張昊銘

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

關(guān)鍵詞：保溫瓶；水溫；水位；實時顯示

一、設(shè)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(tǒng)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(shè)計方案

（1）常規(guī)保溫瓶設(shè)計：保溫瓶的構(gòu)造并不復雜。中間為雙層玻璃瓶膽，兩層之間抽成真空狀態(tài)，并鍍銀或鋁，真空狀態(tài)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(nèi)部向外輻射的熱能反射回去。

（2）常規(guī)保溫瓶膽制作工藝：常規(guī)保溫瓶的核心部件是瓶膽，制造瓶膽需經(jīng)以下4個步驟：①瓶坯制備。保溫瓶用的玻璃材質(zhì)屬常用的鈉鈣硅酸鹽玻璃。取均勻無雜質(zhì)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(nèi)瓶坯和外瓶坯（見玻璃制造）。②制膽坯。內(nèi)瓶置于外瓶之中，瓶口連封成一體，并在外瓶底設(shè)置供鍍銀、抽氣操作的導管，這種玻璃構(gòu)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(nèi)瓶坯割口，外瓶坯割口割底，內(nèi)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(nèi)瓶坯割口，外瓶坯割口，內(nèi)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(nèi)瓶坯割口，外瓶坯割口并把腰部割成兩段，內(nèi)瓶放入外瓶，將腰部重新熔接，接小尾導管。③鍍銀。將一定數(shù)量銀氨絡(luò)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(tǒng)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(shè)計：利用連通器的原理，在內(nèi)瓶和外膽之間的空隙中加一個毛細導管，連接內(nèi)膽的上下兩部分，導出極少量的水，外膽形狀仍舊按照傳統(tǒng)工藝設(shè)計。關(guān)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(shè)計刻度尺，用于反映暖瓶內(nèi)的水位情況。暖瓶外殼同樣進行透明設(shè)計，金屬外殼對應部分材質(zhì)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(shè)計如圖1所示。

（4）保溫瓶可視水溫設(shè)計：①測溫元件安裝及工藝：在暖瓶內(nèi)膽與外膽底部安裝測溫元件，該元件緊貼內(nèi)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(tǒng)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(shè)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(nèi)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(shù)字式測溫，AD轉(zhuǎn)換，準確度較高。測溫三極管測量誤差±0.5℃。

三、結(jié)論

通過對傳統(tǒng)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(fā)展迅速，電子產(chǎn)品價格便宜，該項設(shè)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(chǎn)，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(chuàng)新思想。如果能夠進入市場，前景定會廣闊。

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