可以根据实际情况进行合理设置，例如，也可以为五个、七个或八个等。这样，在演示空吸现象时，通过观察多个透明观察管3内的轻质标志物升起与否及升起的高度，可以直观地看出扩张段203处的管内外压差的分布，如在扩张段203的直径越小的地方，产生的负压越大，轻质标志物上升的现象越明显，通过这一现象可以引起参观者的兴趣，并引导参观者进一步探究空吸现象的本质。

在一些实施例中，如图1所示，透明观察管3的下端配有用于开闭的端盖6。当透明观察管3有多个时，每个透明观察管3配有一个端盖6。例如，如图1所示，透明观察管3有六个，六个透明观察管3的下端均有一个端盖6。参观者可以用手捂住端盖6来消除压差，观察实验现象的变化，有较好的互动性。

在一些实施例中，如图1至图3所示，还包括驱动组件，驱动组件驱动风扇4单向转动。驱动组件位于展台1内，主要提供动力并将动力传递给风扇4，使得风扇4单向转动，向文丘里管2鼓风。

在一些实施例中，驱动组件包括电动驱动组件7和手动驱动组件8，电动驱动组件7和手动驱动组件8各自与风扇4的风扇轴401相连以驱动风扇4单向转动。也就是说，风扇4单向转动可以通过电动驱动组件7来驱动，也可以通过手动驱动组件8来驱动，两种驱动方式互不干扰。当采用电动驱动组件7来驱动时，使得空心现象稳定，当采用手动驱动组件8时，可以增加参观者的互动性。本实用新型实施例通过设置电动驱动组件7和手动驱动组件8，可以兼顾稳定性和互动性，提升使用体验。

在一些实施例中，如图1至图2所示，电动驱动组件7包括电机701和第一传动机构702，第一传动机构702分别与电机701和风扇轴401相连；当电机701驱动第一传动机构702运动时，第一传动机构702带动风扇4单向转动。由此，电动驱动组件7可以驱动风扇4单向转动。

电机701可以优选伺服电机，空吸现象稳定。

在一些实施例中，第一传动机构702包括电机轴7021、第一带轮7022、第三带轮7023和第一传动带7024，电机轴7021与电机701相连，电机轴7021上设有第三带轮7023，第三带轮7023通过第一传动带7024与第一带轮7022相连，第一带轮7022设置在风扇轴401上。由此，第一传动机构702结构简单、合理利用了展台1内部空间，降低了第一传动机构702的零件强度要求。

在一些实施例中，电动驱动组件7还包括设置在展台1上的旋钮(图中未示出)，旋钮用于控制风扇4的转速。具体地，电机701通过单片机控制，单片机与展台1上的旋钮电连接。参观者可以通过调节旋钮的位置，改变电机701的转速，从而改变风扇4的转速，并改变文丘里管2内的气体流速，从而实现对比展示流速对于空吸现象强弱的影响，来引导参观者对空吸现象的进一步思考，使参观者对空吸作用现象背后原理更加充分地了解。

在一些实施例中，如图1至图3所示，手动驱动组件8包括手柄801和第二传动机构802，第二传动机构802分别与手柄801和风扇轴401相连；当手动旋转手柄801时，手柄801带动第二传动机构802运动，第二传动机构802带动风扇4单向转动。由此，通过手动旋转手柄801，可以驱动风扇4单向转动，增加了趣味性和互动性，具有较好的展示与科普效果。

在一些实施例中，手柄801水平设置，第二传动机构802包括竖向设置的第一传动轴8021、水平设置的第二传动轴8022和水平设置的第三传动轴8023，第一传动轴8021的上端与手柄801相连且下端设有第一锥齿轮8024；第二传动轴8022上设有第二锥齿轮8025和第一圆柱齿轮8026，第二锥齿轮8025与第一锥齿轮8024啮合；第三传动轴8023上设有第二圆柱齿轮8027和第四带轮8028，第二圆柱齿轮8027和第一圆柱齿轮8026啮合，第四带轮8028通过第二传动带8029与第二带轮8030相连，第二带轮8030设置在风扇轴401上。由此，第二传动机构802为多级加速装置，合理利用了展台1内部空间，降低了零件强度要求。

在一些实施例中，第一传动机构702与风扇轴401之间设有第一单向超越离合器(图中未示出)，第二传动机构802与风扇轴401之间设有第二单向超越离合器(图中未示出)，第一单向超越离合器和第二单向超越离合器同向安装。由于第一单向超越离合器和第二单向超越离合器的存在，即便电动驱动组件7和手动驱动组件8同时进行工作时，电动驱动组件7和手动驱动组件8也不会同时作用于风扇轴401，只有带动风扇4转速相对快的电动驱动组件7或手动驱动组件8起作用，且风扇4不会反向带动电机701或手柄801旋转，避免了电机701和手柄801转速不同步时对人体造成伤害，同时使得风扇轴401能够平稳运转，不因为速度差导致突然加速或减速。

需要说明的是，电动驱动组件7中的第一带轮7022和第三带轮7023以及手动驱动组件8中的第二带轮8030和第四带轮8028(参见图3所示)均设有V形槽，相应地，第一传动带7024和第二传动带8029均为V形带，这样，第一传动带7024和第二传动带8029的安装可靠。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，包括：

展台；

文丘里管，所述文丘里管水平支撑在所述展台上，包括依次相连的等直径起始段、收缩段和扩张段，所述等直径起始段位于所述展台内，所述扩张段位于所述展台外；

透明观察管，所述透明观察管竖直设置在所述扩张段的下方，所述透明观察管的上端与所述扩张段连通且下端设有通风口，所述透明观察管内设有轻质标志物；

风扇，所述风扇与所述等直径起始段同轴设置且位于所述等直径起始段段内，用于向所述文丘里管鼓风，所述风扇的速度可调。

2.根据权利要求1所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，所述透明观察管有多个，多个所述透明观察管沿所述文丘里管的轴向方向等间隔地分布。

3.根据权利要求1所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，所述透明观察管的下端配有用于开闭的端盖。

4.根据权利要求1所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，还包括驱动组件，所述驱动组件包括电动驱动组件和手动驱动组件，所述电动驱动组件和所述手动驱动组件各自与所述风扇的风扇轴相连以驱动所述风扇单向转动。

5.根据权利要求4所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，所述电动驱动组件包括电机和第一传动机构，所述第一传动机构分别与所述电机和所述风扇轴相连；当所述电机驱动所述第一传动机构运动时，所述第一传动机构带动所述风扇单向转动。

6.根据权利要求5所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，所述第一传动机构包括电机轴、第一带轮、第三带轮和第一传动带，所述电机轴与所述电机相连，所述电机轴上设有所述第三带轮，所述第三带轮通过所述第一传动带与所述第一带轮相连，所述第一带轮设置在所述风扇轴上。

7.根据权利要求5所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，所述电动驱动组件还包括设置在所述展台上的旋钮，所述旋钮用于控制所述风扇的转速。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，所述手动驱动组件包括手柄和第二传动机构，所述第二传动机构分别与所述手柄和所述风扇轴相连；当手动旋转所述手柄时，所述手柄带动所述第二传动机构运动，所述第二传动机构带动所述风扇单向转动。

9.根据权利要求8所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，所述手柄水平设置，所述第二传动机构包括竖向设置的第一传动轴、水平设置的第二传动轴和水平设置的第三传动轴，所述第一传动轴的上端与所述手柄相连且下端设有第一锥齿轮；所述第二传动轴上设有第二锥齿轮和第一圆柱齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合；所述第三传动轴上设有第二圆柱齿轮和第四带轮，所述第二圆柱齿轮和所述第一圆柱齿轮啮合，所述第四带轮通过第二传动带与第二带轮相连，所述第二带轮设置在所述风扇轴上。

10.根据权利要求8所述的用于演示空吸现象及科普空吸现象作用原理的装置，其特征在于，所述第一传动机构与所述风扇轴之间设有第一单向超越离合器，所述第二传动机构与所述风扇轴之间设有第二单向超越离合器，所述第一单向超越离合器和所述第二单向超越离合器同向安装。

Images