CN105768912A - 利用伯努利原理的自动分次加水装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用伯努利原理的自动分次加水装置。其特点是在煮汤圆的锅上增设自动加水机构，使得煮制汤圆时，能自动向锅内的沸水中添加常温水。该机构包括锅盖、盛水器、多根立柱、活塞组件、蓄水盆、通气管、抽吸管、喷气管；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活塞，活塞克服弹簧弹力，向抽吸管移动；这时，盛水器中的常温水经过上落水道、活塞缸、下落水道、蓄水盆、螺旋节流管流入锅中；锅内停止沸腾,抽吸管内负压消失，弹簧推动活塞堵住上落水道；此后，自动分次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

利用伯努利原理的自动分次加水装置

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（通俗称冷水），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自动加水机构，所述自动加水机构包括锅盖、盛水器、多根立柱、活塞组件、蓄水盆、通气管、抽吸管、喷气管；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，水密封沟能加入用于密封的水；盛水器内设有常温水，盛水器与锅盖之间设置活塞组件和蓄水盆；所述活塞组件包括活塞、活塞缸和弹簧，活塞缸的一端连接通气管一端，通气管的另一端位于盛水器内；活塞缸的另一端连接抽吸管，该抽吸管与喷气管垂直连通；所述活塞缸通过一上落水道与盛水器连通，所述活塞缸通过一下落水道与蓄水盆连通；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；蓄水盆上部设置气道，蓄水盆通过气道与外界连通；

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活塞，活塞克服弹簧弹力，向抽吸管移动；这时，上落水道、通气管、下落水道之间通过活塞缸连通；盛水器中的常温水经过上落水道、活塞缸、下落水道、蓄水盆、螺旋节流管流入锅中；

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；并将自动加水机构放在锅上，锅盖的下端插入锅内的水密封沟中，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：

由于水密封沟中的水堵住了锅与锅盖之间的缝隙，于是由沸腾产生的越来越多的蒸气快速通过喷气管喷出，根据伯努利原理，流速越大压强越小，抽吸管内形成负压，外界大气压通过通气管作用于活塞，活塞克服弹簧弹力，向抽吸管移动；这时，上落水道、通气管、下落水道之间通过活塞缸连通；盛水器中的常温水经过上落水道、活塞缸、下落水道流入蓄水盆，并通过螺旋节流管缓慢进入锅内；锅内的水冷却到一定程度而停止沸腾；蒸气逐渐减少直至消失，抽吸管内的负压消失，弹簧的弹力将活塞朝通气管方向推动，活塞缸内的常温水被挤入通气管、盛水器和蓄水盆内，最后活塞堵住了上落水道、通气管、下落水道之间的连通；蓄水盆和气道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、气道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，自动分次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；

上落水道和下落水道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是本发明的另一实施例的示意图。

图4是图3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，并增设自动加水机构；该自动加水机构包括锅盖2、盛水器4、多根立柱3、活塞组件5、蓄水盆6、通气管7、抽吸管8、喷气管10；所述锅盖2通过多根立柱3与盛水器4连接，所述锅盖2的下端插入锅1内的水密封沟11中，水密封沟11能加入用于密封的水（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。所述盛水器4与锅盖2之间设置活塞组件5和蓄水盆6；所述活塞组件5包括活塞51、活塞缸52和弹簧53，活塞缸52的一端连接通气管7一端，通气管7的另一端位于盛水器4内；活塞缸52的另一端连接一抽吸管8，该抽吸管8与喷气管10垂直连通；所述活塞缸52通过一上落水道54与盛水器4连接，所述活塞缸52通过一下落水道55与蓄水盆6连通；蓄水盆6的下部连接一螺旋节流管9，该螺旋节流管9穿过锅盖2进入到锅1内；通气管7还通过一气道21与蓄水盆6连通。从盛水器4中流出的常温水经过上落水道54、活塞缸52、下落水道55、蓄水盆6、螺旋节流管9流入锅1中；蓄水盆6上部设置气道21，蓄水盆6通过气道21与外界大气压连通；

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活塞，活塞克服弹簧弹力，向抽吸管移动；这时，上落水道、通气管、下落水道之间通过活塞缸连通；盛水器中的常温水经过上落水道、活塞缸、下落水道、蓄水盆、螺旋节流管流入锅中；

气道21的作用在于蓄水盆6可以通过气道21与外界大气压连通，故可以窄细，气道的存在可使蓄水盆6中的常温水能顺利通过螺旋节流管9流入锅1内。

螺旋节流管9的作用在于限制蓄水盆6中的常温水过快早进入到锅1内，因为如果锅1内的沸腾的水一接触常温水，喷出的蒸气的冲力就会立刻减弱，活塞51过早地返回，堵住上落水道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，故在盛水器4和蓄水盆6与锅盖2接触处设置了隔热片22，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内的水得到待煮的汤圆的温度而冷却，进而停止沸腾；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；并将自动加水机构放在锅上，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后，进入自动加常温水阶段：

由于水密封沟中的水堵住了锅1与锅盖2之间的缝隙，于是由沸腾产生的越来越多的蒸气快速通过喷气管10喷出；根据伯努利原理，流速越大压强越小，外界与喷气管10内出现压强差，因此抽吸管8内形成负压，外界大气压通过通气管7作用于活塞51，活塞51克服弹簧53弹力，向抽吸管8移动；这时，上落水道54、通气管7、下落水道55之间通过活塞缸52连通了；盛水器4中的常温水进入通气管7和蓄水盆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，蒸气的流速也变慢了，外界与喷气管10内压强差消失，抽吸管8内的负压也消失了，弹簧53的弹力将活塞51朝通气管7方向推动（活塞51在行进中会将活塞缸52中一部分常温水挤入通气管7的一端，并从通气管7的另一端喷出，所以通气管7的另一端应位于盛水器4内），最后活塞51堵住了上落水道54、通气管7、下落水道55之间的连通；通气管7、气道21、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、气道21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，自动分次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，因为自动分次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；

上落水道和下落水道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(由于气道21窄细，下落水道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，一旦活塞未及时堵住上落水道，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；

上落水道54和下落水道55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，使上落水道54有足够的时间流出冷却汤圆的所需要的常温水。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，作用于活塞51上的压强差就会减小，弹簧53就会立刻推动活塞51堵住上落水道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、见图3和图4，如果喷气管10较粗，导致蒸汽的流速过低，其抽吸力不足以使活塞51克服弹簧53的弹力朝抽吸管8移动，可以采用收敛管道的方式加以解决。方法是：在抽吸管8与喷气管10的交接处设置喉形管19，根据文丘里效应，喉形管部分的流速大，流体压强小，在喷气管10与喉形管19出现压强差，借助压强差可以使活塞51克服弹簧53的弹力朝抽吸管8移动。

实施例3，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)

1.一种利用伯努利原理的自动分次加水装置，其特征是该装置包括设有水密封沟的锅和自动加水机构，所述自动加水机构包括锅盖、盛水器、多根立柱、活塞组件、蓄水盆、通气管、抽吸管、喷气管；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，水密封沟能加入用于密封的水；盛水器内设有常温水，盛水器与锅盖之间设置活塞组件和蓄水盆；所述活塞组件包括活塞、活塞缸和弹簧，活塞缸的一端连接通气管一端，通气管的另一端位于盛水器内；活塞缸的另一端连接抽吸管，该抽吸管与喷气管垂直连通；所述活塞缸通过一上落水道与盛水器连通，所述活塞缸通过一下落水道与蓄水盆连通；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；蓄水盆上部设置气道，蓄水盆通过气道与外界连通。