多功能電熱水壺設計

摘要：文章設計的電熱水壺產品通過不銹鋼發熱盤360°旋轉新技術，壺體與電源分離式設計等方法保證沸騰后電熱水壺自動斷電，防干燒，改變了以往熱水壺只采用溫控，防干燒超溫保護等缺陷，并使用Pro/E軟件實現了水壺產品主要零部件和外觀詳細的數字化設計，使得產品使用更加安全、美觀和快捷。

關鍵詞：電熱水壺；分離式設計；Pro/E軟件；自動斷電；溫控器 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ320 文章編號：1009-2374（2016）35-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.011

1 概述

電熱水壺用于快速燒開自來水，是繼電開水器、電子熱水瓶、冷熱飲水機之后近幾年開發出來的新型家用飲水電器，適用于家庭、辦公室、賓館等場。由于其便攜性和安全性受到越來越多人的青睞，市場前景巨大。目前，電熱水壺的市場競爭越來越激烈，由于行業進入門檻低、利潤高、運營周期短，行業壟斷尚未形成，電熱水壺受到了家電生產企業的青睞。眾多生產企業努力在提升電熱水壺的技術含量、改善性能等方面下功夫，讓電熱水壺的使用更方便、安全。

本文設計的電熱水壺產品采用不銹鋼發熱盤360°旋轉新技術，壺體與電源分離式設計等方法保證沸騰后電熱水壺自動斷電，防干燒，改變了以往熱水壺只采用溫控，防干燒超溫保護等缺陷，并使用Pro/e軟件對水壺產品主要零部件和外觀進行了詳細的數字化設計，使產品更加安全、美觀和快捷。

2 電熱水壺工作原理和功能

電熱水壺的主要優點有外形新潮、方便快捷、新鮮衛生、安全可靠、特色顯著等優點。電熱水壺主要工作原理是接通電源5分鐘左右后，水溫逐步上升到100℃，水開始沸騰，蒸汽沖擊蒸汽開關上面的雙金屬片，由于熱脹冷縮的作用，雙金屬片膨脹變形，頂開開關觸點斷開電源。如果蒸汽開關失效，壺內的水會一直燒下去，直到水被燒干，發熱元件溫度急劇上升，位于發熱盤底部的有兩個雙金屬片，會因為熱傳導作用溫度急劇上升，膨脹變形，斷開電源。因此電熱水壺的安全保護裝置是設計得非常科學與可靠的，這也就是電熱水壺的三重安全保護原理。本文設計的電熱水壺產品工作原理為采用英國STRIX溫控器，電子板程序控制中心通過溫控器上的熱敏電子反饋的溫度信息，進行控制繼電器的離合，從而控制發熱盤的工作電源，產品工作原理圖如圖1

所示。

本文設計的電熱水壺的主要功能如下：

2.1 煲水功能

將底座插上電源，按下開關按鈕，底座開始接通電源，如果不將裝壺身放在底座上，底座上無任何功能。將裝有水的壺身放在底座上，整機將處于待機狀態，溫度功能處于默認狀態下的“BOIL”功能，按選擇按鈕選擇不同的溫度，選擇好溫度后，再按下開關按鈕，發熱盤接通電源，整機開始煲水工作，熱敏電阻會將溫度信息不間斷地反饋給信息控制中心，當溫度達到選擇的溫度時，信息控制中心根據熱敏電阻反饋的信息做出判斷和動作，使繼電器自動斷開，切斷發熱盤的電源，整機會回到待機的默認“BOIL”狀態。

2.2 保溫功能

該產品保溫功能為獨立功能，將底座插上電源，按下開關按鈕，底座開始接通電源，如果不將裝壺身放在底座上，底座上無任何功能。將裝有水的壺身放在底座上，整機將處于待機狀態，溫度功能處于默認狀態下的“BOIL”功能，此時保溫工作主要有兩種方式：（1）此時可選擇任何溫度，但如果先按開關按鈕進行煲水（針對自來水），再按保溫按鈕來保溫，水壺則會先把水加熱到100℃后再將水保溫在55℃、80℃、95℃，正迎合了市場的需要，55℃沖奶粉、80℃沖咖啡、95℃品茶；（2）此時可選擇任何溫度，但如果先按保溫按鈕進行煲水保溫（針對直飲水），水壺則會直接把水加熱到所需要的溫度檔位，將水保溫在55℃、80℃、95℃。

3 電熱水壺主要零件設計

根據對電熱水壺的功能分析，電熱壺里面的主要功能元器件為溫控器、內置探頭和發熱盤等零件。

電熱水壺的溫控器作為主要核心零件，起到的作用至關重要，溫控器的壽命直接影響到電熱水壺的壽命。目前市場上用于電熱水壺的溫控器主要品牌有以STRIX、OTTER為主的國外品牌和以SLD、SLT、JIATAI、發達等為主的國內品牌。電熱水壺的溫控器國產溫控器和進口溫控器的最大的區別在于制作工藝以及用料、產品的使用壽命等。比較兩者，進口電熱水壺的溫控器壽命大約在20000次，而國產的電熱水壺溫控器壽命最低可以達到5635次，且進口的電熱水壺溫控器安全系數相對較高。本產品中的溫控器零件采用英國進口技術STRIX溫控器，控溫準確，保證100%沸騰，有防干燒功能，使用壽命更長。設計圖如圖2所示：

電熱水壺內置探頭是產品主要功能元件之一，通過采用內置智能感溫探頭的感應技術，該電熱水壺能夠實現50℃～95℃自由調溫，控制溫度準確到位，保證不同的溫度精準控制需求，為內置探頭結構如圖3所示：

發熱盤作為電熱水壺的主要零件，主要功能是對壺內的水進行加熱和保溫。電熱水壺稱為旋轉式電熱水壺。這種電熱水壺用發熱盤替代了發熱管，并將發熱盤隱藏在壺底，不與水直接接觸，可以實現一次性防干燒保護功能；而且連接器置于底座及壺體底盤的中央，使兩者能360°任意對接，使用更加便捷。隨著溫控器技術的發展，旋轉式電熱水壺開始擁有越來越多的附加功能，如精準化自動斷電、保溫等功能，使得電熱水壺的使用更加人性化。目前，旋轉式電熱水壺在歐洲市場擁有近80%的份額，而中國國內市場在售產品中也有60%以上為旋轉式產品。本產品中發熱盤即采用不銹鋼發熱盤360°旋轉新技術，使壺體與電源分離式設計，從而保證沸騰后電熱水壺自動斷電，防干燒，極大地提高了產品使用的安全性和便攜性，發熱盤零件結構如圖4所示：

在主要功能零件設計好后，最后根據內部結構通過軟件輔助對多功能熱水壺的外觀進行造型設計。利用Pro/E軟件對多功能電熱水壺機身進行造型設計。我們通過線來勾勒出機身的大致輪廓，然后通過線構造面，讓面展現出整個機身的輪廓。通過觀察對機身的外輪廓進行參數設定，確認機身符合設計者要求后，我們實體化原先確定的機身外形，壺體采用不銹鋼，具有簡潔、美觀、大方、易于清洗等優點，在壺體把手設計上，利用人機工程學，充分考慮使用者的舒適性，電熱水壺整體造型如圖5所示：

4 結語

本文對電熱水壺主要功能和工作原理進行了分析，提出了發熱盤不銹鋼發熱盤360°旋轉新技術，使壺體與電源分離式設計等技術，提高了使用的安全性和便利性。利用Pro/E軟件實現了電熱水壺中的溫控器、內置探頭和發熱盤等零件及壺體的造型設計。

參考文獻

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作者簡介：石亞平（1985-），女，廣東佛山人，佛山職業技術學院講師，碩士，研究方向：機械設計與制造。

（責任編輯：黃銀芳）