本實(shí)用新型涉及教學(xué)儀器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種沙漏型希羅噴泉演示裝置。

背景技術(shù)：

希羅是古希臘的一位著名的科學(xué)家和發(fā)明家，其最著名的發(fā)明就是希羅噴泉。希羅噴泉的工作原理主要是利用不同容器間的水位差,產(chǎn)生勢(shì)能來壓縮空氣，從而驅(qū)動(dòng)水往上噴射，希羅噴泉最直觀的效果就是在無外加動(dòng)力的情況下噴出的水柱能超過最高液面，人們首次看到希羅噴泉往往驚訝不已，認(rèn)為其違背了物理守恒定律，在課堂教學(xué)時(shí)，教師單憑口頭描述往往難以讓學(xué)生清楚地理解希羅噴泉的原理。

申請(qǐng)人之前提交的申請(qǐng)?zhí)枮椤?01620781680X”的中國實(shí)用新型專利以及申請(qǐng)?zhí)枮椤?016105856826”的發(fā)明專利雖然能夠幫助學(xué)生更清楚地理解希羅噴泉原理，但是以上實(shí)用新型專利存在無法循環(huán)演示的缺點(diǎn)，而上述發(fā)明專利又面臨結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本較高的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉的沙漏型希羅噴泉演示裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種沙漏型希羅噴泉演示裝置，包括上儲(chǔ)水腔、下儲(chǔ)水腔、1號(hào)管道、2號(hào)管道、3號(hào)管道及4號(hào)管道，所述上儲(chǔ)水腔位于下儲(chǔ)水腔上方，該一種沙漏型希羅噴泉演示裝置還包括密閉式的上噴水池和下噴水池，所述上噴水池設(shè)于上儲(chǔ)水腔上方，所述下噴水池設(shè)于下儲(chǔ)水腔下方，所述上儲(chǔ)水腔/下儲(chǔ)水腔/上噴水池/下噴水池開設(shè)注水口或者其內(nèi)部盛裝有用于形成噴泉的液體；

所述1號(hào)管道將下儲(chǔ)水腔與上噴水池連通，所述2號(hào)管道將上儲(chǔ)水腔與下噴水池連通，所述3號(hào)管道將下儲(chǔ)水腔與下噴水池連通，所述4號(hào)管道將上儲(chǔ)水腔與上噴水池連通；

所述1號(hào)管道的下端口低于3號(hào)管道的上端口，所述1號(hào)管道的上端口低于4號(hào)管道的上端口，所述2號(hào)管道的上端口高于4號(hào)管道的下端口，所述2號(hào)管道的下端口高于3號(hào)管道的下端口。

作為在前述方案基礎(chǔ)上的優(yōu)選方案，該一種沙漏型希羅噴泉演示裝置包括一根主管，所述主管內(nèi)設(shè)有隔板，所述隔板將主管的內(nèi)腔分隔形成所述上儲(chǔ)水腔和下儲(chǔ)水腔，所述上儲(chǔ)水腔位于隔板上方，所述下儲(chǔ)水腔位于隔板下方。

更優(yōu)選的，所述1號(hào)管道、2號(hào)管道、3號(hào)管道及4號(hào)管道均設(shè)于主管內(nèi)。

作為更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述主管內(nèi)設(shè)有一根三孔管；

所述三孔管中的兩條管道分別對(duì)應(yīng)為1號(hào)管道和2號(hào)管道，剩余一條管道內(nèi)設(shè)有隔擋件，所述隔擋件將該管道分隔成上段和下段，所述上段對(duì)應(yīng)為4號(hào)管道，所述下段對(duì)應(yīng)為3號(hào)管道；

所述三孔管中對(duì)應(yīng)為1號(hào)管道和2號(hào)管道的兩條管道的上、下端頭封閉，所述1號(hào)管道的上端口和下端口、2號(hào)管道的上端口和下端口、3號(hào)管道的上端口及4號(hào)管道的下端口通過在三孔管的管壁上徑向開孔形成。

優(yōu)選的，所述1號(hào)管道的上端口位于上噴水池的底部、下端口位于下儲(chǔ)水腔的底部；

所述2號(hào)管道的上端口位于上儲(chǔ)水腔的頂部、下端口位于下噴水池的頂部；

所述3號(hào)管道的上端口位于下儲(chǔ)水腔的頂部、下端口位于下噴水池中；

所述4號(hào)管道的下端口位于上儲(chǔ)水腔的底部、上端口位于上噴水池中。

進(jìn)一步，所述3號(hào)管道的底端及4號(hào)管道的頂端安裝有噴嘴，所述噴嘴的噴水孔內(nèi)徑小于3號(hào)管道及4號(hào)管道的內(nèi)徑。

其中，所述三孔管中對(duì)應(yīng)為1號(hào)管道和2號(hào)管道的兩條管道的上、下端頭通過彈性膠塞/熱熔膠封閉，所述隔擋件為彈性材料制成的圓柱形塞塊。

優(yōu)選的，所述上噴水池及下噴水池上均安裝有便于將該沙漏型希羅噴泉演示裝置豎立放置于桌面的支座。

優(yōu)選的，所述主管、1號(hào)管道、2號(hào)管道、3號(hào)管道、4號(hào)管道、上噴水池及下噴水池全部采用透明材料制成。

本實(shí)用新型提供的沙漏型希羅噴泉演示裝置的上下兩端均設(shè)置有噴水池，實(shí)際使用時(shí)只需不斷倒轉(zhuǎn)演示裝置即可實(shí)現(xiàn)循環(huán)噴水，在本實(shí)用新型中，噴水池采用密閉式結(jié)構(gòu)可以避免水揮發(fā)以及噴泉水柱受外部氣流影響的問題。尤為重要的是，整個(gè)演示裝置主要由兩個(gè)儲(chǔ)水腔(上儲(chǔ)水腔和下儲(chǔ)水腔)、兩個(gè)噴水池(上噴水池和下噴水池)及4條管道(1號(hào)管道、2號(hào)管道、3號(hào)管道和4號(hào)管道)組成，整體結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，制造難度低、成本低廉。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型中實(shí)施例1的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中實(shí)施例2的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型除實(shí)施例1和2外的另一種實(shí)施方案的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

1——主管 3——上噴水池 4——下噴水池

5——隔板 6——噴嘴 7——支座

8——三孔管 1a——上儲(chǔ)水腔 1b——下儲(chǔ)水腔

2a——1號(hào)管道 2b——2號(hào)管道 2c——3號(hào)管道

2d——4號(hào)管道 8a——隔擋件。

具體實(shí)施方式

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“上”、“下”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“高于”、“低于”等指示的方位或位置關(guān)系均是基于附圖所示的方位或位置關(guān)系。例如在某一部件中，本實(shí)用新型統(tǒng)一將其處于圖中上方的一端稱為“頂端”或“上端”，而處于圖中下方的一端統(tǒng)一稱為“底端”或“下端”，同樣的，將處于圖中上方的部分稱為“頂部”，而處于圖中下方的部分對(duì)應(yīng)稱為“底部”，這樣表述僅是為了讓本實(shí)用新型的描述更簡(jiǎn)單、方便，而不是指示或暗示所指部件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，由于本實(shí)用新型為希羅噴泉循環(huán)演示裝置，演示過程中要實(shí)現(xiàn)循環(huán)噴水，必須倒轉(zhuǎn)演示裝置(該演示裝置的使用方法與沙漏類似，故稱之為一種沙漏型希羅噴泉演示裝置)，演示裝置倒轉(zhuǎn)后，之前的“底端”、“底部”將會(huì)處于原先的“頂端”、“頂部”的上方，而之前的“頂端”、“頂部”將會(huì)相應(yīng)地處于原先的“底端”、“底部”的下方，故上述描述方位的術(shù)語僅用于說明相應(yīng)部件/部位在附圖中的位置。

另外，在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員更深入地理解實(shí)用新型構(gòu)思，下面結(jié)合2個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

實(shí)施例1：

參見圖1，一種沙漏型希羅噴泉演示裝置，包括上儲(chǔ)水腔1a、下儲(chǔ)水腔1b、1號(hào)管道2a、2號(hào)管道2b、3號(hào)管道2c、4號(hào)管道2d、密閉式的上噴水池3和下噴水池4，上儲(chǔ)水腔1a位于下儲(chǔ)水腔1b上方，上噴水池3設(shè)于上儲(chǔ)水腔1a上方，下噴水池4設(shè)于下儲(chǔ)水腔1b下方，上儲(chǔ)水腔1a/下儲(chǔ)水腔1b/上噴水池3/下噴水池4開設(shè)注水口(注水口在圖1中未示出，如果不預(yù)先在上儲(chǔ)水腔1a/下儲(chǔ)水腔1b/上噴水池3/下噴水池4中封裝用于形成噴泉的液體，則必須開注水孔)或者其內(nèi)部盛裝有用于形成噴泉的液體；

1號(hào)管道2a將下儲(chǔ)水腔1b與上噴水池3連通，2號(hào)管道2b將上儲(chǔ)水腔1a與下噴水池4連通，3號(hào)管道2c將下儲(chǔ)水腔1b與下噴水池4連通，4號(hào)管道2d將上儲(chǔ)水腔1a與上噴水池3連通；

1號(hào)管道2a的下端口低于3號(hào)管道2c的上端口，1號(hào)管道2a的上端口低于4號(hào)管道2d的上端口，2號(hào)管道2b的上端口高于4號(hào)管道2d的下端口，2號(hào)管道2b的下端口高于3號(hào)管道2c的下端口。

在本實(shí)施例中，沙漏型希羅噴泉演示裝置的工作過程為：如圖1所示，上噴水池3中的水在重力作用下經(jīng)1號(hào)管道2a往下流入下儲(chǔ)水腔1b中，下儲(chǔ)水腔1b中的空氣經(jīng)3號(hào)管道2c排入下噴水池4中，下噴水池4中的空氣再經(jīng)2號(hào)管道2b被壓入上儲(chǔ)水腔1a中，在空氣壓力作用下，上儲(chǔ)水腔1a中的水被壓入4號(hào)管道并從其上端口噴出，形成噴泉。在上述工作過程中，上噴水池3中的水(包括從4號(hào)管道上端口噴出的水)不斷流入下儲(chǔ)水腔1b中，當(dāng)噴水停止后，倒轉(zhuǎn)整個(gè)演示裝置，下噴水池4中的水會(huì)在重力作用下經(jīng)2號(hào)管道2b往下流入上儲(chǔ)水腔1a中，與前述上儲(chǔ)水腔1a中的水被壓入4號(hào)管道并從其上端口噴出形成噴泉的過程類似，下儲(chǔ)水腔1b中的水最終被壓入3號(hào)管道2c中并噴出，從而再次形成噴泉。

需要說明的是，雖然在圖1中，該沙漏型希羅噴泉演示裝置包括一根主管1，主管1內(nèi)的隔板5將其內(nèi)腔分隔形成位于隔板5上方的上儲(chǔ)水腔1a和位于隔板5下方的下儲(chǔ)水腔1b，并且1號(hào)管道2a、2號(hào)管道2b、3號(hào)管道2c及4號(hào)管道2d均設(shè)于主管1內(nèi)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，除圖1所示方案之外，本實(shí)用新型還存在其他替代方案，例如圖3所示，采用兩個(gè)彼此獨(dú)立的水箱(上方水箱的內(nèi)腔作為第一儲(chǔ)水腔1a，下方水箱的內(nèi)腔作為第二儲(chǔ)水腔1b)同樣可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。此外，將上述4根管道中的部分管道或者全部管道設(shè)置于主管1外部，將設(shè)于主管1外部的管道的端頭與演示裝置中對(duì)應(yīng)的部分連接同樣也是可行的。例如3號(hào)管道2c及4號(hào)管道2d設(shè)于主管1內(nèi)，1號(hào)管道2a和2號(hào)管道2b設(shè)于主管1外部，將1號(hào)管道2a的上端口與上噴水池3連接、下端口與下儲(chǔ)水腔1b連接，將2號(hào)管道2b的上端口與上儲(chǔ)水腔1a連接、下端口與下噴水池4連接(附圖中未示出)。

上述實(shí)施例中的沙漏型希羅噴泉演示裝置的上下兩端均設(shè)置有噴水池，實(shí)際使用時(shí)只需不斷倒轉(zhuǎn)演示裝置即可實(shí)現(xiàn)循環(huán)噴水，在本實(shí)用新型中，噴水池采用密閉式結(jié)構(gòu)可以避免水揮發(fā)以及噴泉水柱受外部氣流影響的問題。更加重要的是，整個(gè)演示裝置主要由兩個(gè)儲(chǔ)水腔(上儲(chǔ)水腔1a和下儲(chǔ)水腔1b)、兩個(gè)噴水池(上噴水池3 和下噴水池4)及4條管道(1號(hào)管道2a、2號(hào)管道2b、3號(hào)管道2c和4號(hào)管道2d)組成，整體結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，制造難度低、成本低廉。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例為在圖1所示實(shí)施例基礎(chǔ)上作出的改進(jìn)方案，如圖2所示，在本實(shí)施例中，主管1內(nèi)設(shè)有一根三孔管8；

三孔管8中的兩條管道分別對(duì)應(yīng)為1號(hào)管道2a和2號(hào)管道2b，剩余一條管道內(nèi)設(shè)有隔擋件8a，上述隔擋件8a將該管道分隔成上段和下段，上段對(duì)應(yīng)為4號(hào)管道2d，下段對(duì)應(yīng)為3號(hào)管道2c；

上述三孔管8中對(duì)應(yīng)為1號(hào)管道2a和2號(hào)管道2b的兩條管道的上、下端頭封閉，1號(hào)管道2a的上端口和下端口、2號(hào)管道2b的上端口和下端口、3號(hào)管道2c的上端口及4號(hào)管道2d的下端口通過在三孔管8的管壁上徑向開孔形成。

優(yōu)選的，上述三孔管8中對(duì)應(yīng)為1號(hào)管道2a和2號(hào)管道2b的兩條管道的上、下端頭通過彈性膠塞/熱熔膠封閉，上述隔擋件8a為彈性材料制成的圓柱形塞塊。

在圖1和3所示實(shí)施方案中，該演示裝置包括4條管道，制造過程中至少需要在隔板5、上噴水池3、下噴水池4上開設(shè)5個(gè)孔(圖3所示實(shí)施方案至少需要開設(shè)6個(gè)孔)來安裝上述4條管道，本實(shí)施例通過將上述4條管道集成為一根三孔管8，使得原本需要在隔板5、上噴水池3、下噴水池4上開設(shè)的孔數(shù)由5個(gè)減少為3個(gè)，如此設(shè)計(jì)可以降低下上噴水池3、上儲(chǔ)水腔1a、下儲(chǔ)水腔1b及下噴水池4之間漏氣的可能性，有利于提高整個(gè)裝置的氣密效果(因?yàn)閳D1所示方案至少需要對(duì)5個(gè)孔位進(jìn)行密封，圖3所示方案需要密封的孔位為6個(gè)，而本實(shí)施例的方案只需要對(duì)3個(gè)孔位進(jìn)行密封，在密封工藝相同的情況下，理論上后者漏氣的可能性要小得多)，另外，將4條管道集成到一根管中還有利于減少演示裝置生產(chǎn)過程中的裝配工作量，能夠在一定程度上提高裝配工作效率，降低裝配過程的人工成本。

進(jìn)一步，在圖1、2、3所示的實(shí)施方案中，1號(hào)管道2a的上端口位于上噴水池3的底部、下端口位于下儲(chǔ)水腔1b的底部；2號(hào)管道2b的上端口位于上儲(chǔ)水腔1a的頂部、下端口位于下噴水池4的頂部；3號(hào)管道2c的上端口位于下儲(chǔ)水腔1b的頂部、下端口位于下噴水池4中；4號(hào)管道2d的下端口位于上儲(chǔ)水腔1a的底部、上端口位于上噴水池3中。

在該方案中，各管道的端口間存在較大的高度差，如此設(shè)計(jì)有利于提高演示裝置噴出的水柱高度及其演示過程中的運(yùn)行穩(wěn)定性，從而使得演示效果更具觀賞性。

更進(jìn)一步，在圖1-3所示實(shí)施方案中，還可以在3號(hào)管道2c的底端及4號(hào)管道2d的頂端安裝噴嘴6(該噴嘴6在圖1和3中未示出)，噴嘴6的噴水孔內(nèi)徑小于3號(hào)管道2c及4號(hào)管道2d的內(nèi)徑。在3號(hào)管道2c的底端及4號(hào)管道2d的頂端加裝噴嘴6可以讓噴出的水柱更細(xì)、更高，使得噴泉的觀賞性更佳。

作為在圖1-3所示實(shí)施方案基礎(chǔ)上的優(yōu)選方案，還可以在上噴水池3及下噴水池4上安裝便于將該演示裝置豎立放置于桌面的支座7。

最后，在本申請(qǐng)所有的實(shí)施方案中，優(yōu)選的，主管1、1號(hào)管道2a、2號(hào)管道2b、3號(hào)管道2c、4號(hào)管道2d、上噴水池3及下噴水池4全部采用透明材料制成。上述部件全部采用透明材料制成可以讓噴泉的整個(gè)運(yùn)行過程更加直觀可見，進(jìn)一步提高了噴泉演示的趣味性和觀賞性，更好地保障了課堂教學(xué)效果。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)現(xiàn)方案，除此之外，本實(shí)用新型還可以其它方式實(shí)現(xiàn)，在不脫離本技術(shù)方案構(gòu)思的前提下任何顯而易見的替換均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

為了讓本領(lǐng)域普通技術(shù)人員更方便地理解本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)之處，本實(shí)用新型的一些附圖和描述已經(jīng)被簡(jiǎn)化，并且為了清楚起見，本申請(qǐng)文件還省略了一些其它元素，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到這些省略的元素也可構(gòu)成本實(shí)用新型的內(nèi)容。