新型可視水溫水位保溫暖瓶

張昊銘

摘要：一名高中住校生根據生活中的實際感觸，設計了一款新型的可實時顯示水位水溫的保溫暖瓶。

關鍵詞：保溫瓶；水溫；水位；實時顯示

一、設計目的

保溫暖瓶是每個人生活中的必需品，目前市面上都是傳統意義上的暖瓶，沒有直觀實時的水位、水溫的顯示。如若有一種既能顯示水溫又能顯示水位的暖瓶，可給我們的生活帶來許多便利。

二、設計方案

（1）常規保溫瓶設計：保溫瓶的構造并不復雜。中間為雙層玻璃瓶膽，兩層之間抽成真空狀態，并鍍銀或鋁，真空狀態可以避免熱對流，玻璃本身是熱的不良導體，鍍銀的玻璃則可以將容器內部向外輻射的熱能反射回去。

（2）常規保溫瓶膽制作工藝：常規保溫瓶的核心部件是瓶膽，制造瓶膽需經以下4個步驟：①瓶坯制備。保溫瓶用的玻璃材質屬常用的鈉鈣硅酸鹽玻璃。取均勻無雜質的高溫玻璃液，在金屬模具中分別吹成壁厚為1～2mm的玻璃內瓶坯和外瓶坯（見玻璃制造）。②制膽坯。內瓶置于外瓶之中，瓶口連封成一體，并在外瓶底設置供鍍銀、抽氣操作的導管，這種玻璃構造體稱為瓶膽坯。制玻璃瓶膽坯主要有拉底封口法、縮肩封口法和腰接封口法 3種。拉底封口法是將內瓶坯割口，外瓶坯割口割底，內瓶從外瓶底端套入并用石棉塞鑲墊固定，再將外瓶底收圓封閉，接小尾導管，兩瓶口部熔封?？s肩封口法是將內瓶坯割口，外瓶坯割口，內瓶從外瓶上端套入并用石棉塞鑲墊固定，外瓶縮徑收成瓶肩并熔封兩瓶口，接小尾導管。腰接封口法是將內瓶坯割口，外瓶坯割口并把腰部割成兩段，內瓶放入外瓶，將腰部重新熔接，接小尾導管。③鍍銀。將一定數量銀氨絡合物溶液和作為還原劑的醛類溶液通過小尾導管灌入瓶膽坯夾層中，進行銀鏡反應，銀離子被還原沉積在玻璃表面形成一鏡面銀膜薄層。④抽真空。將已鍍銀層的雙層瓶膽坯的尾管與真空系統連接，加熱至300～400℃，促使玻璃釋放出所吸附的各種氣體和殘余水分。同時用真空泵抽氣，瓶膽夾層空間的真空度達103～104mmHg時熔封尾管。

（3）保溫瓶可視水位設計：利用連通器的原理，在內瓶和外膽之間的空隙中加一個毛細導管，連接內膽的上下兩部分，導出極少量的水，外膽形狀仍舊按照傳統工藝設計。關鍵步驟是在瓶膽鍍銀過程中，增加的毛細導管和與導管對應部分的外膽保留透明玻璃，外膽透明玻璃處可設計刻度尺，用于反映暖瓶內的水位情況。暖瓶外殼同樣進行透明設計，金屬外殼對應部分材質可采用透明有機玻璃，塑料外殼此部分可采用透明塑料。瓶膽設計如圖1所示。

（4）保溫瓶可視水溫設計：①測溫元件安裝及工藝：在暖瓶內膽與外膽底部安裝測溫元件，該元件緊貼內膽，將引線導出至外膽外，引線導出部分的封工藝可參考傳統保溫瓶膽制作的抽真空部分。工藝部分先將測溫元件固定好，引線導出外膽后進行融封，融封處可做加厚處理。溫度部分安裝設計示意圖見圖2。

（5）測量誤差：水位測量由于采用連通管原理，連通管在內外膽之間，沒有顯示誤差，只有視覺誤差，并且保證了保溫的效果。溫度測量由于數字式測溫，AD轉換，準確度較高。測溫三極管測量誤差±0.5℃。

三、結論

通過對傳統保溫瓶制作的工藝研究，在制作工藝上增加水溫水位實時顯示兩項功能完全可能。目前電子電路發展迅速，電子產品價格便宜，該項設計電路簡單，用到的電子元器件很少且均可從市場買到，可以批量生產，因此暖瓶制作成本增加很少，但是在功能上完全顛覆了人們的理念，具有創新思想。如果能夠進入市場，前景定會廣闊。

參考文獻：

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