CN105534291B - 基于非相变热超导的均热锅及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于非相变热超导的均热锅，锅外壁和锅内壁连接，使锅内壁和锅外壁之间形成一个密闭空腔，密闭空腔通过连接环分隔成上腔体和下腔体，下腔体内注入非相变换热工质，连接环上设置阀门，上腔体的外表面开设排气孔。本发明还提供上述均热锅的制作方法。本发明的均热锅，包括上腔体和下腔体，上腔体作为隔热腔，同时在高压泄压时起到缓冲的作用。下腔体内部为非相变换热工质，在非相变换热工质不发生相变的温度或压力范围内，依靠微观工质分子相互作用，实现热量从发热源通过非相变换热工质传导至热源以外的其他部位。本发明的均热锅制作方法，对不同使用环境下的非相变换热工质进行划分，使其能够满足发挥最大的导热效果。

Description

基于非相变热超导的均热锅及其制作方法

技术领域

本发明涉及厨具用品领域，尤其是基于非相变热超导的均热锅及其制作方法。

背景技术

烹饪食材时，一般都是在锅的底部或靠近锅底的局部锅壁加热。此时锅体内的食材加热依靠锅壁导热实现。由于锅体各部分的温度相差大，导致位于锅体内不同位置的食材的温差大，容易出现锅底食材焦糊而锅内其它位置的食材未熟甚至未热的问题。上述问题最终会影响食物外观、口感以及营养价值，特别是当食物受热不充分、不均匀时，其内有效营养成分分子团不能充分分解，营养物质不能有效释放，这将极大程度影响人体通过食物对营养成分的吸收。

针对上述技术问题，所属领域的技术人员将相变热管技术原理应用于锅的制造。如一种技术方案中，在锅体的内壁和外壁之间设置空腔，空腔内部注入换热工质。利用换热工质的相变热管热传导制作均热锅，从而解决上述由于热传导速率低、均温性差等带来的问题。

但是上述技术方案中，相变热管技术对热管结构及相变换热工质的要求较高，要实现相变热管循环，必须在管内设计毛细结构，这将增加锅的制造难度及制造成本；同时，由于该热传导过程依靠换热工质相变循环实现，有可能出现热失控或换热失效问题，相变气化后热管内压力升高也不利于锅的长期使用；以上问题都将最终影响锅的使用安全及使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供基于非相变热超导的均热锅，利用非相变热超导原理及技术，制造均热锅，实现锅的迅速及均温加热。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于非相变热超导的均热锅，包括锅外壁和锅内壁，所述锅内壁位于所述锅外壁内，所述锅外壁和锅内壁连接，使所述锅内壁和所述锅外壁之间形成一个密闭空腔，所述密闭空腔通过连接环分隔成上腔体和下腔体，所述下腔体为真空腔，所述下腔体内注入非相变换热工质，所述连接环上设置阀门，所述上腔体的外表面开设排气孔。本发明中，包括上腔体和下腔体，上腔体作为隔热腔，同时在高压泄压时起到缓冲的作用。下腔体为工作腔，是实现锅体均温的主要部分，其内部为非相变换热工质，在非相变换热工质不发生相变的温度或压力范围内，依靠微观工质分子相互作用，实现热量从发热源通过非相变换热工质传导至热源以外的其他部位，实现均温。阀门作为安全阀，当下腔体的压力过大时，阀门开启可将上、下腔体导通，起到泄压缓冲的作用。

在一种优选的实施方式中，在所述下腔体内设置多个加强柱或连接块。

在一种优选的实施方式中，所述非相变换热工质占所述下腔体体积的88-95％。通过控制非相变换热工质的充装量以保证使用环境状态下腔体内具备足够的工作工质，而且，能够保证非相变换热工质处于有效地工作温度和压力环境中。

在一种优选的实施方式中，在25℃或以上温度的环境使用时，所述非相变换热工质为气态的蒸馏水；在低于25℃温度的环境使用时，所述非相变换热工质为气态的醇类、脂类。对不同使用环境下的非相变换热工质进行划分，使其能够满足发挥最大的导热效果。

在一种优选的实施方式中，所述连接块包括旋转上连接块和旋转下连接块，所述旋转上连接块固定在所述锅内壁上，所述旋转下连接块固定在所述锅外壁，所述旋转上连接块和旋转下连接块通过卡接连接。

本发明还提供基于非相变热超导的均热锅的制作方法，包括以下步骤：

步骤S101，通过模具将板材压制成锅外壁和锅内壁，且所述外壁和所述内壁的规格相匹配；

步骤S102，采用车削或焊接工艺加工连接环，在该连接环上安装阀门；

步骤S103，将连接环焊接在锅内壁的外表面上；

步骤S104，将锅内壁放入到锅外壁的腔体中，使锅外壁的边缘与锅内壁的边缘对齐后，将连接环与锅外壁焊接，形成下腔体；

步骤S105，在位于所述连接环下方的锅外壁上钻孔，在该孔内焊接充装口；

步骤S106，锅外壁的边缘与锅内壁的边缘焊接，形成上腔体；

步骤S107，在20-25℃，真空或负压条件下，将非相变换热工质从充装口注入，在该过程中，温度和压力保持不变，通过焊接方式将充液口进行封堵。

在一种优选的实施方式中，在步骤S101之后包括，步骤S1011，采用车削或焊接工艺加工上旋转连接块和下旋转连接块。上旋转连接块与下旋转连接块的侧面为一斜面，且上旋转连接块与下旋转连接块的斜面为相应的斜面，两者的斜面贴合时可以实现卡接。

在步骤S102之后包括，步骤S1021，将旋转上连接块焊接在锅外壁的内侧，将旋转下连接块焊接在锅内壁的外侧，并使旋转上连接块与旋转下连接块之间的位置能够对应匹配，

在步骤S103之后包括，步骤S1031，将锅外壁放置在锅内壁上，并旋转一定角度，使旋转上连接块和旋转下连接块能够保证接触面完全贴合，实现卡接。旋转上连接块与旋转下连接块之间通过旋转后进行卡接连接，既作为锅内壁和锅外壁的连接结构，也能够作为下腔体的承压结构。

在一种优选的实施方式中，在步骤S101中，锅内壁通过铸造制成，铸造时，在锅内壁的外表面上同时铸造连接柱。

在一种优选的实施方式中，在步骤S104中，将锅内壁放入到锅外壁的腔体中，使锅外壁的边缘与锅内壁的边缘对齐后，将连接环与锅外壁焊接，连接柱通过点焊方式与锅外壁连接，形成下腔体。

本发明的有益效果为：

本发明的均热锅，包括上腔体和下腔体，上腔体作为隔热腔，同时在高压泄压时起到缓冲的作用。下腔体为工作腔，是实现锅体均温的主要部分，其内部为非相变换热工质，在非相变换热工质不发生相变的温度或压力范围内，依靠微观工质分子相互作用，实现热量从发热源通过非相变换热工质传导至热源以外的其他部位。

本发明的均热锅制作方法，对不同使用环境下的非相变换热工质进行划分，使其能够满足发挥最大的导热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种实施方式的结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是旋转上连接块和旋转下连接块的连接示意图；

图4是测试环境为不盛放任何物质的均热锅测试得到的时间-温度曲线图；

图5是盛放4/5体积高的水分的均热锅测试得到的时间-温度曲线图；

图6是盛放2/5体积高的水分的均热锅测试得到的时间-温度曲线图；

图7是盛放3/5体积高的水分与1500g米混合物的均热锅测试得到的时间-温度曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1-2所示，本实施例的基于非相变热超导的均热锅，包括锅外壁1和锅内壁2。锅内壁2为一顶部开口、底部密封的圆柱形，锅内壁2的开口向外弯折形成锅沿后仍往下延伸形成外上壁21。锅外壁1为一顶部开口、底部密封的圆柱形。锅外壁1的边缘与外上壁21焊接连接形成一个密闭空腔。在密闭空腔内焊接一个连接环3，连接环3将密闭空腔分隔成上腔体41和下腔体42。在连接环3上安装安全阀5。在锅外壁1上开设充装口8，通过充装口8向下腔体42内注入非相变换热工质6。上腔体41与下腔体42的容积比为1：6。上腔体41起缓冲压力作用，还可以隔热，避免温度过高烫手。在锅外壁1的外表面开设排气孔10，以保证过高的压力能够从密闭空腔中排出。为了提高密闭空腔的承压能力，在下腔体42内焊接多个加强柱9。在25℃或以上温度的环境使用时，非相变换热工质6为气态的蒸馏水；在低于25℃温度的环境使用时，非相变换热工质6为气态的醇类、脂类。

如图3，在一种实施方式中，可以采用旋转上连接块71和旋转下连接块72来替代加强柱9。旋转上连接块71焊接在锅内壁2上，旋转下连接块72焊接在锅外壁1。旋转上连接块71的侧面为斜面，旋转下连接块72的侧面为斜面，旋转上连接块71与旋转下连接块72通过旋转，使两者的侧面斜面完全贴合，实现卡接连接。

对上述的均热锅进行温度测试，在锅内壁2的底部粘贴三个温度感应片、在侧壁的不同水平高度粘贴三个温度感应片，获得不同加热时间时的均热锅不同位置处的温度值。其中将获得的最大监测温度值(max)、最小监测温度值(min)，以及max-min的最大温度差值，分别作最大监测温度值(max)随时间的变化曲线，最小监测温度值(min)随时间的变化曲线，以及max-min的最大温度差值随时间的变化曲线；以加热时间为横坐标，温度值为纵坐标，得到图4至图7的时间-温度曲线图。其中，图中，max代表最大监测温度值(max)随时间的变化曲线，min代表最小监测温度值(min)随时间的变化曲线，max-min代表最大温度差值随时间的变化曲线。

图4是测试环境为不盛放任何物质的均热锅测试得到的时间-温度曲线图；图5是盛放4/5体积高的水分的均热锅测试得到的时间-温度曲线图；图6是盛放2/5体积高的水分的均热锅测试得到的时间-温度曲线图；图7是盛放3/5体积高的水分与1500g米混合物的均热锅测试得到的时间-温度曲线图。从图4至图7的实验数据结果可知，上述的均热锅在锅底、锅壁以及锅内的温度差在5摄氏度以内，均热锅能够实现整锅均匀加热的效果，包括锅体内部实现温度均匀的加热效果。

本发明还提供上述均热锅的制作方法，包括，

步骤S101，通过模具将板材压制成锅外壁和锅内壁，且所述外壁和所述内壁的规格相匹配。在本步骤中，使用的板材需要根据使用的加热环境进行选择。如采用电磁加热方式，锅体局部或全部采用导磁不锈钢；如采用燃气加热或电加热的方式，可采用铝合金、不锈钢等材料。

步骤S1011，采用车削或焊接工艺加工上旋转连接块和下旋转连接块；

步骤S102，采用车削或焊接工艺加工连接环，在该连接环上安装阀门。步骤S101、步骤S1011与步骤S102之间的顺序可以替换。

步骤S1021，将旋转上连接块焊接在锅外壁的内侧，将旋转下连接块焊接在锅内壁的外侧，并使旋转上连接块与旋转下连接块之间的位置能够对应匹配。

步骤S103，将连接环焊接在锅内壁的外表面上。

步骤S1021与步骤S103之间的顺序可以替换。

步骤S1031，将锅外壁放置在锅内壁上，并旋转一定角度，使旋转上连接块和旋转下连接块的侧面能够完全接触，实现卡接。旋转上连接块与旋转下连接块之间既作为锅内壁和锅外壁的连接结构，也能够作为下腔体的承压结构。

步骤S104，将锅内壁放入到锅外壁的腔体中，使锅外壁的边缘与锅内壁的边缘对齐后，将连接环与锅外壁焊接。

步骤S105，在位于所述连接环下方的锅外壁上钻孔，在该孔内焊接充装口。

步骤S106，锅外壁的边缘与锅内壁的边缘焊接；

步骤S107，根据下腔体的体积计算工质的容量，工质的容量等于下腔体的体积乘以[1-(5-12％)]％，即下腔体中预留空间为5％-12％。在20-25℃条件下，将一定量的非相变换热工质从充装口注入，并对下腔体内部抽真空。将非相变换热工质从充装口注入，在该过程中，温度和压力保持不变，通过焊接或压接方式将充液口进行封堵。

在一种实施方式中，步骤S101中，锅内壁通过铸造制成，铸造时，在锅内壁的外表面上同时铸造连接柱。步骤S104中，将锅内壁放入到锅外壁的腔体中，使锅外壁的边缘与锅内壁的边缘对齐后，将连接环与锅外壁焊接，连接柱通过点焊方式与锅外壁连接，形成下腔体。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.基于非相变热超导的均热锅，包括锅外壁和锅内壁，所述锅内壁位于所述锅外壁内，所述锅外壁和锅内壁连接，使所述锅内壁和所述锅外壁之间形成一个密闭空腔，其特征在于：所述密闭空腔通过连接环分隔成上腔体和下腔体，所述下腔体为真空腔，所述下腔体内注入非相变换热工质，所述连接环上设置阀门，所述上腔体的外表面开设排气孔。

2.根据权利要求1所述的基于非相变热超导的均热锅，其特征在于：在所述下腔体内设置多个加强柱或连接块。

3.根据权利要求1所述的基于非相变热超导的均热锅，其特征在于：在常温状态下，所述非相变换热工质占所述下腔体体积的88-95％。

4.根据权利要求1-3任一所述的基于非相变热超导的均热锅，其特征在于：在25℃或以上温度的环境使用时，所述非相变换热工质为气态的蒸馏水；在低于25℃温度的环境使用时，所述非相变换热工质为气态的醇类和/或脂类。

5.根据权利要求2所述的基于非相变热超导的均热锅，其特征在于：所述连接块包括旋转上连接块和旋转下连接块，所述旋转上连接块固定在所述锅内壁上，所述旋转下连接块固定在所述锅外壁，所述旋转上连接块和旋转下连接块通过卡接连接。

6.按权利要求1-5任一所述的基于非相变热超导的均热锅的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S101，通过模具将板材压制成锅外壁和锅内壁，且所述锅外壁和所述锅内壁的规格相匹配；

步骤S102，采用车削或焊接工艺加工连接环，在该连接环上安装阀门；

步骤S103，将连接环焊接在锅内壁的外表面上；

步骤S104，将锅内壁放入到锅外壁的腔体中，使锅外壁的边缘与锅内壁的边缘对齐后，将连接环与锅外壁焊接，形成下腔体；

步骤S105，在位于所述连接环下方的锅外壁上钻孔，在该孔内焊接充装口；

步骤S106，锅外壁的边缘与锅内壁的边缘焊接，形成上腔体；

步骤S107，在20-25℃，真空条件下，将非相变换热工质从充装口注入，在该过程中，温度和压力保持不变，通过焊接或压接的方式将充装口进行封堵。

7.根据权利要求6所述的基于非相变热超导的均热锅的制作方法，其特征在于：

在步骤S101之后包括，步骤S1011，采用车削或焊接工艺加工上旋转连接块和下旋转连接块；

在步骤S102之后包括，步骤S1021，将旋转上连接块焊接在锅外壁的内侧，将下旋转连接块焊接在锅内壁的外侧，并使上旋转连接块与下旋转连接块之间的位置能够对应匹配，

在步骤S103之后包括，步骤S1031，将锅外壁放置在锅内壁上，并旋转一定角度，使上旋转连接块和下旋转连接块能够保证接触面完全贴合，实现卡接。

8.根据权利要求6所述的基于非相变热超导的均热锅的制作方法，其特征在于：在步骤S101中，锅内壁通过铸造制成，铸造时，在锅内壁的外表面上同时铸造连接柱。

9.根据权利要求8所述的基于非相变热超导的均热锅的制作方法，其特征在于：在步骤S104中，将锅内壁放入到锅外壁的腔体中，使锅外壁的边缘与锅内壁的边缘对齐后，将连接环与锅外壁焊接，连接柱通过点焊方式与锅外壁连接，形成下腔体。