一种基于毛细作用的循环浮球装置及浮球转轮的制作方法

1.本发明涉及物理实验设备技术领域，具体地说，涉及一种基于毛细作用的循环浮球装置及浮球转轮。


背景技术：

2.毛细作用是指液体表面对固体表面的吸引力。在毛细作用下产生的现象称为毛细现象，将毛细管插入浸润液体中，毛细管内液面上升，高于毛细管外液面，毛细管插入不浸润液体中，毛细管内液体下降，毛细管内液面低于管外的液面，上述现象就为毛细现象。而在我们现实生活中，毛细现象随处可见，例如毛巾吸汗、纸巾吸汗、植物茎的导管吸水等等。
3.但是毛细现象的好处还远远没有被开发完全，目前，随着时代的变化，环保理念、可再生发展理念越来越被提倡，风力发电和水轮机等都是基于环保、可再生理念的产物，风力发电是将风能转化为电能，水轮机则是将水能转化为电能。
4.现有技术cn109139335b公开了一种水轮机，包括带有内腔的蜗壳和尾水管，所述的尾水管与蜗壳上的出水口连通以使得所述蜗壳与尾水管之间形成水流通道，所述蜗壳内设有转轮，所述转轮与蜗壳转动配合且转轮的部分位于水流通道内，其特征在于：所述转轮内设有泄水管路，所述转轮和蜗壳之间的间隙经泄水管路与水流通道连通，以使得所述转轮与蜗壳之间间隙内的积水经泄水管路回流至水流通道内。上述专利提供的水轮机，是通过水流通道内水流的流动带动转轮转动，从而使得蜗壳内的水流能转换成转轮的机械能，但是上述水轮机需要安装在具有水流的位置，对地势的要求比较高，在不具有水流的地方不能设置上述水轮机或难度较大，并且也没有公开利用毛细作用驱动转轮转动的原理。
5.因此，亟需提供一种基于毛细作用的循环浮球装置及浮球转轮，相对于现有技术，验证毛细作用在驱动物体循环或驱动机械结构方面的应用。


技术实现要素：

6.为了解决上述问题，本发明提供一种基于毛细作用的循环浮球装置及浮球转轮。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
8.一种基于毛细作用的循环浮球装置，包括箱体和毛细管，所述箱体上部设有开口，所述箱体开口处侧壁连接所述毛细管，所述箱体内部盛放有液体，所述毛细管下端位于所述箱体液面以下，所述毛细管伸出所述箱体设置，所述箱体内部设有若干浮球，所述浮球的密度小于液体的密度；所述毛细管内部产生毛细作用后发生浸润液面，所述浸润液面与所述毛细管最上端平齐，所述浮球在所述箱体、所述毛细管内部进行循环运动。
9.进一步地，所述浮球的密度设为所述箱体内液体密度的1/2。
10.进一步地，所述箱体开口处侧壁连接有金属管，所述金属管的尺寸与所述开口的尺寸相匹配，所述金属管内壁连接所述毛细管，所述毛细管伸出所述金属管设置，所述金属管与所述箱体内部连通；所述箱体上壁设有注水孔。
11.更进一步地，所述箱体内部下壁设有底座，所述底座采用网格状，所述底座上部卡
接所述金属管。
12.更进一步地，所述毛细管上端、下端都倾斜设置，所述毛细管上端面最高点与所述毛细管下端面最低点位于一条竖直线上，所述毛细管侧壁最长端与所述金属管内壁连接，所述浸润液面与所述毛细管上端面最低点平齐。
13.更进一步地，所述浮球外部包覆蜡层，所述金属管外部也包覆有蜡层。
14.一种基于毛细作用的浮球转轮，包括上述中任一项的一种基于毛细作用的循环浮球装置，还包括转轮组件，所述转轮组件包括支座和转轮，所述支座设置在所述箱体上部，所述支座一端转动连接所述转轮，所述浮球的循环运动驱动所述转轮转动。
15.进一步地，所述转轮包括轮毂和轮翅，所述轮毂与所述支座转动连接，所述轮毂外侧侧壁沿周向连接有多个所述轮翅，所述轮翅与所述浮球间断式接触。
16.更进一步地，所述轮翅包括固定部和圆弧部，所述固定部一端连接在所述轮毂外侧侧壁上，所述固定部另一端一体连接所述圆弧部，所述圆弧部的直径与所述浮球的直径相同。
17.进一步地，所述支座包括底板和支架，所述底板连接在所述箱体上部，所述底板上壁固定连接所述支架，所述支架靠近所述毛细管一侧转动连接所述转轮。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
19.(1)本发明通过在箱体内部设置毛细管，设置浮球的密度小于箱体内部液体的密度，箱体内部设置多个浮球，利用毛细作用使毛细管内部产生浸润液面，浸润液面高于箱体内部液面，从而使箱体内部浮球从低液面向高液面流动，从而形成浮球的循环运动，验证了毛细作用可以促使浮球进行循环运动。
20.(2)本发明通过在箱体上部设置转轮，转轮与箱体转动连接，浮球与转轮间断式接触，转轮与浮球接触处受到浮球重力的作用，从而使转轮接触浮球一端与未接触浮球一端形成重力差，促使转轮转动，验证了毛细作用可以应用到机械结构转动领域，本发明还能运用到水能转化为电能领域，实现无需借助水流地势才能实现水能转化为电能，地点适应性较强，并且结构简单，也方便后期维修。
附图说明
21.图1为本发明循环浮球装置的整体结构示意图。
22.图2为本发明显示毛细管与金属管连接关系的俯视图。
23.图3为本发明循环浮球装置工作状态时的示意图。
24.图4为本发明浮球转轮的整体结构示意图。
25.图5为本发明转轮的结构示意图。
26.图6为本发明浮球转轮工作状态时的示意图。
27.附图标记说明：
28.1、箱体；2、液体；21、液面；3、浮球；4、毛细管；41、浸润液面；5、金属管；6、注水孔；7、底座；8、支座；81、底板；82、支架；9、转轮；91、轮轴；92、轮翅；93、轮毂。
具体实施方式
29.下面将结合附图说明对本发明的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施
例并不是本发明的全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.如图1、图2所示，本发明提供一种基于毛细作用的循环浮球装置，包括箱体1、底座7、金属管5和毛细管4，箱体1上部设有开口，箱体1采用透明材质制成，箱体1内部下壁固定连接底座7，底座7为网格式，底座7上部设有安装槽，底座7安装槽内部连接金属管5，金属管5伸出箱体1设置，金属管5的外径与安装槽尺寸相同，金属管5与底座7卡接，箱体1上部设置的开口为圆形，且开口的直径与金属管5外径相同，箱体1上部未设置开口部分设有注水孔6。
31.金属管5内壁固定连接毛细管4，优选采用粘接的方式，毛细管4伸出金属管5设置，毛细管4采用玻璃材质，毛细管4上端面和下端面都倾斜设置，毛细管4下端面由远离毛细管4与金属管5粘接处一端到靠近毛细管4与金属管5粘接处的一端倾斜向下设置，毛细管4上端面由远离毛细管4与金属管5粘接处的一端到靠近毛细管4与金属管5粘接处的一端倾斜向上设置，毛细管4上端面最高点与毛细管4下端面最低点位于一条竖直线上，毛细管4侧壁最长端与金属管5内壁粘接，毛细管4下端面的最高点位于箱体1内部。
32.箱体1内部盛装有液体2，液体2选用浸润液体2，金属管5内部设置有若干浮球3，浮球3的密度为所选液体2密度的1/2，浮球3的直径小于毛细管4内径，浮球3外部包覆设有蜡层，金属管5外侧侧壁也包覆设有蜡层。
33.本发明提供的一种基于毛细作用的循环浮球装置的工作原理：如图3所示，将固定好网格底座7的箱体1水平置于平台上，再将粘接好毛细管4的金属管5插入网格底座7内部，通过注水孔6向箱体1内部注水，箱体1内部注入的液体2会通过网格底座7进入金属管5内部，使箱体1内部液面21位于毛细管4下端面最高点处或位于毛细管4下端最高点的上方位置，液面21越靠近毛细管4下端面最高点的位置，毛细作用越好，金属管5内部放置多个浮球3，浮球3在金属管5内部漂浮在液面21处，毛细管4内发生毛细现象，毛细管4内液面21上升，与金属管5内液面21形成高度差，最终在毛细管4上端面最低点处形成浸润液面41，且浸润液面41高于金属管5上端，并始终保持，浮球3由于密度小于液体2密度，所以会从金属管5内部流入毛细管4内，并上浮至浸润液面41，最上层的浮球3受到下方浮球3的推力，不断将毛细管4内最上层浮球3顶出脱离浸润液面41，即从高液面21的毛细管4内掉落至低液面21的金属管5内部，以此形成浮球3的循环。
34.如图4、图5所示，本发明还提供一种基于毛细作用的浮球转轮，包括转轮9组件和上述循环浮球3装置，箱体1上壁固定连接转轮9组件，转轮9组件位于金属管5外远离毛细管4一侧。
35.转轮9组件包括支座8和转轮9，支座8一端转动连接转轮9，支座8包括底板81和支架82，底板81固定连接在箱体1上壁，底板81上壁垂直固定连接支架82，支架82设为l型，支架82包括一体连接的水平部和竖直部，竖直部与底板81固定连接，水平部远离竖直部一端转动连接转轮9，转轮9包括轮毂93和若干轮翅92，水平部远离竖直部一端转动连接轮轴91，轮轴91一侧侧壁固定连接轮毂93，轮毂93外侧侧壁沿周向固定连接多个轮翅92，轮翅92包
括固定部和圆弧部，固定部一端与轮毂93外侧侧壁固定连接，固定部另一端一体连接圆弧部，圆弧部的直径与浮球3的直径相同，轮翅92旋转到靠近毛细管4一侧时，轮翅92圆弧部都朝下凹陷设置，轮翅92与浮球3间断式接触。
36.轮翅92在转动过程中不与金属管5上端接触，且浸润液面41高于转轮9上端设置。
37.本发明提供的一种基于毛细作用的浮球转轮的工作原理为：如图6所示，浮球3在从毛细管4高液面21落至金属管5内低液面21的过程中，浮球3会落至转轮9位于靠近毛细管4一侧的轮翅92的圆弧部内，转轮9与浮球3接触一端与转轮9位于浮球3接触一端形成重力差，从而促使转轮9转动，浮球3循环运动，带动转轮9持续转动，验证了毛细现象在驱动机械结构转动方面的应用。
38.通过本发明对毛细现象驱动机械结构转动的验证，可以使毛细现象运用到水能转化为电能方面，通过毛细作用驱动浮球3进行循环，循环的浮球3再驱动转轮9转动，不需要将水轮机设置在有流动水的位置，就能将水能转化为电能，本发明在水能转化为电能领域还具有结构简单、后期维修方便、能适应不同地点等优点。
39.以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种基于毛细作用的循环浮球装置，其特征在于，包括箱体和毛细管，所述箱体上部设有开口，所述箱体开口处侧壁连接所述毛细管，所述箱体内部盛放有液体，所述毛细管下端位于所述箱体液面以下，所述毛细管伸出所述箱体设置，所述箱体内部设有若干浮球，所述浮球的密度小于液体的密度；所述毛细管内部产生毛细作用后发生浸润液面，所述浸润液面与所述毛细管最上端平齐，所述浮球在所述箱体、所述毛细管内部进行循环运动。2.根据权利要求1所述的一种基于毛细作用的循环浮球装置，其特征在于，所述浮球的密度设为所述箱体内液体密度的1/2。3.根据权利要求1所述的一种基于毛细作用的循环浮球装置，其特征在于，所述箱体开口处侧壁连接有金属管，所述金属管的尺寸与所述开口的尺寸相匹配，所述金属管内壁连接所述毛细管，所述毛细管伸出所述金属管设置，所述金属管与所述箱体内部连通；所述箱体上壁设有注水孔。4.根据权利要求3所述的一种基于毛细作用的循环浮球装置，其特征在于，所述箱体内部下壁设有底座，所述底座采用网格状，所述底座上部卡接所述金属管。5.根据权利要求4所述的一种基于毛细作用的循环浮球装置，其特征在于，所述毛细管上端、下端都倾斜设置，所述毛细管上端面最高点与所述毛细管下端面最低点位于一条竖直线上，所述毛细管侧壁最长端与所述金属管内壁连接，所述浸润液面与所述毛细管上端面最低点平齐。6.根据权利要求3所述的一种基于毛细作用的循环浮球装置，其特征在于，所述浮球外部包覆蜡层，所述金属管外部也包覆有蜡层。7.一种基于毛细作用的浮球转轮，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的一种基于毛细作用的循环浮球装置，还包括转轮组件，所述转轮组件包括支座和转轮，所述支座设置在所述箱体上部，所述支座一端转动连接所述转轮，所述浮球的循环运动驱动所述转轮转动。8.根据权利要求7所述的一种基于毛细作用的浮球转轮，其特征在于，所述转轮包括轮毂和轮翅，所述轮毂与所述支座转动连接，所述轮毂外侧侧壁沿周向连接有多个所述轮翅，所述轮翅与所述浮球间断式接触。9.根据权利要求8所述的一种基于毛细作用的浮球转轮，其特征在于，所述轮翅包括固定部和圆弧部，所述固定部一端连接在所述轮毂外侧侧壁上，所述固定部另一端一体连接所述圆弧部，所述圆弧部的直径与所述浮球的直径相同。10.根据权利要求7所述的一种基于毛细作用的浮球转轮，其特征在于，所述支座包括底板和支架，所述底板连接在所述箱体上部，所述底板上壁固定连接所述支架，所述支架靠近所述毛细管一侧转动连接所述转轮。

技术总结
本发明涉及物理实验设备技术领域，具体地说，涉及一种基于毛细作用的循环浮球装置及浮球转轮；包括箱体、毛细管和转轮组件，箱体上部设有开口，箱体开口处侧壁连接毛细管，箱体内部盛放有液体，毛细管下端位于箱体液面以下、上端伸出箱体设置，箱体内部设有若干浮球，浮球的密度小于液体的密度；毛细管内部产生毛细作用后发生浸润液面，浸润液面与毛细管最上端平齐，浮球在箱体、毛细管内部进行循环运动，转轮组件包括支座和转轮，支座设置在箱体上部，支座一端转动连接转轮，浮球的循环运动驱动转轮转动；验证了毛细作用在驱动物体循环或驱动机械结构方面的应用，还验证了毛细作用在水能转化为电能方面的应用。转化为电能方面的应用。转化为电能方面的应用。


技术研发人员：卢恩光
受保护的技术使用者：卢恩光
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/9