CN109813185B - 鞭炮及鞭炮结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种鞭炮，包括壳体、无火药燃料单元及接口单元；所述接口单元用于向所述无火药燃料单元施加电压；其中，所述无火药燃料单元在施加预设电压后能够产生膨胀气体，以形成引发爆炸的膨胀压力。上述鞭炮，由于该鞭炮需要施加预设电压后，方可发生爆炸，相比现有技术中的具有火药的鞭炮，一方面便于存储和运输，且不易受到外界环境的影响，安全隐患小。另一方面，燃料单元为无火药单元，爆炸后不会释放大量例如二氧化硫、一氧化硫等气体，不会污染环境。又一方面，由于每个鞭炮都需要施加电压后，才能爆炸，不易发生连锁反应，且爆炸产生的能量相对可控，可进一步降低了安全隐患。还提供一种鞭炮结构。

Description

鞭炮及鞭炮结构

技术领域

本发明涉及鞭炮技术领域，尤其涉及一种无火药鞭炮及鞭炮结构。

背景技术

鞭炮是吉祥的象征，每逢佳节或者喜庆之日炮竹声震而发聩，彩色火花漫天飞舞，给人们带来欢乐和鼓舞。然而，由于传统的鞭炮是通过火药燃放，燃放时会产生较为浓烈的烟雾以及具有刺激性气味的膨胀气体，容易污染环境，也存在安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对传统的鞭炮容易污染环境且存在安全隐患的问题，提供一种能够改善上述问题的鞭炮及鞭炮结构。

一种鞭炮，包括：

壳体；

收容于壳体内的无火药燃料单元；及

与电源连接的接口单元，所述接口单元用于向所述无火药燃料单元施加电压；

其中，所述无火药燃料单元在施加预设电压后能够产生膨胀气体，以形成引发爆炸的膨胀压力。

上述鞭炮，由于该鞭炮需要施加预设电压后，方可发生爆炸，相比现有技术中的具有火药的鞭炮，一方面便于存储和运输，且不易受到外界环境的影响，安全隐患小。另一方面，燃料单元为无火药单元，爆炸后不会释放大量例如二氧化硫、一氧化硫等气体，不会污染环境。又一方面，由于每个鞭炮都需要施加电压后，才能爆炸，不易发生连锁反应，且爆炸产生的能量相对可控，可进一步降低了安全隐患。

在一实施例中，所述壳体具有临界承压值；

所述膨胀压力大于所述壳体的临界承压值。

在一实施例中，所述壳体包括：

本体，具有收容腔及位于所述本体相对两端的开口，所述开口与所述收容腔连通，所述无火药燃料单元设于所述收容腔内；

封闭塞，用于封堵所述开口。

在一实施例中，所述壳体还包括隔离密封层；

所述隔离密封层覆盖于所述收容腔的内壁，且位于所述无火药燃料单元与所述收容腔内壁之间。

在一实施例中，所述无火药燃料单元包括彼此绝缘设置的第一电极材料和第二电极材料；

所述接口单元用于向所述第一电极材料和所述第二电极材料之间施加电压；

所述第一电极材料在施加预设电压后可分解产生气体，以进一步形成所述膨胀气体。

在一实施例中，所述第一电极材料包括浸有电解质液的承载体；或者所述第一电极材料包括电解质聚合物；

所述第二电极材料包括铝。

在一实施例中，所述无火药燃料单元包括彼此绝缘设置的第一电极材料和第二电极材料；

所述接口单元用于向所述第一电极材料和所述第二电极材料之间施加电压；

在施加预设电压后，所述无火药燃料单元可发生燃烧，以形成所述膨胀气体。

在一实施例中，所述第一电极材料包括二氧化锰；

所述第二电极材料包括钽。

在一实施例中，所述无火药燃料单元还包括绝缘隔离件；

所述绝缘隔离件设置于所述第一电极材料和第二电极材料之间。

在一实施例中，所述接口单元包括与第一电极材料连接的第一电极引线，以及与所述第二电极材料连接的第二电极引线。

在一实施例中，所述第一电极引线与电源的正极相连，所述第二电极引线与电源的负极相连，所述接口单元向所述无火药燃料单元施加第一预设电压，所述无火药燃料单元能够产生膨胀气体，以形成引发爆炸的膨胀压力；

所述第一电极引线与电源的负极相连，所述第二电极引线与电源的正极相连，所述接口单元向所述无火药燃料单元施加第二预设电压，所述无火药燃料单元能够产生膨胀气体，以形成引发爆炸的膨胀压力；

其中，所述第二预设电压高于所述第一预设电压。

在一实施例中，所述鞭炮还包括燃放效果辅助品；

所述燃放效果辅助品设置于所述壳体内。

一种鞭炮结构，包括多个连接成串的鞭炮；

所述鞭炮为上述任一实施中所述的鞭炮。

附图说明

图1为本发明一实施例中的鞭炮的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由……组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。

应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。

还应当理解的是，在解释元件时，尽管没有明确描述，但元件解释为包括误差范围，该误差范围应当由本领域技术人员所确定的特定值可接受的偏差范围内。例如，“大约”、“近似”或“基本上”可以意味着一个或多个标准偏差内，在此不作限定。

正如背景技术所述，人们在传统节日、婚礼喜庆、各类庆典、庙会活动等场合几乎都会燃放鞭炮，特别是在春节期间，鞭炮的使用量超过全年用量的接近一半。但传统的火药鞭炮生产上存在巨大的安全隐患，一方面生产过程中稍有不慎极易产生连锁反应，爆炸产生的能量巨大且不可控。另一方面，传统火药鞭炮制成后在存储和运输过程中也存在安全隐患，各个鞭炮之间由引线连接，爆炸产生的连锁反应不可控制，现实中一些重大伤亡事故也是由此产生。又一方面，传统火药鞭炮在燃放过程中存在大量的空气污染，这也是其被逐渐淘汰的原因，火药燃烧产生的大量二氧化硫、一氧化硫、二氧化氮等气体，污染环境的同时也对我们的身体健康产生伤害。尤其是烟气中的氮氧化合物经阳光紫外线照射，发生光化学反应，产生一种光化学烟雾，它是一种有毒性的二次污染物，能够刺激人眼、鼻粘膜，从而引起病变，甚至会引起头痛。再一方面，传统火药鞭炮燃放时，鞭炮内部体积极度膨胀会产生巨大的爆炸力，将鞭炮的外壳或两端的封口物溅射而引燃例如周边环境中的汽车、织物、绿化织物等，造成财产损失和火灾危害。

针对上述问题，市面上出现了一种鞭炮，其通过在鞭炮内填充可燃气体，通过引燃可燃气体而产生爆炸的效果，其可以一定程度上降低环境污染，且可燃气体燃烧体积膨胀较小，爆炸范围相对可控。但是，该种鞭炮需要向鞭炮外壳内填充可燃气体，制作工艺复杂、成本高，且仍然在制作过程和储存运输过程中存在较大的安全隐患。市面上出现了另一种鞭炮，采用电子爆竹去模拟传统鞭炮，具体是采用扬声器播放声音、LED闪光的方式去模拟火药鞭炮，但该种鞭炮虽然能够产生对应的声光效果，但没有爆炸感，更无法模拟出爆竹组成的鞭炮依次爆炸的节奏和现象，与真实鞭炮的效果差距较大。

为解决上述问题，本发明提供了一种鞭炮，能够较佳地改善上述问题。

图1示出了本发明一实施例中的鞭炮的结构示意图；为便于描述，附图仅示出了与本发明实施例相关的结构。

参阅附图，本发明一实施例中的鞭炮10，包括壳体12、收容于壳体12内的无火药燃料单元14，以及与电源连接的接口单元16。

接口单元16用于向无火药燃料单元14施加电压，无火药燃料单元14在施加预设电压后能够产生膨胀气体以形成引发鞭炮10发生爆炸的膨胀压力。由于该鞭炮10需要施加预设电压后，方可发生爆炸，相比现有技术中的具有火药的鞭炮10，一方面便于存储和运输，且不易受到外界环境的影响，安全隐患小。另一方面，燃料单元为无火药单元，爆炸后不会释放大量例如二氧化硫、一氧化硫等气体，不会污染环境。又一方面，由于每个鞭炮10都需要施加电压后，才能爆炸，不易发生连锁反应，且爆炸产生的能量相对可控，可进一步降低了安全隐患。

可以理解，预设电压可以根据实际情况而确定，例如，可以根据无火药燃料的材料构成不同而设定相应的电压值，在此不作限定。

容易理解，爆炸是指在较短时间和较小空间内，能量从一种形式向另一种或几种形式转化并伴有强烈机械效应的过程。壳体12用于提供收容空间，无火药燃料单元14收容于壳体12内，壳体12作为承压部件，在爆炸前使无火药燃料单元14产生的膨胀气体可处于一个相对膨胀气体体积较小的空间内，该膨胀气体在壳体12的收容空间内迅速膨胀，从而可以确保鞭炮10的爆炸、燃放效果。

例如，壳体12具有一临界承压值，前述的无火药燃料单元14产生的膨胀气体的膨胀压力大于壳体12的临界承压值，使壳体12分解并产生爆炸效果。一些实施例中，壳体12包括本体122及封闭塞124，本体122可以呈筒状，具有收容腔及位于本体122相对两端的开口，无火药燃料单元14收容于该收容腔内，封闭塞124用于将开口封堵，以形成一密闭空间。具体到一些实施方式中，壳体12可以采用例如传统鞭炮10的纸屑外壳，亦可以采用其他可承受一定压强的材料制成，在此不作限定，能够保证鞭炮10的爆炸、燃放效果即可。该封闭塞124可以采用塑料、橡胶、胶泥等，可以与壳体12本体122配合形成承受一定压强的密闭空间。

一些实施例中，壳体12还包括隔离密封层126，该隔离密封层126覆盖于收容腔的内壁，且位于无火药燃料单元14与收容腔内壁之间，以将无火药燃料单元14与壳体12的本体122隔离，从而防止无火药燃料单元14内的物质通过壳体12的本体122泄漏，或因壳体12的本体122例如在运输和储存过程中受外力损伤而造成的无火药燃料单元14内的物质泄漏。具体到一些实施方式中，该隔离密封层126可以由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯等塑料形成，在另一些实施方式中，该隔离密封层126亦可为铝箔，在此不作限定。

应当理解的是，该隔离密封层126采用上述的有机高分子材料以及铝箔可以为壳体12提供一定的韧性，从而使无火药燃料单元14在施加预设电压后产生的膨胀气体可以提供更高的膨胀压力，从而提高爆炸、燃放效果。

一些实施例中，无火药燃料单元14包括彼此绝缘设置的第一电极材料142和第二电极材料144，接口单元16用于向第一电极材料142和第二电极材料144之间施加电压，第一电极材料142在施加预设电压后可分解产生气体，以进一步形成所述膨胀气体。具体到一些实施方式中，第一电极材料142可以为正极材料，第二电极材料144可以为负极材料。

例如，具体到一些实施例中，第一电极材料142包括浸有电解质液的承载体，或者包括电解质聚合物，第二电极材料144包括铝的金属箔。此时，第一电解材料为正极材料，第二电极材料144为负极材料。当接口单元16向第一电极材料142和第二电极材料144之间施加预设电压，第一电极材料142中的电解液或电解质聚合物会快速分解而产生气体，气体迅速膨胀。与此同时，电解液或电解质聚合物分解过程中会产生大量热量，第二负极材料受热而发生燃烧，进一步放热使气体膨胀而形成前述的引发爆炸的膨胀气体，进而形成无火药爆炸的效果。具体到实施方式中，该承载体可以为可以浸有电解质溶液的薄膜或薄膜。

一些实施例中，在施加预设电压后，无火药燃料单元14可发生燃烧，以形成所述膨胀气体。例如，具体到一些实施例中，第一电极材料142包括二氧化锰，第二电极材料144包括钽。此时，第一电极材料142同样是正极材料，第二电极材料144是负极材料。当接口单元16向第一电极材料142和第二电极材料144之间施加预设电压，第一电极材料142中由于包含二氧化锰而迅速升温，引起无火药燃料单元14中例如第二电极材料144中的钽等其他物质快速燃烧，同样可以形成无火药爆炸的效果。

需要强调的是，第一电极材料142和第二电极材料144绝缘设置，其可以相当于电容的两个电极板，当接口单元16向第一电极材料142和第二电极材料144之间施加预设电压，从而可以将电容击穿或致使两者之间导电形成电流。例如，当第一电极材料142包括浸有电解质液的承载体，或者包括电解质聚合物，则会使电解液或电解质聚合物分解。当第一电极材料142包括二氧化锰，则会使二氧化锰升温，从而引燃钽等其他可燃物质。

一些实施例中，该无火药燃料单元14还包括绝缘隔离件146，该绝缘隔离件146设置于第一电极材料142和第二电极材料144之间，以起到绝缘间隔作用，保证在正常状态下第一电极材料142和第二电极材料144不会发生相互干扰。具体地，该绝缘隔离件146为金属氧化膜层，其设置于第一电极材料142和第二电极材料144之间，起到绝缘间隔作用。具体到实施方式中，该金属氧化膜层为氧化铝膜层或五氧化二钽膜层。

一些实施例中，该鞭炮10还包括燃放效果辅助品148，该燃放效果辅助品148设置于壳体12内，用以在燃放时产生光电、烟雾等效果。例如，具体到实施方式中，该燃放效果辅助品148设置于壳体12的收容腔内，可以包括金属粉末等原料。可以理解，该燃放效果辅助品148设置于壳体12的收容腔内，但其应当独立于无火药燃料单元14，以避免影响无火药燃料单元14。

应当理解的是，如上，第一电极材料142和第二电极材料144相当于电容的两个电极板，为了当接口单元16施加预设电压至无火药燃料单元14后，无火药燃料单元14可以快速地爆炸且爆炸效果良好，第一电极材料142和第二电极材料144之间的相对面积越大则效果越好。作为一种较佳的实施例，壳体12的本体122呈圆筒状，第一电极材料142和第二电极材料144被构造为呈膜状/层状，围绕壳体12的本体122周向地布设于收容腔内，前述的金属氧化膜层设置于第一电极材料142和第二电极材料144之间。也就是说，第一电极材料142、绝缘隔离件146及第二电极材料144被构造为呈膜状/层状，依次层叠地贴合于隔离密封层126上。第一电极材料142、绝缘隔离件146及第二电极材料144的中间围合形成一收容空间，燃放效果辅助品148填充于收容空间内。

这样，可以充分利用壳体12的空间，且保证鞭炮10在施加预设电压后可发生爆炸，同时还保证爆炸效果及燃放效果。

一些实施例中，接口单元16包括与第一电极材料142连接的第一电极引线162，以及与第二电极材料144连接的第二电极引线164。具体地，第一电极引线162的一端伸入壳体12内并与第一电极材料142连接，第二电极线的另一端突出于壳体12的一端。第二电极引线164的一端伸入壳体12内并与第二电极材料144连接，第二电极引线164的另一端突出于壳体12的一端。其中，第一电极引线162突出于壳体12的另一端用于与电源的正极连接，第二电极引线164突出壳体12的另一端用于电源的负极连接。这样，可以通过第一电极引线162和第二电极引线164向无火药燃料单元14施加预设电压。

可以理解，为便于布线，第一电极引线162和第二电极引线164突出于壳体12的一端，应当位于壳体12的同一端。

特别地，在一些实施例中，第一电极材料142为正极材料，第二电极为负极材料，则对应的第一电极引线162与电源的正极相连，第二电极引线164与电源的负极相连。在另一些实施例中，第一电极材料142为正极材料，第二电极为负极材料，第一电极引线162亦可与电源的负极相连，第二电极引线164与电源的正极相连。也就是说，正极材料可以与电源负极连接，负极材料亦可以电源正极相连。

容易理解，第一电极材料142和第二电极材料144相当于电容的两个电极板，需要使电容击穿或导电，在接入正负极不同的前提下所需的电压不同。具体地，第一电极引线162与电源的正极相连，第二电极引线164与电源的负极相连，接口单元16向第一电极材料142和第二电极材料144施加第一预设电压，无火药燃料单元14能够产生膨胀气体，以形成引发爆炸的膨胀压力。当第一电极引线162与电源的负极相连，第二电极引线164与电源的正极相连，接口单元16向第一电极材料142和第二电极材料144施需要施加高于第一预设电压的第二预设电压，才可使无火药燃料单元14能够产生膨胀气体，进而形成引发爆炸的膨胀压力。

基于上述实施例中的鞭炮10，本发明还提供一种鞭炮结构，该鞭炮结构包括多个连接成串的鞭炮，其中，该鞭炮为上述实施例中的鞭炮10。

具体地，该鞭炮结构还包括控制电路，每一所述鞭炮的接口单元16分别与控制电路连接，以向对应的无火药燃料单元14施加预设电压。

上述鞭炮10及鞭炮结构，相比现有技术具有以下优点：

1)不易受到外界环境的影响，安全隐患小，且便于存储和运输；

2)爆炸后不会释放大量例如二氧化硫、一氧化硫等气体，不会污染环境；

3)不易发生连锁反应，且爆炸产生的能量相对可控，降低了安全隐患。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种鞭炮，其特征在于，包括：

壳体；

收容于壳体内的无火药燃料单元；

与电源连接的接口单元，所述接口单元用于向所述无火药燃料单元施加电压；

其中，所述无火药燃料单元在施加预设电压后能够产生膨胀气体，以形成引发爆炸的膨胀压力；所述壳体具有临界承压值，所述膨胀压力大于所述壳体的临界承压值；

所述无火药燃料单元包括第一电极材料、第二电极材料和绝缘隔离件；所述绝缘隔离件设置于所述第一电极材料和第二电极材料之间；所述接口单元用于向所述第一电极材料和所述第二电极材料之间施加电压；

当所述接口单元向所述第一电极材料和第二电极材料之间施加预设电压，所述第一电极材料能够产生热量，所述第二电极材料能够受热发生燃烧；

其中，所述第一电极材料在施加预设电压后可分解产生气体，以进一步形成所述膨胀气体；所述第一电极材料包括浸有电解质液的承载体或者电解质聚合物；所述第二电极材料包括铝；

或者，所述第一电极材料在施加预设电压后温度升高，以引燃所述第二电极材料；所述第一电极材料包括二氧化锰；所述第二电极材料包括钽；

所述壳体包括：

本体，具有收容腔及位于所述本体相对两端的开口，所述开口与所述收容腔连通，所述无火药燃料单元设于所述收容腔内；

封闭塞，用于封堵所述开口；

所述壳体还包括隔离密封层；

所述隔离密封层覆盖于所述收容腔的内壁，且位于所述无火药燃料单元与所述收容腔内壁之间。

2.根据权利要求1所述的鞭炮，其特征在于，所述绝缘隔离件为金属氧化膜层。

3.根据权利要求2所述的鞭炮，其特征在于，所述绝缘隔离件为氧化铝膜层或五氧化二钽膜层。

4.根据权利要求1-3任一项所述的鞭炮，其特征在于，所述接口单元包括与第一电极材料连接的第一电极引线，以及与所述第二电极材料连接的第二电极引线。

5.根据权利要求4所述的鞭炮，其特征在于，所述第一电极引线与电源的正极相连，所述第二电极引线与电源的负极相连，所述接口单元向所述无火药燃料单元施加第一预设电压，所述无火药燃料单元能够产生膨胀气体，以形成引发爆炸的膨胀压力；或者

所述第一电极引线与电源的负极相连，所述第二电极引线与电源的正极相连，所述接口单元向所述无火药燃料单元施加第二预设电压，所述无火药燃料单元能够产生膨胀气体，以形成引发爆炸的膨胀压力；

其中，所述第二预设电压高于所述第一预设电压。

6.根据权利要求1所述的鞭炮，其特征在于，所述鞭炮还包括燃放效果辅助品；

所述燃放效果辅助品设置于所述壳体内。

7.一种鞭炮结构，其特征在于，包括多个连接成串的鞭炮；

所述鞭炮为如权利要求1~6任一项所述的鞭炮。