蒸汽轮机模型的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种蒸汽轮机模型，包括底座以及设置在底座上方的单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型，单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型喷嘴由一个三通管连接头两连接口分别连接，三通管连接头另一接口为气源连接口。机壳内动叶栅中心固定于由机壳两端中心孔贯穿的转轴上，转轮固定于模型出气端机壳外转轴上；单级机壳内有一级动叶栅，多级在单级的基础上机壳内增加了两级动叶栅和两级静叶栅，静叶栅分别设置于一级与第二级动叶栅之间和二级与三级动叶栅之间，动、静叶栅为逐级变大，动叶栅中心固定于转轴上，静叶栅外圆固定于机壳上；其特征在于同时演示对比单级和多级冲动式蒸汽轮机的作用与区别和工作原理及工作过程，也可以单独演示。
【专利说明】蒸汽轮机模型
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种教学模型，具体涉及一种向学生演示蒸汽轮机结构和工作原理的蒸汽轮机模型。
【背景技术】
[0002]蒸汽轮机是用蒸汽做功的一种旋转式热力原动机，以连续流动的气体工质带动叶轮高速旋转获取动力。蒸汽轮机的原理是通过燃烧燃料，将水加热成高压水蒸气，水蒸气从喷嘴中高速喷出，推动叶轮转动，以达到热能转换成动能。
[0003]蒸汽轮机主要由静止固定的机壳、喷嘴；转动部分的叶轮、叶片和轴组成。喷嘴固定在机壳或隔板上，叶片固定在叶轮上。
[0004]从机壳出来的蒸汽通过喷嘴时，压力下降，体积膨胀形成高速汽流，推动叶轮旋转而作功。如果蒸汽在叶片中压力不再降低，也就是蒸汽在叶片通道中的流速(即相对速度)不变化，只是依靠气流对叶片的冲击力量而推动转子转动，这类汽轮机称为冲击式汽轮机，在工业中应用广泛。
[0005]蒸汽轮机的优点是功率大、效率高、结构简单、易损件少，运行安全可靠，调速方便、振动小、噪音小等，由于这些突出的优点，蒸汽轮机在航空、船舶、发电、冶金、化工、能源与动力工程等领域有着广泛的应用。在炼油厂蒸汽轮机可以充分利用炼油过程的余热生产蒸汽作为机泵的动力，这样可以综合利用热能，因此蒸汽轮机在炼油厂也得到了广泛的应用。
[0006]现在教学中设置了蒸汽轮机工作原理和结构的内容，但没有模型，枯燥的文字无法激发学生们的学习兴趣，也很难让学生们真正理解蒸汽轮机的原理和工作过程，得不到预想的教学效果。
实用新型内容
[0007]本实用新型为了解决上述问题而提供一种向学生演示蒸汽轮机结构和工作原理的蒸汽轮机模型。
[0008]本实用新型为解决这一问题所采取的技术方案是:
[0009]本实用新型的蒸汽轮机模型，包括底座以及设置在底座上方的单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型，单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型喷嘴由一个三通管连接头的两个接口分别连接，三通管连接头另一连接口为气源连接口。机壳内动叶栅中心固定于由机壳两端中心孔贯穿的转轴上，转轮固定于模型出气端机壳外转轴上。单级机壳内有一级动叶栅，多级在单级的基础上机壳内增加了两级动叶栅和两级静叶栅，静叶栅分别设置于一级与第二级动叶栅之间和二级与三级动叶栅之间，转轴穿过中心孔，动叶栅、静叶栅为逐级变大，动叶栅中心固定于转轴上，静叶栅外圆固定于机壳内壁固定卡槽内。
[0010]所述的单级冲动式蒸汽轮机模型由两支柱将机壳柱侧面固定台支撑于底座上，喷嘴设置于机壳进气端对着动叶栅叶片处的机壳外与机壳为一体，机壳内动叶栅中心固定于转轴上，转轴一端用轴承装配于机壳进气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，另一端通过轴承装配于排气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，并伸出机壳外固定转轮。
[0011]所述的多级冲动式蒸汽轮机模型由4个支柱将机壳柱侧面固定台固定于底座上，喷嘴设置于机壳进气端对着动叶栅叶片处的机壳外与机壳为一体，机壳内动叶栅3级中心固定于转轴上，转轴一端用轴承装配于机壳进气端外伸出的圆台轴承卡槽内，一端通过轴承装配余排气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，并伸出机壳外固定转轮，第一级静叶栅设置于一级与第二级动叶栅之间，第二级静叶栅设置于二级与三级动叶栅之间，转轴穿过中心孔,动叶栅和静叶栅为逐级变大,静叶栅外圆固定于机壳内壁固定卡槽内。
[0012]所述的单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型的喷嘴为外圆柱型带密封槽与机壳为一体在机壳进气端外，内部为长方孔逐级变小与机壳内联通。
[0013]所述的单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型在同一底座上，用三通管连接头两接口分别与单级和多级蒸汽轮机模型喷嘴连接共用同一气源，喷嘴与三通管连接头的连接方式为将喷嘴插入三通管连接头内由密封圈密封固定。
[0014]所述的单级冲动式蒸汽轮机模型机壳由上部机壳和下部机壳合接形成内圆柱形空心壳体，壳外进气端喷嘴、排气端排气孔和进排气两端轴承固定圆台各成两半分别在机壳合接处与上部机壳和下部机壳为一体，上部机壳和下部机壳合接处外两侧面和圆台两侧与合接面平行处各有一个带安装孔的固定台以机壳为一体，机壳合接处分别有固定销和与固定销对应的固定孔与机壳一体。用螺钉和螺母将上、下部机壳圆台两端的固定台固定。上部机壳和下部机壳柱侧面的固定台为机壳与支柱安装台。
[0015]所述的多级冲动式蒸汽轮机模型机壳壁由上部机壳和下部机壳合接形成内圆柱形空心壳体，壳内设置有一级静叶栅和2级静叶栅挡圈与机壳为一体，壳外进汽端喷嘴、排气端排气孔和进排气两端轴承固定圆台各成两半分别在机壳合接处与上部机壳和下部机壳为一体，上部机壳和下部机壳合接处外圆台两侧各有一个带安装孔固定台和机壳两侧各3个带安装孔的固定台与合接面平行与机壳为一体，机壳合接处侧壁截面上分别有固定销和与固定销对应的固定孔与机壳为一体。用螺钉和螺母将上、下部机壳圆台两端的固定台和机壳外3组固定台的中间一组固定台固定。上部机壳和下部机壳柱侧面的3组固定台中的靠外两组固定台为机壳与支柱安装台。
[0016]所述的多级冲动式蒸汽轮机模型动叶栅与静叶栅的叶片成相反角度。
[0017]所述的单级冲动式蒸汽轮机模型与多级冲动式蒸汽轮机模型的安装方式为将动叶栅两端的转轴用轴套限位装在轴承内，将两端的轴承装到机壳的圆台轴承安装槽内，再将上下部机壳合接用螺钉将机壳固定紧。
[0018]所述的多级冲动式蒸汽轮机模型第一级动叶栅与单级的动叶栅相同，喷嘴、汽缸直径、转轴、转轮、进汽方式、排气方式、排气孔，动叶栅的安装方式，转轴转轮的安装方式与单级蒸汽轮机模型相同。
[0019]本实用新型具有的优点和积极效果是:
[0020]本实用新型的蒸汽轮机模型，机壳采用透明材料制作，具有很好的可视性，能够直观地展示蒸汽轮机的内部结构。其中，多级冲动式蒸汽轮机模型内部的第一级动叶栅、多级转轮、多级主轴外径、多级机壳体外径、进气方式、进气压力、排气方式分别与单级冲动式蒸汽轮机模型的单级动叶栅、单级转轮、单级主轴外径、单级机壳体外径、进气方式、进气压力、排气方式相同，形象地模拟多级蒸汽轮机和单级蒸汽轮机的工作过程，使学生更易于发现其中的相同之处和不同之处，深入理解和接受蒸汽轮机的工作原理，激发学生的学习兴趣，启发学生的想象力和创造性思维，有利于青少年的智力开发。
[0021]【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的蒸汽轮机模型的内部结构示意图；
[0023]图2是本实用新型的蒸汽轮机模型的侧视图。
[0024]附图中主要部件符号说明:
[0025]1:单级转轮2:单级动叶栅
[0026]3:单级机壳4:单级转轴
[0027]5:多级轴承6:多级圆台
[0028]7:第一级动叶栅 8:第一级静叶栅
[0029]9:第二级动叶栅 10:第二级静叶栅
[0030]11:第三级动叶栅 12:多级机壳
[0031]13:多级转轴14:多级转轮
[0032]15:多级排气孔16:多级固定台
[0033]17:销钉18: 螺钉和螺母
[0034]19:多级喷嘴20:三通管连接头
[0035]21:单级喷嘴22:单级固定台
[0036]23:单级螺钉24:单级排气孔
[0037]25:单级圆台26:螺钉和螺母
[0038]27:单级轴承28:底座
[0039]29:多级支柱30:单级支柱。
【具体实施方式】
[0040]以下参照附图及实施例对本实用新型的蒸汽轮机模型进行详细的说明。
[0041]图1是本实用新型的蒸汽轮机模型的内部结构示意图；图2是本实用新型的蒸汽轮机模型的侧视图。如图1所示，本实用新型的蒸汽轮机模型包括底座28以及设置在底座28上方的单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型，单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型喷嘴由一个三通管连接头20的两个接口分别连接，三通管连接头20另一连接口为气源连接口 ；单级机壳3内动叶栅中心固定于由单级机壳3两端中心孔贯穿的单级转轴4上，单级转轮I固定于模型出气端机壳外的单级转轴4上；单级机壳3内有一个单级动叶栅2，多级冲动式蒸汽轮机模型在单级冲动式蒸汽轮机模型的基础上多级机壳内增加了两级动叶栅和两级静叶栅，静叶栅分别设置于第一级动叶栅7与第二级动叶栅9之间和第二级动叶栅9与第三级动叶栅11之间，多级转轴13穿过中心孔，动叶栅、静叶栅为逐级变大，动叶栅中心固定于多级转轴13上，静叶栅外缘固定于多级机壳内壁固定卡槽内。
[0042]单级冲动式蒸汽轮机模型由两支柱29将机壳柱侧面固定台支撑于底座28上，单级喷嘴21设置于单级机壳进气端对着动叶栅 叶片处的机壳外与机壳为一体，单级机壳内动叶栅中心固定于单级转轴4上,单级转轴4 一端用轴承装配于机壳进气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，另一端通过轴承装配于排气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，并伸出机壳外固定单级转轮I。
[0043]单级冲动式蒸汽轮机模型机壳由上部机壳和下部机壳合接形成内圆柱形空心壳体，壳外进气端喷嘴、排气端排气孔和进排气两端轴承固定圆台各成两半分别在机壳合接处与上部机壳和下部机壳为一体，上部机壳和下部机壳合接处外两侧面和圆台两侧与合接面平行处各有一个带安装孔的单级固定台22以机壳为一体，机壳合接处分别有固定销和与固定销对应的固定孔与机壳一体；用螺钉和螺母将上、下部机壳圆台两端的固定台固定；上部机壳和下部机壳柱侧面的固定台为机壳与支柱安装台。
[0044]多级冲动式蒸汽轮机模型由4个支柱将机壳柱侧面固定台固定于底座上，多级喷嘴19设置于多级机壳进气端对着动叶栅叶片处的机壳外与机壳为一体，多级机壳内动叶栅3级中心固定于多级转轴13上，多级转轴一端用轴承装配于机壳进气端外伸出的圆台轴承卡槽内，一端通过轴承装配余排气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，并伸出机壳外固定多级转轮14，第一级静叶栅8设置于第一级动叶栅7与第二级动叶栅9之间，第二级静叶栅10设置于第二级动叶栅9与第三级动叶栅11之间，多级转轴13穿过中心孔，动叶栅和静叶栅为逐级变大，静叶栅外圆固定于多级机壳内壁固定卡槽内。
[0045]多级冲动式蒸汽轮机模型机壳壁由上部机壳和下部机壳合接形成内圆柱形空心壳体，壳内设置有一级静叶栅和2级静叶栅挡圈与机壳为一体,壳外进汽端喷嘴、排气端排气孔和进排气两端轴承固定圆台各成两半分别在机壳合接处与上部机壳和下部机壳为一体，上部机壳和下部机壳合接处外圆台两侧各有一个带安装孔固定台16和机壳两侧各3个带安装孔的固定台与合接面平行与机壳为一体，机壳合接处侧壁截面上分别有固定销和与固定销对应的固定孔与机壳为一体；用螺钉和螺母将上、下部机壳圆台两端的固定台和机壳外3组固定台的中间一组固定台固定；上部机壳和下部机壳柱侧面的3组固定台中的靠外两组固定台为机壳与支柱安装台。
[0046]单级喷嘴21和多级喷嘴19为外圆柱型带密封槽与机壳为一体在机壳进气端外，内部为长方孔逐级变小与机壳内联通。
[0047]单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型在同一底座上，用三通管连接头20两接口分别与单级喷嘴21和多级喷嘴19连接共用同一气源，喷嘴与三通管连接头的连接方式为将喷嘴插入三通管连接头内由密封圈密封固定。
[0048]多级冲动式蒸汽轮机模型动叶栅与静叶栅的叶片成相反角度。
[0049]单级冲动式蒸汽轮机模型与多级冲动式蒸汽轮机模型的安装方式为将动叶栅两端的转轴用轴套限位装在轴承内，将两端的轴承装到机壳的圆台轴承安装槽内，再将上下部机壳合接用螺钉将机壳固定紧。
[0050]多级冲动式蒸汽轮机模型第一级动叶栅与单级的动叶栅相同，喷嘴、汽缸直径、转轴、转轮、进汽方式、排气方式、排气孔，动叶栅的安装方式，转轴转轮的安装方式与单级蒸汽轮机模型相同。
[0051]本实用新型的机壳体为透明的结构，具有很好的可视性，能够让学生们透过机壳体看到设置在其内部的蒸汽轮机内部结构模型。
[0052]利用本实用新型的蒸汽轮机模型模拟蒸汽轮机，只需从有机玻璃罩的任意一端吹入气流，即使是很小的气流，也能观察到动叶栅在气流的带动下带动中央的主轴一起转动。这一过程可以清楚的演示出蒸汽轮机利用从外来的气流，冲击汽轮机的叶片带动机轴一起转动的过程，再配合老师的讲解，使学生们能够清楚地了解掌握蒸汽轮机的结构、工作原理和工作过程。
【权利要求】
1.一种蒸汽轮机模型，其特征在于:包括底座(28)以及设置在底座(28)上方的单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型，单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型喷嘴由一个三通管连接头(20)的两个接口分别连接，三通管连接头(20)另一连接口为气源连接口 ；单级机壳(3)内动叶栅中心固定于由单级机壳(3)两端中心孔贯穿的单级转轴(4)上，单级转轮(I)固定于模型出气端机壳外的单级转轴(4)上；单级机壳(3)内有一个单级动叶栅(2)，多级冲动式蒸汽轮机模型在单级冲动式蒸汽轮机模型的基础上多级机壳内增加了两级动叶栅和两级静叶栅，静叶栅分别设置于第一级动叶栅(7)与第二级动叶栅(9)之间和第二级动叶栅(9)与第三级动叶栅(11)之间，多级转轴(13)穿过中心孔，动叶栅、静叶栅为逐级变大，动叶栅中心固定于多级转轴(13)上，静叶栅外缘固定于多级机壳内壁固定卡槽内。
2.根据权利要求1所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的单级冲动式蒸汽轮机模型由两支柱(29)将机壳柱侧面固定台支撑于底座(28)上，单级喷嘴(21)设置于单级机壳进气端对着动叶栅叶片处的机壳外与机壳为一体，单级机壳内动叶栅中心固定于单级转轴(4)上,单级转轴(4) 一端用轴承装配于机壳进气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，另一端通过轴承装配于排气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，并伸出机壳外固定单级转轮(I)。
3.根据权利要求1所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的多级冲动式蒸汽轮机模型由4个支柱将机壳柱侧面固定台固定于底座上，多级喷嘴(19)设置于多级机壳进气端对着动叶栅叶片处的机壳外与机壳为一体，多级机壳内动叶栅3级中心固定于多级转轴(13)上，多级转轴一端用轴承装配于机壳进气端外伸出的圆台轴承卡槽内，一端通过轴承装配余排气端中心向外延伸的圆台轴承卡槽内，并伸出机壳外固定多级转轮(14),第一级静叶栅(8)设置于第一级 动叶栅(7)与第二级动叶栅(9)之间，第二级静叶栅(10)设置于第二级动叶栅(9)与第三级动叶栅(11)之间，多级转轴(13)穿过中心孔，动叶栅和静叶栅为逐级变大，静叶栅外圆固定于多级机壳内壁固定卡槽内。
4.根据权利要求1所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的喷嘴为外圆柱型带密封槽与机壳为一体在机壳进气端外，内部为长方孔逐级变小与机壳内联通。
5.根据权利要求1所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的单级冲动式蒸汽轮机模型和多级冲动式蒸汽轮机模型在同一底座上，用三通管连接头(20)两接口分别与单级喷嘴(21)和多级喷嘴(19)连接共用同一气源，喷嘴与三通管连接头的连接方式为将喷嘴插入三通管连接头内由密封圈密封固定。
6.根据权利要求2所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的单级冲动式蒸汽轮机模型机壳由上部机壳和下部机壳合接形成内圆柱形空心壳体，壳外进气端喷嘴、排气端排气孔和进排气两端轴承固定圆台各成两半分别在机壳合接处与上部机壳和下部机壳为一体，上部机壳和下部机壳合接处外两侧面和圆台两侧与合接面平行处各有一个带安装孔的单级固定台(22)以机壳为一体，机壳合接处分别有固定销和与固定销对应的固定孔与机壳一体；用螺钉和螺母(26)将上、下部机壳圆台两端的固定台固定；上部机壳和下部机壳柱侧面的固定台为机壳与支柱安装台。
7.根据权利要求3所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的多级冲动式蒸汽轮机模型机壳壁由上部机壳和下部机壳合接形成内圆柱形空心壳体，壳内设置有一级静叶栅和2级静叶栅挡圈与机壳为一体，壳外进汽端喷嘴、排气端排气孔和进排气两端轴承固定圆台各成两半分别在机壳合接处与上部机壳和下部机壳为一体，上部机壳和下部机壳合接处外圆台两侧各有一个带安装孔固定台(16)和机壳两侧各3个带安装孔的固定台与合接面平行与机壳为一体，机壳合接处侧壁截面上分别有固定销和与固定销对应的固定孔与机壳为一体；用螺钉和螺母将上、下部机壳圆台两端的固定台和机壳外3组固定台的中间一组固定台固定；上部机壳和下部机壳柱侧面的3组固定台中的靠外两组固定台为机壳与支柱安装台。
8.根据权利要求3所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的多级冲动式蒸汽轮机模型动叶栅与静叶栅的叶片成相反角度。
9.根据权利要求2或权利要求3所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的单级冲动式蒸汽轮机模型或多级冲动式蒸汽轮机模型的安装方式为将动叶栅两端的转轴用轴套限位装在轴承内，将两端的轴承装到机壳的圆台轴承安装槽内，再将上下部机壳合接用螺钉将机壳固定紧。
10.根据权利要求2或权利要求3所述的蒸汽轮机模型，其特征在于:所述的多级冲动式蒸汽轮机模型第一级动叶栅与单级的动叶栅相同，喷嘴、汽缸直径、转轴、转轮、进汽方式、排气方式、排气孔·，动叶栅的安装方式，转轴转轮的安装方式与单级蒸汽轮机模型相同。
【文档编号】G09B25/02GK203644293SQ201320715712
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】常金星, 陈安丽 申请人:天津启星动力科技有限公司