CN201352410Y - 一种蒸汽机演示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蒸汽机演示装置,属于教学教具领域,包括汽缸、活塞、曲柄连杆、飞轮轴、飞轮、锅炉、支架和火源;蒸汽机各部件均安装在支架之上,支架后部与锅炉盖固定,锅炉盖藉螺纹密封拧紧在锅炉炉体之上;支架下方设置的进气孔与锅炉盖边缘的气孔对应,支架上方设置的排气孔连通一排气管;汽缸缸身中央设置一汽缸转轴滑套在设置于支架上的轴承之中;汽缸尾部开有一交替与进气孔和排气孔相通的汽缸通孔;火源设置于锅炉下方。作为基础教育中的演示仪器,在自然科学、尤其是物理教学中不仅能简捷地阐明蒸汽机的结构原理,而且能体现出科学与技术结合中的多样性和灵活性的特色,也成为融科技与艺术结合的范例,增强了学生探索科学的兴趣。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种演示装置,具体为一种蒸汽机的演示装置,属于教学教具领域。
背景技术
以往,中小学教学实验所配备的蒸汽机模型主要分两种类型,一类由积木式组成的结构,用手动方式表明蒸汽机的转动机理,能清晰展示各动作行程,但不能真实运行;另一类是将实用的蒸汽机制成缩微模型,燃烧锅炉时,产生水蒸汽用胶管通入模型进气口,可使其运转。但由于结构较为复杂,尤其是曲柄连杆连同进排气配气阀门室内的构件烦琐,较难使学习者迅速领会,且整机成本较高。另外,上述两类蒸汽机模型当前都已罕见。
实用新型内容
本实用新型的发明目的是为了提供一种蒸汽机演示装置,以解决市场上原有几类实验教具或不能真实展示实际过程,或结构过于复杂的问题;是一种可以在数分钟内实现实时运转,且结构简单、通俗易懂、成本低廉的蒸汽机模型,适用于基础教育中的课堂教学演示或学生探究性实验。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种蒸汽机演示装置,包括汽缸、活塞、曲柄连杆、飞轮轴、飞轮、锅炉、支架和火源;蒸汽机各部件:汽缸、活塞、曲柄连杆、飞轮轴、飞轮均安装在支架之上,支架后部与锅炉盖固定,锅炉盖藉螺纹密封拧紧在锅炉炉体之上,锅炉炉体中注有水;支架下方设置的进气孔与锅炉盖边缘的气孔对应,支架上方设置的排气孔连通一排气管;汽缸缸身中央设置一汽缸转轴滑套在设置于支架上的轴承之中,使汽缸能自由摆动,汽缸内的活塞可在缸内气密性滑动;汽缸尾部开有一交替与进气孔和排气孔相通的汽缸通孔;汽缸前端安装有连杆,连杆、曲柄滑套、曲柄与飞轮的轴心相套,构成曲柄连杆机构;火源设置于锅炉下方。
所述的飞轮边缘加厚,以获得更大的转动惯性。
所述的飞轮为偏心开孔飞轮,开孔是为了克服上下死点,从而保证连续运转。
所述汽缸为摆动式汽缸。
所述的连杆无铰链式构件,连杆直接紧固在活塞顶端面中心位,从而简化了曲柄连杆组件。
通过本实用新型设计的蒸汽车模型的车轮动力轴与飞轮同轴。
本实用新型的原理为:模型蒸汽机的汽缸轴滑套在支架的固定轴承内,使汽缸能绕轴自由摆动。汽缸尾部中央开有一汽缸通孔,当飞轮旋转带动汽缸前端向上抬起时,由于汽缸的绕轴随动致使其尾端向下倾斜,尾部中央的通孔恰能与支架上的进气孔相通,使蒸汽进入汽缸内推动活塞向前;反之,当飞轮转过上止点促使汽缸前端向下摆动时,尾部向上拉起,其通孔又恰与支架上的排气孔相通,使汽缸内的废气自排气孔向外排出。上述运行过程十分简单明晰,既摒弃了复杂的配气用阀门室组件,且连杆又无需铰链式元件即可与活塞整体联动,简化了曲柄连杆机构,尤其在教师讲解进排汽过程时,学生能很容易理解活塞的作功机理。
通过本实用新型设置而成的蒸汽机演示装置具有以下有益效果:
1、飞轮支架与锅炉盖的一体化结构,使蒸汽机的所有零部件均能以支架为基板组装成型,使模型结构紧凑,浑然一体。结合原理性示意图的讲解,使学习者一目了然;
2、蒸汽机的飞轮之轮缘加厚,使其有足够的转动惯量,而整体仍显得轻颖,轮缘内侧开有一通孔使飞轮偏心,当汽缸摆动至上偏角时,该通孔恰处在飞轮之下方位置。这样的偏心飞轮皆容易克服上下死点的阻碍,又有利于蒸汽机启动自如;
3、配套的机车图案面板与蒸汽机正确定位,图案设计精美,富有仿古意蕴和艺术情趣。既能在演示前先行遮挡住蒸汽机模型本体造成悬念,更能直观地展示蒸汽机车的应用典例,以及机车车轮与蒸汽机飞轮同轴旋转时,模拟出机车依靠蒸汽机动力牵引的生动情景。作为基础教育中的演示仪器,在自然科学、尤其是物理教学中不仅能简捷地阐明蒸汽机的结构原理,而且能体现出科学与技术结合中的多样性和灵活性的特色,也成为融科技与艺术结合的范例,增强了学生探索科学的兴趣。
附图说明
附图1为本实用新型蒸汽机演示装置运行时的进气进程的结构示意图;
附图2为本实用新型蒸汽机演示装置运行时的上止点进程的结构示意图;
附图3为本实用新型蒸汽机演示装置运行时的排气进程的结构示意图;
附图4为本实用新型蒸汽机演示装置运行时的下止点进程的结构示意图。
图中:1、汽缸 2、汽缸转轴 3、活塞 4、曲柄连杆5、飞轮轴 6、飞轮 7、锅炉 8、进气孔 9、排气孔10、汽缸通孔 11、支架 12、排气管 13、火源。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的结构特点。
如图1、图2、图3和图4所示的一种蒸汽机演示装置,包括汽缸1、活塞3、曲柄连杆4、飞轮轴5、飞轮6、锅炉7、支架11和火源13;蒸汽机各部件:汽缸1、活塞3、曲柄连杆4、飞轮轴5、飞轮6均安装在支架11之上,支架11后部与锅炉盖固定,锅炉盖藉螺纹密封拧紧在锅炉7炉体之上,锅炉7炉体中注有水;支架11下方设置的进气孔8与锅炉盖边缘的气孔对应,支架11上方设置的排气孔9连通一排气管12;汽缸1缸身中央设置一汽缸转轴2滑套在设置于支架11上的轴承之中,使汽缸1能自由摆动,汽缸1内的活塞3可在缸内气密性滑动;汽缸1尾部开有一交替与进气孔8和排气孔9相通的汽缸通孔10;汽缸1前端安装有连杆,连杆、曲柄滑套、曲柄与飞轮6的轴心相套,构成曲柄连杆4机构;火源13设置于锅炉下方。
运动时,整个运动分为四个进程:
1、进气:当锅炉7中水沸腾时产生的蒸汽,通过进气口8进入汽缸1;
2、作功:蒸汽通过进气口8推动活塞3向左运动,并由曲柄连杆4带动飞轮6逆时针方向运转,直到活塞3到达上止点。同时,汽缸1绕自身的汽缸转轴2向下摆动至水平位置。
3、排气:由于飞轮6的惯性作用,飞轮6继续向逆时针方向运转,并带动曲柄连杆4使活塞3反方向(向右)运动,汽缸1则继续向下摆动而将排气口9打开,遂把汽缸1中的气体向外排出;
4、回复:随着系统的惯性运动,在把汽缸1内的气体排空的同时,活塞3通过下止点后,汽缸1又将向上摆动而回复到最初的进气状态。
通过以上四个循环,周而复始的运行过程,形成了蒸汽机的持续动力。
蒸汽机锅炉7加热前,转动飞轮6,使汽缸通孔10处于蒸汽机的最下方处与进气孔8沟通。然后火源13对锅炉7加热,当水沸腾、排气口9开始有蒸汽冒出时,用手轻拨飞轮6,蒸汽机即可运转。
Claims (5)
1、一种蒸汽机演示装置,包括汽缸(1)、活塞(3)、曲柄连杆(4)、飞轮轴(5)、飞轮(6)、锅炉(7)、支架(11)和火源(13);其特征在于:蒸汽机各部件:汽缸(1)、活塞(3)、曲柄连杆(4)、飞轮轴(5)、飞轮(6)均安装在支架(11)之上,支架(11)后部与锅炉盖固定,锅炉盖藉螺纹密封拧紧在锅炉(7)炉体之上,锅炉(7)炉体中注有水;支架(11)下方设置的进气孔(8)与锅炉盖边缘的气孔对应,支架(11)上方设置的排气孔(9)连通一排气管(12);汽缸(1)缸身中央设置一汽缸转轴(2)滑套在设置于支架(11)上的轴承之中,汽缸(1)内的活塞(3)可在缸内气密性滑动;汽缸(1)尾部开有一交替与进气孔(8)和排气孔(9)相通的汽缸通孔(10);汽缸(1)前端安装有连杆,连杆、曲柄滑套、曲柄与飞轮(6)的轴心相套,构成曲柄连杆(4)机构;火源(13)设置于锅炉下方。
2、根据权利要求1所述的一种蒸汽机演示装置,其特征在于:所述的飞轮(6)边缘加厚。
3、根据权利要求1或2所述的一种蒸汽机演示装置,其特征在于:所述的飞轮(6)为偏心开孔飞轮。
4、根据权利要求1所述的一种蒸汽机演示装置,其特征在于:所述汽缸(1)为摆动式汽缸。
5、根据权利要求1所述的一种蒸汽机演示装置,其特征在于:所述的曲柄连杆(4)无铰链式构件,连杆直接紧固在活塞(3)顶端面中心位置。
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Cited By (3)
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CN103646603A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-19 | 重庆科技学院 | 透明、仿真教学蒸汽机 |
CN108895454A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-11-27 | 黄小卡 | 一种生活垃圾焚烧炉 |
WO2021008216A1 (zh) * | 2019-07-16 | 2021-01-21 | 马鞍山聚力科技有限公司 | 一种可调节出气量的金工实习教学蒸汽机模型 |
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- 2008-10-24 CN CNU2008201544313U patent/CN201352410Y/zh not_active Expired - Fee Related
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