无沸腾自动气锅的制作方法

专利名称：无沸腾自动气锅的制作方法
技术领域：
本发明属厨房电热炊具领域，是一种采无沸腾烹饪的自动气压烹饪锅。
尚未见到与本发明类似的资料与报导。
以中国专利ZL91100026.7号为代表的电气锅技术，近年来以其独具的锅内烹饪温度自动控制技术迅速发展，其产品的生产工艺和结构有待完善。
本发明的目的是提出一种新型自动气锅的结构方案，用定温封闭装置确定锅内初始压力的温度值给出更合理的烹饪温区在跨沸点温区选控进行自动烹饪、以机电集成技术将一维选控的两维自动控制烹饪火候的结构实现机电一体化设计、采用管状力控元件或组件和辐射式加热器来适应陶瓷、玻璃材质的内锅以增加品种和改善生产工艺、增加泄压槽确定准确的自泄压值等主要技术特征，丰富和完善电气锅产品。
本发明根据烹饪需要将自动气锅的锅内压力起始值，确定在90℃左右，借助在锅盖上特设的定温封闭器，实现锅内由与大气相通转至密封。这样当锅内压力在0～100Kpa范围时，其对应的烹饪温度为90～111℃之间，这就是所述跨沸点温区烹饪，简称跨沸点烹饪。在采用陶瓷、玻璃材质制造内锅的产品中，用0～50Kpa的锅内压力，得到90～103℃的烹饪温度范围，可开发出营养滋补型的自动气锅产品。本发明采用的跨沸点烹饪，与ZL91100026.7号专利所代表的电气锅技术中，将烹饪温区分成室温～100℃、100～120℃两个温度段相比，烹饪温区设计更加合理，也简化了操作易于使用。
本发明提出对锅内烹饪温度和烹饪时间的自动控制，也即锅内烹饪火候的两维自动控制实现一维选择。并以机电集成技术实现自动控制的机电一体化设计。将现有电动式定时器技术及二维开关(即双输入开关)器件，用经过烹饪曲线编程的凸轮实现机电连接，控制二维开关的时间输入端。通过注塑方法制作机电集成的控制器，与锅内温度控制系统的力控器件的连接一并完成自动气锅的机电一体化设计，以确保产品质量。本发明以自动气锅控制系统中各个环节的机电一体化，作为确保产品质量的首要条件。
本发明提出以波纹管或类似管状弹性组件作为自动气锅的力控器件，既适合将力控器件设置在自动气锅产品的上方与控制输入调节器件实现机电一体化设计方便操作，又能克服ZL91100026.7号专利实施中外锅设计的有关材料选择、刚性与弹性等矛盾。尤其是这种方案能适合在产品上方设置控制器件，丰富了产品外观设计，增加了市场竞争力。
本发明引入辐射式加热器作为热源，来代替ZL91100026.7号专利采用传导式加热器，简化了力的传递环节，利于热量传递，并适于采用陶瓷等非金属材料制作内锅，这一特点结合定温封闭升压技术，可设计出营养滋补型的陶瓷玻璃类炖煮系列产品，丰富了自动气锅产品系列。
本发明所属自动气锅的工作原理及结构特征结合

图1～图4来说明。
图1是无沸腾自动气锅的结构示意图，在图1中，1是定温封闭器、2是放气钮、3是锅盖、4是密封圈、5是内锅、6是外锅、7是锅牙圈、8是辐射加热器、9是弹性元件、10是控制器、11是选控器、12是探头、13是泄压槽、14是外壳、15是回味洼、图2是定温封闭器1的结构示意，在图2中，16是阀座、17是阀芯、18是复位簧、19是传感器、20是固封件。图3是控制器10和选控器11的原理示意图，在图3中，21是定时凸轮、22是时控输入、23是同步电机、24是减速轮系、25是预定时减速轮系、26是时分预定时。图4是以陶瓷等材料作内锅5时，内锅5的锅口局部示意图，在图4中27是均力垫。
按图1所示，自动气锅的锅盖1经密封圈4与内锅5形成密封连接，内锅5的锅沿座在外锅6的锅沿上，外锅6的锅沿下套装着管状弹性元件9的上端，弹性元件9的下端套装着锅牙圈7，而锅牙圈7上均布的锅牙是与锅盖1上相对应的盖牙实现刚性连接的。当辐射加热器8通电致使内锅5温度升高至定温封闭器1的封闭温度时，内锅5内压力开始升高，内锅5座在外锅6的锅沿上不能向下移动，锅盖3受向上的力经盖牙锅牙与锅牙圈压缩弹性元件9，使锅牙圈7与锅盖3一起向上位移。这一位移由锅牙圈7带动控制器10上的探头12，使锅内压力控制在控制器10上的选控器11所选定的数值上，完成锅内压力的闭环式自动控制。在图1中，控制器10是与外壳14、外锅6紧固，相互间不产生位移。内锅5受锅内压力使内锅5的锅沿下面与外锅6的锅沿上面紧压在一起。锅内压力作用在密封圈4上，将它的下面与侧面压紧在内锅5的锅沿上，而密封圈4的上面则被压紧在锅盖3上。显然，当锅内压力致使弹性元件9发生弹性形变，使锅盖3向上位移，由于密封圈4两侧受力压在内锅5的锅沿上，故锅盖3向上位移时，密封圈4是相对内锅5静止的，当锅盖3向上的位移使密封圈4的上沿密封平面，被锅盖3上特设的泄压槽13的泄压平面超过时，锅内多余压力便从这两个平面间泄压槽13的缝隙泄出。显然，泄放压力时缝隙在减少，锅内压力会自动而准确地维持在这一临界泄放压力值上。当然，上述自泄压过程仅发生在控制器10失灵或作例行试验时。
定温封闭器1的原理结构示意于图2，在图2中阀座16是密封紧固在锅盖3上，阀芯17的上下位移可与阀座16配合令锅内与大气压密封或接通，阀芯17的位移由感温传感器19带动，传感器19通过固封件20与阀座16和锅盖3固定密封。放气钮2由复位簧18限位在不影响阀芯17的动作状态下，可通过手按下放气钮2使阀芯17只能处在离开阀座16的放气状态实现放气。在本发明中采用定温封闭器1来控制锅内初始压力时的温度值，也就是说通过设置定温封闭器1来确保自动气锅的锅内初始压力建立在给定的温度值上(选在低于水的沸点值上)。这与现有专利技术中将锅内初始压力建立在使用地的水的沸点上不同。其主要原因是常用烹饪温区恰是100℃左右的温区，以ZL91100026.7号专利为代表的电气锅技术是通过特设的选温放气阀，将锅内压力的控制分成室温～100℃和100～120℃两个温区的，烹饪实践证明过低的烹饪温度(如低于80℃)很少采用，而常用的温区通常为在90～120℃范围。本发明采用定温封闭器1的目的就是要省略选温放气阀的选温操作，仅保留放气操作功能。这样不仅简化了操作，而且将常用的近沸点烹饪控制在低压区，更有利于发挥无沸腾全味烹饪的发明特征。
本发明采用的控制方案是通过弹性元件9的位移来带动控制器10实现的。在图3示出的控制器10是一具有两个输入端的开关器件，可称为双输入开关，双输入开关在本发明中被接成常通开关，其两个输入端分别接入时间和温度信号并呈“或”逻辑控制，即“或”者是由时间控制切断加热电路、“或”者是由温度控制切断加热电路来实现气锅的自动控制。控制器10应固定在外壳14或外锅6上，以便与弹性元件9形成稳定可靠的位移。与锅内温度呈稳定的函数关系的弹性元件9的位移，由探头12输入控制器10的一个输入端，完成锅内压力温度自动控制。
本发明中的时间控制为与温度控制实现机电一体化设计，采用了同步电机与减速齿轮组成的选控器11的“转角—时间”式定时器，显然选控器11采用的是电动定时器的定时轴和旋钮，而将原有定时器的缺口轮带动的开关，改成由定时凸轮21控制具有时控输入22的双输入开关—控制器10。而定时凸轮21的曲率半径函数是根据控制器10的特性及锅内烹饪温度史的参数设计的。可见，将电动式定时器的定时缺口轮改成定时凸轮21、将电动式定时器的通断式开关改成两个输入端的开关—控制器10，由探头12输入力的位移，从时控输入22输入随时间按烹饪需要设计的凸轮的曲率半径函数控制。按蒸煮炖熬烹饪的一般规律设计成先大火后小火的烹饪规律，则定时凸轮21从时控输入22对控制器10实现的温度(功率)控制应为递减式。这种大火炖煮小火焖熬的烹饪方式，在自动气锅自动控制的优点上还表现在自动减压上，即当烹饪开始后锅内先以较高的选定压力烹饪，随后即转入向低压过渡的烹饪，也即由高温向低温过渡，而最后烹饪结束在低压(低温)状态。自动气锅的这一自动减压烹饪特点，是本发明与ZL91100026.7号专利为代表的电气锅技术的区别之一。由图3看到同步电机23是通过减速轮系24来带动选控器11和定时凸轮21的。在产品设计上还可加设由同步电机23通过预定时减速齿轮25，带动时分预定时26。预定时轴上加设时针和分针指示即成了时分预定时，这样可解决现有同类产品中预定时时限长与指示选择精度差的矛盾。
综上所述，本发明在现有专利技术的基础上，采用弹性元件9作为外锅6、锅盖3之间的弹性位移自动控制器件，采用辐射加热器8加热的内锅5是用内锅5的锅沿座在外锅6的锅沿上并通过密封圈4与锅盖3形成动密封。本发明在锅盖3上特设定温封闭器1，使自动气锅工作在亚沸点—超沸点的跨沸点烹饪温度范围，实现真正的无沸腾烹饪。锅盖3上特设的回味洼15的作用是当烹饪结束时，锅内的剩余气压中饱含食物的香味，向回味洼15中注入适量水，是利用物理学中的冷凝现象降低锅内气压的同时，使食物的香味重新回到食物中去。因此，本发明中所述的烹饪方法被称作无沸腾全味烹饪法。本发明提出确定锅内初始升压的温度后，利用锅内压力的闭环式自动控制与同步电机和减速齿轮式的时间控制，通过机电一体化设计形成烹饪温度史的控制，并在操作上简化成选控器11也即定时凸轮21转角所对应的食物，自动进行无沸腾全味烹饪，得到所需的烹饪效果。
本发明所提出的结构比现有专利技术更适合于陶瓷等材料的内锅5，为解决陶瓷式内锅5的锅沿与外锅6的锅沿之间力传递过程中，因应力集中带来的陶瓷式内锅5破裂问题，在陶瓷式内锅5锅沿的下端面固塑一用塑性材料制作的均力垫27如图4所示，以弥补陶瓷式内锅5锅沿尺寸不规范的缺陷。而陶瓷式内锅5与密封圈4密封的部位尺寸不规范缺陷，是可以通过密封圈4的几何尺寸设计来弥补不易密封的缺陷的。
在实施中，管状弹性元件9可选弹性良好并具有相当刚度的材料制成，其设计和制造工艺接近波纹管的制作工艺。弹性元件9的形状可制成如图1所示的形状，其上端可与外锅6的锅沿下端面固接，下端可与锅牙圈7的延伸桶固接，在外锅6和锅牙圈7之间形成一管状弹性体组成了弹性元件9，图1所示的弹性元件9在工作时是压缩状态，弹性元件9受压时位移经探头12带动控制器10。弹性元件9还可用外锅6制成波纹管状，或是用锅牙圈7的向下延伸部位制成波纹管状，还可将制成波纹管状的外锅6与下部制成波纹管的锅牙圈7的下端固接成双层管状弹性元件9，显然这样制成的管状弹性组件在工作时其内层波纹管是受压缩而外层波纹管是受拉伸的。与现有同类产品不同之处是本发明的外锅6除锅沿外，对外锅6的锅底无要求，外锅6也可制成无底的。本发明以管状或类似管状的弹性元件9设置在外锅6的上部，远离内锅5下面的辐射加热器8，热态环境好利于选择低成本材料制造。弹性元件9设置在外壳14和外锅6之间空间内，具有弹性位移空间充足，也利于弹性元件9的设计。上述优点显示本发明提出的弹性元件9，较ZL91100026.7号专利技术更适合制作小型号的产品，在材质选择、生产工艺要求及产品质量保证方面也有更多的优点。
在实施中，辐射加热器8采用现有远红外加热元件制成，内锅5如用金属材料制造，则其底部及外侧下部应作远红外涂层处理，以便充分利用辐射加热器8的辐射热。如果用陶瓷或玻璃制作内锅5时，应注意所用材料的远红外吸收特性与辐射加热器8的辐射特性相匹配。用陶瓷或玻璃制作内锅5时，均力垫27是将塑性材料固塑在内锅5的锅沿下平面制成，对均力垫27的下平面的几何尺寸要求，应能满足陶瓷或玻璃内锅5与外锅6之间的传力均匀的要求。
在实施中，由固定在外锅6或外壳14上的控制器10的探头12接受锅牙圈7根部表征锅内温度(压力)位移。本发明所提出的结构可将控制器10及用选择锅内烹饪温度(压力)、时间的选控器11，方便地设置在自动气锅的上部或下部位置，利于提高产品的外观设计水平。在本发明中，控制器10实际上是一个具有两个呈“或”逻辑输入端的常闭开关。由探头12输入温度(压力)控制可令控制器10由常闭转至常开切断主电路实现温度控制。由时控输入22输入的实际上是一个随时间递减的温度控制，从而达到经一次选控实现锅内烹饪温度史的控制和选择。实施中，将现技术中的电动式定时器转轴时间部分保留，其时间角度函数值按自动气锅的烹饪需求设计，如选在1小时定时轴转一圈，可满足自动气锅升压后开始计时控制烹饪温度的诸多食物的烹饪自动控制的需求。保留下来的电动定时器转轴作为选控器11，将原有定时器用缺口轮切换触点开关，改成用定时凸轮21经时控输入22驱动控制器10。从前述已知定时凸轮21的半径变化数值，是依据大火—小火的烹饪规律及控制器10的时控输入22的参数确定的。因此，将电动定时的器缺口轮驱动触点开关，改成以凸轮驱动两个输入端的开关，一是完成了温度(压力)自动控制，二是完成定时切断的时间控制，三是实现从高温(大火)到低温(小火)烹饪温度史的控制，四是在预选烹饪时间的同时也预选了烹饪温度史从而实现了最简操作一次选择。在实施中，控制器10采用被广泛应用在电热器中的悬臂式闪动开关制成，在这里经起绝缘和力传递作用的探头12，将锅内温度(压力)位移输入至悬臂式闪动开关的悬臂远端，即图3中控制器10的探头12处。而经烹饪参数编程的定时凸轮21经时控输入22，将时间一烹饪参数输入至悬臂式闪动开关的悬臂的中段。实施中将电饭锅用双金属片式悬臂闪动开关中的悬臂式弹簧动触点折下，用作本发明中控制器10即双输入开关。探头12用陶瓷或塑料制成。如定时凸轮21用塑料制成，时控输入22实际上看作悬臂中段上的一个点。而当用金属材料制作凸轮21时，时控输入22则是用绝缘材料制成的力传递件。在实施中可采用机电集成技术将电动式定时器的有关零部件与选控器11、定时凸轮21、控制器10—臂式弹簧动触点以及定触点，连同电器线路一并塑封在一起。这样经机电集成后，用选控器11上的旋钮选择并指示温度时间参数，显然该旋钮用来对烹饪食物品种和烹饪火候的选择与指示。在实施中还可在同步电机23后加上预定时减速轮系25来实现烹饪预定时，其不同之处是将现有技术中的预定时轴改成小时轴带分针套轴组成分针式预定时26，分针式预定时26，除以小时轴上的缺口轮带动触点控制电路外，增加分针齿轮带动套轴式分针。套轴式分针是指以带有内齿轮的套轴作分针并兼作预定时选择旋钮，显然套轴式分针是通过其内齿轮与分针齿轮和小时轴上的齿轮啮合。
在实施中定温封闭器1，其要点是正确设计传感器19，这里通常可采用悬臂式双金属片、碟形双金属片、或将双金属制成记忆元件来实现在给定的温度下，将用密封材料制成的阀芯17推向阀座16实现密封。
下面结合实施例进一步说明本发明的特征及应用特点。
实施例1采用铝质内锅并作内涂氟处理，制成内锅5，其直径18～19cm容积选在3升左右，对多数小型家庭合用。内锅5选用厚度2mm的L1铝板拉伸成形，外表面作远红外涂层处理。锅盖3可采用厚度0.6mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢板拉伸成形。外锅可用厚度0.5mm的08F冷轧钢板制成并作表面喷塑防腐蚀处理。用板式远红外加热器制成辐射加热器8，功率可选在750W。弹性元件9用OCr13不锈钢制作成波纹管，其最大直径和最小直径差为2～3Cm，如内径选在200mm右左，用波纹管生产工艺成形，其最大弹性位移应在3～3.5mm，波纹数量为1.5～2.5，刚度应在140～150Kg/mm范围，可满足锅内压力0～100Kpa的使用范围。锅牙圈7是用0.6mm厚的OCr13不锈钢板制成，其锅牙根部可用稍厚的材料制成锅牙点焊在锅牙圈7上，以满足强度要求。锅牙圈7的下端与弹性元件9的下端紧固连接。
控制器10的制作可参考电动式定时器制作。同步电机23选用38DT212B同步电动机，经用塑料制成的减速轮系24将选控器11减速为每小时1圈，选控器11的主轴装有定时凸轮21，其尺寸为最小半径Rmim，选在4～5mm左右，最大半径Rmax＝Rmin＋1mm。式中1mm即为控制器10(双输入开关)的悬臂中段时控输入22的控制范围，这控制范围与悬臂远端0～2mm的控制范围相匹配。悬臂远端有用电工瓷或塑料制成的探头12与锅牙圈7的根部活动连接，输入从弹性元件9传来的锅内压力(温度)的位移。采用悬臂式闪动开关制作控制器10，有着理想的控制灵敏度。
预定时减速轮系25、分针式预定时26等预定时部分，可设计成全部塑料件组成，并与控制器10、选控器11等一并机电集成于一体，以提高产品质量和降低成本。
定温封闭器1中的传感器19可采用5J11～18型双金属片制成悬臂式，其臂长在3Cm左右可使阀芯17有2mm的上下位移，可满足要求。也可用上述同一材料制成碟形，其碟形工作直径为2Cm左右可满足位移要求。阀芯17可采用硅橡胶制成并紧固于传感器19的位移最大处。定温封闭器1中的其余零件无特殊要求。定温封闭器1的封闭温度定在90℃。这样当锅内最高工作压力为100Kpa时，其锅内水蒸汽温度在111℃左右。可满足烹饪要求。自动气锅由金属与塑制成坚固美观的外壳14。
实施例2采用陶瓷或耐热玻璃制作内锅5，其内口径13～14Cm容积选在2升左右，可满足家庭营养性、滋补性烹饪的需求。陶瓷或玻璃制的内锅5在和辐射加热器8辐射传热匹配上，往往是很容易的，不一定需要象金属制的内锅5那样另涂敷远红外涂层。用浇塑或其它方法使塑料与内锅5的锅沿下端面固塑成一体即是均力垫27，以有效地减少力传递中的应力集中。辐射加热器8的功率为400W。弹性元件9的内径选在150mm左右，刚度应在35～45Kg/mm。用厚度0.5mm左右的OCr13不锈钢板，以波纹管成型的方法制成弹性元件9。这样弹性元件9可令自动气锅工作在0～50Kpa范围。温度在90～105℃范围。而为适应营养滋补性烹饪的特点，应将减速轮系24的参数调整到令选控器11每二小时转一圈。密封圈4的尺寸应能保证在陶瓷或玻璃制的内锅5的锅口部几何尺寸不规则时仍能密封。除此以外，实施例2可参照实施例1制作。
综上所述本发明提出的电气锅，在选温上采用跨沸点附近温区的无沸腾烹饪，引入定温封闭器1省去了温度范围选择简化了操作，实践证明本发明提出的烹饪温度控制范围令人满意。引入弹性元件9，使得产品结构上设计布置选控器11的位置时，更利于外观设计。同时，单独设计加工弹性元件9，较利用外锅6的底部形成的弹性结构更有利。尤其对内锅5、外锅6以及原有电热器的加工要求降低许多，从而简化生产工艺利于产品生产。将原有电热盘改成本发明的辐射加热器8，内锅5座在外锅6的锅沿上的结构，不但适应金属制造内锅5，而且尤以适应陶瓷、玻璃制造内锅5。拓宽了内锅5的材质范围的同时，也就扩展了烹饪风味。本发明在电动定时器的基础上，结合电气锅的烹饪和自动控制特点，采用机电集成技术将双输入开关与定时器集于一体，并巧妙地以定时器凸轮实现从大火到小火的烹饪的火候控制及两维自动控制的一维选择。其简化的操作足以和目前国内外流行于世的电脑模糊控制技术比美。另外增设的分针式预定时26，以分针为旋钮能引起使用者的兴趣。
本发明提出的自动气锅的结构方案，着重产品的机电一体化。丰富了产品种类，提高了产品的工艺性，简化了操作使用方便。为电气锅产品早日定型生产提供技术依据。
权利要求
1.一种工作在跨沸点温区，采用机电集成技术实现自动控制机电一体化的无沸腾自动气锅，其特征在于坐在外锅6锅沿上的内锅5通过内锅5锅沿上的密封圈4与带泄压槽13的锅盖3实现密封连接；波纹管或类似管状组件式的弹性元件9的一端与外锅6紧固，另一端与锅牙圈7紧固；锅牙圈7的锅牙与锅盖3带卷边的盖牙实现刚性连接；设在内锅5下方的辐射加热器8加热锅内食物至定温封闭器1密封后，锅内压力经锅盖3和锅牙圈7使弹性元件9产生位移，由控制器10上的探头12接受这一位移，将锅内压力控制在控制器10上的选控器11所选控的数值上。
2.根据权利要求1所述的无沸腾自动气锅，其特征在于它的力控器件一是由波纹管状或类似管状组件的弹性元件9，与一端紧固连接的外锅6，和另一端紧固连接的锅牙圈7组成。
3.根据权利要求1所述的无沸腾自动气锅，其特征在于它的定温封闭器1它是由感应锅内的温度的传感器19带动阀芯17与密封固定在锅盖3上的阀座16实现改换密封状态的，并带有放气用的放气钮2的复位簧18。
4.根据权利要求1所述的无沸腾自动气锅，其特征在于它采用的控制器10是一具有两个“或”逻辑输入端的常闭触点开关，其一端经探头12受锅内温度控制切断触点开关，另一端经时控输入22由同步电机23、减速齿轮24带动的选控器11上的经烹饪编程的定时凸轮21切断触点开关，并由选控器11实现二维自动控制的一维选择；分针式预定时是由同步电机23、预定时减速轮系25带动的，它具有小时轴和旋钮式分针。
5.根据权利要求1所述的无沸腾自动气锅，其特征在于它采用带卷边的锅盖3上有泄压槽13、回味洼15和均布着带卷边的盖牙。
全文摘要
本发明属厨房电热炊具领域，是一种采用无沸腾烹饪的自动气压锅。本发明提出一种在0～150KPa、90～120℃范围，采用无沸腾全味烹饪法，可选控烹饪火候的自动气锅。本发明提出的定温封闭器实现了自动气锅的跨沸点温区烹饪，设置独立的弹性元件及采用辐射加热器提高了产品的工艺性并扩展了陶瓷、玻璃材质的内锅等品种，还采用机电集成技术将烹饪火候的控制简化成一次选择。
文档编号A47J27/08GK1128646SQ9511749
公开日1996年8月14日 申请日期1995年11月23日 优先权日1995年11月23日
发明者王永光 申请人:王永光