CN109757945A - 一种带有水平式斯特林发动机的杯子 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有水平式斯特林发动机的杯子，属于容器领域，包括杯体，还包括斯特林发动机单元，所述斯特林发动机单元包括互相连通的第一气缸和第二气缸，所述第一气缸上形成有用于从所述杯体内吸热的吸热面，所述斯特林发动机单元还包括设置在所述第一气缸内的第一活塞、设置在所述第二气缸内作直线运动的第二活塞、以及在水平面内旋转的飞轮，所述第一活塞和第二活塞上设有相匹配的联动机构，所述飞轮通过转轴设于所述第二气缸的顶端，所述转轴由所述第二活塞带动转动，本发明的优点在于：将斯特林发动机结合到杯子上，利用杯子内外温差实现斯特林发动机工作，给杯子增加了新的娱乐和观赏功能。

Description

一种带有水平式斯特林发动机的杯子
本申请为分案申请，原案专利号为：201510383265.9，申请日为2015年6月30日，发明名称为：一种带有水平式斯特林发动机的杯子。
技术领域
本发明涉及一种容器，尤其是一种带有水平式斯特林发动机的杯子。
背景技术
现有的杯子种类繁多，形状各异，功能多样，但基本上有杯盖和杯体组成，缺少新鲜感。
另外，众所周知，斯特林发动机是一种外燃发动机，避免了类似内燃机的震爆做功和间歇燃烧过程，具有高效、低噪和低排放的优点，如申请号为201220515491.X的中国专利公开的一种低温差斯特林发动机模型，又如申请号为201320689352.3的中国专利公开的一种低温差磁连斯特林发动机模型。
上述的斯特林发动机，其基本原理涉及的循环过程分如下四个阶段：①定温压缩过程；②定容吸热过程；⑧定温膨胀过程；④定容放热过程，完成一个循环。在理想吸热的条件下，这种循环的热效率，等于温度上下限相同的卡诺循环。
但就目前为止市场上还没有专门一种带斯特林发动机的杯子，在喝水的同时还能体会斯特林发动机带来的乐趣，因此有必要进行开发研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种提高使用趣味性的杯子。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种带有水平式斯特林发动机的杯子，包括杯体，还包括斯特林发动机单元，所述斯特林发动机单元包括互相连通的第一气缸和第二气缸，所述第一气缸上形成有用于从所述杯体内吸热的吸热面，所述斯特林发动机单元还包括设置在所述第一气缸内的第一活塞、设置在所述第二气缸内作直线运动的第二活塞、以及在水平面内旋转的飞轮，所述第一活塞和第二活塞上设有相匹配的联动机构，所述飞轮通过转轴设于所述第二气缸的顶端，所述转轴由所述第二活塞带动转动。
与现有技术相比，本发明的优点在于：将斯特林发动机结合到杯子上，利用杯子内外温差实现斯特林发动机工作，给杯子增加了新的娱乐和观赏功能，提高了使用时的乐趣，具有良好的市场前景。
附图说明
图1为本发明的杯子的实施例1的结构示意图；
图2为图1中杯子的罩体打开后结构示意图；
图3为图2中杯盖放大结构示意图；
图4为图3的分解图；
图5为图4另一视角的分解图；
图6为图3中斯特林发动机单元放大立体图；
图7为图3中斯特林发动机单元放大剖视图；
图8为本发明的杯子的实施例2的杯盖分解图；
图9为本发明的杯子的实施例2的杯盖另一视角分解图；
图10为本发明的杯子的实施例3的剖视图；
图11为本发明的杯子的实施例3的斯特林发动机单元的示意图；
图12为图11中斯特林发动机单元的分解结构示意图；
图13为图11中斯特林发动机单元的剖视图；
图14为图11中斯特林发动机单元的第二气缸和第二活塞的分解结构示意图；
图15为本发明的杯子的实施例4的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1～图5所示，一种带有水平式斯特林发动机的杯子，包括杯体101及盖设于该杯体101上的杯盖，杯盖包括盖体20，盖体20上设有斯特林发动机单元10，盖体20的外侧脱卸式地设有一罩体100，斯特林发动机单元10则位于该罩体100内。
斯特林发动机单元10的吸热面14能从盖体20内侧吸热。盖体20包括本体4及设于本体4内的隔热套5，斯特林发动机单元10的吸热面14与本体4为分体件，盖体20还包括一隔热盖6，该隔热盖6能启闭地设于隔热套5下端。隔热套5内壁具有内螺纹，对应地，隔热盖6的螺纹部61具有与内螺纹适配的外螺纹，并且，隔热盖6的螺纹部61具有多个纵向的通气槽62。
本体4中部具有供斯特林发动机单元10的吸热面14伸入的安装孔，隔热套5上端面围绕中孔成型有一环形的密封槽51，该密封槽51内设有密封圈7，斯特林发动机单元10的吸热面14与隔热套5上端面相配合。
如图6和图7所示，本实施例中的斯特林发动机单元10包括第一气缸1，第二气缸2，支架32，飞轮3，第一曲柄12，第二曲柄22，第一活塞15及第二活塞25，第一气缸1下端面形成吸热面14，上端面形成散热面13；第二气缸2与第一气缸1连通；支架32纵向设于第一气缸1的上端面；飞轮3通过一中心轴31能转动地设于支架32上，支架32上设有轴承33，中心轴31贯穿通过轴承33设置；第一曲柄12设于中心轴31一端，第二曲柄22设于中心轴31另一端；第一活塞15能上下移动地设于第一气缸1内并上端通过第一连杆11与第一曲柄12偏心位置连接；第二活塞25能上下移动地设于第二气缸2内并上端通过第二连杆21与第二曲柄22偏心位置连接。
使用时，向杯体101内加入温水或沸水，摘下罩体100，将杯盖置于杯体101上，几分钟后，使第一气缸1和第二气缸2分别形成热气缸和冷气缸，使两个活塞的相互移动，工作介质在第一气缸1和笫二气缸2之间来回流动，完成四个循环过程：
1.定容吸热过程，第一活塞15和第二活塞25均处于下止点位置不动，第一气缸的下部分空气实现定容情况下温度升高，第一气缸1下部压力升高。
2.定温膨胀过程，第二活塞25均处于下止点位置不动，第一活塞15由下止点开始上行，其间第一气缸1下部分的空气通过第一气缸1的加热，吸收热量，维持温度不变。
3.定容放热过程，第一活塞15和第二活塞25以同样的速度上行整个冲程，各自达到上止点，在定容情况下将空气从第一气缸1上部分推到第二气缸2下部分，即从热气室推到冷气室，向外界放出热量，使空气温度下降，第二气缸2上部分空气压力升高。
4.定温压缩过程，第二活塞25由上止点开始下行，压缩第二气缸2内的空气，维持工质温度不变，使第二气缸2下部分空气压力升高，从而推动第一活塞15下行。这样回复到初始状态完成一次闭合循环。
上述过程中，在启动时，需要用手拨一下或者其他方式使得飞轮3具有一定的初始速度。通过旋转隔热盖6可以实现启闭热传导，旋开时，热空气可以从通气槽62进入，从而被吸热面14吸收。
实施例2
如图8和图9所示，在本实施例中，与实施例1的区别在于，斯特林发动机单元10的吸热面14与本体4为一体件，即本体4上端面即为斯特林发动机单元10的吸热面14。
实施例3
如图10～14所示，盖体20包括本体4及设于本体4内的隔热套5，盖体20中部具有供斯特林发动机单元10的第一气缸1伸入的安装孔，斯特林发动机单元10的吸热面14和散热面13分别与本体4的上端面和下端面适配，盖体20的外侧脱卸式地设有一罩体100，斯特林发动机单元10位于该罩体100内。
在本实施例中，与实施例1的区别在于，斯特林发动机单元10的第二活塞25的底端设有一磁铁255，并且在第二活塞25的外周上倾斜地成型有一导向槽256。或者，可替代的，也可以将第二活塞25中部成型为中空，将导向槽256成型于内壁。但以设于导向槽256成型于外周为优选。
第一活塞15上设有一与磁铁255间隙式磁吸配合的驱动块151，驱动块151可以采用磁铁也可以采用铁磁性物质制作。第二气缸2顶端通过转轴23设置有水平的飞轮3，该飞轮3的转动方向与第二活塞25的运动方向垂直，转轴23通过一套环231向下连接有一驱动杆232，该驱动杆232的端部设于导向槽256内并能沿着导向槽256移动，本实施例中的驱动杆232的端部成型有一球头233，便于滑移。当第二活塞25上下直线往复运动时，球头233沿着导向槽256移动，从而使得驱动杆232转动，并能带动转轴23转动，从而带动飞轮3在水平面内转动。反之，当飞轮3转动时，亦同样带动第二活塞上下直线运动。第二气缸2顶端设有一封盖24，转轴23能转动地贯穿设于该封盖24上，封盖24与第二气缸2连接固定。第二气缸2的内侧底部设有一安装环26，该安装环26中部成型有供磁铁255伸入的通孔261。
为避免第二活塞25转动，第二气缸2的内壁纵向成型有一条形槽271，对应地，第二活塞25具有一与条形槽271导向适配的导向筋257，导向筋257与条形槽271适配，可以限制第二活塞25发生转动，确保第二活塞25能上下移动。
工作原理：同样需要给飞轮3一个初始的动力，第二活塞25的上下运动是通过飞轮3的运转带动的。飞轮3运转，通过驱动杆232上配合于导向槽256内的球头233来驱动第二活塞25上下往复运动的，第二活塞25做功，第二活塞25到第一气缸1上端时，此时磁铁255与驱动块151距离最远，受重力影响，第一活塞15是会掉到吸热面14上的。只有当第二活塞25下移时，磁铁255此时与驱动块151距离变小，磁铁255才能将驱动块151吸引上来，随着第一活塞15的上下移动，通过磁铁255的作用才使得第一活塞15上下运动，从而达到移气的目的。
当启动后，第二活塞25的上下运动的动力源是通过气体的膨胀收缩来实现的，飞轮3在整个过程中起到储能作用。即与实施例1类似的，第一气缸1和第二气缸2分别形成热气缸和冷气缸，使两个活塞的相互移动，第一气缸1的吸热面14受热，第一气缸1内空气受热膨胀推动第二活塞25。
实施例4
如图15所示，在本实施例中，与实施例14的区别在于，斯特林发动机单元10的散热面13与本体4为一体件，隔热套5的内壁形成斯特林发动机单元10的第一气缸1侧壁，斯特林发动机单元10的吸热面14嵌设于隔热套5的下端面。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明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发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1.一种带有水平式斯特林发动机的杯子，包括杯体(101)，其特征在于：还包括斯特林发动机单元(10)，所述斯特林发动机单元(10)包括互相连通的第一气缸(1)和第二气缸(2)，所述第一气缸(1)上形成有用于从所述杯体(101)内吸热的吸热面(14)，所述斯特林发动机单元(10)还包括设置在所述第一气缸(1)内的第一活塞(15)、设置在所述第二气缸(2)内作直线运动的第二活塞(25)、以及在水平面内旋转的飞轮(3)，所述第一活塞(15)和第二活塞(25)上设有相匹配的联动机构，所述飞轮(3)通过转轴(23)设于所述第二气缸(2)的顶端，所述转轴(23)由所述第二活塞(25)带动转动，所述第二活塞(25)的外周或内壁上倾斜地成型有导向槽(256)，所述转轴(23)下连接有驱动杆(232)，所述驱动杆(232)的端部设于所述导向槽(256)内并能沿着所述导向槽(256)移动。
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