(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 207302417 U(45)授权公告日 2018.05.01
(21)申请号 201720639690.4(22)申请日 2017.06.03
(73)专利权人 北京黄金池科技有限公司
地址 100085 北京市海淀区信息路甲28号B
座（二层）02B室-248号(72)发明人 程锐 罗舒凯 王鹏
(74)专利代理机构 北京维正专利代理有限公司
11508
代理人 郑兴旺(51)Int.Cl.
G09B 23/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图5页
(54)实用新型名称
消能演示装置(57)摘要
本实用新型公开了一种消能演示装置，其技术方案要点是包括平台，在平台上依次设置有喷水装置、导流装置和消能装置，在平台上设有通孔，喷水装置包括平齐或低于通孔设置的喷头和用于固定喷头位置的导流罩；导流装置包括固定在平台上方的漏斗、一端连接漏斗另一端与消能装置连接的导流管，喷头与铅垂方向呈夹角设置，漏斗位于喷头射程最高点的拐点下方；消能装置包括一端与平台固定且另一端与导流管连接的外壳、在外壳内壁交替设置的若干挡板；所述通孔上方固定有与喷头喷射方向同轴设置的导向管。本实用新型通过演示能量转化起到寓教于乐的效果。
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权 利 要 求 书
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1.一种消能演示装置，包括平台(1)，在平台(1)上依次设置有喷水装置(2)、导流装置(4)和消能装置(5)，其特征在于：在平台(1)上设有通孔(11)，喷水装置(2)包括平齐或低于通孔(11)设置的喷头(23)和用于固定喷头(23)位置的导流罩(24)；导流装置(4)包括固定在平台(1)上方的漏斗(41)、一端连接漏斗(41)另一端与消能装置(5)连接的导流管(44)，喷头(23)与铅垂方向呈夹角设置，漏斗(41)位于喷头(23)射程最高点的拐点下方；消能装置(5)包括一端与平台(1)固定且另一端与导流管(44)连接的透明的外壳(51)、在外壳(51)内壁交替设置的若干挡板；所述通孔(11)上方固定有与喷头(23)喷射方向同轴设置的导向管(62)。
2.根据权利要求1所述的消能演示装置，其特征在于：所述平台(1)上设有若干中空轻质的指示球(7)，指示球(7)的直径大于通孔(11)直径且小于导向管(62)的直径。
3.根据权利要求2所述的消能演示装置，其特征在于：所述通孔(11)附近设有向平台(1)边缘延伸的导轨(3)，所述导轨(3)高度自平台(1)边缘向通孔(11)逐渐降低。
4.根据权利要求3所述的消能演示装置，其特征在于：所述导轨(3)为若干个且朝不同方向设置。
5.根据权利要求1所述的消能演示装置，其特征在于：所述喷水装置(2)还包括低于平台(1)设置的水池(21)，水池(21)中设有用于抽水的水泵(22)，水泵(22)的出流口(222)与所述喷头(23)通过水管连接。
6.根据权利要求1所述的消能演示装置，其特征在于：所述平台(1)上对应导流装置(4)位置设有用于排水的篦子(13)。
7.根据权利要求1所述的消能演示装置，其特征在于：所述漏斗(41)通过立柱(43)支撑固定在平台(1)上方，立柱(43)的两端分别与平台(1)和漏斗(41)可拆卸连接。
8.根据权利要求7所述的消能演示装置，其特征在于：所述漏斗(41)位于喷头(23)的一侧设有进流槽(42)。
9.根据权利要求1所述的消能演示装置，其特征在于：所述挡板为与外壳(51)一体成型的硬质阻流板(52)。
10.根据权利要求1所述的消能演示装置，其特征在于：所述挡板为焊固在外壳(51)内壁且受外力可变形的形变板(54)。
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说 明 书消能演示装置
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技术领域
[0001]本实用新型涉及儿童娱乐设施，更具体的说，它涉及一种消能演示装置。背景技术
[0002]爱玩是孩子们的天性，同时对外界事物抱有较高的好奇心。但是在应试教育模式下，学校和家长过分追求成绩，使得孩子们的大部分时间被沉重的课业负担所占用，没有时间去玩，去探索未知事物，学到的知识多为书本上记载的内容，尤其是科学原理如能量转化过程，没有直观的感受。实用新型内容
[0003]针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种消能演示装置，激发儿童对科学的兴趣并推动他们主动思考，起到寓教于乐的作用。[0004]为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种消能演示装置，包括平台，在平台上依次设置有喷水装置、导流装置和消能装置，在平台上设有通孔，喷水装置包括平齐或低于通孔设置的喷头和用于固定喷头位置的导流罩；导流装置包括固定在平台上方的漏斗、一端连接漏斗另一端与消能装置连接的导流管，喷头与铅垂方向呈夹角设置，漏斗位于喷头射程最高点的拐点下方；消能装置包括一端与平台固定且另一端与导流管连接的透明的外壳、在外壳内壁交替设置的若干挡板；所述通孔上方固定有与喷头喷射方向同轴设置的导向管。
[0005]通过采用上述技术方案，将喷头连接外部水龙头，水在压力作用下从喷头高速喷出，喷出的水呈抛物线形，水流运动到最高电处下落到漏斗中，水经过漏斗汇集后从导流管流到消能装置中，水经过与外壳内壁的挡板碰撞，能量逐渐损耗，通过透明的外壳可以观察到水流撞击挡板的激烈程度以及流动的快慢。儿童在观察的过程中可以了解能量的损耗过程。
[0006]本实用新型进一步设置为：所述平台上设有若干中空轻质的指示球，指示球的直径大于通孔直径且小于导向管的直径。[0007]通过采用上述技术方案，儿童可以拾起指示球并将指示球放到或抛到通孔处，指示球随着喷射的水流被射出，指示球从导向管穿过并按照预期路径随水流移动，增加趣味性。此外，可以将观察水流的动能转化为观察指示球的运动，观察更加方便。[0008]本实用新型进一步设置为：所述通孔附近设有向平台边缘延伸的导轨，所述导轨高度自平台边缘向通孔逐渐降低。[0009]通过采用上述技术方案，儿童可以拾起指示球并放置到导轨上，指示球沿着导轨在重力作用下滚落到通孔位置，使得指示球的放置更准确。[0010]本实用新型进一步设置为：所述导轨为若干个且朝不同方向设置。[0011]通过采用上述技术方案，不同位置的儿童都可以捡拾和放置指示球，以便多个儿童一起娱乐，增加互动性。
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说 明 书
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本实用新型进一步设置为：所述喷水装置还包括低于平台设置的水池，水池中设
有用于抽水的水泵，水泵的出流口与所述喷头通过水管连接。[0013]通过采用上述技术方案，水泵将水池内的水抽送到喷头处并喷出，从消能装置流出的水可以再次经通孔回流到水池中，形成循环，节约用水。[0014]本实用新型进一步设置为：所述平台上对应导流装置位置设有用于排水的篦子。[0015]通过采用上述技术方案，喷头在喷水初始和喷水结束时，水的流速较小，这部分水流无法到达导流装置，水流落下时可以从篦子流到水池中重复使用。此外，水流穿过篦子时，降低水流碰撞平台产生的飞溅。[0016]本实用新型进一步设置为：所述漏斗通过立柱支撑固定在平台上方，立柱的两端分别与平台和漏斗可拆卸连接。[0017]通过采用上述技术方案，漏斗和立柱可以从平台上拆下，待平台移动到合适位置后在进行组装，方便运输。
[0018]本实用新型进一步设置为：所述漏斗位于喷头的一侧设有进流槽。[0019]通过采用上述技术方案，漏斗的高度可以增加，在保持依然能够接到水流的同时，漏斗与水流最高点的落差减小，降低了水流碰撞产生的飞溅。[0020]本实用新型进一步设置为：所述挡板为与外壳一体成型的硬质阻流板。[0021]通过采用上述技术方案，水流经过消能装置后，水流与硬质阻流板碰撞并不断消耗能量，使得流出的水平缓。
[0022]本实用新型进一步设置为：所述挡板为焊固在外壳内壁且受外力可变形的形变板。
[0023]通过采用上述技术方案，水流经过消能装置时，水流与不同位置的形变板之间的冲击力不同，形变板的变形程度不同，可以直观的看到水的能量变化。[0024]综上所述，本实用新型相比于现有技术具有以下有益效果：1.儿童在娱乐的过程中可以直观观察能量的转换与消耗过程，激发儿童对科学知识的兴趣；2.不同的儿童通过放置指示球和观察指示球的运动，儿童之间达到互动效果，增加娱乐性。附图说明
[0025]图1为实施例一中平台上导轨分布和导流装置与消能装置安装结构的示意图；[0026]图2为实施例一中显示平台底部喷水装置内部结构的剖视图；[0027]图3为实施例一中喷水装置的局部爆炸图；
[0028]图4为实施例一中显示喷头与导流罩位置关系在图2中A部的放大图；[0029]图5为实施例二中显示消能装置内部结构的示意图。[0030]图中：1、平台；11、通孔；12、安装口；13、篦子；2、喷水装置；21、水池；22、水泵；221、进流口；222、出流口；23、喷头；24、导流罩；241、支撑板；242、连通槽；243、出口；244、固定杆；245、套环；3、导轨；31、长杆；32、支座；4、导流装置；41、漏斗；42、进流槽；43、立柱；44、导流管；5、消能装置；51、外壳；52、阻流板；53、出水口；54、形变板；6、导向组件；61、支架；62、导向管；7、指示球；8、喷射轨迹。具体实施方式
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说 明 书
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下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0032]实施例一：
[0033]一种消能演示装置，如图1和图2所示，包括平台1和设置在平台1底部的喷水装置2，在平台1上方架设有若干导轨3，在平台1的一侧还设有导流装置4，导流装置4末端连接有消能装置5。喷水装置2将水喷射到高处的导流装置4，水的动能转化为势能，然后水流至消能装置5并落下，水流出时平缓。在导轨3上放置指示球7，指示球7运动到喷水装置2的喷射口随水流喷出，通过指示球7的运动速度变化，从而可以直观显示水的动能变化。[0034]参考图1，平台1为顶部敞口的壳体，平台1采用不锈钢制作，或者其他具有较高强度和耐锈蚀的材料制作如铝合金板、PVC板。平台1水平面呈正八边形，以便提供多个娱乐位置，根据需要平台1也可以设计成其他形状如圆形、长方形、正四边形、正五边形、正六边形、正七边形等。
[0035]参考图1和图2，平台1的一侧设有通孔11，在平台1的中部位于导流装置4的下方设有安装口12，安装口12上设有篦子13，篦子13与安装口12可以卡固。当喷水装置2开始喷水或者喷水结束时，由于水流不能直接到达导流装置4，落下的水可以从篦子13处排出。此外，水落下时可以穿过篦子13，降低水直接撞击平台1造成的飞溅。[0036]参考图2和图3，喷水装置2包括设置于平台1下方的水池21、位于水池21中的水泵22、与水泵22通过水管连接的喷头23、设置于喷头23外侧的导流罩24。水池21的轮廓与平台1相适应，水池21与平台1之间可以通过螺钉固定，水池21采用不锈钢板制作，具有较高的强度，以便对平台1起到支撑作用。
[0037]水泵22放置在水池21底部，水泵22最好是潜水泵，以便可以埋入水中不会损坏，如市场上的神龙牌QS65-7/2.2单吸式潜水泵。为了防止水泵22在工作过程中因震动发生位移，水泵22可以用螺栓固定在水池21上。水泵22上设有进流口221和出流口222，水从进流口221被吸入并由出流口222排出。出流口222与喷头23之间通过水管连接，水管上设有节流阀，节流阀可以是华德MG6G1.2B型单向节流阀，以便控制出水流量，调节水流速度。[0038]喷头23位于通孔11的正下方且同轴设置，喷头23的喷口方向与铅垂方向呈微小的夹角设置，使得喷头23喷出的水流在水平方向有一定的分速度。这样水流的喷射轨迹8呈抛物线形，水流的末端落到导流装置4上。喷头23也可以直接通过水管连接外部的水龙头进行喷水。
[0039]导流罩24的横截面呈下大上小的圆台形，导流罩24可以采用不锈钢制作，导流罩24的底部设有环形的支撑板241，支撑板241与水池21底部可以焊接固定，使得导流罩24固定在水池21底部。支撑板241上设有连通槽242，使得导流罩24内部与水池21连通。导流罩24的轴线与喷头23喷射方向重合。导流罩24的顶部设有出口243，出口243与通孔11平齐或略低于通孔11。出口243的直径小于通孔11的直径，使得平台1上的水从通孔11与出口243之间流下，流下的水沿着导流罩24侧壁进入到水池21中，减少对喷头23喷水的影响。[0040]在导流罩24的内壁沿周向设有若干固定杆244，固定杆244与导流罩24可以焊接固定。固定杆244的末端固定有套环245，套环245的内径与喷头23的外径相同，使得喷头23穿过套环245后能够与套环245配合卡固，以便喷头23的位置保持固定，防止喷射的水流初始位置偏移。
[0041]参考图1和图4，导轨3包括两根平行设置的长杆31、固定在长杆31末端的支座32。
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长杆31之间的距离小于指示球7的直径，长杆31的一端靠近通孔11设置，另一端抵至平台1的边缘。支座32将长杆31的末端支起，使得导轨3自平台1边缘向通孔11处呈高度逐渐降低式的倾斜，这样将指示球7放置在导轨3上后，指示球7在重力作用下自动滚落到通孔11位置。指示球7为空心塑料球，质量较轻。指示球7的直径大于通孔11的直径，防止指示球7从通孔11中掉落。指示球7可以有若干个，若干指示球7分布在平台1上，以便随时取用。[0042]导轨3的端部与通孔11边缘最好相距10-15cm，这样指示球7从导轨3上落下时，由于平台1上有水，指示球7会在水的作用下减速，然后指示球7随着水流向通孔11缓慢流动，指示球7在水平方向的分速度几乎为零，这样指示球7很容易在喷头23喷出的水流作用下被射出。
[0043]参考图1和图4，为了使得指示球7被射出时不会偏移预期路径，在通孔11上方设有导向组件6，导向组件6包括与出口243同轴设置的导向管62和用于支撑固定导向管62的支架61，支架61的一端与平台1焊接固定和另一端与导向管62焊接固定。导向管62的内径略大于指示球7的直径，以便指示球7穿过。导向管62距离通孔11的水平高度最好为10cm，这样指示球7射出的瞬间就被导向管62校准方向，若指示球7初始偏离预期方向，则会被导向管62阻挡，防止指示球7被抛射到其他位置。[0044]参考图1和图2，导流装置4包括位于水流的喷射轨迹8的初始下落端，导流装置4包括通过立柱43支撑固定在平台1上方的漏斗41、与漏斗41的底部连通的导流管44，立柱43可以是不锈钢管，具有较高的强度以起到支撑作用。立柱43与平台1焊接固定或者通过螺栓固定连接，立柱43与漏斗41焊接固定或者通过螺栓固定连接，以便导流装置4可以与平台1拆卸安装。漏斗41上对应喷射轨迹8的一面设有进流槽42，方便水流顺利的落到漏斗41中。漏斗41和导流管44采用透明材质制作，最好采用PVC塑料，以便观察指示球7随水流在导流装置4内部的运动情况。[0045]消能装置5包括竖直固定在平台1上的外壳51、交替设置在外壳51相对内壁上的阻流板52和设置在外壳51底部的出水口53。外壳51呈长方体51，也可以是其他形状如五棱柱、六棱柱等。外壳51采用透明材质制作，最好采用PVC塑料，以便能够观察到指示球7随水流在消能装置5内部的运动情况。阻流板52有若干个，交替分布在外壳51相对的两面或者分布在相邻的两面。阻流板52与外壳51之间留有间隙，以便水流通过。阻流板52可以与外壳51采用相同材质通过注塑工艺一体成型，保持阻流板52与外壳51连接处的强度。外壳51的顶部位于导流管44的末端，以便从导流管44流出的水顺利进入到消能装置5中。[0046]该消能演示装置的工作原理如下：[0047]水池21中盛装有自来水，水经过水泵22抽出后从喷头23喷出，水流的喷射轨迹8呈抛物线形，水流的末端落到漏斗41中，水经导流管44进入到消能装置5，水从若干阻流板52上逐渐降低，最后从出水口53排出到平台1上。排出的水分别从篦子13和通孔11处落到水池内，以便重复使用，形成循环。[0048]儿童站在平台1外边缘，用手拾起指示球7并放在导轨3上，指示球7在重力作用下运动到通孔11位置，指示球7被高速水流射出，此时水的动能很大，指示球7随水流向漏斗41运动，指示球7的速度逐渐减小并下落，此时水的动能转化为势能。然后指示球7随着水流运动到消能装置5中，指示球7在下落的过程中不断被阻流板52阻挡，速度较低。当指示球7运动到最底部的阻流板52上时，缓慢的随水流漂出。指示球7的初始动能很大，经过消能装置5
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后速度减小到几乎为零。将观察水的能量变为观察指示球7的动能变化，从中可以启发儿童思考能量为什么“消失”，实际上是水与阻流板52不断碰撞造成的。[0049]实施例二：
[0050]一种消能演示装置，结合图2和图5，与实施例一的不同之处在于，用形变板54取代了阻流板52，形变板54为柔性板，形变板54可以采用橡胶制作，形变板54与外壳51通过熔焊固定。
[0051]与实施例一相比优点在于，水流从导流管44落到形变板54上时，最上方位置的水流能量损失小，冲击形变板54时使得形变板54发生较大变形；最下方的水流能量损耗大，水流冲击形变板54产生的变形较小，这样更加直观的了解水的能量损失过程。[0052]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
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