Устройство для демонстрации вихревого перемещения жидкости Советский патент 1989 года по МПК G09B1/00 

1

Изобретение относится к демонстрационным приборам и может быть использовано, например, при моделировании проточных частей гидромашины в процессе обучения по курсу гидравлики и гидродинамики.

Цель изобретения - расширение демонстрационных возможностей.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства, общий вид;на фиг. 2 схема выполнения магнитной защелки.

Устройство для демонстрации вихревого перемещения жидкости содержит последовательно соединенные емкости 1 и 2 из прозрачного материала с потоком рабочей среды, связанные циркуляционным каналом 3, преграждающие поток элементы, выполненные в виде сменных насадков 4 с различными проходными сечениями и расположенные на выходе из емкостей 1 и 2, нагнетатели, средство 5 подсветки и связанные магистралями 6 с полостями емкостей 1 и 2, резервуары 7 и 8 для рабочей среды.

Передние стенки 9 и 10 емкостей 1 и 2 выполнены эластичными и снабжены обратными клапанами 11 и 12 для пропускания жидкости в одном направлении. Каждый нагнетатель состоит из электромагнитного фиксатора, имеющего катушку соленоида 13 охватывающую сердечник 14, выполненный в виде охватывающего магистраль 6 металлического кольца, и ударни- ка 15 заданной массы, связанного тарированной пружиной 16 с сердечником 14 и взаимодействующего с эластичной стенкой емкости.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом эксперимента катушки соленоидов 13 подключают к источнику питания, в результате чего

сердечники 14, втягиваясь посредством пружин 16 внутрь соленоидов, отводят ударники 15 от эластичных стенок 9 и 10 и удерживают их в заданном положении, а также заполняют ем-

кости 1 и 2 рабочей средой, которая может состоять из несмешивающихся подкрашенных жидкостей.

После этого освобождают поочередно ударники 15 с заданным временным ин5 тервалом, который может регулироваться, например, посредством электрореле, одновременно обеспечивающего запитку и обесточивание соленоидов 13 с заданной частотой.

Q В результате этого ударники 15 под действием пружин 16 ударяют по эластичным стенкам 10 и 9, которые в свою очередь передают импульс жидкости, находящейся в емкостях 1 и 2.

5 Импульс силы реализуется в давление жидкости на правые стенки емкостей 1 и 2, вследствие чего открываются обратные клапаны 11 и 12,и порция жидкости по магистралям 6 посту0 пает в резервуары 7 и 8, а по циркуляционному каналу 3 - из емкости 1 в емкость 2. При этом рабочая среда в виде генерируемых порций жидкости, проходя через сменные насадки 4, вызывает вихревые потоки,

5 которые визуально наблюдают в циркуляционном канале 3.

Меняя сменные насадки 4, имеющие различные проходные сечения, режим работы нагнетателей путем, например, изменения частоты взаимодействия ударников 15 с эластичными стенками

9 и 10, а также используя жидкости, имеющие различные физические свойства, определяют часть работы или мощности нагнетателя, которая тратится на перемещение единицы объема (массы) жидкости, т.е. КПД нагнетателя, зависимость КПД нагнетателя от изменения частоты ударов, проходных сечений насадков и физических свойств перемещаемой жидкости, а также оптимальную толщину пристеночного вихревого слоя.

Применение предлагаемого изобретения позволит наглядно демонстрировать процессы вихревого перемещения жидкости с минимальными затратами работы и определять оптимальный КПД

нагнетателя.

Формула изобретения

Устройство для демонстрации вихревого перемешения жидкости, содер

5

0

жащер емкость из прозрачного материала с потоком рабочей среды, преграждающие поток элементы, расположенные в емкости, нагнетатель, средстве подсветки и связанные магистралями с полостью емкости резервуара для рабочей среды, отличающееся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей, оно снабжено дополнительной емкостью, связанной циркуляционным каналом с основной емкостью, нагнетатель состоит из электромагнитных фиксаторов и подпружиненных ударников заданной массы, взаимодействующих с передней стенкой обеих емкостей, при этом стенки выполнены эластичными и снабжены обратными клапанами, а преграждающие поток элементы выполнены в виде сменных насадок с различными проходными сечениями.

Изобретение относится к демонстрационным приборам и позволяет наглядно демонстрировать процессы вихревого перемещения жидкостей с различными физическими свойствами с минимальными затратами работы и определять оптимальный КПД проточных частей гидромашин. Устройство содержит последовательно соединенные емкости 1 и 2 из прозрачного материала с потоком рабочей среды, связанные циркуляционным каналом 3, преграждающие поток элементы, выполненные в виде сменных насадков 4 с различными проходными сечениями, нагнетатели, средство подсветки 5 и связанные магистралями 6 с емкостями 1 и 2 резервуары 7 и 8 для рабочей среды. При этом передние стенки 9 и 10 емкости 1 и 2 выполнены эластичными и снабжены обратными клапанами 11, 12, нагнетатель состоит из электромагнитного фиксатора и ударника 15 заданной массы, взаимодействующего с эластичной стенкой емкости. При поочередном освобождении с заданным временным интервалом ударников 15 последние ударяют по эластичным стенкам 9 и 10, которые в свою очередь передают импульс жидкости, находящейся в емкостях 1 и 2. Под действием этого импульса открываются обратные клапаны 11 и 12 и порция жидкости по магистралям 6 поступает в резервуары 7 и 8, а по циркуляционному каналу 3-из емкости 1 в емкость 2, при этом рабочая среда в виде генерируемых порций жидкости, проходя через сменные насадки 4, вызывает вихревые потоки, которые визуально наблюдают в циркуляционном канале 3. Меняя насадки 4, а также используя жидкости с различными физическими свойствами, определяют КПД нагнетателя, оптимальную толщину пристеночного вихревого слоя и минимальные затраты работы на перемещение жидкости. 2 ил.

Ход защелки

ШШ1ШШ§1

7

I /. I ,. I

/3

/

П

7

IS

I

/

V