王茹
摘 要：暖瓶的防爆设计在很早就被提出，本文主要探讨玻璃暖瓶的防爆设计，暖瓶本体设置固定架，该固定架置于暖瓶壳与瓶胆之间，固定架上设置用于给瓶胆保温的保温装置，该保温装置与电源连接，暖瓶本体下面设置吸盘，该吸盘上设置放气孔。暖瓶本体内保温装置的设置避免了瓶胆由于温差而出现爆破现象，吸盘有效防止不小心碰倒暖瓶本体而发生的爆破。
关键词：保温暖瓶 安全 防爆
中图分类号：TB41 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0095-02
19世纪末期，苏格兰科学家Jams·Duwa经过反复实验验证，得出双层玻璃可以有效保温的结论。1903年保温瓶的专利审批通过，同时伯格又把它投入市场生产。保温暖瓶问世以来，凭借其实用性，方便性等其他优越性能，迅速在世界各地推广开来。伴随着保温暖瓶的使用量的逐年递增，由传统保温暖瓶的使用所带来的安全事故频发，本文将以传统保温暖瓶为原型，探索新型保温暖瓶的防爆设计。
1 研究的必要性
1.1 保温瓶的市场需求
随着科技的发展和生活水平的提升，人们对生活品质的要求也逐步提高，保温暖瓶作为生活必须品被广泛的运用在家庭、学校生活，医疗场所，社区服务中心等需要热水的场合，保温暖瓶的出现满足了人们随时随地对热水的需求。不仅如此保温暖瓶技术还曾经常运用在科学研究事业上，例如，在实验室环境下当试剂需要保持恒温时；牛痘苗、动物血清以及其他疫苗液体也经常用保温瓶来运送。
1.2 科技改变生活
在要求保温暖瓶实用性的同时，对其安全性，技术性，外观可塑性等方面也都提出了更高的要求。为适应诸多需求，市面上各式各样的保温暖瓶应运而生，瓶芯由玻璃制品到不锈钢制品；瓶体由塑料制品到金属制品；瓶塞由木制品到塑料橡胶制品，保温暖瓶的每一次的改革都记录着科学技术的进步和生产力的迅猛发展。
2 存在的问题
传统保温暖瓶在为人们的生活的提供方便的同时，也对使用者的生命财产安全构成了潜在的威胁。在学校和家庭生活中保温暖瓶胆爆炸伤人案例时有发生，严重者造成表皮皮肤大面积灼伤，给受害者的身心带来了无法弥补的伤害。下面简要分析一下传统保温暖瓶事故的主要原因。
2.1 玻璃瓶胆内外温差大，导致爆炸
保温暖瓶的结构是在两层瓶胆中间是真空的，真空环境保证了良好的保温性，阻碍了内层瓶胆与外界空气的接触，保证了即使内外温差极大，也不会对暖瓶的使用造成影响，但当玻璃瓶胆底部的旋转性皮垫被破坏时，失去真空环境。冷空气进入后，与热水形成温差，造成瓶胆破裂。
2.2 玻璃暖瓶内外受力不均衡，导致爆炸
在向保温暖瓶内注入一部分热水后难免会进入部分空气，如果瓶塞塞得过紧，冷空气在剩余在水加热下膨胀使胆内压力过高，导致爆炸；当保温暖瓶内有一部分水时，水遇冷收缩，瓶内气压变低，外界气压较高，导致瓶胆爆炸。
2.3 瓶胆滑脱，导致爆炸
保温暖瓶瓶体大都塑料或不锈钢制品，瓶胆亦是可随时更换的，这就导致接口处结构稳定性不强，长时间使用难免造成瓶胆滑脱，当使用者载满热水行进时，若发生瓶胆滑脱的意外，可造成使用者部分皮肤的大面积灼伤甚至危及生命。
3 创新路径
针对传统保温暖瓶的问题和消费者需求，结合现如今科学技术条件支持，本次调查报告提出以下创新路径。
3.1 保温性方向
传统保温暖瓶之所以能够冬天保持饮料暖热，夏天保持饮料冷凉，是因为瓶胆分为内壁和外壁；两壁之间呈真空状。真空不能导热，所以凡是倒入瓶里的液体都能在相当长的一段时间内，保持它原有的温度。
瓶胆保温时，对热辐射反射起决定作用的是瓶胆外瓶内壁上的银膜。从理论上讲，瓶胆用于保温时，内瓶外壁所镀银膜的吸收率应越大越好，因为在此条件下它可以更多地吸收外瓶内壁反射到它表面的辐射热而对瓶胆的保温有利倘若外瓶内壁所镀银膜的反射率等于100%，即可以完全地反射瓶内所盛介质内瓶玻璃和所附银膜的辐射热，那么，保温瓶胆只需外瓶内壁镀银而无需内外壁均镀银。
保温瓶胆镀银一般采用湿膜淀积工艺。银膜是胶体银粒子在溶液中依靠粒子的布朗运动和银粒在玻璃界面还原沉积而成的。研究表明，如果某一电磁波的波长值为λm，瓶胆银膜中粒子之间的距离只要小于1/3λm时，便足以使之被阻隔而不穿透银膜。所以，保温瓶外瓶内壁上的银膜和冷藏瓶内瓶外壁上的银膜微粒间的距离分别不大于2.6μm和3.2μm，即可阻止红外辐射。在实际生产中，考虑到银膜叠积和分布的离散型，应力求使银粒间的距离分别小于上述值。
因此，想要进一步提高防爆保温暖瓶的保温性能就必须做到：（1）选择合理的银膜涂镀设备；（2）适当加热外瓶；（3）延长封口后对内瓶的冷却时间，用不低于外瓶玻璃温度的SnCl2溶液洗涤待镀瓶胆夹层玻璃表面；（4）减少银膜因烘白而失光。
3.2 安全性方向
传统保温暖瓶的弊病就在于其安全性低，一旦发生暖瓶爆炸，轻者部分表皮灼伤，重者将危及生命。而爆炸来源于瓶胆本体，以下创新设计将针对瓶膽爆炸这一问题，提出解决方案。
（1）在暖瓶周围放置用空气填充的护垫，为了增加护垫的强度，在上面增加一些强筋。而且中间部分宽于两边，可以卡在瓶胆和外壳之间，方便安装。这种操作也为外层瓶胆提供了保温环境，在提高了暖瓶安全性的同时，又进一步增强了其保温功能。
（2）设计防爆暖瓶，包括暖瓶本体，其特殊之处在于：暖瓶本体设置固定架，该固定架置于暖瓶壳与瓶胆之间，固定架上设置用于给瓶胆保温的保温装置，暖瓶本体下面设置吸盘，该吸盘上设置放气孔。所述的固定架固定在暖瓶壳内壁上，暖瓶本体的瓶口处安装出水管，出水管避免现有瓶口过大，倒水时，出现热水溢出的现象。endprint
这种防爆暖瓶设计效果是：暖瓶本体内保温装置的设置避免了瓶胆由于温差而出现爆破现象，吸盘有效防止不小心碰倒暖瓶本体而发生的爆破，结构简单、使用方便，而且安全可靠。
3.3 实用性方向
通常情况下，考虑的顾客对热水的需求不同，使用者希望对暖瓶里面水的温度做一个合理性预判，初步考虑设计一个“保温暖瓶温度变化图”，统计一般情况下暖瓶内部水温随时间变化的变化曲线，形成一张图表之后，贴在保温暖瓶外部即可让用户参照图表获悉暖瓶内水的大致温度。
另外，在学校等公共场所，为兼具观赏性原则，一般会统一配置型号一致、外形相似的保温暖瓶，这为使用者在快速区分自己和他人保温暖瓶时带来来极大的不便，针对这一问题，可以在图表上增加“姓名、联系方式”等栏目，以便区分不同的暖瓶，还方便丢失后进行找寻。
4 措施、方法
4.1 创新点介绍
防爆暖瓶。该防爆暖瓶，包括暖瓶本体，其特殊之处在于：暖瓶本体设置固定架，该固定架置于暖瓶壳与瓶胆之间，固定架上设置用于给瓶胆保温的保温装置，该保温装置与电源连接，暖瓶本体下面设置吸盘，该吸盘上设置放气孔。本实用新型的有益效果是：暖瓶本体内保温装置的设置避免了瓶胆由于温差而出现爆破现象，吸盘有效防止不小心碰倒暖瓶本体而发生的爆破，结构简单、使用方便，而且安全可靠。
4.2 图示说明
图1为本新型防爆暖瓶的一种具体实施例。该实施例包括暖瓶本体，暖瓶本体设置固定架1，该固定架1置于暖瓶壳2与瓶胆3之间，固定架1上设置用于给瓶胆3保温的保温装置4，该保温装置4与电源连接，可以安装电池或通过插头与插座连接，暖瓶本体下面设置吸盘5，该吸盘5上设置放气孔，在 暖瓶本体置于地面上，吸盘5将其吸附牢固，打开放气孔可以将暖瓶本体拿起。所述的固定架1固定在暖瓶壳2内壁上，这种结构便于更换瓶胆3，暖瓶本体的瓶口处安装出水管6，出水管6避免现有瓶口过大，倒水时，出现热水溢出的现象，该出水管6可以通过安在瓶口的塞子与瓶胆3内连通，也可以在瓶口处连接凹槽状的延伸部，该延伸部与出水管6连通。
5 结语
实践表明，许多新型饮用水器具，凭借其功能繁多，智能方便等优点，占领了很多市场份额，但其中没有一款能够替代传统的保温暖瓶，其使用方便，易于携带，价格便宜等优势。根据现如今生产力发展水平和科学技术发展速度和规模推测，传统保温暖瓶还将继续占领市场很长一段时间。因此，促使传统保温暖瓶安全性能提高的设计十分有必要，新型防爆暖瓶将继续为人们的生活提供更安全可靠地便利。
参考文献
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