本实用新型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。
背景技术：
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，本实用新型提供了一种基于斯特林发动机的实验模型教具。
技术实现要素：
为了帮助人们更直观了解斯特林发动机，本发明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。
本实用新型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。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型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.本实用新型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，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细地说明。
附图说明
附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型的立体结构示意图；
图2是本实用新型的俯视图；
图3是本实用新型的发动机主体的正视图；
图4是本实用新型的发动机主体的左视图；
图5是本实用新型的发动机主体的俯视图；
图6是本实用新型的图5的a-a方向的剖视图；
图7是本实用新型的图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
为了使本实用新型实现的技术手段、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，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，本实用新型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，本实用新型所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，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通过定位孔确定位置，再使用螺栓进行固定；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穿过支撑座5中定位孔相固定；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，致使热缸外缸7平稳的放置于支撑座5和热缸支撑6定位孔中；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中的孔，实现往复运动；所述的热缸内缸8与热缸轴10相固连，致使热缸轴10的运动带动热缸内缸8运动；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通过定位孔相固连；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，致使冷缸内缸15平稳的放置于支撑座5和冷缸支撑13定位孔中，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，致使冷缸内连接头16运动带动冷缸内缸15运动。
如图1至图7所示，本实用新型所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，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1通过定位孔确定在底板4上的位置，再通过螺栓固定在底板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，轴安装在轴承中，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配合，且小飞轮19通过轴与连杆12相连接，小飞轮19与连杆12可绕轴自由旋转；所述的保护罩支座20通过定位槽固定在底板4上；所述的保护罩21通过销与保护罩支座20相连接，且保护罩21与销紧固可绕保护罩支座20前后翻转，实现保护发动机主体1的功能。
如图1至图7所示，本实用新型所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，所述的能量转换单元2包括大皮带轮22、小皮带轮23、皮带24、微型发电机25和电机支座26；所述的大皮带轮22与小飞轮19相固连，确保大皮带轮22与小飞轮19同步转动；所述的小皮带轮23与微型发电机25相固连，且通过皮带24促使大皮带轮22与小皮带轮23联动；所述的微型发电机25安装在电机支座26上，且电机支座26通过定位孔固定在底板4上，致使通过小飞轮19的转动带动微型发电机25的转动轴转动。
如图1至图7所示，本实用新型所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具所述的交互单元3包括增压模块27、温度传感模块28、usb充电接口29、人体触摸灯模块30；所述的增压模块27安装在底板4上，微型发电机25所产生的电通过增压模块27进行电压放大；所述的温度传感模块28与保护罩21相固连，通过温度传感模块28显示温度进行确定拨动大飞轮18的时间；所述的usb充电接口29与人体触摸灯模块30相并联在增压模块27上。
如图1至图7所示，本实用新型所述的一种基于斯特林发动机的实验模型教具，所述的热缸轴10通过轴与连杆12相连接；所述的冷缸内连接头16通过轴与连杆12相连接，所述的热缸外缸7与冷缸外缸14通过导气管11相连接，热缸外缸7与冷缸外缸14中的气体进行交换，所述的人体触摸灯模块30包括小灯泡31和触摸开关32；所述的触摸开关32与小灯泡31相串联，且触摸开关32仅控制同一线路的小灯泡31。
工作时，首先，使用电打火器点燃放置在热缸外缸7下的酒精灯，此时注意用火安全，通过温度传感模块28所显示的数据进行预判断，拨动大飞轮18，给予一个初动力，若此时大飞轮18可以持续转动，热缸外缸7与冷缸外缸14内进行气体交互，那么就开始工作，若大飞轮18不能持续工作，此时应该让酒精灯继续燃烧一段时间后，再拨动大飞轮18；当整个机器正常工作时，根据热胀冷缩的原理，在热缸外缸7，气体受热膨胀进入冷缸外缸14并推动热缸内缸8运动，在冷缸外缸14，气体遇冷收缩使冷缸内缸15缩回，同时气体在冷缸内缸15的作用下又重新回到热缸外缸7加热，气体反复进行膨胀与收缩，从而得到机械式的往返运动；为了让热缸外缸7与冷缸外缸14内的气体能够自动进行交换，我们将热缸内缸8运动和冷缸内缸15分别连接至连杆12，此时连杆12充当一个曲轴，让旋转的大飞轮18带动其进行交换运作；由于气体在膨胀与收缩的过程中，热缸内缸8运动和冷缸内缸15会存在时间差，因此，为保证机器不停地运转，我们将连接两内缸的曲轴设置成相差90°角；由于大飞轮18和小飞轮19的持续转动，进而带动大皮带轮22的持续运转，通过皮带24的牵引，促使小皮带轮23运转，进一步致使微型发电机25发电；微型发电机25所产生的电通过增压模块27进行电压放大，进一步将电能传输到usb充电接口29和人体触摸灯模块30上，促使其实现交互功能；当整套机器运转原理讲解清楚时，翻转保护罩21,将酒精灯灯盖盖上，火焰被熄灭，此时机器仍会利用余温继续运转，片刻后便会停止运动；同时应注意，此时的热缸外缸7的外壁温度依旧很高，切勿用手直接触碰。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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)配合，且小飞轮(19)通过轴与连杆(12)相连接；所述的保护罩支座(20)通过定位槽固定在底板(4)上；所述的保护罩(21)通过销与保护罩支座(20)相连接，且保护罩(21)与销紧固可绕保护罩支座(20)前后翻转。
4.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：所述的能量转换单元(2)包括大皮带轮(22)、小皮带轮(23)、皮带(24)、微型发电机(25)和电机支座(26)；所述的大皮带轮(22)与小飞轮(19)相固连；所述的小皮带轮(23)与微型发电机(25)相固连；所述的微型发电机(25)安装在电机支座(26)上，且电机支座(26)通过定位孔固定在底板(4)上。
5.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：所述的交互单元(3)包括增压模块(27)、温度传感模块(28)、usb充电接口(29)、人体触摸灯模块(30)；所述的增压模块(27)安装在底板(4)上；所述的温度传感模块(28)与保护罩(21)相固连；所述的usb充电接口(29)与人体触摸灯模块(30)相并联在增压模块(27)上。
6.根据权利要求2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：所述的热缸轴(10)通过轴与连杆(12)相连接；所述的冷缸内连接头(16)通过轴与连杆(12)相连接。
7.根据权利要求2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：所述的热缸外缸(7)与冷缸外缸(14)通过导气管(11)相连接。
8.根据权利要求5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：所述的人体触摸灯模块(30)包括小灯泡(31)和触摸开关(32)；所述的触摸开关(32)与小灯泡(31)相串联，且触摸开关(32)仅控制同一线路的小灯泡(31)。
技术总结