一种推拉式节流膨胀科技玩教具论文和设计-黄婉纯

全文摘要

本实用新型涉及一种推拉式节流膨胀科技玩教具，包括气筒、储水罐A、储水罐B、冷却管及放热管，气筒内设有双向活塞，双向活塞将气筒隔成左气腔和右气腔，左气腔与右气腔的下部之间经气管A连通，左气腔与右气腔的上部之间经气管B连通；放热管与冷却管分别设在储水罐A和储水罐B内，放热管的管径小于气管A的管径且经气管C与气管A连通，气管A于气管C的两侧分别连有出气单向阀；冷却管的管径大于放热管的管径，冷却管与放热管的输出口连通，冷却管的输出口经气管D与气管B连通，气管B于气管D的两侧分别连有进气单向阀。本实用新型结构设计合理，便于学生直观了解节流膨胀等知识及相关的工作原理，具有丰富的科学性和趣味性。

主设计要求

1.一种推拉式节流膨胀科技玩教具，其特征在于：包括双向打气装置、储水罐A、储水罐B、冷却管以及放热管，所述双向打气装置包含气筒，所述气筒内设置有双向活塞，所述双向活塞将气筒内部分隔成左气腔和右气腔，所述左气腔与右气腔的下部之间经由气管A连通，左气腔与右气腔的上部之间经由气管B连通，双向活塞的中部固联有穿过气筒的侧壁并以利于推动双向活塞左右往复移动的推杆；所述放热管与冷却管分别设置在储水罐A和储水罐B内，所述放热管的管径小于气管A的管径且输入口经气管C与气管A连通，所述气管A上于气管C的左右两侧分别连接有出气单向阀，以利于气体从气管A流入气管C内；所述冷却管的管径大于放热管的管径，冷却管的输入口与放热管的输出口连通，冷却管的输出口经气管D与气管B相连通，气管B上于气管D的左右两侧分别连接有进气单向阀，以利于气体从气管D流入气管B内。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种推拉式节流膨胀科技玩教具，其特征在于：所述双向活塞包括左活塞和右活塞，所述左活塞的活塞杆与右活塞的活塞杆之间通过螺纹接头连为一体，所述螺纹接头的中部与推杆固联；所述气筒的侧壁沿轴向开设有滑槽，所述推杆沿径向贯穿滑槽并与滑槽构成横向滑动副。

3.根据权利要求1所述的一种推拉式节流膨胀科技玩教具，其特征在于：所述气筒为内部中空的圆筒状，气筒的左右端口分别固联有筒盖，所述筒盖的上、下两端分别开设有气孔，所述气孔内固联有用以与气管相连接的气嘴。

4.根据权利要求1所述的一种推拉式节流膨胀科技玩教具，其特征在于：所述储水罐A和储水罐B均为上端具有开口的圆筒状，储水罐A和储水罐B的上端口分别经密封盖A和密封盖B密封，所述密封盖A上开设有以利于放热管的输出端伸出的通孔A，储水罐A的底部密封连接有管接头A，所述管接头A的两端分别与放热管的输入口及气管C相连接；所述密封盖B上开设有以利于冷却管的输出端伸出的通孔B，储水罐B的底部密封连接有管接头B，所述管接头B的两端分别与放热管的输出口及冷却管的输入口相连接。

5.根据权利要求4所述的一种推拉式节流膨胀科技玩教具，其特征在于：所述储水罐A、储水罐B、密封盖A以及密封盖B均由透明材料制成。

6.根据权利要求4所述的一种推拉式节流膨胀科技玩教具，其特征在于：所述密封盖A上还开设有通孔C，所述通孔C内穿设有伸入储水罐A内部的温度计A；所述密封盖B上还开设有通孔D，所述通孔D内穿设有伸入储水罐B内部的温度计B。

7.根据权利要求1或4所述的一种推拉式节流膨胀科技玩教具，其特征在于：所述放热管和冷却管均为螺旋状。

8.根据权利要求4所述的一种推拉式节流膨胀科技玩教具，其特征在于：所述管接头B的内部同轴固定有一细管，所述细管的直径为0.5-1毫米。

设计说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种推拉式节流膨胀科技玩教具。

背景技术：

提高小学生的创新意识与创新能力是当代教育的重要任务，为了有效吸引处于特定年龄阶段的小学生，激发他们的科学兴趣、锻炼知识迁移能力、培养创新思维习惯等与创新力息息相关的科学素养，应当针对小学生爱玩的天性，开发科技玩教具，实现玩中学。科技玩教具是一种有科技含量的产品，兼具趣味感、科学感以及创新感，在培养小学生创新意识方面可以发挥传统玩具无法比拟的作用。

实用新型内容：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种推拉式节流膨胀科技玩教具，不仅结构合理，而且具有良好的科学性和趣味性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种推拉式节流膨胀科技玩教具，包括双向打气装置、储水罐A、储水罐B、冷却管以及放热管，所述双向打气装置包含气筒，所述气筒内设置有双向活塞，所述双向活塞将气筒内部分隔成左气腔和右气腔，所述左气腔与右气腔的下部之间经由气管A连通，左气腔与右气腔的上部之间经由气管B连通，双向活塞的中部固联有穿过气筒的侧壁并以利于推动双向活塞左右往复移动的推杆；所述放热管与冷却管分别设置在储水罐A和储水罐B内，所述放热管的管径小于气管A的管径且输入口经气管C与气管A连通，所述气管A上于气管C的左右两侧分别连接有出气单向阀，以利于气体从气管A流入气管C内；所述冷却管的管径大于放热管的管径，冷却管的输入口与放热管的输出口连通，冷却管的输出口经气管D与气管B相连通，气管B上于气管D的左右两侧分别连接有进气单向阀，以利于气体从气管D流入气管B内。

进一步的，所述双向活塞包括左活塞和右活塞，所述左活塞的活塞杆与右活塞的活塞杆之间通过螺纹接头连为一体，所述螺纹接头的中部与推杆固联；所述气筒的侧壁沿轴向开设有滑槽，所述推杆沿径向贯穿滑槽并与滑槽构成横向滑动副。

进一步的，所述气筒为内部中空的圆筒状，气筒的左右端口分别固联有筒盖，所述筒盖的上、下两端分别开设有气孔，所述气孔内固联有用以与气管相连接的气嘴。

进一步的，所述储水罐A和储水罐B均为上端具有开口的圆筒状，储水罐A和储水罐B的上端口分别经密封盖A和密封盖B密封，所述密封盖A上开设有以利于放热管的输出端伸出的通孔A，储水罐A的底部密封连接有管接头A，所述管接头A的两端分别与放热管的输入口及气管C相连接；所述密封盖B上开设有以利于冷却管的输出端伸出的通孔B，储水罐B的底部密封连接有管接头B，所述管接头B的两端分别与放热管的输出口及冷却管的输入口相连接。

进一步的，所述储水罐A、储水罐B、密封盖A以及密封盖B均由透明材料制成。

进一步的，所述密封盖A上还开设有通孔C，所述通孔C内穿设有伸入储水罐A内部的温度计A；所述密封盖B上还开设有通孔D，所述通孔D内穿设有伸入储水罐B内部的温度计B。

进一步的，所述放热管和冷却管均为螺旋状。

进一步的，所述管接头B的内部同轴固定有一细管，所述细管的直径为0.5-1毫米。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：本实用新型结构设计合理，使用时通过双向打气让整个装置内部的气体得以循环利用，便于学生直观了解节流、制冷、制热、单向阀、活塞、气路、正负压强的知识及相关的工作原理，具有丰富的科学性和趣味性。

附图说明：

图1是本实用新型实施例的构造示意图。

图中：

1-气筒；2-储水罐A；3-储水罐B；4-放热管；5-冷却管；6-管接头A；7-管接头B；8-温度计A；9-温度计B；10-密封盖A；11-密封盖B，12-筒盖；13-双向活塞；14-活塞杆；15-螺纹接头；16-滑槽；17-推杆；18-气嘴A；19-气嘴B；20-气嘴C；21-气嘴D；22-出气单向阀A；23-出气单向阀B；24-进气单向阀A；25-进气单向阀B；26-气管A；27-气管B；28-气管C；29-气管D；30-左气腔；31-右气腔。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型一种推拉式节流膨胀科技玩教具，包括双向打气装置、储水罐A2、储水罐B3、冷却管5以及放热管4，所述双向打气装置包含气筒1，所述气筒1内设置有双向活塞13，所述双向活塞13将气筒1内部分隔成左气腔30和右气腔31，所述左气腔30与右气腔31的下部之间经由气管A26连通，左气腔30与右气腔31的上部之间经由气管B27连通，双向活塞13的中部固联有穿过气筒1的侧壁并以利于推动双向活塞13左右往复移动的推杆17；所述放热管4与冷却管5分别设置在储水罐A2和储水罐B3内，所述放热管4的管径小于气管A26的管径且输入口经气管C28与气管A26连通，当双向打气装置产生的气体从气管A26流入到放热管4时，由于放热管4的管径较小使得流经的气体压缩放热，实现对储水罐A2内的水加热；所述气管A26上于气管C28的左右两侧分别连接有出气单向阀A22和出气单向阀B23，以利于气体从气管A26流入气管C28内，而气体不会从气管C28逆流回去气管A26内；所述冷却管5的管径大于放热管4的管径，冷却管5的输入口与放热管4的输出口连通，在放热管4内的气体流经冷却管5时会膨胀吸热，实现对储水罐B3内的水降温；冷却管5的输出口经气管D29与气管B27相连通，气管B27上于气管D29的左右两侧分别连接有进气单向阀A24和进气单向阀B25，以利于气体从气管D流入气管B内，而气体不会从气管B逆流回去气管D内。

本实施例中，所述双向活塞13包括左活塞和右活塞，所述左活塞的活塞杆与右活塞的活塞杆外壁均设置有外螺纹，左活塞的活塞杆14与右活塞的活塞杆14之间通过螺纹接头15连为一体，所述螺纹接头15的中部与推杆17固联；所述气筒1的侧壁沿轴向开设有滑槽16，所述推杆沿径向贯穿滑槽并与滑槽构成横向滑动副。

本实施例中，所述气筒1为内部中空的圆筒状，气筒1的左右端口分别密封固联有筒盖12，位于左侧的筒盖12的上、下两端分别开设有气孔A，上、下两个气孔A内分别固联有气嘴A18和气嘴C20，气嘴A18与气管B27的左端口端相连接，气嘴C20与气管A26的左端口相连接；位于右侧的筒盖12的上、下两端分别开设有气孔B，上、下两个气孔B内分别固联有气嘴B19和气嘴D21，气嘴B19与气管B27的右端口相连接，气嘴D21与气管A26的右端口相连接。

本实施例中，所述储水罐A2和储水罐B3均为上端具有开口的圆筒状，储水罐A2和储水罐B3的上端口分别经密封盖A10和密封盖B11密封，所述密封盖A10上开设有以利于放热管4的输出端伸出的通孔A，储水罐A2的底部密封连接有管接头A6，所述管接头A6的两端分别与放热管4的输入口及气管C28相连接；所述密封盖B11上开设有以利于冷却管5的输出端伸出的通孔B，储水罐B3的底部密封连接有管接头B7，所述管接头B7的两端分别与放热管4的输出口及冷却管5的输入口相连接。

本实施例中，所述储水罐A2、储水罐B3、密封盖A10以及密封盖B11均由透明材料制成。

本实施例中，所述密封盖A10上还开设有通孔C，所述通孔C内穿设有伸入储水罐A2内部的温度计A8，温度计A8用于检测储水罐A2内水体的温度；所述密封盖B11上还开设有通孔D，所述通孔D内穿设有伸入储水罐B3内部的温度计B9，温度计B9用于检测储水罐B3内水体的温度。

本实施例中，所述放热管4和冷却管5均为螺旋状，以增大与储水管内水体的接触面积。

本实施例中，所述管接头B的内部同轴固定有一细管，所述细管的直径为0.5-1毫米，以便可以减缓空气由放热管4向冷却管5流动速度从而增加放热管4里的空气压强以提高放热管里的温度并提高热交换速率。

本实施例中，所述气管A、气管B、气管C以及气管D均为软管。

具体实施过程：

（1）往储水罐A和储水罐B内装入自来水，分别盖上密封盖，在密封盖上通孔处放置好温度计，并将放热管4或冷却管5的末端从密封盖上另一通孔伸出；

（2）通过推动双向打气装置的推杆17，带动双向活塞13作来回运动；当双向活塞13整体向左侧运动时，左气腔30内气体被压缩，形成正压，在压强差的作用下，气体从气嘴C20逸出，依次流经气管A26左侧，出气单向阀A22，气管C28，管接头A6，进入放热管4中，放热管4的管径比气管A26要小得多，使得流经的气体压缩放热，实现对储水罐A内水的加热，气体在螺旋状的放热管4中流动，大大增强与水的接触面积，升温效果较快；气体从放热管4流出再流经发挥节流作用的管接头B7，进入冷却管5中，冷却管5的管径比放热管4的管径要大得多，使得流经的气体膨胀吸热，实现对储水罐B内水的降温；同样，放热管4也是螺旋状，可使降温效果更为明显。此外，气管A26右侧的出气单向阀B23可以防止从气嘴C20逸出的气体重新流回气筒中,气管B27左侧设置的进气单向阀A24可以阻止气体从左侧筒盖12的气嘴A18逸出，从而保证此时气体能从气嘴C20出发进入放热管4中；与此同时，右气腔内气体膨胀，形成负压，气体会从冷却管5倒吸进入气管D29，再流经气管B27右侧进气单向阀B25，从气嘴B19进入气筒1中，从而实现了（气体）→气筒1→气嘴C20→出气单向阀A22→气管28→管接头A6→放热管4→管接头B7→冷却管5→气管29→进气单向阀B25→气嘴B19→气筒1的循环。

（3）当双向活塞13整体向右侧运动时，右气腔31内气体被压缩，形成正压，在压强差的作用下，气体从气嘴D21逸出,依次流经气管A26右侧，出气单向阀B23，气管C28，管接头A6，进入放热管4中，放热管4的管径比气管A26要小得多，使得流经的气体压缩放热，实现对储水罐A内水的加热，气体在螺旋状的放热管4中流动，大大增强与水的接触面积，可以加强升温效果；从放热管4流出再进入发挥节流作用的管接头B7，再进入冷却管5中，冷却管5的管径比放热管4的管径要大得多，使得流经的气体膨胀吸热，实现对储水罐B内水的降温，气体在螺旋状的冷却管5中流动，也大大增强与水的接触面积，可以加强降温效果；气管A26左侧的出气单向阀A22可以防止从气嘴D21逸出的气体重新流回气筒1中；气管B27右侧设置有进气单向阀B25可以阻止气体从右侧筒盖12的气嘴A18逸出，从而保证此时气体能从气嘴D21出发进入放热管4中；与此同时，左气腔内气体膨胀，形成负压，压强差驱使气体从冷却管5倒吸进入气管D29，再流经气管B27左侧的进气单向阀A24，从气嘴A18进入气筒1中，从而实现了（气体）→气筒1→气嘴D21→出气单向阀B23→气管28→管接头A6→放热管4→管接头B7→冷却管5→气管29→进气单向阀A24→气嘴A18→气筒1的循环。

此玩具可以比赛的形式来增强其趣味性，根据具体情况，让小学生以2人为一组的小组竞争形式，在规定的时间内通过推拉气体循环泵的活塞，实现加温和冷却储水罐中的水。游戏规则可以设计为，在有限时间内如果某个小组通过双向打气装置的双向打气功能让温度计A度数上升得最高，温度计B度数下降得最低，则获胜。该科技玩教具可以让学生玩中学，学生通过与玩具的互动直观地了解节流、制冷、制热、单向阀、活塞、气路、正负压强的知识原理，同时通过学生亲身体验来回拉动双向打气装置的活塞，改变气路，使得气筒内气体从不同方向出发与进入，锻炼了学生逆向思维，充分体现其的科学感和趣味感和创新感，有助于提高小学生的STEM素养。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

设计图

一种推拉式节流膨胀科技玩教具论文和设计

一种推拉式节流膨胀科技玩教具论文和设计-黄婉纯

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