[發明專利]音樂式能量轉換演示儀

無效

• 申請號: 201110209170.7
• 申請日: 2011-07-26
• 公開（公告）號: CN102214403A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 劉孝洋
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張惠忠

技術領域

本發明是針對管道內流動的水體在流經管道邊界變化時，其斷面動能、壓能發生變化，而設計的一種音樂式能量轉換演示儀。它屬于水力學技術領域。

背景技術

在展示管道內流動水體流經管道過程中斷面能量轉換狀況，現有技術是用斷面測壓管水頭線為描述手段，測壓管水頭線的高低反映了斷面能量的大小。這種描述的方式過于單調，缺乏趣味性，因而現有技術存在不足。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而發明一種音樂式能量轉換演示儀，它采用壓能、動能孔垂直射流方式，將作用于曲面板上的反射流作用力，轉化為桿式擊錘的動力，以此擊打琴鍵，導致琴鍵帶動的壓力振動發音器發聲，用聲音的大小來表述斷面能量的變化，規避了現有技術的不足。

本發明的技術解決方案：

一種音樂式能量轉換演示儀，包括恒定水位箱、變化流道和琴鍵發音機構，在所述的變化流道上設置有壓能孔和動能孔，所述的琴鍵發音機構包括支架、對稱曲面板、桿式擊錘、琴鍵以及壓力振動發音器，所述的變化流道一端與恒定水位箱相連，變化流道另一端設置流量調節閥，所述的桿式擊錘一端與對稱曲面頂點垂直直桿相連，桿式擊錘另一端位于所述的琴鍵下側且間斷接觸，所述的琴鍵上側與壓力振動發音器相連，所述的支架設置在變化流道壓能孔及動能孔右側。

本發明裝置其結構由三部分組成：供水部分、變化流道和琴鍵發音機構。在供水部分，設置儲水箱、恒定水位箱，其工作機理：水泵將儲水箱的水提升到恒定水位箱內，利用恒定水位箱內消能室中玻璃球和阻沖板進行消能，使恒定水位箱內水面穩定。在變化流道上設置壓能孔、動能孔、支架和流量調節閥，動能孔和壓能孔內垂直噴射的水流作用于對稱曲面內壁。在琴鍵發音機構中，受到射流沖擊的對稱曲面板促使桿式擊錘垂直上升，錘擊琴鍵，琴鍵受壓，引起壓力振動發音器發音。本發明的優點：結構簡單，成本較低，使用方便，物理概念清晰，能量轉換與音樂變化的結合，豐富了能量轉換的內涵，內容豐富，趣味性強，適宜于中、小學科普教育及水利類科研院校水力實驗教學。

附圖說明

圖1是本發明裝置示意圖。

其中：1、儲水箱，2、水泵，3、進水管，4、消能室，5、恒定水位箱，6、溢流板，7、排水管，8、出口，9、桌面支撐，10、回水管，11、桌面，12、變化流道，13、壓能孔，14、動能孔，15、壓能孔，16、動能孔，17、壓能孔，18、琴鍵，19、桿式擊錘，20、對稱曲面，21、動能孔，22、支架，23、變化流道支架，24、流量調節閥，25、回水收集槽，26、壓力振動發器音。

具體實施方式

對照附圖1，儲水箱1內設置水泵2，水泵2出口與進水管3下端相接，進水管3上端與恒定水位箱5的底部相接，恒定水位箱5內設置消能室4、溢流板6及排水管7，排水管7的出口8垂直指向儲水箱1，變化流道12的一端與恒定水位箱5相連，變化流道12的另一端尾部設置流量調節閥24，變化流道12上設置有壓能孔13、壓能孔15、壓能孔17，動能孔14、動能孔16、動能孔21，在壓能孔和動能孔右側設置支架，支架22上部設置可滑動的桿式擊錘19，桿式擊錘19的一端與對稱曲面20頂點垂直直桿相連，桿式擊錘19的另一端與琴鍵18的一端間斷接觸，琴鍵18的另一端與壓力振動發音器26相連，桌面11與恒定水位箱5底部相接觸，桌面支撐9上端與桌面11下面相接。

工作過程：將一定量的水儲存在儲水箱1內，儲水箱1內的水通過水泵提升進入消能室4。在消能室4中，水流與玻璃球和阻沖板相互作用，消耗水流能量，使得流出消能室的水體，在恒定水位箱5內緩慢平穩上升。當恒定水位箱5內的水體緩慢平穩上升至溢流板6的頂部時，開始溢流。溢流的水經過排水管7，流回到儲水箱1內。此刻，恒定水位箱5內的水位保持恒定。在恒定水位情況下，打開流量調節閥24的開關，使變化流道內流量保持一定量值。然后，依次開啟壓能孔、動能孔上端的封口蓋，孔內垂直射流作用于對稱曲面20上。受到沖擊的對稱曲面20向上運動，導致桿式擊錘14垂直向上運動，擊打琴鍵18，受到擊打的琴鍵18，帶動壓力振動發音器26發出樂聲。改變流量調節閥24開度，可使壓能孔的壓能和動能孔的動能發生變化，變化的量值，可由對稱面板20受到沖擊后，桿式擊錘19擊打琴鍵18，引起壓力振動發器音26發出的樂聲高低來判定。