基于傳統(tǒng)保溫暖瓶的防爆設計

王茹

摘 要：暖瓶的防爆設計在很早就被提出，本文主要探討玻璃暖瓶的防爆設計，暖瓶本體設置固定架，該固定架置于暖瓶殼與瓶膽之間，固定架上設置用于給瓶膽保溫的保溫裝置，該保溫裝置與電源連接，暖瓶本體下面設置吸盤，該吸盤上設置放氣孔。暖瓶本體內保溫裝置的設置避免了瓶膽由于溫差而出現爆破現象，吸盤有效防止不小心碰倒暖瓶本體而發(fā)生的爆破。

關鍵詞：保溫暖瓶 安全 防爆

中圖分類號：TB41 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0095-02

19世紀末期，蘇格蘭科學家Jams·Duwa經過反復實驗驗證，得出雙層玻璃可以有效保溫的結論。1903年保溫瓶的專利審批通過，同時伯格又把它投入市場生產。保溫暖瓶問世以來，憑借其實用性，方便性等其他優(yōu)越性能，迅速在世界各地推廣開來。伴隨著保溫暖瓶的使用量的逐年遞增，由傳統(tǒng)保溫暖瓶的使用所帶來的安全事故頻發(fā)，本文將以傳統(tǒng)保溫暖瓶為原型，探索新型保溫暖瓶的防爆設計。

1 研究的必要性

1.1 保溫瓶的市場需求

隨著科技的發(fā)展和生活水平的提升，人們對生活品質的要求也逐步提高，保溫暖瓶作為生活必須品被廣泛的運用在家庭、學校生活，醫(yī)療場所，社區(qū)服務中心等需要熱水的場合，保溫暖瓶的出現滿足了人們隨時隨地對熱水的需求。不僅如此保溫暖瓶技術還曾經常運用在科學研究事業(yè)上，例如，在實驗室環(huán)境下當試劑需要保持恒溫時；牛痘苗、動物血清以及其他疫苗液體也經常用保溫瓶來運送。

1.2 科技改變生活

在要求保溫暖瓶實用性的同時，對其安全性，技術性，外觀可塑性等方面也都提出了更高的要求。為適應諸多需求，市面上各式各樣的保溫暖瓶應運而生，瓶芯由玻璃制品到不銹鋼制品；瓶體由塑料制品到金屬制品；瓶塞由木制品到塑料橡膠制品，保溫暖瓶的每一次的改革都記錄著科學技術的進步和生產力的迅猛發(fā)展。

2 存在的問題

傳統(tǒng)保溫暖瓶在為人們的生活的提供方便的同時，也對使用者的生命財產安全構成了潛在的威脅。在學校和家庭生活中保溫暖瓶膽爆炸傷人案例時有發(fā)生，嚴重者造成表皮皮膚大面積灼傷，給受害者的身心帶來了無法彌補的傷害。下面簡要分析一下傳統(tǒng)保溫暖瓶事故的主要原因。

2.1 玻璃瓶膽內外溫差大，導致爆炸

保溫暖瓶的結構是在兩層瓶膽中間是真空的，真空環(huán)境保證了良好的保溫性，阻礙了內層瓶膽與外界空氣的接觸，保證了即使內外溫差極大，也不會對暖瓶的使用造成影響，但當玻璃瓶膽底部的旋轉性皮墊被破壞時，失去真空環(huán)境。冷空氣進入后，與熱水形成溫差，造成瓶膽破裂。

2.2 玻璃暖瓶內外受力不均衡，導致爆炸

在向保溫暖瓶內注入一部分熱水后難免會進入部分空氣，如果瓶塞塞得過緊，冷空氣在剩余在水加熱下膨脹使膽內壓力過高，導致爆炸；當保溫暖瓶內有一部分水時，水遇冷收縮，瓶內氣壓變低，外界氣壓較高，導致瓶膽爆炸。

2.3 瓶膽滑脫，導致爆炸

保溫暖瓶瓶體大都塑料或不銹鋼制品，瓶膽亦是可隨時更換的，這就導致接口處結構穩(wěn)定性不強，長時間使用難免造成瓶膽滑脫，當使用者載滿熱水行進時，若發(fā)生瓶膽滑脫的意外，可造成使用者部分皮膚的大面積灼傷甚至危及生命。

3 創(chuàng)新路徑

針對傳統(tǒng)保溫暖瓶的問題和消費者需求，結合現如今科學技術條件支持，本次調查報告提出以下創(chuàng)新路徑。

3.1 保溫性方向

傳統(tǒng)保溫暖瓶之所以能夠冬天保持飲料暖熱，夏天保持飲料冷涼，是因為瓶膽分為內壁和外壁；兩壁之間呈真空狀。真空不能導熱，所以凡是倒入瓶里的液體都能在相當長的一段時間內，保持它原有的溫度。

瓶膽保溫時，對熱輻射反射起決定作用的是瓶膽外瓶內壁上的銀膜。從理論上講，瓶膽用于保溫時，內瓶外壁所鍍銀膜的吸收率應越大越好，因為在此條件下它可以更多地吸收外瓶內壁反射到它表面的輻射熱而對瓶膽的保溫有利倘若外瓶內壁所鍍銀膜的反射率等于100%，即可以完全地反射瓶內所盛介質內瓶玻璃和所附銀膜的輻射熱，那么，保溫瓶膽只需外瓶內壁鍍銀而無需內外壁均鍍銀。

保溫瓶膽鍍銀一般采用濕膜淀積工藝。銀膜是膠體銀粒子在溶液中依靠粒子的布朗運動和銀粒在玻璃界面還原沉積而成的。研究表明，如果某一電磁波的波長值為λm，瓶膽銀膜中粒子之間的距離只要小于1/3λm時，便足以使之被阻隔而不穿透銀膜。所以，保溫瓶外瓶內壁上的銀膜和冷藏瓶內瓶外壁上的銀膜微粒間的距離分別不大于2.6μm和3.2μm，即可阻止紅外輻射。在實際生產中，考慮到銀膜疊積和分布的離散型，應力求使銀粒間的距離分別小于上述值。

因此，想要進一步提高防爆保溫暖瓶的保溫性能就必須做到：（1）選擇合理的銀膜涂鍍設備；（2）適當加熱外瓶；（3）延長封口后對內瓶的冷卻時間，用不低于外瓶玻璃溫度的SnCl2溶液洗滌待鍍瓶膽夾層玻璃表面；（4）減少銀膜因烘白而失光。

3.2 安全性方向

傳統(tǒng)保溫暖瓶的弊病就在于其安全性低，一旦發(fā)生暖瓶爆炸，輕者部分表皮灼傷，重者將危及生命。而爆炸來源于瓶膽本體，以下創(chuàng)新設計將針對瓶膽爆炸這一問題，提出解決方案。

（1）在暖瓶周圍放置用空氣填充的護墊，為了增加護墊的強度，在上面增加一些強筋。而且中間部分寬于兩邊，可以卡在瓶膽和外殼之間，方便安裝。這種操作也為外層瓶膽提供了保溫環(huán)境，在提高了暖瓶安全性的同時，又進一步增強了其保溫功能。

（2）設計防爆暖瓶，包括暖瓶本體，其特殊之處在于：暖瓶本體設置固定架，該固定架置于暖瓶殼與瓶膽之間，固定架上設置用于給瓶膽保溫的保溫裝置，暖瓶本體下面設置吸盤，該吸盤上設置放氣孔。所述的固定架固定在暖瓶殼內壁上，暖瓶本體的瓶口處安裝出水管，出水管避免現有瓶口過大，倒水時，出現熱水溢出的現象。endprint

這種防爆暖瓶設計效果是：暖瓶本體內保溫裝置的設置避免了瓶膽由于溫差而出現爆破現象，吸盤有效防止不小心碰倒暖瓶本體而發(fā)生的爆破，結構簡單、使用方便，而且安全可靠。

3.3 實用性方向

通常情況下，考慮的顧客對熱水的需求不同，使用者希望對暖瓶里面水的溫度做一個合理性預判，初步考慮設計一個“保溫暖瓶溫度變化圖”，統(tǒng)計一般情況下暖瓶內部水溫隨時間變化的變化曲線，形成一張圖表之后，貼在保溫暖瓶外部即可讓用戶參照圖表獲悉暖瓶內水的大致溫度。

另外，在學校等公共場所，為兼具觀賞性原則，一般會統(tǒng)一配置型號一致、外形相似的保溫暖瓶，這為使用者在快速區(qū)分自己和他人保溫暖瓶時帶來來極大的不便，針對這一問題，可以在圖表上增加“姓名、聯系方式”等欄目，以便區(qū)分不同的暖瓶，還方便丟失后進行找尋。

4 措施、方法

4.1 創(chuàng)新點介紹

防爆暖瓶。該防爆暖瓶，包括暖瓶本體，其特殊之處在于：暖瓶本體設置固定架，該固定架置于暖瓶殼與瓶膽之間，固定架上設置用于給瓶膽保溫的保溫裝置，該保溫裝置與電源連接，暖瓶本體下面設置吸盤，該吸盤上設置放氣孔。本實用新型的有益效果是：暖瓶本體內保溫裝置的設置避免了瓶膽由于溫差而出現爆破現象，吸盤有效防止不小心碰倒暖瓶本體而發(fā)生的爆破，結構簡單、使用方便，而且安全可靠。

4.2 圖示說明

圖1為本新型防爆暖瓶的一種具體實施例。該實施例包括暖瓶本體，暖瓶本體設置固定架1，該固定架1置于暖瓶殼2與瓶膽3之間，固定架1上設置用于給瓶膽3保溫的保溫裝置4，該保溫裝置4與電源連接，可以安裝電池或通過插頭與插座連接，暖瓶本體下面設置吸盤5，該吸盤5上設置放氣孔，在 暖瓶本體置于地面上，吸盤5將其吸附牢固，打開放氣孔可以將暖瓶本體拿起。所述的固定架1固定在暖瓶殼2內壁上，這種結構便于更換瓶膽3，暖瓶本體的瓶口處安裝出水管6，出水管6避免現有瓶口過大，倒水時，出現熱水溢出的現象，該出水管6可以通過安在瓶口的塞子與瓶膽3內連通，也可以在瓶口處連接凹槽狀的延伸部，該延伸部與出水管6連通。

5 結語

實踐表明，許多新型飲用水器具，憑借其功能繁多，智能方便等優(yōu)點，占領了很多市場份額，但其中沒有一款能夠替代傳統(tǒng)的保溫暖瓶，其使用方便，易于攜帶，價格便宜等優(yōu)勢。根據現如今生產力發(fā)展水平和科學技術發(fā)展速度和規(guī)模推測，傳統(tǒng)保溫暖瓶還將繼續(xù)占領市場很長一段時間。因此，促使傳統(tǒng)保溫暖瓶安全性能提高的設計十分有必要，新型防爆暖瓶將繼續(xù)為人們的生活提供更安全可靠地便利。

參考文獻

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