CN105768901B - 文丘里效应控制的无动力加水装置的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种文丘里效应控制的无动力加水装置的设计方法，其特点是在煮汤圆的锅上增设锅盖单元，在煮制汤圆时，锅盖单元能自动向锅内的沸水中添加常温水。该锅盖单元包括锅盖、盛水器、立柱、柱塞、柱塞室、弹簧、导流管、气压管、蓄水盆、3个通气管、抽吸管、文丘里管；当锅内的蒸气快速通过文丘里管喷出时，抽吸管内形成负压，柱塞克服弹簧弹力，向抽吸管移动；这时，盛水器中的水经过进水口、柱塞室、导流管、气压管、螺旋节流管流入锅中；锅内停止沸腾,抽吸管内负压消失，弹簧推动柱塞上的针型栓堵住了进水口；此后，无动力加水装置重复自动加水阶段运作过程；本发明可以无动力自动多次加常温水，因此汤圆的外层不会因过熟而破裂。

Description

文丘里效应控制的无动力加水装置的设计方法

技术领域

本发明是关于厨房用具领域，特别是涉及一种煮汤圆的炊具。

背景技术

汤圆是中国传统的食品。煮汤圆的过程如下：将汤圆生坯放入锅内沸腾的水中，用勺子搅动一下水中的汤圆，以防汤圆粘住锅底。将水煮至沸腾（通常这时候汤圆在水中浮起），往沸水中加入一些常温水（俗称冷水），继续煮汤圆。此后，逢水沸腾即加常温水，这样，共加三次常温水，当第三次常温水加入后，待锅内的水沸腾后，汤圆才能熟透，才可以出锅食用。通常这个煮汤圆规定的时长约为10至15分钟。往沸水中加常温水的原因在于，汤圆的外层先煮熟了，但汤圆中心却未熟。如果不加常温水，则汤圆的外层因为过熟，结构变得松弛，导致汤圆的外层不能包裹住未熟的汤圆芯，以至于汤圆的外层裂开，汤圆芯暴露在沸水中。如果是芝麻馅芯的汤圆，则整锅汤圆的水将漂浮着黑乎乎的芝麻馅了。

煮汤圆的需时约为10至15分钟，煮汤圆的人往往在汤圆在锅子里煮的时候，觉得等在锅子旁边浪费了时间，总是再去做一些别的小事情，这样，常常忘了按时往沸腾的水中加常温水，导致汤圆的外层的过熟而破裂，汤圆中的馅芯，特别是芝麻馅芯发散开来，结果弄得整锅汤圆一塌糊涂，同时也浪费了食材。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要人值守的，能够自动分时往锅内沸腾的水中加常温水的装置。

本发明的具体技术方案：包括设有水密封沟的锅和锅盖单元，所述锅盖单元包括锅盖、盛水器、多根立柱、柱塞、柱塞室、弹簧、导流管、气压管、蓄水盆、3个通气管、抽吸管、文丘里管；锅盖通过多根立柱与盛水器连接，该锅盖的下端插入所述锅内的水密封沟中，水密封沟设有用于密封的水；所述盛水器中设有常温水；盛水器与锅盖之间设置柱塞、柱塞室、弹簧、导流管、气压管和蓄水盆；柱塞室呈垂直状，且与文丘里管、气压管、通气管平行，柱塞室的下端连接抽吸管的一端，抽吸管的另一端位于文丘里管内，其端口与文丘里管内的最细处齐平；柱塞室的上端连接三个通气管的一端，通气管的另一端位于盛水器内，且高于盛水器；柱塞室上端的一侧与导流管的一端垂直连通，导流管的另一端与气压管垂直连通；气压管的上端位于盛水器内，且高于盛水器，气压管的下端连接蓄水盆；蓄水盆的下端连接一螺旋节流管，该螺旋节流管穿过锅盖进入到锅内；盛水器通过进水口与柱塞室连通；柱塞上部设有能堵住进水口的针型栓；

当聚集在锅内的蒸气快速通过喷气管喷出时，抽吸管内形成负压，外界大气压通过通气管作用于柱塞，柱塞克服弹簧弹力，向抽吸管移动；盛水器中的常温水通过进水口、柱塞室、导流管、气压管进入蓄水盆内，并通过螺旋节流管进入锅内；

使用方法：持续加热，当锅内的水沸腾时，将待煮的汤圆放入锅内的沸水中，锅内的水停止沸腾；用勺子搅动一下锅中的汤圆，使汤圆不粘在锅底上；然后在锅内的水密封沟中加入用于密封的水；并将锅盖单元放在锅上，锅盖的下端插入所述锅内的水密封沟中，在盛水器内加入常温水；当锅内的水被持续加热至沸腾时，进入自动加常温水阶段:

聚集在锅内的蒸气快速进入文丘里管，经过文丘里管最细处的蒸气流速更加变大，根据文丘里效应，气流流速加大，压强会随之降低，文丘里管最细处的气压远小于大气压，抽吸管内形成负压，外界的大气压通过三个通气管作用于柱塞，柱塞克服弹簧弹力，向下移动，柱塞上的针型栓离开进水口；这时，盛水器中的常温水通过进水口、柱塞室、导流管、气压管进入蓄水盆内，并通过螺旋节流管缓慢进入锅内，锅内的水得到冷却而停止沸腾；蒸气减少，直至消失，文丘里管最细处的压强变大，外界与文丘里管内压强差消失，弹簧的弹力将柱塞朝进水口方向推动，最后柱塞上的针型栓堵住了进水口；导流管、气压管和蓄水盆中的常温水继续通过螺旋节流管流入锅内，锅内的水温持续下降；直至蓄水盆和螺旋节流管中的常温水全部流入锅中；在进入自动加常温水阶段的过程中，锅内的水一直被持续加热；然后，锅内的水又一次沸腾；

此后，无动力加水装置重复上述进入自动加常温水阶段的运作过程；

当第三次加入常温水后，待锅内的水沸腾，就可从锅内沸腾的水中捞出煮熟的汤圆。

该装置设计方法：

设计目标为煮制换算成容积为A的汤圆的无动力加水装置,

锅中水密封沟以下部分的有效容积为A的10倍以上；

蓄水盆和螺旋节流管的总容积为A；

螺旋节流管的口径和展开长度应确保在15秒时间内须有水量为A的水从蓄水盆通过螺旋节流管流入到锅内；

进水口、导流管和气压管的口径应大于螺旋节流管的口径，以确保在蓄水盆内的水通过螺旋节流管流入到锅内之前，蓄水盆和螺旋节流管已经充满了常温水。

本发明的有益之处是：

1、使用本发明煮汤圆的同时，操作者可以去做一些另外的事情，节省了时间。

2、本发明可以无动力自动多次加常温水，即使超过煮汤圆的规定时长，汤圆的外层也不会因过熟而破裂。

附图说明

图1是本发明的初始状态示意图。

图2是本发明在使用过程中的示意图。

图3是图1中的A部放大视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

实施例1、见图1和图2，本发明是在煮汤圆的锅1内设有水密封沟11，并增设锅盖单元；该锅盖单元包括锅盖2、盛水器4、多根立柱3、柱塞51、柱塞室52、弹簧53、导流管55、气压管56、蓄水盆6、三个通气管7、抽吸管8、文丘里管10；锅盖2通过多根立柱3与盛水器4连接，锅盖2的下端插入锅1内的水密封沟11中，水密封沟11设有用于密封的水（该用于密封的水通常是常温水，当然温度高或温度低的水也可以）；所述盛水器4中设有常温水。盛水器4与锅盖2之间设置柱塞51、柱塞室52、弹簧53、导流管55、气压管56和蓄水盆6；柱塞室52呈垂直状，且与文丘里管10、气压管56、通气管7平行，柱塞室52的下端连接抽吸管8的一端，抽吸管8的另一端位于文丘里管10内，抽吸管8的端口与文丘里管10内的最细处齐平；柱塞室52的上端连接三个通气管7的一端，通气管7的另一端位于盛水器内，且高于盛水器4。柱塞室52上端的一侧与导流管55的一端垂直连通，导流管55的另一端与气压管56垂直连通；气压管56的上端位于盛水器4内，且高于盛水器4，气压管56的下端连接蓄水盆6，蓄水盆6的下端连接一螺旋节流管9，该螺旋节流管9穿过锅盖2进入到锅1内；盛水器4通过进水口54与柱塞室52连通；柱塞51上部设有能堵住进水口54的针型栓511。

气压管56的作用在于使蓄水盆6与外界大气压连通，使得蓄水盆6中的常温水能顺利通过螺旋节流管9流入锅1内。

设置三个通气管7的原因是使大气压均匀分布在柱塞51的端面。如果只设置一个通气管7，柱塞51一侧受力导致其倾斜，从而使柱塞51在柱塞室52中行进困难。

螺旋节流管9的作用在于限制蓄水盆6中的常温水过快地进入到锅1内，因为如果锅1内的水温迅速下降，喷出的蒸气就会短时间内消失，针型栓511会过早地堵住进水口54，这样会导致进入蓄水盆6内的常温水量不足，而进入锅1内的常温水量不足，会导致汤圆外层得不到适当的冷却，从而使汤圆的外层容易破裂。

为了保证在盛水器4和蓄水盆6的常温水不被锅盖2传热，故在与锅盖2接触处设置隔热21，并且盛水器4和蓄水盆6可以优先采用导热性能不良的材料。

使用方法：将待煮的汤圆放入锅1内的沸水中(通常情况下，如果待煮的汤圆的体积换算成容积为A，则锅内的沸水容积应是A的4倍，这样才能使汤圆在煮制中不会粘连在一起)，锅1内的水得到冷却停止沸腾；用勺子搅动一下汤圆，使汤圆不粘底而均匀分布在锅1内的水中；然后在锅1内的水密封沟11中加入用于密封的水；并将锅盖单元放在锅1上，锅盖2的下端插入锅1内的水密封沟11中，在盛水器4内加入常温水；当锅1内的水被持续加热至沸腾时；进入自动加常温水阶段：

由于水密封沟11中的水堵住了锅1与锅盖2之间的缝隙，于是聚集在锅1内的蒸气全部快速进入文丘里管10，经过文丘里管10最细处的气流流速更加变大，根据文丘里效应，气流流速加大，压强随之降低，文丘里管10最细处的压强远小于大气压，因此抽吸管8内形成负压，外界大气压通过三个通气管7作用于柱塞51，柱塞51克服弹簧53弹力，向下移动，柱塞51上的针型栓511离开进水口54；这时，盛水器4中的常温水从进水口54，经过柱塞室52、导流管55、气压管56到达蓄水盆6内，并通过螺旋节流管9缓慢进入锅1内；直至锅1内的水冷却到一定程度而停止沸腾；蒸气减少，直至消失，文丘里管10最细处的压强变大，外界与文丘里管10内压强差消失，抽吸管8内的负压也消失了，弹簧53的弹力将柱塞51向上推动，最后柱塞51上的针型栓511堵住了进水口54(柱塞51在向上行进中，会将柱塞室52内的一部分常温水通过进水口54挤入盛水器4内，另一部分常温水会被挤入3个通气管7和导流管55内)；导流管55、气压管56和蓄水盆6中的常温水继续通过螺旋节流管9流入锅1内，锅1内的水温持续下降；直至蓄水盆6和螺旋节流管9中的常温水全部流入锅1中；在进入自动加常温水阶段的过程中，锅1内的水一直被持续加热；然后，锅1内的水又一次沸腾；

此后，无动力加水装置重复上述进入自动加常温水阶段的运作过程；

当第三次加入常温水后，待锅1内的水沸腾，就可从锅1内沸腾的水中捞出煮熟的汤圆。

如果没有及时捞出煮熟的汤圆，也没有关系，因为无动力加水装置可以多次重复上述进入自动加常温水阶段的运作过程 ，即定时向锅1内加入常温水，以致保证汤圆的外层不因过熟而破裂。

该装置设计方法：

设计目标为煮制换算成容积为A的汤圆的无动力加水装置,

锅中水密封沟以下部分的有效容积为A的10倍以上；

蓄水盆和螺旋节流管的总容积为A；

螺旋节流管的口径和展开长度应确保在15秒时间内须有水量为A的水从蓄水盆通过螺旋节流管流入到锅内；

进水口、导流管和气压管的口径应大于螺旋节流管的口径，以确保在蓄水盆内的水通过螺旋节流管流入到锅内之前，蓄水盆和螺旋节流管已经充满了常温水。

上述设计方法的举例说明：设计目标是煮制由体积换算成容积A为400毫升的（速冻或现制）汤圆, (实际上300-500毫升汤圆都可以煮制，这里取的是中间值)

锅中水密封沟以下的有效容积为A的10倍以上，即4000毫升以上：

锅1内有效容积，是指锅1内的水密封沟11以下的实际煮制汤圆的空间。计算如下：

初始煮汤圆的水的400毫升的4倍，即1600毫升。加上汤圆本身的体积，两项共计2000毫升。

加三次常温水，即400毫升的3倍，计1200毫升。

因为本装置是自动添加水，有时煮汤圆者不小心忘记炉子上在煮汤圆之事，所以锅内的有效容积应该留有两次添加常温水的空间，即400毫升的2倍，计800毫升。

上述合计为4000毫升，也就是在设计中需要考虑锅中水密封沟以下的有效容积为A的10倍以上；

蓄水盆6和螺旋节流管9的总容积A为400毫升(由于气压管56和导流管55容积不大，故该两项的容积可以忽略不计)：

上述400毫升水的量就是流出螺旋节流管9进入锅内的常温水的量，同时也是蓄水盆6和螺旋节流管9的总的容积（如果蓄水盆6和螺旋节流管9的总的容积过大，一旦柱塞51上的针型栓511未堵住进水口54，就会有过多的常温水流入蓄水盆6和螺旋节流管9，进而流入到锅1内）。

螺旋节流管9的口径和展开长度应确保在15秒时间内须有水量为A的水从蓄水盆6通过螺旋节流管9流入到锅1内：

如果常温水过于缓慢入锅1内沸腾的水中，锅1内的沸水无法短时间内冷却下来，也就起不到冷却汤圆外层的效果。所以15秒时间内须有水量为A的水从蓄水盆6通过螺旋节流管9流入到锅1内；

进水口54、导流管55和气压管56的口径应大于螺旋节流管9的口径，以确保在蓄水盆6内的水通过螺旋节流管9流入到锅1内之前，蓄水盆6和螺旋节流管9已经充满了常温水。

螺旋节流管9的作用在于延缓常温水进入锅1内的时间，使进水口54、导流管55和气压管56有足够的时间将冷却汤圆的所需要的常温水流入到蓄水盆6。如果没有螺旋节流管9，蓄水盆6流出的常温水直接接触锅1内沸腾的水，沸腾程度就会立刻减弱，蒸气产生的冲力也就减弱，作用于柱塞51上的压强差就会减小，弹簧53就会立刻推动柱塞上的针型柱511堵住进水口54，不会再有水进入蓄水盆6；而量少的常温水将无法使汤圆的外层得到充分的冷却，导致汤圆外层过熟而破裂。

生产方可以根据锅、蓄水盆和螺旋节流管等相关零部件的尺寸，规定煮汤圆的水和汤圆的量，使用户能依照说明书顺利地煮熟汤圆。

实施例2、可以用高压锅密封圈密封的方式（因为是现有技术，未画图），代替实施例1中用水密封沟的密封方式。也就是锅盖与锅之间设置橡胶密封圈。

Claims (1)

1.一种文丘里效应控制的无动力加水装置的设计方法，其特征是该无动力加水装置包括设有水密封沟的锅和锅盖单元，所述锅盖单元包括锅盖、盛水器、多根立柱、柱塞、柱塞室、弹簧、导流管、气压管、蓄水盆、3个通气管、抽吸管、文丘里管；锅盖通过多根立柱与盛水器连接，该锅盖的下端插入所述锅内的水密封沟中，水密封沟设有用于密封的水；所述盛水器中设有常温水；盛水器与锅盖之间设置柱塞、柱塞室、弹簧、导流管、气压管和蓄水盆；柱塞室呈垂直状，且与文丘里管、气压管、通气管平行，柱塞室的下端连接抽吸管的一端，抽吸管的另一端位于文丘里管内，其端口与文丘里管内的最细处齐平；柱塞室的上端连接三个通气管的一端，三个通气管的另一端位于盛水器内，且高于盛水器；柱塞室上端的一侧与导流管的一端垂直连通，导流管的另一端与气压管垂直连通；气压管的上端位于盛水器内，且高于盛水器，气压管的下端连接蓄水盆；蓄水盆的下端连接一螺旋节流管，该螺旋节流管穿过锅盖进入到锅内；盛水器通过进水口与柱塞室连通；柱塞上部设有能堵住进水口的针型栓；

当聚集在锅内的蒸气快速通过喷气管喷出时，抽吸管内形成负压，外界大气压通过通气管作用于柱塞，柱塞克服弹簧弹力，向抽吸管移动；盛水器中的常温水通过进水口、柱塞室、导流管、气压管进入蓄水盆内，并通过螺旋节流管进入锅内；

该无动力加水装置设计方法：

设计目标为煮制换算成容积为A的汤圆的无动力加水装置,

锅中水密封沟以下部分的有效容积为A的10倍以上；

蓄水盆和螺旋节流管的总容积为A；

螺旋节流管的口径和展开长度应确保在15秒时间内须有水量为A的水从蓄水盆通过螺旋节流管流入到锅内；

进水口、导流管和气压管的口径应大于螺旋节流管的口径，以确保在蓄水盆内的水通过螺旋节流管流入到锅内之前，蓄水盆和螺旋节流管已经充满了常温水。