一种基于斯特林发动机的实验模型教具制造技术

本实用新型专利技术涉及斯特林发动机应用领域，具体的说是一种基于斯特林发动机的实验模型教具，包括发动机主体、能量转换单元和交互单元，先是对发动机主体施加一个热源，根据热力学理论，有质量的物质会有热胀冷缩效应，通过气体进行反复膨胀与收缩，得到一个机械式的往返运动，从而将热能转换为机械能，再通过飞轮、曲轴以及皮带轮的配合运动，促使微型发电机工作，将机械能转换为电能，实现了热能、机械能和电能的转换，产生的电能可以被使用于USB充电和人体触摸灯实验，实现了其交互性功能。

An experimental model teaching aid based on Stirling engine

【技术实现步骤摘要】
一种基于斯特林发动机的实验模型教具
本技术涉及斯特林发动机应用领域，具体的说是一种基于斯特林发动机的实验模型教具。
技术介绍
随着社会的不断发展，化石燃料的消耗量日益巨大，传统燃料的内燃机将面临着严重的能源危机，而积极解决这个问题的有效途径之一就是开发一种可以使用与传统内燃机不同的燃料的动力装置，斯特林发动机则是可行的最佳途径之一。斯特林发动机又叫热气机，是一种封闭式外燃机，具有燃料来源广，热效率高，排气污染少，噪音低，运转特性好，结构简单，维修方便等优点，并且在太阳能碟式发电中有重要的应用，越来越受到人们的关注。20世纪初，全球约有250,000台斯特林发动机投入使用，为台式通风机，水泵或小型机械驱动提供动力，并为私人家庭提供机械能，以及到研讨会。当内燃机和电动机越来越受欢迎时，它们逐渐将斯特林发动机推出市场。今天，随着生态良知的不断增长和不断上涨的燃料成本，斯特林发动机的低温和安静引起了人们的兴趣，更高效，更安静，更环保更不容易产生振动，可以在任何热源上运行，包括太阳能。鉴于此，本技术提供了一种基于斯特林发动机的实验模型教具。
技术实现思路
为了帮助人们更直观了解斯特林发动机，本专利技术提供了一种基于斯特林发动机的实验模型教具，其主要适用于利用酒精灯作为热源的一种斯特林发电机，通过酒精灯进行对热缸外缸加热，根据热力学理论，有质量的物质都会有热胀冷缩效应，通过气体进行反复膨胀与收缩，从而得到机械式的往返运动，再利用飞轮和曲轴将这一运动持续化，促使大飞轮带动大皮带轮持续转动，通过皮带牵引致使安装在微型发电机上的小皮带轮转动，进而发电，再将电通过增压模块进行电压放大后，进一步将电能传输到USB充电接口和人体触摸灯模块上，促使其实现交互功能。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于斯特林发动机的实验模型教具，包括发动机主体、能量转换单元和交互单元；所述的能量转换单元安装在发动机主体上，用来将实现机械能转换成电能；所述的能量转换单元与交互单元相连接，利用电能来实现相应的功能。进一步地，所述的发动机主体包括底板和支撑座，且底板与支撑座通过定位孔确定位置，再使用螺栓进行固定；所述的发动机主体包括热缸支撑、热缸外缸、热缸内缸、热缸塞和热缸轴；所述的热缸外缸穿过支撑座中定位孔相固定；所述的热缸支撑通过螺栓和螺柱与支撑座相固连，且热缸外缸穿过热缸支撑，致使热缸外缸平稳的放置于支撑座和热缸支撑定位孔中；所述的热缸塞安装在热缸外缸上，且热缸轴穿过热缸塞中的孔，实现往复运动；所述的热缸内缸与热缸轴相固连，致使热缸轴的运动带动热缸内缸运动；所述的发动机主体包括冷缸支撑、冷缸外缸、冷缸内缸、冷缸内连接头；所述的冷缸外缸与支撑座通过定位孔相固连；所述的冷缸支撑通过螺栓和螺柱与支撑座相固连，且冷缸外缸穿过冷缸支撑；所述的冷缸内缸安装在冷缸外缸内，致使冷缸内缸平稳的放置于支撑座和冷缸支撑定位孔中，且冷缸内缸可在冷缸外缸内滑动；所述的冷缸内连接头与冷缸内缸相固连，致使冷缸内连接头运动带动冷缸内缸运动。进一步地，所述的发动机主体包括导气管、连杆、飞轮支撑座、大飞轮、小飞轮、保护罩支座和保护罩；所述的飞轮支撑座通过定位孔确定在底板上的位置，再通过螺栓固定在底板上，且飞轮支撑座中装配一个轴承；所述的大飞轮通过轴与飞轮支撑座配合，轴安装在轴承中，且大飞轮通过轴与连杆相连接；所述的小飞轮通过轴与飞轮支撑座配合，且小飞轮通过轴与连杆相连接，小飞轮与连杆可绕轴自由旋转；所述的保护罩支座通过定位槽固定在底板上；所述的保护罩通过销与护罩支座相连接，且保护罩与销紧固可绕护罩支座前后翻转，实现保护发动机主体的功能。进一步地，所述的能量转换单元包括大皮带轮、小皮带轮、皮带、微型发电机和电机支座；所述的大皮带轮与小飞轮相固连，确保大皮带轮与小飞轮同步转动；所述的小皮带轮与微型发电机相固连，且通过皮带促使大皮带轮与小皮带轮联动；所述的微型发电机安装在电机支座上，且电机支座通过定位孔固定在底板上，致使通过小飞轮的转动带动微型发电机的转动轴转动。进一步地，所述的交互单元包括增压模块、温度传感模块、USB充电接口、人体触摸灯模块；所述的增压模块安装在底板上，微型发电机所产生的电通过增压模块进行电压放大；所述的温度传感模块与保护罩相固连，通过温度传感模块显示温度进行确定拨动大飞轮的时间；所述的USB充电接口与人体触摸灯模块相并联在增压模块上。进一步地，所述的热缸轴通过轴与连杆相连接；所述的冷缸内连接头通过轴与连杆相连接，所述的热缸外缸与冷缸外缸通过导气管相连接，热缸外缸与冷缸外缸中的气体进行交换，所述的人体触摸灯模块包括小灯泡和触摸开关；所述的触摸开关与小灯泡相串联，且触摸开关仅控制同一线路的小灯泡。本技术的有益效果是：1.本技术所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，该热气机在运行时，由于燃料的燃烧是连续的，因此避免了类似内燃机的爆震做功和间歇燃烧过程，从而实现了低噪音的优势，同时设计了保护罩，避免了误触造成烫伤。2.本技术所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，该机器将热能转换为机械能，再将机械能转换为电能，实现了热能、机械能和电能的相互转换，同时产生的电能再被利用于USB充电和人体触摸灯实验。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本技术作进一步详细地说明。附图说明附图作为本技术的一部分，用来提供对本技术的进一步的理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，但不构成对本技术的不当限定。图1是本技术的立体结构示意图；图2是本技术的俯视图；图3是本技术的发动机主体的正视图；图4是本技术的发动机主体的左视图；图5是本技术的发动机主体的俯视图；图6是本技术的图5的A-A方向的剖视图；图7是本技术的图5的B-B方向的剖视图；图中：发动机主体1、能量转换单元2、交互单元3、底板4、支撑座5、热缸支撑6、热缸外缸7、热缸内缸8、热缸塞9、热缸轴10、导气管11、连杆12、冷缸支撑13、冷缸外缸14、冷缸内缸15、冷缸内连接头16、飞轮支撑座17、大飞轮18、小飞轮19、保护罩支座20、保护罩21、大皮带轮22、小皮带轮23、皮带24、微型发电机25、电机支座26增压模块27、温度传感模块28、USB充电接口29、人体触摸灯模块30、小灯泡31、触摸开关32具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。如图1至图7所示，本技术所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，包括发动机主体1、能量转换单元2和交互单元3；所述的能量转换单元2安装在发动机主体1上，用来将实现机械能转换成电能；所述的能量转换单元2与交互单元3相连接，利用电能来实现相应的功能。如图1至图7所示，本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于斯特林发动机的实验模型教具，其特征在于：包括发动机主体(1)、能量转换单元(2)和交互单元(3)；所述的能量转换单元(2)安装在发动机主体(1)上；所述的能量转换单元(2)与交互单元(3)相连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于斯特林发动机的实验模型教具，其特征在于：包括发动机主体(1)、能量转换单元(2)和交互单元(3)；所述的能量转换单元(2)安装在发动机主体(1)上；所述的能量转换单元(2)与交互单元(3)相连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，其特征在于：所述的发动机主体(1)包括底板(4)和支撑座(5)，且底板(4)与支撑座(5)通过定位孔相固定；所述的发动机主体(1)包括热缸支撑(6)、热缸外缸(7)、热缸内缸(8)、热缸塞(9)和热缸轴(10)；所述的热缸外缸(7)与支撑座(5)相固连；所述的热缸支撑(6)通过螺栓和螺柱与支撑座(5)相固连，且热缸外缸(7)穿过热缸支撑(6)；所述的热缸塞(9)安装在热缸外缸(7)上，且热缸轴(10)穿过热缸塞(9)；所述的热缸内缸(8)与热缸轴(10)相固连；所述的发动机主体(1)包括冷缸支撑(13)、冷缸外缸(14)、冷缸内缸(15)、冷缸内连接头(16)；所述的冷缸外缸(14)与支撑座(5)相固连；所述的冷缸支撑(13)通过螺栓和螺柱与支撑座(5)相固连，且冷缸外缸(14)穿过冷缸支撑(13)；所述的冷缸内缸(15)安装在冷缸外缸(14)内，且冷缸内缸(15)可在冷缸外缸(14)内滑动；所述的冷缸内连接头(16)与冷缸内缸(15)相固连。


3.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，其特征在于：所述的发动机主体(1)包括导气管(11)、连杆(12)、飞轮支撑座(17)、大飞轮(18)、小飞轮(19)、保护罩支座(20)和保护罩(21)；所述的飞轮支撑座(17)通过定位孔固定在底板(4)上，且飞轮支撑座(17)中装配一个轴承；所述的大飞轮(18)通过轴与飞轮支撑座(17)配合，且大飞轮(18)通过轴与连杆(12)相连接；所述的小飞轮(19)通过轴与飞轮支撑座(17...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翔，周旭冉，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34