CN111956029A - 一种变温杯及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变温杯，包括杯体，所述杯体为双层结构，包括内胆和外壳，所述内胆和外壳之间设置有填充部，所述填充部包括有相变层，所述相变层包裹设置于内胆外部，所述填充层还包括设置于相变层外部的隔离层，所述隔离层为变容式空腔结构。本发明还公开了上述变温杯的加工工艺，利用包括有相变层和隔离层的填充部设置于杯体的内胆与外壳之间，通过相变层对内胆内的液体进行快速变温，并利用隔离层对相变层进行保温，使得杯内液体能够维持特定温度，而变容式空腔结构的隔离层在容积降低后保温效果消失，相变层可向外壳散热，达到降温效果。

Description

一种变温杯及其加工工艺

技术领域

本发明涉及杯体制造技术领域，尤其是涉及一种变温杯及其加工工艺。

背景技术

变温杯，是一种可调节饮用水水温的一款新形保温杯。它便捷，稳定，可持续保温24h以上。保温杯保温性能根据传热学知识,热量的传递方式有3种:热传导、热对流和热辐射。一般来说,设计保温杯时会从这三方面出发来散热,从而提高保温杯的保温性能种比较常见的方法是真空膜法,常用于双层不锈钢保温杯中。具体实现方式就是抽去内外壳体之间的空气制造亚真空区,再在内阻表面一层光亮的金属膜,这种方法是从降低热传导和热射，两种方式出发来抑制热传进过程的。将空气抽取后,内胆和外壳之间的传热介质就大大减少了,热传导从定义上来说是需要两种介质互相接触的,如果两种介质不发生接触,也就不会有热传导的发生。而抽出空气后内胆与外壳基本处于绝状态,经热传导散失的热量也就相应地大大减少。将夹层的空气抽得越彻底,保温效果越好。光亮的表面能够大量，反射由外界发出的电磁波辐射,使得内胆温度不受外界热辐射的影响,从面隔绝了经由热辐射产生的交换。这种方法制作成本高,也就提高了此类保温杯的价格。

另一种方法可归结为填充保温材料法。这种方法的原理就是降低热传导的导热系数。在保温杯发展初期,人们在夹层中加入毛植、纤维、棉花等生活中常见的低导热率材料作为填充物。但是这些材料往往不易存,而保温杯的环境也比较潮湿,只能在一小段时间内使用,需要定期更换,否则这些填充物就会发变质,影响正常使用。后来随着工业的进步,合成纤维开始出现,这些纤维具有与原先毛、棉花等材料相似的特性,同样具有较低的导热率,而且不容易发生变化,耐腐蚀性能好,因此逐渐被广泛采用为保温杯的填充材料。不过与前一种方法不同,这种方法只是简单降低了导热系数,没有完全阻断热量的传道,因此保温效果不如前者,由于取材方便具有价格上的优势。变温杯主要是以填充材料的方式改变杯内饮用水的温度。

例如一种在中国专利文献上公开的“加有嵌套式相变储热层的保温杯”，其公告号“CN203828577U”，包括杯盖、杯体和嵌套式相变储热层，杯体设有杯体外壁和杯体内壁形成的双层壳体，嵌套式相变储热层是一个用不锈钢制成的通透的有双层筒壁形成密闭夹层侧壁的圆筒，该圆筒的密闭夹层侧壁为嵌套式相变储热层壳体，在该嵌套式相变储热层壳体内填充相变储热材料构成嵌套式相变储热层实体，将嵌套式相变储热层嵌套在杯体的双层壳体内并紧贴杯体内壁固定，将杯体内壁和杯体外壁间抽成真空，形成真空层，用杯底密封盖将其密封，由此构成加有嵌套式相变储热层的保温杯。但这种结构仍存在缺陷，即仅能对高温液体或低温液体进行变温处理，而无法对高温液体或低温液体进行保温处理，也就无法满足用户对水杯功能的多种需求。

发明内容

针对背景技术中提到的现有技术中水杯功能单一，仅能起到对杯内液体保温或降温一种作用的缺陷，本发明提供了一种变温杯及其加工工艺，利用包括有相变层和隔离层的填充部设置于杯体的内胆与外壳之间，通过相变层对内胆内的液体进行快速变温，并利用隔离层对相变层进行保温，使得杯内液体能够维持特定温度，而变容式空腔结构的隔离层在容积降低后保温效果消失，相变层可向外壳散热，达到降温效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种变温杯，包括杯体，所述杯体为双层结构，包括内胆和外壳，所述内胆和外壳之间设置有填充部，所述填充部包括有相变层，所述相变层包裹设置于内胆外部，所述填充层还包括设置于相变层外部的隔离层，所述隔离层为变容式空腔结构。所述填充部填充于内胆和外壳之间，相变层贴合内胆，能够与内胆内的液体进行快速热量传递，当内胆中倒入开水后能够迅速将热量传递至相变层，相变层吸收热量并储存热量。所述变容式隔离层用于改变相变层与外壳之间的热量传递效率，当隔离层容积最大时，隔热效果最好；容积最小时，相变层贴合外壳，隔热效果将至最低，有效实现杯体对杯内液体的温度调节。

作为优选，所述隔离层为可变式气囊，所述隔离层为弹性件。所述隔离层在容积最小时能够被相变层挤压，保证此时相变层与外壳之间的空气腔被挤压消除，以此实现相变层与外壳的热量传导。

作为优选，所述隔离层与内胆之间设置有粘合层，所述粘合层为防水胶。所述粘合层用于将隔离层与内胆稳定粘连，采用防水胶能够在隔离层出现破损时对破损处进行填充修补。

作为优选，所述相变层为石墨烯-石蜡复合制件。所述石墨烯-石墨复合制件中的石墨烯为纳米石墨烯，熔点为58~60℃，纳米石墨烯占复合材料的1%-10%，改变纳米石墨烯的占比可改善相变层的导热效率以及储热能力，石墨烯占比增加时导热效率提高，储热能力降低。

作为优选，所述杯体底部设置有调节件，所述调节件活动连接于外壳，所述调节件可沿杯体长度方向上下活动，所述调节件与隔离层之间设置有变容式储气腔，所述变容式储气腔连通于隔离层 ，所述变容式储气腔为密封结构。所述调节件用于调节隔离层的体积，通过调整变容式储气腔的体积，对连通于变容式储气腔的隔离层进行联动调整。

进一步的，所述调节件与外壳螺纹连接。所述调节件螺接与杯体外壳，所述变容式储气腔底部连接于调节件，当调节件旋离杯体时，变容式储气腔体积增大，由于变容式储气腔与隔离层连通并形成密封结构，因此隔离层气压降低，体积减小，以此实现隔离层的容积调整。

进一步的，所述调节件与变容式储气腔之间设置有滚珠层。所述滚珠层用于保证调节件与变容式储气腔之间可进行相对转动，使得变容式储气腔仅在调节件的转动过程中进行上下体积变化，不发生旋转。

进一步的，所述调节件底部设置有操作柄，所述操作柄内凹设置于杯体内部。所述操作柄用于使用者对调节件进行调整，内凹的操作柄能够在杯体放置在平面上时不占用空间，保证杯体平稳放置。

本发明还公开了上述变温杯的加工工艺，包括以下步骤：

S1：将管料按照预设尺寸避开不良段进行切割，并将切割后的管料在滚管夹具中去除毛刺；

S2：按照预设参数调整水胀机压力，并对S1中的管料进行水胀；

S3：对S2中水胀成型的管料进行分杯和割口，接着进行整形和平口，将管料调整为杯体设计尺寸；

S4：将S3中的管料进行去次和清洗，筛选得到符合标准的待加工雏形杯体；

S5：根据设计标准按照步骤S1-S4制得雏形杯体的内胆和外壳，将隔离层套接在内胆外部，并将相变层填充于内胆和外壳之间，并对内胆和外壳进行焊接；

S6：对S5中焊接成型的杯体进行焊道抛光处理，抛光后进行杯体喷漆。

所述变温杯的内胆选用SUS304不锈钢材料，通过拉伸工艺进行加工。外壳选用SUS304不锈钢材料，通过拉管、滚管、水胀、分杯、割口、整形、平口平底这几项金工工艺进行加工制造，最后对内胆和外壳进行清洗烘干，清除杂质和油污，保证填充部的顺利安置以及内胆与外壳能够焊接成型。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）利用包括有相变层和隔离层的填充部设置于杯体的内胆与外壳之间，通过相变层对内胆内的液体进行快速变温，并利用隔离层对相变层进行保温，使得杯内液体能够维持特定温度，而变容式空腔结构的隔离层在容积降低后保温效果消失，相变层可向外壳散热，达到降温效果；（2）所述隔离层在容积最小时能够被相变层挤压，保证此时相变层与外壳之间的空气腔被挤压消除，以此实现相变层与外壳的热量传导；（3）调节件可沿杯体长度方向上下活动，所述调节件与隔离层之间设置有变容式储气腔，所述变容式储气腔连通于隔离层 ，所述变容式储气腔为密封结构。所述调节件用于调节隔离层的体积，通过调整变容式储气腔的体积，对连通于变容式储气腔的隔离层进行联动调整。

附图说明

图1为本发明的非工作状态下的剖视图。

图2为本发明的工作状态下的剖视图。

图3为实施例中公开的变温杯的加工工艺流程图。

图中：1、杯体，11、内胆，12、外壳，2、相变层，3、隔离层，4、粘合层，5、调节件，6、变容式储气腔，7、操作柄，8、滚珠层。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1、2所示，一种变温杯，包括杯体1，所述杯体为双层结构，包括内胆11和外壳12，所述内胆和外壳之间设置有填充部，所述填充部包括有相变层2，所述相变层包裹设置于内胆外部，所述填充层还包括设置于相变层外部的隔离层3，所述隔离层为变容式空腔结构。所述填充部填充于内胆和外壳之间，相变层贴合内胆，能够与内胆内的液体进行快速热量传递，当内胆中倒入开水后能够迅速将热量传递至相变层，相变层吸收热量并储存热量。所述变容式隔离层用于改变相变层与外壳之间的热量传递效率，当隔离层容积最大时，隔热效果最好；容积最小时，相变层贴合外壳，隔热效果将至最低，有效实现杯体对杯内液体的温度调节。

所述隔离层为可变式气囊，所述隔离层为弹性件。所述隔离层在容积最小时能够被相变层挤压，保证此时相变层与外壳之间的空气腔被挤压消除，以此实现相变层与外壳的热量传导。

所述隔离层与内胆之间设置有粘合层4，所述粘合层为防水胶。所述粘合层用于将隔离层与内胆稳定粘连，采用防水胶能够在隔离层出现破损时对破损处进行填充修补。

所述相变层为石墨烯-石蜡复合制件。所述石墨烯-石墨复合制件中的石墨烯为纳米石墨烯，熔点为58~60℃，纳米石墨烯占复合材料的1%-10%，改变纳米石墨烯的占比可改善相变层的导热效率以及储热能力，石墨烯占比增加时导热效率提高，储热能力降低。

石墨烯的发热是通过碳原子与碳原子之间产生摩擦，从而产生热量，这种摩擦运动是一种不规则的运动，也叫布朗运动。石墨烯这种远红外线的发热方式，是释放一种8-15微米的生命光线，这种光线与太阳相同，与人体接触之后，能产生共振的原理，并且被人体吸收并转化。因此，石墨烯发热过程释放的远红外线，更是一种对人体有益的理疗光线。石墨烯发热时释放的温度，是通过一种远红外线的方式散发热量，而这种热量一旦跟人体接触就立马被人体所吸收，因此这时候人体所感受的温度，就会与之前没接触之前探测的温度会不一样。

所述杯体底部设置有调节件5，所述调节件活动连接于外壳，所述调节件可沿杯体长度方向上下活动，所述调节件与隔离层之间设置有变容式储气腔6，所述变容式储气腔连通于隔离层 ，所述变容式储气腔为密封结构。所述调节件用于调节隔离层的体积，通过调整变容式储气腔的体积，对连通于变容式储气腔的隔离层进行联动调整。所述调节件与外壳螺纹连接。所述滚珠层8用于保证调节件与变容式储气腔之间可进行相对转动，使得变容式储气腔仅在调节件的转动过程中进行上下体积变化，不发生旋转。所述调节件螺接与杯体外壳，所述变容式储气腔底部连接于调节件，当调节件旋离杯体时，变容式储气腔体积增大，由于变容式储气腔与隔离层连通并形成密封结构，因此隔离层气压降低，体积减小，以此实现隔离层的容积调整。所述调节件底部设置有操作柄7，所述操作柄内凹设置于杯体内部。所述操作柄用于使用者对调节件进行调整，内凹的操作柄能够在杯体放置在平面上时不占用空间，保证杯体平稳放置。

如图3所示，本发明还公开了上述变温杯的加工工艺，包括以下步骤：

S1：将管料按照预设尺寸避开不良段进行切割，并将切割后的管料在滚管夹具中去除毛刺；

S2：按照预设参数调整水胀机压力，并对S1中的管料进行水胀；

S3：对S2中水胀成型的管料进行分杯和割口，接着进行整形和平口，将管料调整为杯体设计尺寸；

S4：将S3中的管料进行去次和清洗，筛选得到符合标准的待加工雏形杯体；

S5：根据设计标准按照步骤S1-S4制得雏形杯体的内胆和外壳，将隔离层套接在内胆外部，并将相变层填充于内胆和外壳之间，并对内胆和外壳进行焊接；

S6：对S5中焊接成型的杯体进行焊道抛光处理，抛光后进行杯体喷漆。

所述变温杯的内胆选用SUS304不锈钢材料，通过拉伸工艺进行加工。外壳选用SUS304不锈钢材料，通过拉管、滚管、水胀、分杯、割口、整形、平口平底这几项金工工艺进行加工制造，最后对内胆和外壳进行清洗烘干，清除杂质和油污，保证填充部的顺利安置以及内胆与外壳能够焊接成型。

本实施例中，第一道工序为割管工序：将已拉管焊接好的管料进行切割（按照规定尺寸进行切割），排除管料是否有焊破或焊缝处高低不平现象。滚管工序：将管料插入滚管夹具内，管料两头毛刺去除，该工序为了防止后续工序完成后，成品有出现毛刺等不良现象。水胀工序：按照工艺参数调好水涨气压以及胀型动力；所述水胀机上设置有红外感应设备，红外感应设备为了防止操作出现意外保护操作人员当机器工作时操作人员不小心靠近水胀机，就会触发红外线警报，自动关停水胀机来保护操作人员，防止操作人员受到伤害。分杯工序: 将分杯模具进行安装好，固定好一头模具；分杯时，杯身上下模高度一致。割口工序：将分杯后的产品放入割口机，去掉不必要的料头。整形工序：将杯体口部朝上放入模具内，启动开关按钮；整形模具接触杯口压试，压合完成后上缸退回。此次工艺将口部和底部整形，使其达到设计要求且方便后续焊接底片。平口平底工序：杯体（内胆和外壳）放入平口底模具内，启动开关按钮；平口底刀具接触杯口，完成后上缸退回。此工序将杯身的高度调整到设计尺寸要求且去除前工序遗留下来的口部或者底部的毛刺。清洗挑杯工序：将内胆或者外壳放入清洗液中浸泡，去除杯中的油污和杂质，完成后进入烘干通道，去除杯中多余的液体，以保证杯子干净整洁。

内胆与外壳加工完成后，进行填充层安置，焊接工艺，使用激光焊接机将外壳和内胆的口部焊接一体，然后对内胆进行镀陶瓷。下一步工序前给口部套上橡胶圈，这一步目的是防止灌石墨烯材料的时候，杯口和内胆接触到粉料，造成内胆和杯口陶瓷的磨损，影响外观和品质。然后将石墨烯粉料装入金属钵内，同时将烤箱温度设定到90℃，待烤箱预热后将盛有石墨烯粉料的金属钵放置之中，等到烤箱将其加热10min即可，这一步目的是激活航空材料石墨烯，让其能更好的达到快速变温的效果。10min后将金属钵取出，将加热过后的粉料放入外壳和内胆的中间层，先加入一部份，然后使用特制的金属模具将粉料压入中间层，边加边用模具压紧粉料以保证粉料充分填充中间层且没有缝隙。填充完毕后，将干净的中底取出，使用专机将其压入石墨烯粉料，封住石墨烯粉料，这一步防止后续焊接中底片时粉料跑出影响保温效果。下一步工序焊接中底片，使用激光焊接机将中底片与外壳底部焊接一体。然后焊接手柄，焊接时要使用夹具来定位，这一步目的是精确定位手柄，防止手柄焊接时出现偏差。

下一步进行抛光工艺：抛焊口工序，安装好相对应的磨口模具做好首检并记录。把杯体套入磨口模具里，右手拿着砂带按在焊口处，左手拿着百洁布按在焊口处，产品磨口作业中；磨口工序，领取待加工工件，检查待加工工件上道工序是否合格，查模具装配、气管连接正常，将杯体口部朝上放入模具内，启动开关按钮；双手捂住砂轮片对杯口焊瘤磨口处理，检查杯口磨口状态，确保杯口无焊瘤、缺口、拉丝等不良现象；砂焊缝工艺：砂筋时使用180#进行杯身抛光处理，将杯身焊缝与机器上砂带平稳处理；并检查杯身抛光纹路效果；油光工序：将变温杯身与机器上布轮接触，将杯口加工至高亮且没暗黄和发黑的情况。

下一步进行喷漆工艺：准备好变温杯的喷漆夹具，制作喷漆夹具的目的是让内胆和杯口不受喷漆的影响且达到固定杯体的作用；上杯工序：将变温杯口部朝下放入准备好的喷漆夹具，对表面进行擦拭，避免杯身灰尘，影响表面油漆颗粒.；喷漆工序：领取待调漆的油漆，检查油漆是否在保质期内，合格品予以执行本工序；定期对调漆区域的灰尘检测；并定期对油漆做BPA双酚A检测，油漆以及稀释挤倒入桶内，用搅棒进行油漆均匀搅拌；并用800#过滤纱布进行油漆过滤.调整喷枪距离（一般为0.5-0.8m，本实施例中采用0.6m)，喷漆均匀对流水线上杯体进行喷漆处理。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种变温杯，包括杯体（1），其特征在于，所述杯体（1）为双层结构，包括内胆（11）和外壳（12），所述内胆（11）和外壳（12）之间设置有填充部，所述填充部包括有相变层（2），所述相变层（2）包裹设置于内胆（11）外部，所述填充层还包括设置于相变层（2）外部的隔离层（3），所述隔离层（3）为变容式空腔结构。

2.根据权利要求1所述的一种变温杯，其特征在于，所述隔离层（3）为可变式气囊，所述隔离层（3）为弹性件。

3.根据权利要求1所述的一种变温杯，其特征在于，所述隔离层（3）与内胆（11）之间设置有粘合层（4），所述粘合层（4）为防水胶体。

4.根据权利要求1所述的一种变温杯，其特征在于，所述相变层（2）为石墨烯-石蜡复合制件。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种变温杯，其特征在于，所述杯体（1）底部设置有调节件（5），所述调节件（5）活动连接于外壳（12），所述调节件（5）可沿杯体（1）长度方向上下活动，所述调节件（5）与隔离层（3）之间设置有变容式储气腔（6），所述变容式储气腔（6）连通于隔离层（3），所述变容式储气腔（6）为密封结构。

6.根据权利要求5所述的一种变温杯，其特征在于，所述调节件（5）与外壳（12）螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的一种变温杯，其特征在于，所述调节件（5）与变容式储气腔（6）之间设置有滚珠层（8）。

8.根据权利要求5所述的一种变温杯，其特征在于，所述调节件（5）底部设置有操作柄（7），所述操作柄（7）内凹设置于杯体（1）内部。

9.一种上述权利要求1-8所述的变温杯的加工工艺，包括以下步骤：

S1：将管料按照预设尺寸避开不良段进行切割，并将切割后的管料在滚管夹具中去除毛刺；

S2：按照预设参数调整水胀机压力，并对S1中的管料进行水胀；

S3：对S2中水胀成型的管料进行分杯和割口，接着进行整形和平口，将管料调整为杯体（1）设计尺寸；

S4：将S3中的管料进行去次和清洗，筛选得到符合标准的待加工雏形杯体（1）；

S5：根据设计标准按照步骤S1-S4制得雏形杯体（1）的内胆（11）和外壳（12），将隔离层（3）套接在内胆（11）外部，并将相变层（2）填充于内胆（11）和外壳（12）之间，并对内胆（11）和外壳（12）进行焊接；

S6：对S5中焊接成型的杯体（1）进行焊道抛光处理，抛光后进行杯体（1）喷漆。

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