Помоги проекту - поделись книгой:
Очень важно хорошо обработать седло клапана. Так называется то место, где широкий канал переходит в узкий. Шарик должен садиться в него совершенно плотно. Седло в корпусе из органического стекла удобно формовать нагретым шариком.
Шарик не нужно накалять слишком сильно. Подержите его недолго на металлическом листе, положенном на газовую плиту, керосинку, печную конфорку и т. п. Когда шарик немного потускнеет, возьмите его плоскогубцами, бросьте в широкую часть канала и прижмите палочкой. Правильно нагретый шарик оттиснет хорошее, гладкое седло.
Заложив шарик в корпус клапана, заприте его там ограничителем — обломком иглы, раскаленным и вдавленным в корпус так, чтобы он перегородил канал.
Таким же образом изготовьте второй клапан. Оба клапана пропускают воду только в одну сторону: от узкого канала к широкому. Если вода пойдет обратно, шарик сядет в седло и запрет клапан.
Соедините клапаны с патрубками насоса при помощи резиновых трубок. Один клапан — всасывающий — должен пропускать воду в корпус насоса, другой — нагнетательный— из корпуса. Чтобы потом не путать, нарисуйте на диафрагме насоса стрелку (рис. 9).
На всасывающий клапан наденьте длинную резиновую трубку. Опустите ее в воду и качайте ручку насоса. Каждый раз, как диафрагма оттягивается наружу, под ней образуется разрежение. Атмосферное давление будет вгонять туда воду через всасывающий клапан. Каждый раз, как диафрагма будет вдавливаться внутрь, она будет выгонять воздух через нагнетательный клапан. Когда корпус насоса заполнится водой, она потечет из нагнетательного клапана.
Насос с диафрагмой применяется, например, в автомобиле для подачи горючего из бака. Только там диафрагму делают не из резины, а из лакоткани, которую бензин не растворяет.
С клапанами такой же самой конструкции можно сделать поршневой насос для подъема воды. Его устройство ясно из рисунка 11.
Цилиндром насоса служит стеклянная трубка.
Нижний клапан — всасывающий. Вклейте его в трубку. Для этого с обеих сторон корпуса клапана снимите фаски. Густо смазав корпус клеем БФ-2, вдвиньте его в трубку и сушите, держа трубку вертикально. Когда подсохнет, залейте клеем наружную фаску.
Верхний клапан — нагнетательный. Он служит поршнем насоса. Обточите его корпус так, чтобы диаметр был на 0,5 мм меньше внутреннего диаметра трубки. Проточите в корпусе две канавки глубиной по 0,5 мм и шириной по 4 мм. У этого клапана ограничитель служит одновременно поршневым пальцем. На него надевается петля штока. Поэтому здесь ограничитель сделайте из медной проволоки диаметром около 2 мм.
Просверлите канал под ограничитель. Введите в корпус клапана петлю штока и вставьте ограничитель так, чтобы он проделся в нее. После этого концы ограничителя осторожно расклепайте.
Поршень с клапаном должен плотно закрывать канал трубки. Для этого уплотните его ниткой с вазелином. Намотайте нитку сначала в верхнюю канавку. Мотайте до тех пор, пока поршень не станет входить в трубку туго. Тогда вытяните его и мотайте нижнее кольцо. Оно тоже должно входить туго. Закрепив конец нитки, смажьте оба кольца вазелином.
Нижний конец трубки можно погрузить в стеклянную банку от консервов с металлической крышкой. В центр крышки впаяйте разрезной патрубок, пропустите в него трубку и закрепите сверху хомутиком.
На верхний конец стеклянной трубки насоса плотно насадите с клеем БФ-2 спаянную из жести головку. В головку с одного бока впаяйте отводную трубку. Над трубкой припаяйте кронштейн для ручки.
Ручка здесь не деревянная, а жестяная, П-образная. Конец ручки закрепите в кронштейне шплинтом. Найдите место для крепления верхнего конца штока, просверлите и закрепите петлю штока вторым шплинтом.
Насос готов. При движении поршня вверх вода под давлением атмосферы открывает всасывающий клапан и движется за поршнем. При движении поршня вниз вода, находящаяся под ним, давит на всасывающий клапан и закрывает его. Не имея возможности уйти вниз, вода открывает нагнетательный клапан и переходит в пространство над поршнем. Снова двигаясь вверх, поршень поднимает эту воду в головку, и она выливается в отводную трубку.
Манометр
Манометрами называются приборы для измерения давления, производимого жидкостями и газами. Мы с вами сделаем так называемый открытый жидкостный манометр. Этот манометр измеряет давление газа. Жидкостным он назван потому, что в его трубку налита жидкость.
Основная часть нашего манометра — стеклянная трубка длиной около 1 м, изогнутая в виде латинской буквы U. Как ее изогнуть, сказано в описании сообщающихся сосудов. Если же такой длинной стеклянной трубки не достанете, можете взять две более короткие, длиной по 350–400 мм, и соединить их отрезком резиновой трубки, как показано на рисунке 12.
На этом же рисунке показаны и все остальные части манометра.
Основание сделайте из доски толщиной 20–25 мм. Более тонкую брать не стоит: она будет слишком легка и не даст манометру необходимой устойчивости. Панель же, на которой крепится трубка, должна быть полегче. Ее можно сделать из дощечки толщиной 10–12 мм.
Чтобы панель хорошо стояла на основании, ее нужно укрепить деревянным подкосом. На нашем чертеже этот подкос имеет форму треугольной рейки. Можно, разумеется, делать его и иначе. Например, отпилить от какой-либо дощечки два прямоугольных треугольника и прибить их к основанию и панели сторонами прямого угла.
Заготовив все части подставки, тщательно отполируйте их шкуркой. Соприкасающиеся поверхности обработайте так, чтобы панель стояла на основании прямо, ровно, а подкос прилегал бы плотно.
Соединять части подставки лучше всего шурупами и столярным клеем. Шурупы нужны длиной 30–35 мм с потайными головками. Места для их завинчивания наколите шилом, а под головку сделайте выемки.
Соприкасающиеся поверхности деревянных частей покройте тонким слоем столярного клея. Шурупы смажьте сухим мылом и заверните на свои места. Если шурупов нет, можно сбить подставку гвоздями длиной также 30–35 мм, но обязательно на клею.
Через час после склейки снимите стамеской выступившие на стыках капли клея. После этого подставку можно покрыть светлым мебельным лаком, или цапон-лаком. Можно также окрасить ее масляной или эмалевой краской светлых тонов (белый, кремовый, «слоновая кость»). Только не окрашивайте панель морилкой или темной краской. На темной панели плохо будет виден уровень жидкости в стеклянных трубках.
Заготовьте по рисунку 12 жестяные хомутики для крепления трубки манометра к панели. Если трубка составная, с резиновым коленом, хомутиков нужно четыре штуки. Для цельной трубки достаточно трех хомутиков. Два верхних остаются на тех же местах, а вместо двух нижних поставьте один на самой середине колена. В тех местах, где будут хомутики, оберните трубку изоляционной лентой.
Наденьте хомутики на трубку и осторожно прибейте к панели мелкими гвоздиками.
Собственно говоря, манометр уже готов. Если налить в него воду, подкрашенную чернилами, она установится в обоих коленах трубки на одном уровне. Так и должно быть в сообщающихся сосудах, если давление воздуха в них одинаково. Если же на одно из колен надеть резиновую трубку и попробовать отсосать из нее воздух, то уровень жидкости в этом колене поднимется, а в другом — опустится. Разница уровней покажет, на сколько миллиметров водяного столба давление в колене с отсосанным воздухом стало меньше атмосферного давления.
Чтобы разность уровней удобнее было измерять, наклейте на панель прибора шкалу из миллиметровой бумаги. Края шкалы должны подходить возможно ближе к обеим трубкам. Для упрощения отсчета по одной из жирных линий миллиметровки проведите тушью горизонтальную черту. Это будет нулевая линия. Воды в прибор всегда наливайте столько, чтобы ее уровни устанавливались точно на нулевой линии.
Теперь, если из одного колена снова начать отсасывать воздух или же, наоборот, дуть в это колено, то один уровень поднимется выше нулевой линии, а другой опустится на столько же ниже ее. Чтобы определить разность уровней, достаточно измерить, на сколько миллиметров отклонился от нулевой линии один (любой) из уровней, и полученный результат умножить на 2. Это и будет разность давлений, измеренная в миллиметрах водяного столба.
Для того чтобы удобнее было создавать в одном из колен манометра повышенное давление, присоедините к нему сосуд с диафрагмой. Отрежьте нижнюю часть банки из-под сгущенного молока так, чтобы высота ее стенок была равна 40 мм. Верхний край банки осторожно отогните наружу, заложите кольцо из медной проволоки и закатайте до стыка со стенкой. Стык пропаяйте. Закатка нужна для того, чтобы край жести не прорезал резиновую диафрагму. Неровности после пайки снимите ножом и шкуркой.
В бок сосуда впаяйте жестяной патрубок. Его наружный диаметр должен быть таким же, как у стеклянной трубки манометра. Отверстие для патрубка должно быть на 12 мм выше дна банки.
Под дно сосуда припаяйте три одинаковые жестяные лапки с отверстиями (рис. 12) и прибейте сосуд к панели над более коротким коленом манометра. Соедините это колено с патрубком сосуда резиновой трубкой.
Осталось сделать диафрагму. Материал для нее — тонкая резина. Можно использовать детский воздушный шарик (лучше такой, который еще не был надут).
Хорошо растяните диафрагму на отверстии сосуда и плотно обвяжите суровой ниткой.
Если теперь надавить на диафрагму пальцем, то воздух в сосуде сожмется. Это давление передастся всему воздуху в колене манометра, соединенном с сосудом. Жидкость будет перетекать в свободное колено, пока разность ее уровней не станет равной давлению, которое вы производите на диафрагму.
Если в манометре оставить надолго подкрашенную воду, то она будет высыхать, а растворенные в ней чернила — оседать на стенках трубки. Поэтому не забывайте после каждого пользования прибором выливать из него подкрашенную воду и прополаскивать трубку.
Сегнерово колесо
Если струя жидкости или газа вытекает из трубки, то появляется сила, толкающая трубку в противоположную сторону. Эта сила называется реакцией вытекающей струи. Реактивные силы используются в современной технике. Так, например, реакция вытекающей струи газов приводит в движение реактивные самолеты и ракеты.
Одним из самых простых приборов, использующих реактивную силу, является так называемое сегнерово колесо! Оно вращается под действием реакции вытекающих струй воды.
Наше сегнерово колесо состоит из сосуда с трубками, оси и станины (рис. 13).
Сосуд — это просто консервная банка. В центре дна нужно проткнуть отверстие для оси. Но как найти центр? Действовать на глазок здесь не годится. При неточном изготовлении сосуд будет «бить» на оси.
Для нахождения центра можно воспользоваться бумажным кружком. Сначала измерьте точно диаметр дна банки между закраинами. У банки от зеленого горошка получается около 80 мм. Разделив диаметр пополам, найдете радиус. В нашем случае это будет 40 мм.
Окружность радиусом 40 мм начертите с помощью циркуля на листке плотной бумаги. Вырезав бумажный кружок, наложите его на дно банки снаружи. Если все сделано точно, он плотно войдет между закраинами.
На бумажном кружке центр хорошо виден. Это — след от ножки циркуля. Остается только наколоть его шилом. Поверните шило несколько раз, чтобы на дне банки остался заметный след. Он окажется точно в центре.
Теперь кружок отложите, а в найденном центре дна проверните шилом такое отверстие, чтобы в него туго входила вязальная спица. Эта спица будет осью прибора.
Сверху на банку наложите тройничок. Его можно сделать из жести от консервной банки. После того как припаяете тройничок на место, найдите его центр с помощью того же самого бумажного кружка, которым вы уже пользовались. В центре проверните шилом второе отверстие для оси.
На школьной ручке сверните из жести четыре трубки по 35 мм длиной и аккуратно пропаяйте их. На боковой стенке банки, на 10 мм выше дна, прочертите окружность и разделите ее на четыре равные части. В точках деления проделайте отверстия такой ширины, чтобы в них туго вошли заготовленные трубки. Эти отверстия можно сначала просверлить или проткнуть, а затем развернуть граненым шилом или напильником. Заусенцы можете не снимать.
Впаяйте концы трубок в отверстия банки. При этом все трубки должны смотреть швами по часовой стрелке. Свободные концы трубок запаяйте, наложив на них жестяные кружочки. Ось прибора установите так, чтобы ее нижний конец выступал из дна банки на 40 мм. В таком положении пропаяйте места прохода оси сквозь дно и сквозь тройничок.
Теперь на боковых сторонах трубок найдите места отверстий. Отверстия должны стоять напротив швов, то есть смотреть против часовой стрелки. Каждое отверстие должно быть в 30 мм от стенки банки. Просверлите отверстия или разверните их до диаметра 2 мм.
Для того чтобы с прибором удобно было работать, сделайте станину в форме рамки (рис. 13).
Материал для станины — жесть, согнутая на деревянном брусочке в форме «корыта», то есть с отогнутыми полками. В середине верхней перекладины станины просверлите отверстие, в которое должна свободно входить ось прибора. Поставьте станину на гладкий стол и с помощью отвеса найдите на нижней перекладине станины точку, лежащую как раз под отверстием. В этой точке затупленным концом гвоздя выдавите небольшое углубление — подпятник, — на него будет опираться нижний конец оси.
Чтобы ось не выскакивала из подпятника, сделайте фиксатор — скобочку из жести с отверстием, в которое ось проходит совершенно свободно.
Вставьте банку с осью в станину и добейтесь легкого ее вращения. Когда отрегулируете, поставьте весь прибор в кювету, таз или другой сосуд с низкими краями и наполните банку водой. Струйки так и брызнут из отверстий в трубках. Реакция этих струек начнет вращать сегнерово колесо сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее.
Биметаллическая спираль
При нагревании все тела расширяются. Но одни тела при одинаковом нагревании расширяются больше, другие — меньше. Например, медь при нагревании расширяется больше, чем железо. Пользуясь этим свойством, можно построить очень интересный прибор с биметаллической спиралью. Биметаллической она называется потому, что спаяна из двух разных металлов. Слово «би» происходит от латинского слова «бис», что означает «дважды». От него происходят некоторые знакомые вам слова: «биплан» — самолет с двумя несущими плоскостями, «бинокль» — зрительная труба для двух глаз и т. п.
Одним металлом для нашей спирали будет медь или латунь, другим — железо. Проще всего взять железо от консервной банки: оно как раз подходящей толщины и уже луженое, так что его легче будет паять.
У банки диаметром 100 мм срежьте верхний бортик. Вырежьте место спайки и отрежьте от стенки полосу шириной 4 мм. Длина полосы получится около 300 мм. Вторую полосу шириной 4 мм вырежьте из листовой меди или латуни толщиной 0,2–0,3 мм. Ее длина тоже должна быть 300 мм. Если такого куска материала не достанете, можно составить эту полосу из нескольких кусков.
На листке бумаги начертите так называемую архимедову спираль. Для этого нужно провести горизонтальную линию и отметить на ней две точки, отстоящие одна от другой на 3 мм. Поставив ножку циркуля в одну из этих точек, проведите радиусом 3 мм дугу, равную половине окружности. Концы этой дуги должны опираться на горизонтальную линию.
Затем перенесите ножку циркуля во вторую из отмеченных точек и увеличьте его раствор так, чтобы карандаш попал в конец первой дуги. Снова проведите половину окружности, опирающуюся на горизонтальную линию (см. рис. 14).
Таким же образом, переставляя ножку циркуля то в первую, то во вторую точку и каждый раз увеличивая его раствор, продолжайте разворачивать спираль. Нужно четыре полных оборота.
Каждую из заготовленных металлических полос сверните спиралью на деревянной палочке, картонном патроне от фотохимикалий или любом другом круглом стержне диаметром 15–20 мм.
Затем внутренний конец железной полосы обожмите плоскогубцами вокруг болтика диаметром 3 мм. Вложите спираль в спираль и приткните к петле для болтика конец медной полосы. В таком положении соедините полосы пайкой с обеих сторон.
Наложите заготовку биметаллической спирали на чертеж архимедовой спирали. Постепенно разворачивайте ее от середины и, придерживая пинцетом, закрепляйте пайкой с обеих сторон через каждые 10–15 мм. При этом все время подгибайте спираль так, чтобы она ложилась точно по вычерченной. Если медная полоса у вас составная, прикладывайте кусок к куску в стык.
Когда заготовите таким образом всю спираль, еще раз проверьте, хорошо ли прилегает медная полоса к железной и лежит ли вся спираль в одной плоскости. Подправив, где нужно, спаяйте полосы по всей длине спирали в направлении от центра к наружному концу.
Панель для спирали размером 50X70 мм вырежьте из гетинакса или текстолита толщиной 1–2 мм. Разметка панели показана на рисунке 15, слева вверху.
Спираль прикрепите к панели болтиком диаметром в З мм. Подголовку болтика наденьте металлическую шайбу, затем — спираль, затем — толстую металлическую шайбу или гайку большего диаметра, чтобы спираль не касалась панели. Пропустив конец болтика в отверстие панели, наденьте контактный лепесток, шайбу и затяните гайкой.
Подберите две пластины с контактами от старого реле. Одну из них согните под прямым углом, просверлите отверстие под винт и привинтите болтиком с гайкой к панели. Контактный лепесток пластины пропустите сквозь панель, просверлив для этого особую дырочку.
Вторую пластину с контактом припаяйте к наружному концу спирали. Подгибая спираль, отрегулируйте ее так, чтобы контакты были замкнуты, но прижаты друг к другу возможно слабее.
Изготовьте для прибора деревянную подставку в форме угловой панели. В центре основания подставки (его размер 100x100 мм) установите патрон для электрической лампочки. Вверните в него обыкновенную электрическую лампочку мощностью 75 или 96 вт.
К стенке подставки приложите панель с биметаллической спиралью так, чтобы центр спирали пришелся на одном уровне с нитью лампочки. Отметив это положение, лампочку временно выверните, а панель привинтите к стенке подставки четырьмя шурупами. Под панелью должны будут пройти монтажные провода. Поэтому на шурупы наденьте по нескольку толстых шайб, или изоляционные бусины, или металлические трубочки высотой 5–8 мм.
Электрический монтаж прибора выполните осветительным шнуром или другим гибким проводом в надежной изоляции, прикрепляя его к подставке скобками. Схема соединений показана на рисунке 16. Прибор включается в сеть при помощи штепсельной вилки со шнуром. Один провод шнура присоединяется к патрону лампочки прямо, другой — через контакты биметаллической спирали. Когда контакты замкнуты, лампочка горит и нагревает спираль. От нагревания внутренняя, медная, часть спирали расширяется сильнее, чем наружная, сделанная из жести. Спираль начнет раскручиваться. Контакт, укрепленный на ее свободном конце, отойдет от контакта, привинченного к панели.
Цепь тока разорвется, лампочка погаснет. Спираль начнет охлаждаться. При этом медная часть спирали будет сокращаться сильнее, чем железная. Спираль начнет закручиваться и замкнет контакт. Лампочка снова загорится, и все начнется сначала.
Так и будет работать этот интересный прибор. Лампочка будет через правильные промежутки времени загораться и гаснуть, а спираль то раскручиваться, то закручиваться. Продолжительность горения лампочки можно регулировать, подгибая спираль и изменяя тем самым прижим контактов друг к другу.
Поделиться книгой: