電壓力鍋產品的壓力控制設計與電氣安全相干性的探討

鄭重 李廷超 王廣寧

摘要：作為將壓力安全及電氣安全集于一身的電壓力鍋，它的安全要求與一般的家用電器相比較無疑應該是更高的。而電壓力鍋的壓力控制設計與電氣安全兩者間存在著相干性，即壓力控制與電氣安全兩者互相產生影響，并直接影響著產品的質量安全，本文擬探討提高電壓力鍋產品的壓力安全性能及電氣安全性能，以及處理好這一產品的壓力控制設計與電氣安全相干性的矛盾，摒棄不安全的限壓裝置，以可靠的產品結構來杜絕危害的發(fā)生。

關鍵詞：電壓力鍋；產品設計；壓力控制；電氣安全；相干性

電壓力鍋產品，由于其節(jié)能、環(huán)保、省時等優(yōu)點，迅速進入了干家萬戶，成為家庭烹飪的好幫手。但由于電壓力鍋的密封鍋體內產生高壓的結構特性，如果壓力控制結構不能正常工作，就會有發(fā)生爆鍋的危險。因此，作為將壓力安全及電氣安全集于一身的電壓力鍋，它的安全要求與一般的家用電器相比較無疑應該是更高的，而且電壓力鍋的壓力控制與電氣安全兩者間存在著相干性，即壓力控制與電氣安全兩者互相產生影響。如何提高電壓力鍋產品的安全性能，更好地保護消費者的人身.財產安全，是一項需要不斷探索、不斷改良的工作。本文擬探討提高電壓力鍋產品的壓力安全性能及電氣安全性能，以及處理好這一產品的壓力控制設計與電氣安全相干性的矛盾，摒棄不安全的限壓裝置，以可靠的產品結構來杜絕危害的發(fā)生。

1電壓力鍋產品的結構設計與壓力控制設計的關系

根據(jù)GB 4706.19-2004《家用及類似用途電器的安全液體加熱器的特殊要求》標準中的定義：

1.1 2.105壓力調節(jié)器pressure regulator

在正常使用期間，將壓力保持在一個特定值的控制裝置。

1.2 2.106壓力釋放裝置pressure-relief device

在非正常工作條件下，限制壓力的控制裝置。

由此可見，電壓力鍋對壓力的控制分兩個階段，一是正常工作狀態(tài)時的壓力調節(jié)，二是非正常工作狀態(tài)下（超壓時）的壓力釋放。目前，市場上主流的電壓力鍋產品對壓力控制的方式主要是通過設計在鍋內氣壓驅動電路中的閃動開關（或稱行程開關）來實現(xiàn)的。而對于非正常工作狀態(tài)下的壓力釋放方式，目前的主流產品主要是通過設計在鍋蓋上的重錘式限壓閥來作為超壓時限制壓力的控制裝置。除此以外，我們還注意到產品的結構設計對壓力控制的影響，即鍋蓋一鍋身扣合形成一個壓力傳遞的路徑、內鍋一電熱盤一外鍋一外鍋支承腳形成一個壓力傳遞的路徑，因此鍋蓋一鍋身扣合強度及外鍋支承腳的強度設計決定了電壓力鍋在正常工作狀態(tài)下的烹飪壓力、在非正常工作狀態(tài)時所限制的鍋內壓力及最終承受的破壞壓力的強度值。在此，我們特別關注的是電壓力鍋在非正常工作狀態(tài)（超壓）時的壓力釋放的結構設計這一環(huán)節(jié)。

2與壓力控制設計相關的電氣安全項目要求

相對于普通的液體加熱器具只有電氣安全設計要求而言，電壓力鍋的結構特性使其安全設計要求分為兩部分：壓力安全設計及電氣安全設計。目前，對于電壓力鍋兩類安全性的綜合考核項目，主要體現(xiàn)在GB 4706.1-1998《家用及類似用途電器的安全第一部分：通用要求》、GB 4706.19-2004《家用及類似用途電器的安全液體加熱器的特殊要求》標準中，涉及第15章、第16章、第22章、第29章等相關章節(jié)。其中：

2.1耐潮濕

由于電壓力鍋烹飪時產生高溫高壓水蒸汽，如果密封性不好，易出現(xiàn)滴水漏汽現(xiàn)象，根據(jù)該章要求，應對產品進行溢水試驗，并在該試驗后進行電氣強度試驗及視檢在電氣絕緣上不應存在導致電氣間隙、爬電距離小于第29章規(guī)定值的水跡。

目前，電壓力鍋產品一般設計為電熱盤內電熱管與電氣連接的兩端穿過電壓力鍋的外鍋，形成了兩個穿孔（見圖2白色箭頭指向），這兩個穿孔為非正常工作時釋放的高溫水蒸汽、液體、泡沫等提供了進入鍋體內電氣結構的途徑，這也是耐潮濕試驗時的薄弱環(huán)節(jié)，使電氣污染的發(fā)生成為可能。

2.2泄漏電流和電氣強度

作為壓力化的電飯鍋產品，對泄漏電流和電氣強度的要求更應該嚴于普通型電飯鍋產品。而電氣強度試驗也是在電壓力鍋產品進行非正常工作試驗后必須進行的電氣安全試驗，這也是測試產品防止電擊的重要項目。

2.3結構

同樣，作為壓力化的電飯鍋產品，其結構設計直接決定其承受壓力的程度，并決定著對電氣安全的影響程度。

從目前主流的電壓力鍋的結構設計來看，鍋蓋、密封圉、內鍋、外鍋、電熱盤及閃動開關組成了鍋體結構，內鍋是座在電熱盤上，而電熱盤則是用螺釘與外鍋連接在一起，外鍋通過三個支承腳（見圖3白色箭頭指向）連接在外鍋上，所以，鍋內壓力通過發(fā)熱盤、外鍋傳遞到三個支承腳，由此可分析三個支承腳是整個鍋體結構的薄弱環(huán)節(jié)，如果支承腳設計時沒有充分考慮強度是否可靠，在使用中會出現(xiàn)因支承腳強度不夠而產生變形，則會造成電熱盤、內鍋的下沉，破壞了鍋體的結構及密封性，同樣，如果密封膠圉承受不了鍋內壓力向外位移，會導致湯、粥類食物的飛濺，其瞬間的壓力平衡過程所導致的飛濺方向是隨機的、各向同性的，容易形成電氣污染，即將壓力安全隱患轉嫁為電氣安全隱患。

2.4爬電距離、電氣間隙和穿通絕緣距離

電壓力鍋產品在高溫高壓下的工作狀態(tài)，對電氣結構中爬電距離、電氣間隙和穿通絕緣距離等產生影響，在非正常工作狀態(tài)（超壓時）的壓力釋放，水蒸汽、液體、食物碎屑等的排放，均有可能造成電氣污染，有可能造成短路、電擊、火災等現(xiàn)象。

3壓力控制設計與電氣安全的相干性

從電壓力鍋的結構及其工作特性來看，電壓力鍋的壓力控制設計，與其本身的電氣安全存在著相干性，即壓力控制與電氣安全兩者互相產生影響。首先，壓力調節(jié)由電氣結構控制，電氣結構一旦失效，如：控壓閃動開關的常閉觸點在額定壓力下不分離或者是兩端短路，電加熱源將一直加熱，超出了正常的工作壓力，即出現(xiàn)了非正常工作狀態(tài)；其次，非正常工作狀態(tài)時的壓力釋放所排出的水蒸汽、液體、食物碎屑等，通過上述的薄弱環(huán)節(jié)進入電氣結構，形成電氣污染，即將壓力安全隱患轉嫁為電氣安全隱患。作為目前主流的產品普遍采用了重錘式限壓閥作為壓力釋放的裝置，這種設計是照搬普通壓力鍋的限壓閥，由于該裝置采用的是細超長排氣管結構，其中“細”是指其平均直徑與顆粒型食物的直徑相當，“超長”是指其管長比其管徑大了一個量級，由于它在排汽時兼作排放食物碎渣，因此容易產生堵塞。因重錘式限壓閥發(fā)生堵塞而引起的安全事故，有關部門曾公布過我國的壓力鍋的爆鍋率高達0.42‰，這主要就是由重錘式限壓閥堵塞所引起的！數(shù)以萬計的消費者，以血的代價驗證了這種細超長排氣管限壓閥是壓力鍋爆鍋的根源。因此，將該閥設計于電壓力鍋產品上作壓力釋放裝置，安全性實在令人擔憂。如果壓力調節(jié)及壓力釋放均失控，鍋內壓力將直接考驗產品的結構，這就有可能出現(xiàn)兩種情況，一是鍋蓋與鍋體分離，即是通常所說的爆鍋。第二種情況則是外鍋的支承腳強度比不上鍋蓋與鍋體的扣合強度，鍋內高壓使內鍋、電熱盤受壓向下沉，鍋內高壓的液體、泡沫、食物等將可能出現(xiàn)在極高壓力的推動下瞬間噴濺進入鍋體內的電氣結構的危險，這種現(xiàn)象將導致電氣結構的爬電距離、電氣間隙等迅速減小形成導電污染，極有可能出現(xiàn)短路，對使用者造成電擊危險，嚴重者會造成火災，給消費者的人身、財產帶來不可估量的傷害。目前，有產品在應對非正常工作（超壓）狀態(tài)，除了重錘式限壓閥以外，還提出了外鍋支承腳在一定壓力下自動向下移動以釋放壓力的方案及密封圉在一定壓力下自動向外移動以釋放壓力的設計方案，這兩種應對超壓狀態(tài)的泄壓方案應充分考慮是否能避免可能造成的電氣污染給使用者帶來的傷害，最終必須經(jīng)過全面、嚴格的檢測來進行反復論證，以確保安全。

4結語

綜上所述，如何通過良好的設計方案提高電壓力鍋這一已走進干家萬戶的產品的壓力安全性能及電氣安全性能，以及處理好這一產品的壓力控制設計與電氣安全相干性的矛盾，摒棄不安全的限壓裝置，以可靠的產品結構來杜絕危害的發(fā)生，對于產品標準的制訂及廠家的生產設計開發(fā)均是一個值得重視的課題。

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