基于溫差發電技術的多功能鏈傳動平臺設計研究

古福興，滕利濤，李楊，姜建星，劉建華，毛瑋

（青島理工大學，山東 臨沂 273400）

燒烤在餐飲行業中尤為火爆，在大街小巷已成為人們的休閑小吃，并且有數據顯示燒烤的市場份額位居行業第二，僅次于火鍋。隨著燒烤行業的發展，人們對美味烤串的需求和落后的燒烤方式、燒烤設備之間的矛盾已成為燒烤行業發展過程中的主要矛盾。因此，如何使燒烤爐變的更高效、更環保、操作更方便等問題已經成為燒烤經營者關注的主要問題。能夠將燒烤者從傳統的燒烤模式中解放出來，節省人力，提高燒烤效率的燒烤爐是燒烤經營者們迫切需要的。

該燒烤平臺設計具有方便攜帶、小型自動智能化的特點。在燒烤設備中增設自發電模塊、調速鏈傳動裝置、智能控制系統和升降機構等，使燒烤設備可以對炭火燃燒散發的熱量進行充分利用，通過鏈傳動平臺對烤串進行自動翻轉，并利用智能控制系統實現對燒烤設備的智能化控制。不但有效利用了能源、解放了人力、實現了智能化的控制，解決了現有碳烤爐存在的問題。

1 現有技術

國內外現有爐具以碳烤爐、氣烤爐和電烤爐等為主。碳烤爐（如圖1）是采用木炭燃燒產生的熱能來燒烤的爐具，是一種最古老的燒烤方式。炭烤有個特點就是速度快、受熱均勻，烤出來的食材有著獨特的風味，身受人們的喜愛。但燒烤時需要人工翻串，翻串不及時容易烤糊烤焦，造成不必要的浪費，并且還存在無法對炭火余熱進行有效利用，技術含量低等問題。

圖1 碳烤爐

氣烤爐（如圖2）用灌裝壓縮的液化氣體作為燃料，采用明火將食材烤熟，在一定程度上可以認為不會產生有害物質，干凈衛生。但氣烤爐對使用者的要求較高，存有安全隱患大、價格昂貴、需要經常攜帶各種穩定的氣源儲存裝置等問題，主要用于工業快速燒烤。電烤爐（如圖3）將熱源直接作用于食材，把電能轉化為熱能來煎烤食物，油煙較少在一定意義上屬于真正的健康燒烤爐。但其受限大，只能用于帶電的環境中，并且烤出的實物缺少明火燒烤的味道，降低了烤串的可口度。

圖2 氣烤爐

圖3 電烤爐

國內外現有的燒烤爐具種類很多，各種爐具都有其各自獨特的優點和適用場所。相比較而言，碳烤爐適用的地點更廣、受限更小、參與度更高、更加有趣。對于家庭室內使用和外出野餐碳烤爐都會是不錯的選擇。但碳烤爐仍存有許多待解決的問題，而本文提出的燒烤平臺設計能夠解決上述提及的問題。

2 主要結構設計

該燒烤平臺設計（如圖4）的關鍵部件為自發電模塊、調速鏈傳動裝置、智能控制系統和升降機構等。其中，自發電模塊實現利用溫差發出電量；鏈傳動裝置通過溫差發電片發出的電能帶動電機旋轉，進而帶動燒烤簽自動翻轉；智能控制系統可實現通過語音或手機藍牙對燒烤設備的智能控制；升降機構能夠調節燒烤平臺高度，調整炭火燒烤不同食材所需的適宜溫度。整體工作流程圖如圖5。

圖4 整體結構模型圖

圖5 工作流程圖

2.1 自發電模塊及智能控制系統

自發電模塊（如圖6）包括溫差發電片、低溫體水箱、發熱體和電源管理模塊等，利用燒烤時木炭燃燒產生的熱量與低溫體水箱之間形成溫差，通過溫差發電片產生電能，增設電源管理模塊濾波電路和整流電路，對來自溫差發電片的直流電流進行穩壓和整流，從而使得輸出的電壓和電流更加平穩，使電機和外接設備運行更加平穩。緊靠新舊動能轉換的主題，對燒烤設備的余熱進行完美的利用，使能源的利用率最大化。

圖6 自發電模塊圖

智能控制系統（如圖7）包括智能數字顯示面板、語音及藍牙交互系統和供電模塊等。智能控制系統可以連接電機速度控制旋鈕和多種外接設備，使用者通過語音或者手機藍牙連接小程序對設備發出指令，實現電機轉速、燒烤時間和外接設備的智能控制。以及可以對語音及藍牙交互系統進行終端數據的修改，大大提升了設備的智能性，用以滿足使用者的需求。

圖7 智能控制系統圖

2.2 調速鏈傳動裝置及升降機構

調速鏈傳動裝置（如圖8）主要由鏈輪、鏈條、調速控制面板以及蓋板組成，由電動機提供的動能進行做功，帶動鏈條進行旋轉完成翻串運動，可以根據自己的需要使用調速面板進行燒烤轉速的控制。能夠實現在戶外進行燒烤時的自動翻串動作，減輕燒烤人員工作量。

圖8 調速鏈傳動裝置圖

升降機構（如圖9）由滑動手柄、調節支架、調節螺桿、鏈輪和傳動鏈條組成。通過手搖滑動手柄帶動齒輪轉動，鏈條帶動小鏈輪及螺桿，螺桿帶動螺母，螺母帶動支架結構使燒烤平臺升降，這種特殊結構可以在設定的范圍內隨意調節燒烤平臺與火源的距離，滿足不同食材對不同火溫的要求，烤出更加美味的食材。

圖9 升降機構圖

3 結語

基于溫差發電技術的多功能鏈傳動平臺設計是一種節能、智能化的燒烤設備，它將溫差發電、智能控制、鏈傳動和可升降平臺集為一體，利用溫差發電技術對炭火余熱進行合理轉化，為外接設備提供電能，通過語音或手機藍牙對智能控制系統發出指令，實現對鏈傳動裝置和外接設備的智能化控制，并能夠利用可升降平臺實現燒烤平臺高度的自由調節，實現智能化燒烤。

從它能夠有效的利用能源、減少食材不必要的浪費、智能化操控等方面考慮，它將是未來燒烤爐行業更新換代的產品，因此該燒烤平臺設計有著巨大的市場潛力。