聲控電腦壓力鍋的製作方法

2023-07-03 10:45:31

專利名稱：聲控電腦壓力鍋的製作方法
技術領域：
本發明屬輕工五金小家電，家庭廚房壓力烹飪器具。
電飯鍋和壓力鍋是與本發明相關的兩類產品。電飯鍋在完成以磁鋼的居裡點實現自動控制的產品開發後，近幾年又向塑料化、電子化方向發展，其中塑料化後的電飯鍋主要是在產品外觀上，滿足市場需求；而電子化後的電腦電飯鍋除滿足高消費者的需求外，其電子化增加的成本與其取得的技術進步尚有差距；電飯鍋的這兩種產品，因未能在調整和控制鍋內烹飪溫度上有所作為，使得他們在烹飪效果上受到局限，從這種意義上來說電腦電飯鍋尚處在發展的初級階段。壓力鍋的產品從技術進步角度來看發展十分緩慢，其產品的應用除被用以快速烹飪外，尚未有烹飪方面的開發，而其產品的使用安全問題一爆鍋，至今仍未徹底解決。在研究了現有日用壓力鍋的國家標準(GB13623-92)以後，不難看出按國家標準生產的壓力鍋，只能保證鍋內壓力在600kpa以下的使用安全，而沒有任何限制鍋內壓力不能超過600kpa的有效措施。可見，現行日用壓力鍋GB13623-92國家標準中的使用安全方面極待提高。以中國專利ZL91111160.3號為代表的鍋蓋和鍋體彈性連接而具有自洩壓功能的薄壁安全壓力鍋，加上以後申請的相關專利，不但有望在大幅度節省產品材料消耗的前提下，以其自洩壓功能徹底解決壓力鍋安全問題，而且為壓力鍋的電子化提供了新的途徑。
以中華悠久飲食文化為基礎的有關烹飪中熱力學的研究結果表明不同的食物有著不同的最佳烹飪溫度，由於選擇不同的烹飪溫度後其烹飪效果十分誘人，所以以調控鍋內壓力為目的的電熱壓力鍋技術相繼問世。以中國專利ZL91100026.7號為代表的電氣鍋技術，以機電一體化的新穎結構令人滿意的完成了鍋內壓力的調整和控制、拓寬了鍋內烹飪溫度，在以後的專利申請中又完成了烹飪火候的二維自動控制的一維選擇。這種產品問世後雖有很多優點，但由於該技術的電子化前景十分有限，尚無法滿足市場對電子化產品的需求。
本發明的目的是提出在鍋蓋和鍋體以彈性連接方式製成的具有超壓自洩功能的薄壁安全壓力鍋上增設壓力聲閥，通過壓力聲閥發出表徵鍋內相應壓力值的不同聲波，傳給能夠接收處理這一聲波的電腦。電腦中設有烹飪食物所需的多種鍋內壓力和烹飪時間組合程序，控制電熱盤對壓力鍋的加熱，實現對壓力鍋內烹飪溫度和時間的自動控制。
本發明的工作原理如下本發明是通過改變鍋內壓力來實現調控鍋內烹飪溫度的。所採用的薄壁安全壓力鍋是用鍋蓋和鍋體的彈性連接方式實現超壓自洩功能來確保壓力工作安全的。本發明提出在鍋蓋上安設壓力聲閥，依據鍋內烹飪壓力史，定壓向電腦發出表徵鍋內相應壓力值的不同聲波，電腦在接收處理後，根據電腦內被選定的烹飪程序，及時控制電熱盤對鍋底的加熱狀況，從而實現對鍋內烹飪壓力史的控制。
本發明提出的壓力聲閥是利用鍋內蒸汽壓力的高低，來帶動設在壓力聲閥不同位置上對應的發聲器件。因此，每一個發聲器件都對應於鍋內一個相應的壓力值，當鍋內壓力由低至高升壓時(或降壓時)，對應於從低壓至高壓(或從高壓至低壓)的每一發聲器件便會依次發聲，很容易將發聲器製作成更利於電腦上的接受器接收和利於判別鍋內壓力。顯然，壓力聲閥是利用鍋內壓力排出少量的汽帶動對應的發聲器件，來完成鍋內壓力值向電腦傳遞的壓力發聲器一壓力傳感器。在得到由壓力聲閥發出的表徵鍋內壓力值的聲波信號後，由電腦中前置級接收、放大、判別後進入電腦中央處理器，可以將諸多食物的鍋內標準烹飪壓力史，輸入中央處理器編程存貯，時鐘信號也一併輸入中央處理器。顯然，中央處理器的烹飪程序在人工選定後，將根據壓力聲閥和時鐘信號來通過開關控制電熱盤對壓力鍋的加熱狀況，從而得到人工選定的鍋內烹飪壓力史。
綜上所述，本發明以鍋蓋和鍋體彈性連接的超壓自洩式安全壓力鍋為基礎，提出用鍋內蒸汽壓帶動的可用聲音來指示鍋內壓力大小的壓力聲閥，與可接收和處理這一壓力聲波的中央處理器結合，實現鍋內壓力烹飪史控制的電子化。這與現有專利技術相比，降低了一些主要部件的生產工藝難度。引進電子化後，可使烹飪程序的存貯、時間和壓力預置等主要技術指標更加容易符合商品要求。這種將壓力鍋和自動控制靠聲音耦合，而機械上分開的壓力鍋的另一優點是，欲在有壓力時旋開鍋蓋，可將壓力鍋取出置入水中衝泡降壓而得以迅速打開鍋蓋。這一優點與現有專利技術相比，尤以快速烹煮湯粥時更為突出。
下面結合附圖進一步說明本發明的原理和實施特點。
圖面說明。

圖1是聲控電腦壓力鍋的原理示意圖，在圖1中，1是壓力聲閥、2是發聲器、3是鍋蓋、4是鍋體、5是密封圈、6是鍋牙，以上是壓力鍋部分；以下是電腦部分，7是電熱盤、8是前置級、9是中央處理器、10是開關、11是烹飪程序、12是時鐘、13是定時預選、14是烹飪選擇、15是急緩設定、16是顯示。圖2是壓力聲閥的原理示意圖，在圖2中，17是閥座、18是閥芯、19是閥帽、20是彈簧、21是氣道、22是氣縫、23是音簧片、24是排氣孔、2是發聲器、3是鍋蓋。
聲控電腦壓力鍋的壓力鍋是由鍋蓋3、鍋體4、密封圈5、鍋牙6、以及用於壓力發聲的壓力聲閥1和發聲器2組成。其壓力鍋的結構特徵是採用彈性良好的不鏽鋼薄板製成的鍋蓋3、鍋體4、鍋牙6以圖示結構組成彈性連接並通過密封圈5將鍋蓋3與鍋體4實現密封連接。由於在設計中將鍋蓋3的最大直徑與壓力鍋的密封面直徑(即工作直徑)之差，加大至符合壓力工作時彈性位移與壓力關係的要求，達到正常工作壓力時密封、超壓工作時由超量位移引起密封圈5與鍋蓋3或鍋體4之間產生洩壓縫隙的目的，以此確保壓力鍋非正常工作時自洩壓功能。顯然，以壓力產生縫隙實現自洩壓的洩壓方式，以其不可堵性而真正確保安全。這種彈性連接的安全方式，超越了現有國家標準將壓力鍋提高強度增設多種安全措施仍存有不安全隱患的現有技術。以實施鍋口直徑20cm的壓力鍋為例，按國家標準要求的強度應選用厚度1.2mm的不鏽鋼板製作鍋體和鍋蓋，而本發明按彈性位移的要求僅需選用厚度0.6mm左右的不鏽鋼板製作鍋蓋3和鍋體4。其中鍋蓋3採用中國專利ZL92236616·0號技術製作，來實現彈性強度的要求。鍋牙6是一單獨製作的鍋牙圈上翻出的六個鍋牙，鍋牙6固焊在鍋體4的外圈上部適當位置，鍋牙6採用厚度1mm左右的不鏽鋼板製作。當將鍋蓋3的最大直徑與工作直徑差選在50mm左右時，其彈性位移可滿足自洩壓的要求。為增加鍋體4的鍋底強度和導熱性，可採用釺焊上一厚度為4mm左右的鋁板製成複合底。密封圈5可用矽橡膠製成截面為「八」字型滿足動密封和自洩壓的要求。以此方法製成的壓力鍋具有節材、安全、美觀、實用等優點。
本發明的自動控制原理如下烹飪開始由電熱盤7對壓力鍋中的食物、水加熱產生壓力，當鍋內壓力升至某一定值時(如40KPa)，壓力聲閥1上的發聲器2即會發出聲音，這一40KPa壓力對應的聲音信號，被前置級8接收、放大、判別後送至中央處理器9，中央處理器9可根據其內存烹飪程序11、預置烹飪選擇14等，來決定通過開關10對電熱盤7的加熱狀況實施控制，達到依據聲音來控制鍋內壓力的目的。由於中央處理器9在實施中可採用8位(或16位)微處理器，所以烹飪程序11內存的多種食物的標準烹飪壓力史的容量，對現有中西餐飲食文化中蒸、煮的需要而言是足夠了。通過烹飪選擇14預置中央處理器9內存的烹飪壓力史，來選擇適合於被烹飪食物的最佳鍋內烹飪壓力曲線。通過急緩設定15按人們需要調整中央處理器9的標準烹飪壓力史的參數，以適合快煮緩燉等非標準烹飪需求。時鐘12是電腦控制中的時間標準，它直接輸入中央處理器9作為烹飪壓力史的時間標準；當需要預定時烹飪時，用定時預選13輸入時鐘12，再由中央處理器9完成預定時烹飪的控制。顯示16由中央處理器9控制，顯示烹飪參數和預置時間參數，顯示16可以有聲光多種形式供選擇。前置級8是壓力聲波的接收器，具有接收、放大、濾波、頻率時間判別功能，以便準確無誤地將壓力聲閥1上的發聲器2所發出的聲音送至中央處理器9。在實施中前置級8採用駐極體來接收壓力聲閥1、發聲器2、發出的聲波，這一聲波經放大後由窄帶濾波器作聲音判別再加進時間邏輯判別(即每一壓力值的聲波出現的時間規律)進一步避免誤動作。所以，前置級8中包括聲波接收器、放大器、窄帶濾波器、頻率時間判別器。烹飪程序11輸入至中央處理器9的烹飪編程，使中央處理器9輸出的指令是按時間順序控制鍋內壓力(即鍋內溫度)史的。在現有技術中，有更多實施方案來適應從聲波接受至烹飪壓力史的自動控制，它給本發明的實施，特別是以中華飲食文化為基礎編制烹飪壓力史的程序，有更大的市場競爭優勢。
壓力聲閥1和發聲器2是本發明中壓力—電腦連接的關鍵器件，在圖2示出的結構示意中，閥座17密封緊固於鍋蓋3的孔上，發聲器2安裝在閥座17上，閥芯18下端的工作直徑與閥座17的內徑按間隙配合設計，閥芯18的中上部分呈細杆狀，以便在這一細杆和閥座17內徑之間的空間，設置受力的彈簧20，閥芯18的上端從閥座17頂端的中心孔伸出並裝有閥帽19。在閥座17的一側設有垂直布置的一組氣縫22和氣縫22上端的排氣孔24，這裡安裝的發聲器2中的音簧片23與閥座17上的氣縫22相對應，保證從每一個氣縫22吹出的汽，正好(也只能)帶動相應的一個音簧片23。氣縫22上面的排氣孔24，帶動最上面一個音簧片23。壓力聲閥1和發聲器2的工作原理如下當鍋內水室溫時，閥芯18呈重力下垂狀，閥帽19落在閥座17的上端面。彈簧20垂落在閥芯18下端工作直徑的上平面上，從圖2中可看到彈簧20自由長度的上端至閥座17的內孔上端面設有一間隙。工作時，當鍋體4中的水升溫至近飽和沸騰前，鍋體4中的空氣、水汽能從閥座17下端面與閥芯18的下工作直徑的上端面之間的放氣間隙，經排氣孔24等排出鍋外。而當水升溫至飽和沸騰時，由於水蒸汽壓驟升使閥芯18下端的工作直徑升至閥座17的內徑，因為這一內外徑設計為間隙配合，故很少有汽從此間隙排出壓力鍋外。鍋內壓力上升推動閥芯18以及彈簧20限制閥芯18的結果，使閥芯18向上的位移與鍋內壓力呈穩定的正比函數關係。因此，閥芯18下端工作直徑內孔上端開有氣道21的位置，與閥座17上開有的氣縫22的位置的高度尺寸與鍋內壓力呈穩定函數關係。依此結合彈簧20的數據，可在設計上方便地實現，每當鍋內壓力升至一定值時，鍋內壓力可從氣道21經氣縫22吹響對應的音簧片23；而當鍋內壓力升至另一定值時，鍋內壓力便從氣道21經氣縫22吹響另一對應的音簧片23。在實施中可將0～100KPa的鍋內壓力範圍分成五或六個等份，即可滿足烹飪要求。而發聲器2內裝的音簧片23也可用類似口琴簧片的方法，將0～100KPa時的壓力聲波，用音樂1、3、5、6、i來發出。應指出由於在烹飪控制中鍋內壓力始終是動態，故閥芯18也隨之升降，這樣氣道21與氣縫22的位置也在改變，通常將氣縫22每條氣縫的垂直高度選在小於1mm為宜，以免發音時間太長。另外，發聲器2也可製成哨型，即利用氣縫22吹響每個相對應的哨，以哨聲傳給電腦。實施中閥座17的內直徑選在10mm左右，彈簧20的參數按0～100KPa時位移20mm左右設計即可。另外，排氣孔24是在鍋內意外出現過壓時排氣用，其所對應的音簧片23發出提示故障聲，這一故障聲被前置級8接收後，經中央處理器9處理後，可對電熱盤7立即鎖閉斷電直至應有程序中壓力烹飪史對應的音簧片23按時發聲後，中央處理器9才對電熱盤7解鎖。可見，排氣孔24及其對應的音簧片23的設置，是為配合電腦的故障鎖閉和故停解鎖功能設置的。實施中排氣孔24可設在略高於工作壓力的位置如120KPa處。
本發明所屬聲控電腦壓力鍋是將鍋蓋與鍋體彈性連接的具有自洩壓功能的壓力鍋上，增設的壓力聲閥發出表徵鍋內相應壓力值的不同聲波，由電腦接收判別後控制鍋內烹飪壓力史，達到較好的烹飪效果。與現有技術中的電熱壓力鍋相比具有壓力安全、鍋內壓力可選控的優點。與現有專利技術相比是將鍋和電腦控制部分由聲音連接，具有電腦控制程序適應性好，烹飪效果更好，且可用水衝壓力鍋的方法降壓迅速打開鍋蓋。在生產工藝上降低了機加工生產的難度。本發明給出了壓力鍋調控鍋內壓力的電子化方案，在解決了壓力安全的基礎上，壓力鍋的壓力控制能實現電腦化無疑是為壓力烹飪器具帶來技術進步，為豐富市場貢獻力量。
權利要求
1.一種通過聲波由電腦控制的鍋蓋與鍋體彈性連接的自洩壓式壓力鍋所組成的聲控電腦壓力鍋，其特徵在於密封固定在鍋蓋[3]上的帶氣縫[22]的閥座[17]與套裝在閥座[17]內的閥芯[18]和彈簧[20]組成的壓力聲閥[1]和發聲器[2]，發出的表徵鍋內壓力值的聲波，經電腦中前置級[8]內的聲波接收器、放大器、窄帶濾波器、頻率一時間判別器接收處理後，送中央處理器[9]，中央處理器[9]根據選定的內存程序通過開關[10]控制電熱盤[7]的加熱狀況，實現對鍋內壓力史的控制；中央處理器[9]內存有多種食物烹飪壓力史的烹飪程序[11]，中央處理器[9]的內存由通過烹飪選擇[14]指令，並可通過急緩設定[15]改變其內存的烹飪編程，中央處理器[9]還有時鐘[12]及定時預選[13]完成時間的控制。
2.根據權利要求1所述的聲控電腦壓力鍋，其特徵在於壓力聲閥[1]和發聲器[2]是由密封緊固在鍋蓋[3]上的閥座[17]內裝有間隙配合的閥芯[18]，在閥芯[18]和閥座[17]之間裝有受力用彈簧[20]，由裝在閥芯[18]上端的閥帽[19]控制著無壓力時閥芯[1 8]的下工作直徑的上端面與閥座[17]下端面的初始高度的間隙；隨鍋內壓力升高閥芯[18]下端工作直徑上的氣道[21]上升，鍋內蒸汽將經過氣道[21]依次經過閥座[17]一側按高度分布的一組氣縫[22]中的每條縫，吹響發聲器[2]內對應排列在氣縫[22]旁的每個音簧片[23]。
3.根據權利要求1所述的聲控電腦壓力鍋，其特徵在於壓力聲閥[1]的閥座[17]的氣縫[22]上部開有排氣孔[24]，鍋內因故超壓的蒸汽從氣道[21]經排氣孔[2 4]排出並吹響發聲器[2]中的相應的音簧片[23]，向電腦中的前置級[8]發出超壓故障聲波，經前置級[8]判別後送入中央處理器[9]實施超壓閉鎖，指令開關[10]切斷電熱盤[7]的電源；鍋內壓力降到蒸汽從氣道[21]經中央處理器[9]的程序中相應的氣縫[22]吹響相應的音簧片[2 3]，電腦即刻解鎖恢復原控制程序。
全文摘要
聲控電腦壓力鍋屬輕工五金小家電,廚房壓力烹飪器具。本發明提出在彈性連接式具有自洩壓功能的壓力鍋上增設壓力聲閥,可以發出表徵鍋內相應壓力值的不同聲波,電腦在接收判別聲波後,由人工選定電腦內存標準的壓力烹飪史程序來控制鍋內壓力隨時間的變化,也可更改烹飪程序適應更多人的口味。另外,任意選擇的預定時烹飪更加方便。聲控電腦壓力鍋給人們提供一改變鍋內烹飪溫度的新方案,有很強的市場競爭力。
文檔編號A47J27/08GK1173310SQ9610906
公開日1998年2月18日 申請日期1996年8月20日 優先權日1996年8月20日
發明者王永光 申請人:王永光