作为厨房家电中的多士炉,正在国内大中城市家庭日益普及,因此,这种食品加热电器的节能、高效以及低污染成为相关企业研发的重点。现以我公司研发生产的发热片移动多士炉为例,剖析其原理及结构,期望能对多士炉产品的低碳化有所帮助。
一.普通多士炉
市场上售卖的普通多士炉在未工作时,隔网呈张开状态,以方便面包片的放入。
烘烤面包时,首先将面包片放入多士炉炉腔内,然后将襟手下按,襟手下按到一定位置后,隔网摆动将面包片自动夹紧并使之对中,襟手下按到确定位置后,发热片通电发热,开始烘烤面包片。面包烤好(到设定的时间)后襟手会自动弹起,并切断电源,隔网自动打开,面包片上移到初始位置。
在此处,我们要注意到一个事实是:面包片在一定的厚度范围内,活动隔网自动夹紧面包片,而两片发热片是固定不移动的,由于面包(或面包片、馒头片)的厚度可厚可薄,因而发热片与面包片的垂直距离有时小,但更多时是距离大,这样就会造成热量的浪费和损失。
二.发热片移动多士炉
我们知道,热量传递的大小同热传导系数、同热传递面积成正比,同热传递距离成反比。由于发热片与需烘烤的面包片之间的距离通常会偏大,因而热量的浪费与损失是很大的。
其工作原理是:我们将面包片襟手下移,将移动手柄前移,这时二发热片之间的距离减小,就可夹紧面包片进行烘烤。
此款多士炉与普通多士炉相比,其产品功能新颖,构思巧妙。其显著的优点是:
1.由于二发热片的距离可大可小,可在20~60mm的范围内调节,因而烘烤面包的厚度范围大,使用更方便。
2.由于发热片与面包片的距离为最小,因而提高了热能的利用,烘烤时间短,节能、高效,符合低碳产品的发展方向。
3.由于发热片与面包片的距离为最小,面包片吸收热量快,烘烤出来的面包外脆内软,口感好。
三.发热片移动多士炉的设计
1.发热片移动结构。
1)平行四杆机构。
由于此多士炉面包槽长为256mm,移动云母片长约244mm、高约138.5mm,要使发热片平行移动,要避免发热片上下及左右倾斜,而施力点又不能做在云母片的中心,对此我们采用了平行四杆机构。在发热片两侧档板装配U型摇臂和两件摇臂,它们组成一个平行四杆机构,U型摇臂摆动时,四杆机构摆动,发热片及其固定装置平行移动,此时发热片移动时产生的上下微小移动可忽略不计。
2)曲轴机构
它在云母片的右下方,当发热片移动手柄与滑架移动手柄在同一侧时,为了避免其互相干涉,增加的一个辅助装置。但当发热片移动手柄与滑架移动手柄分别在多士炉的两侧时,则可不使用此套结构。
3)阻尼机构
由于面包片或面包的厚度不一,要夹住面包使其在二发热片的中心,因而要求发热片即能移动又能在任意位置停住,这样才能保证面包置中烘烤,保证烘烤出的颜色效果均匀。在移动手柄组件结构中,我们不仅要保证移动滑架二支点的距离,减少由于在移动过程中受到扭矩力的作用,避免移动力过大或移动过程中产品倾斜,同时我们在移动手柄滑架机构中增加了弹性硅胶套,使其手柄移动具有一定的阻尼性。使移动手柄在任意位置能停住。
4)滑板机构
一个值得注意的现象,当移动发热片向多士炉的中心移动时,其背面就会发生很大的空档,即不美观而又不符合安全要求。因而要有一个可重叠的滑板机构,将其露出来的空挡遮盖住。如图5所示。当发热片后移,即面包槽宽度变宽时,其二盖板重合,当发热片前移,即面包槽宽度变窄时,其二盖板重合度变小,遮盖宽度加大。
2.折叠托架
在发热片移动多士炉中,由于面包槽宽窄可大可小,在20~60mm的范围内变动,因而要求面包托架的宽窄也能随着变化,托架有一个固定槽钢和一个滑动槽钢,还有若干对称的合页片,它们用铆钉铆接在一起。固定槽钢固定在滑架上,滑动槽钢要和移动云母片隔网竖钢丝相连,并能相对固定隔网钢丝上下移动。这里要注意其连接处要连接可靠,与发热丝保持一定的安全带电距离。另外在其连接处的水平位置的中点,其云母片上最好装配竖压条。
折叠托架有两个方向的移动:
1)水平方向:它随着发热片的移动而打开或合拢。当发热片向外移动时,托架宽度能变宽;当发热片向中心移动时,托架宽度能变窄。
2)竖直方向:当襟手及滑架向上或向下时,托架两侧槽钢和移动云母片隔网竖钢丝的连接处能上下移动。
3.襟手的垂直运动
1)阻尼及停止机构。
称动发热片多士炉,由于发热片的移动用专用手柄控制,这样面包烘烤所处的高低位置就可以在任意位置了。我们设想用一根阶梯轴及增加阻尼来实现。多士炉未工作时,托架处于较高位置,面包放入时,对托架都有一个冲击力,托架不能下移,相对来说,此处的阻尼比较大,我们在此做了一个台阶,以增加其阻尼力。在襟手下降过程中,由于有阻尼的存在,其托架在任意位置均可停住。
2)避免托架上升时提起多士炉
由于使用的是折叠托架,托架的重量相对较重,加之面包的重量。当襟手下移时,人手有一个下压力,其力的方向和托架及面包的重力方向相同,转动扭矩小。转动扭矩产生的附加旋转力和摩擦力小。再者襟手力向下时,桌面对其有个支撑力。但襟手向上时效果就不一样了,襟手向上的力和托架及面包向下的力产生一个旋转力矩,使面包襟手侧易被抬起,我们在托架的尾端增加一个拉簧,此拉簧的增加可减少其旋转力矩,从面保证襟手上移时多士炉不致被抬起。
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