Лаборатория юного физика - Гальперштейн Леонид Яковлевич
Очень важно сделать отверстия в ушках кронштейна так, чтобы они оказались точно друг против друга. Иначе ось встанет косо и ручка не пройдет над центром банки.
Если есть сверлильный станок, наметьте одно из отверстий, вложите в кронштейн конец ручки и просверлите сквозное отверстие диаметром 1,5–2 мм.
Если сверлильного станка нет, пробейте одно из отверстий гвоздиком. Положив кронштейн набок, пропустите гвоздик в отверстие и установите его строго вертикально. В таком положении пробейте второе отверстие. Делать это нужно на дощечке, чтобы не испортить стол. Отверстие в ручке можно пробить тем же гвоздиком, просверлить дрелью или прожечь раскаленным гвоздем.
Временно посадите ручку на гвоздик. Кронштейн поставьте на место так, чтобы ручка проходила точно над центром банки, и в этом положении припаяйте. Ручку пока снимите.
Диафрагму насоса сделайте из тонкой резины. Годится, например, старая волейбольная камера. Вырезав кусок диаметром 140 мм, проколите его в центре.
Заготовьте по чертежу скобу.
Подберите или вырежьте две шайбы из тонкого органического стекла, целлулоида, гетинакса или другого материала, который не ржавеет и не набухает в воде. Грани шайб с одной стороны затупите, чтобы они не врезались в резину. Наложив шайбы по обе стороны диафрагмы, поставьте скобу и стяните все винтом с резьбой 3 мм. Гайка должна войти внутрь скобы. Винт нужен нержавеющий — латунный, никелированный, анодированный.
Диафрагму наложите на отверстие банки, расправьте и закрепите двумя оборотами суровой нитки.
Осторожно подтягивая края диафрагмы, торчащие из-под нитки, установите скобу точно в центре.
После этого надежно закрепите диафрагму еще несколькими оборотами нитки, а сверху обмотайте изоляционной лентой в два-три слоя. Если диафрагма пропускает воздух, насос не будет работать.
Снова поставьте на место ручку насоса, сделайте на ней отметку через отверстие скобы диафрагмы и просверлите или прожгите гвоздем. Ручку закрепите в ушках кронштейна и скобы шплинтами. Годятся и гвоздики, только их концы нужно загибать очень осторожно, иначе весь гвоздик изогнется дугой.
Если теперь опустить насос в воду и покачать его ручку, то диафрагма будет то вдавливаться внутрь, то оттягиваться наружу. Вода при этом будет то вытесняться из банки через патрубки, то всасываться внутрь.
Но насос должен работать иначе. Он должен гнать воду в одном определенном направлении. Через один патрубок вода должна всегда только всасываться, а через другой только вытесняться. Для этого на патрубках нужно установить клапаны: всасывающий и нагнетательный.
Клапан — самая трудная для изготовления часть насоса. Они бывают разных конструкций. Мы с вами сделаем шариковые клапаны.
Клапан состоит из двух основных частей: корпуса и шарика. Мы брали шарики диаметром 5,5 мм от шариковых подшипников. Лучший материал для корпуса клапана — органическое стекло.
Заготовив корпус по рисунку 10, просверлите в нем по оси канал диаметром 3 мм. Затем рассверлите этот канал до половины его глубины сверлом диаметром 6–6,5 мм. Если шарики у вас будут не 5,5 мм, а другие, этот диаметр соответственно измените.
Чтобы сделать стенки каналов прозрачными, отполируйте их мелкой наждачной шкуркой. Навернув кусочек шкурки на сверло меньшего диаметра, смажьте ее машинным маслом и снова пройдите оба канала.
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.
Рис. 11. Поршневой насос для подъема воды.
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.
