煙機(jī)熱蒸洗技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

蔣 磊

（廣東萬(wàn)和電氣有限公司 佛山 528305）

前言

在吸油煙機(jī)的使用過(guò)程中，吸油煙機(jī)機(jī)體內(nèi)和葉輪上會(huì)聚積大量的油污，這些油污不利于吸油煙機(jī)的清潔衛(wèi)生,而且葉輪上的油垢會(huì)影響葉輪的轉(zhuǎn)速，影響吸油煙機(jī)的使用效果。隨著吸油煙機(jī)自清潔技術(shù)的不斷進(jìn)步，蒸汽清洗在吸油煙機(jī)的自清潔領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用且技術(shù)日趨成熟。蒸汽清洗的基本原理是由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，然后將蒸汽輸送至噴管末端的噴嘴上，蒸汽從噴嘴里快速噴出，利用高溫蒸汽對(duì)葉輪表面的頑固油污進(jìn)行軟化，然后再進(jìn)行高壓沖洗，以期達(dá)到清洗葉輪的目的[1]。

但是，利用蒸汽來(lái)清洗煙機(jī)的最大難題就是效果，現(xiàn)有的蒸汽清洗結(jié)構(gòu)存在清洗效果不均勻，清洗效率低下，蒸汽不穩(wěn)定等缺點(diǎn)[2]，往往使得吸油煙機(jī)的自清潔功能形同虛設(shè)。因此，要發(fā)揮清洗技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)，要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手結(jié)合軟件控制去優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)。

本文輸出一款吸油煙機(jī)，該機(jī)搭載一套智能控制的熱蒸洗系統(tǒng)，包括能均勻輸出蒸汽和熱水的加熱模組，能夠高效清洗葉片內(nèi)外側(cè)的噴淋臂，以及支撐整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的軟管水路系統(tǒng)。

1 熱蒸汽技術(shù)的的重要參數(shù)

1.1 蒸汽溫度

未經(jīng)過(guò)熱處理的蒸汽稱為飽和蒸汽，飽和蒸汽是在一個(gè)大氣壓下，溫度為100 ℃的蒸汽，溫度不能再升高，是飽和狀態(tài)下的蒸汽。飽和蒸汽由氣體分子之間的熱運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象造成的。在飽和狀態(tài)下的液體稱為飽和液體，其蒸汽稱為干飽和蒸汽（也稱飽和蒸汽）。它是無(wú)色、無(wú)味、不能燃燒又無(wú)腐蝕性的氣體。

1.2 蒸汽壓力

飽和蒸汽的溫度與壓力之間一一對(duì)應(yīng)，二者之間只有一個(gè)獨(dú)立變量。理想的飽和蒸汽狀態(tài)，指的是溫度、壓力及蒸汽密度三者存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，知道其中一個(gè)，其他二個(gè)值就是定數(shù)。存在這種關(guān)系的蒸汽就是飽和蒸汽，否則都可以視為過(guò)熱蒸汽進(jìn)行計(jì)量。

1.3 洗凈率

洗凈率一般指的是吸油煙機(jī)清洗系統(tǒng)對(duì)油污清洗潔凈度的指標(biāo)，行業(yè)內(nèi)暫時(shí)沒(méi)有統(tǒng)一的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。一般的計(jì)算公式為吸油煙機(jī)零部件被清洗掉的油污克重與吸油煙機(jī)零部件原有油污克重的比值，通俗來(lái)講即是油污被清洗的干凈程度。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工作原理

如圖1所示是熱蒸洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中為某一平板機(jī)型的吸油煙機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)包括加熱模組1、噴嘴固定座2、熱水管路3、風(fēng)輪4、外置水杯5、進(jìn)水管路6以及輸水管路7。如圖2所示，該系統(tǒng)還包括進(jìn)風(fēng)圈組件8、電機(jī)9以及噴嘴10。

熱蒸洗的工作原理：水泵抽水至加熱模組的金屬管內(nèi)，加熱模組內(nèi)的加熱管對(duì)金屬管內(nèi)的冷水進(jìn)行加熱，加熱模組產(chǎn)生穩(wěn)定、持續(xù)的高溫蒸汽或高溫液態(tài)水，通過(guò)噴淋臂噴射而出，對(duì)葉片進(jìn)行清洗[3]。

圖1 熱蒸汽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（主視圖）

圖2 熱蒸汽系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（側(cè)視圖）

2.2 加熱模組的優(yōu)化設(shè)計(jì)

加熱模組在整個(gè)系統(tǒng)中的作用等同于汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，在系統(tǒng)中起到關(guān)鍵性的作用。其集成了產(chǎn)生蒸汽的加熱裝置、用于輸送液體的電磁泵以及用于實(shí)現(xiàn)電路通斷的電器元件。

當(dāng)前技術(shù)中，加熱模組多采用整體壓鑄，在壓鑄體內(nèi)形成設(shè)定好的腔室，當(dāng)水進(jìn)入腔室通過(guò)加熱得以生成蒸汽；其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的蒸汽量比較大；缺點(diǎn)也尤為明顯：比如內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成型困難、不良率高、模具加工復(fù)雜以及采購(gòu)成本高等等。

在此基礎(chǔ)上，為了解決傳統(tǒng)加熱模組的缺陷，本文設(shè)計(jì)的加熱模組采用金屬管道代替?zhèn)鹘y(tǒng)腔室，如圖3所示，將金屬管和加熱管均設(shè)置為螺旋形，緊密配合在一起，然后壓鑄成型，成型后如圖4所示。該工藝既能提高生產(chǎn)效率，又能提高產(chǎn)品性能。

圖3 加熱體透視圖

圖4 加熱體示意圖

加熱模組的功率1 300～1 800 W可供選擇，功率的大小直接影響蒸汽量的大小和出水壓力，其具有熱效率高又能實(shí)現(xiàn)快速汽化的優(yōu)點(diǎn)[4]。

2.3 噴淋臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)

如圖1所示，噴淋臂設(shè)置在風(fēng)柜組件靠近蝸舌處，被固定在風(fēng)柜前板和后板之間，貫穿整個(gè)風(fēng)柜組件，平行于葉輪的軸向方向。該位置距離葉片的最近，既能減少對(duì)內(nèi)部氣流的擾亂，又可以降低對(duì)整機(jī)噪音的影響。如圖5所示，為噴淋臂10的側(cè)視剖視圖，噴淋臂呈L型，由金屬管折彎成型，整個(gè)噴淋臂設(shè)置單個(gè)或多個(gè)噴孔，每個(gè)噴孔設(shè)定不同的噴射方向，呈散射狀?；谝陨显O(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)葉輪實(shí)現(xiàn)360 °無(wú)死角的清洗。

圖5 噴淋臂示意圖

2.4 控制方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)

整個(gè)控制系統(tǒng)由主控單元結(jié)合軟件邏輯對(duì)整個(gè)的清洗系統(tǒng)進(jìn)行控制。如圖6所示，加熱模組設(shè)有三級(jí)保護(hù)，分別為：溫度傳感器-初級(jí)保護(hù)，溫控開(kāi)關(guān)-次級(jí)保護(hù)，保險(xiǎn)絲-終極保護(hù)。加熱模組與主控單元相連接，在加熱過(guò)程中，溫度傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并上傳至主控單元，主控單元將采集數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)閾值作比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制溫控開(kāi)關(guān)的通斷：溫度低時(shí)接通溫控開(kāi)關(guān)，開(kāi)始加熱；溫度高時(shí)關(guān)閉溫控開(kāi)關(guān)，停止加熱。次級(jí)保護(hù)失效時(shí)，當(dāng)溫度過(guò)高，保險(xiǎn)絲啟動(dòng)工作，切斷電路，停止加熱。

圖6 控制方案簡(jiǎn)圖

3 實(shí)驗(yàn)研究與驗(yàn)證

3.1 氣密性測(cè)試

如圖7所示，采用氣密性檢測(cè)儀，將加熱模組的出汽口接入儀器，通入100 Kpa的氣壓，對(duì)樣品測(cè)試氣密性、泄漏量，10 s后泄露氣壓不能超過(guò)1 Kpa為合格，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，符合企標(biāo)要求。

圖7 氣密性測(cè)試

表1 加熱模組氣密性測(cè)試

3.2 蒸汽溫度測(cè)試

將整機(jī)通額定電壓，正常加水，出汽口連接膠管，膠管長(zhǎng)度為50 cm±2 cm，將溫度探頭伸入蒸汽出口的膠管內(nèi)部，伸入長(zhǎng)度約為5 mm。測(cè)試階段為熱水洗階段，測(cè)試結(jié)果符合企標(biāo)要求，如圖8所示。

3.3 清洗率對(duì)比測(cè)試

按照企標(biāo)測(cè)試方法，使用市面上常用的調(diào)和油或動(dòng)物油，為增加油脂的粘度，可加入適當(dāng)?shù)氖灮蚱渌砑觿?。取下試?yàn)煙機(jī)的葉輪，用精密電子秤稱重記錄為W0，單位為g；將試驗(yàn)用葉輪均勻涂抹適量的油脂，靜止放置30 min以上再進(jìn)行稱重記為W1，單位為g，需保證附著油污的重量在40～50 g為最優(yōu)值；然后將沾滿油污的葉輪裝機(jī)，打開(kāi)清洗功能清洗一個(gè)循環(huán)后對(duì)葉輪進(jìn)行稱重，記錄為W2，單位為g。

清洗率=( W1- W2)/ ( W1- W0)，單位%，重復(fù)測(cè)試5次，測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)表2。

綜合表2測(cè)試結(jié)果可知：壓力不變的前提下，噴孔數(shù)量的增多可有效提高葉片被噴洗的面積，進(jìn)而可提升清洗率；但同時(shí)要考慮水泵的性能以及整個(gè)加熱模組的加熱管結(jié)構(gòu)等等因素，綜合考慮來(lái)選擇噴孔的數(shù)量和布置。

圖8 蒸汽溫度測(cè)試

表2 清洗率測(cè)試

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)目前煙機(jī)清洗技術(shù)的現(xiàn)狀分析，基于用戶痛點(diǎn)和使用環(huán)境，結(jié)合各品牌的煙機(jī)清洗技術(shù)專利，利用理論對(duì)比分析方法，運(yùn)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究手段得出最優(yōu)性能的參數(shù)值。

綜合全文，蒸汽壓力、蒸汽溫度以及洗凈率是煙機(jī)清洗技術(shù)的重要參數(shù)，本文中涉及的平板型吸油煙機(jī)所搭載的煙機(jī)清洗技術(shù)，以熱蒸洗為核心技術(shù)點(diǎn)，以高溫?zé)崴o以高溫蒸汽進(jìn)行雙重融油，達(dá)到高清洗率的效果，該清洗技術(shù)已申請(qǐng)多項(xiàng)國(guó)家專利。