IEC 60335-2-15新增彈性電壓力鍋條款解讀

楊興國 林水雄

1. 廣東美的生活電器制造有限公司 廣東佛山 528311；2. 廣東美的制冷設(shè)備有限公司 廣東佛山 528311

0 引言

IEC 60335-2-15（Ed6.0）標(biāo)準(zhǔn)于2012年發(fā)布實施，標(biāo)準(zhǔn)中增加了彈性電壓力鍋概念，內(nèi)容中的定義、標(biāo)識和說明、非正常工作、結(jié)構(gòu)、元件等章節(jié)均對彈性電壓力鍋進行了特殊要求。等同采用的EN 60335-2-15:2016歐洲標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布實施，中國等同采用IEC標(biāo)準(zhǔn)的GB 4706.19的換版標(biāo)準(zhǔn)也已完成討論稿。本文對比分析了彈性結(jié)構(gòu)電壓力鍋、非彈性結(jié)構(gòu)電壓力鍋的差異，并從標(biāo)準(zhǔn)制修訂的意圖入手，深入分析各標(biāo)準(zhǔn)條款，為國內(nèi)行業(yè)認識、了解彈性電壓力鍋，有效理解、應(yīng)用新標(biāo)準(zhǔn)提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

1 彈性電壓力鍋技術(shù)說明

1.1 壓力鍋行業(yè)現(xiàn)狀

壓力烹飪因其高溫特性實現(xiàn)了烹飪的快速、省時，契合了現(xiàn)代快節(jié)奏生活的需求，傳統(tǒng)高壓鍋（以下簡稱：非彈性壓力鍋），承載蒸煮壓力的部件是內(nèi)鍋與鍋蓋，其安全保護是靠安全閥等固定泄壓通道結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，當(dāng)固定泄壓通道結(jié)構(gòu)被堵塞時，鍋蓋與鍋體存在分離的可能，造成安全事故；彈性電壓力鍋采用全新的壓力控制方式與異常壓力防護，在新版IEC 60335-2-15標(biāo)準(zhǔn)實施的推廣作用下，國際電壓力鍋市場90%以上產(chǎn)品采用彈性結(jié)構(gòu)技術(shù)，彈性電壓力鍋已得到國際市場的認可。

1.2 不同結(jié)構(gòu)壓力鍋技術(shù)對比

彈性電壓力鍋在承壓結(jié)構(gòu)部件、壓力控制、電氣控制、異常壓力防護、產(chǎn)品強度失效等方面均不同于非彈性壓力鍋，具體對比如表1所示。

表1 不同結(jié)構(gòu)壓力鍋對比

1.3 彈性電壓力鍋受力分析

非彈性電壓力鍋受力與明火高壓鍋類似，在此僅對彈性電壓力鍋進行分析。

在額定蒸煮壓力情況下，鍋蓋、外鍋、內(nèi)鍋、熱盤、彈性部件等效應(yīng)力云圖如圖1所示。除鍋蓋與外鍋鍋口扣合處有較大應(yīng)力外，內(nèi)鍋在蒸汽壓力作用下，擠壓熱盤使熱盤支腳處受力并將力傳遞給彈性部件，彈性部件產(chǎn)生最大1.2 mm的形變。

圖1 彈性電壓力鍋受力分析

當(dāng)壓力開關(guān)失效時，內(nèi)部的蒸煮壓力持續(xù)上升，內(nèi)鍋持續(xù)推動熱盤向下移動，密封圈與內(nèi)鍋直接的縫隙持續(xù)增大，根據(jù)分析可知，密封圈與內(nèi)鍋在210 kPa左右發(fā)生分離，說明密封圈處開始泄壓。密封圈與內(nèi)鍋間隙如圖2所示，在蒸煮壓力異常時，此動態(tài)分離是必然發(fā)生的，使產(chǎn)品實現(xiàn)不會被堵塞的效果。

圖2 彈性電壓力鍋密封圈與內(nèi)鍋分離

1.4 彈性電壓力鍋的壓力防護系統(tǒng)

產(chǎn)品工作時，根據(jù)氣體定律，器具內(nèi)的密封水蒸氣溫度高于100℃時，熱盤持續(xù)加熱，汽壓壓強增大，水與水蒸氣的整體體積也隨之增大，內(nèi)鍋在受力作用向下移動，因產(chǎn)品內(nèi)裝有彈性部件，彈性部件受擠壓力產(chǎn)生較大形變，行程敏感控制器（即壓力開關(guān)）感應(yīng)到此位移切斷加熱電路；產(chǎn)品處于保壓狀態(tài)，在自然冷卻作用下，密封水蒸氣的蒸汽壓強減小，彈性部件形變減小，壓力開關(guān)再次接通加熱電路，如此循環(huán)往復(fù)，自動控制蒸汽壓力保持在一個范圍內(nèi)，實現(xiàn)對食物的高溫烹飪。

當(dāng)壓力開關(guān)處于不工作狀態(tài)，彈性部件形變已超過設(shè)定值時，熱盤仍持續(xù)加熱，蒸汽壓強、水和水蒸氣體積持續(xù)增大，密封圈（可理解為人為設(shè)置的薄弱部件）在無內(nèi)鍋支撐下，外翻泄壓，經(jīng)試驗驗證，此泄壓壓力不超過250 kPa，釋放物溫度不高于60℃（產(chǎn)品周邊30 mm處）。彈性壓力控制與防護等級如表2所示。

表2 壓力防護等級

2 IEC 60335-2-15新增標(biāo)準(zhǔn)條款分析

2.1 定義

標(biāo)準(zhǔn)中3.112條新增彈性電壓力鍋定義，即通過彈性部件的動態(tài)位移降低壓力的壓力鍋。

理解：從定義中可以明確，彈性電壓力鍋是有彈性部件的，這是前提，沒有彈性部件，不能看作是彈性電壓力鍋；另外，這個彈性部件在承受壓力作用時，產(chǎn)生動態(tài)形變，可以理解為彈性形變，不是永久變形。在定義中，并沒有說明彈性部件是用來控制蒸煮壓力還是作為非正常工作時的保護裝置，筆者認為，彈性部件至少作為保護措施，產(chǎn)品的蒸煮壓力控制，可共用此彈性部件，也可以通過其行程或溫度等作為壓力調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)。

2.2 標(biāo)識和說明

標(biāo)準(zhǔn)中7.12條增加：除彈性結(jié)構(gòu)壓力鍋外，壓力鍋的使用說明應(yīng)陳述：必須對壓力調(diào)節(jié)器的蒸汽排出管道做定期檢查，以確保其不被堵塞。

理解：彈性電壓力鍋的壓力調(diào)節(jié)器不是通過管道結(jié)構(gòu)的排放蒸汽來控制蒸煮壓力，故不必對排汽通道進行檢查清理。如果壓力調(diào)節(jié)器是通過排放蒸汽方式來實現(xiàn)的，從標(biāo)準(zhǔn)的意圖來看，在標(biāo)識和說明中應(yīng)增加檢查清理的內(nèi)容。

2.3 非正常工作

2.3.1 試驗條件

標(biāo)準(zhǔn)中19.4條增加：

對于壓力鍋，

——所有壓力調(diào)節(jié)裝置被設(shè)在不工作的狀態(tài)；且

——除彈性結(jié)構(gòu)壓力鍋外，所有排汽的保護裝置和排汽的預(yù)置薄弱零件被設(shè)在不工作的狀態(tài)；且

——彈性結(jié)構(gòu)壓力鍋，除預(yù)置薄弱零件以外，所有排汽的保護裝置被設(shè)在不工作的狀態(tài)。

理解：電壓力鍋是密閉高壓烹飪器具，烹飪的食物可能堵塞排汽時的通道，非正常工作也要考慮堵塞帶來的危險；除彈性電壓力鍋外，在非正常工作時，尺寸固定的排汽通道可能被烹飪的食物堵塞，故將所有排汽的保護裝置全部失效，包括故意設(shè)置的薄弱部件。

彈性電壓力鍋中故意設(shè)置的用于排汽的薄弱部件是密封圈，在壓力異常高時，彈性部件形變大，內(nèi)鍋下移量增加，導(dǎo)致密封圈與內(nèi)鍋脫離，密封圈邊緣受力外翻，整個360度周圈均為泄壓通道，即使泄壓通道被堵塞，在壓力作用下，彈性部件形變加大，堵塞的食物也會被推出（噴出），因泄壓通道不可堵塞，測試時不進行失效。密封圈在非正常工作條件下，通過零件的大尺寸變形，以達到保護效果的不可復(fù)位防護裝置，被認為是預(yù)置薄弱零件。

2.3.2 結(jié)果判定

標(biāo)準(zhǔn)中19.13條增加：在19.4試驗期間，除彈性結(jié)構(gòu)壓力鍋外，壓力鍋的保護裝置必須在壓力達到350 kPa之前動作。

在19.4的試驗期間，彈性結(jié)構(gòu)壓力鍋的保護裝置或預(yù)置薄弱零件必須在壓力達到250 kPa之前動作。

理解：非正常工作中，非彈性電壓力鍋不能通過排汽方式進行壓力防護，防護壓力標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值不變；因彈性電壓力鍋可通過排汽方式進行壓力防護，且釋放物溫度與器具內(nèi)部壓力正相關(guān)，在產(chǎn)品周邊30 cm處，泄壓壓力為250 kPa時，釋放物檢測到的溫度多為60℃，泄壓壓力低于250 kPa相對安全，故將防護裝置動作壓力值從350 kPa降低到250 kPa。

2.4 結(jié)構(gòu)

2.4.1 產(chǎn)品強度

標(biāo)準(zhǔn)中22.7條新增：除彈性結(jié)構(gòu)壓力鍋外，將壓力鍋的所有壓力調(diào)節(jié)器及壓力釋放裝置處于不工作狀態(tài)，蓋上蓋子。用水壓將壓力逐漸增大到19.4試驗過程中壓力釋放裝置動作時壓力的2倍。

對于彈性結(jié)構(gòu)壓力鍋，用水壓將壓力逐漸增大到19.4試驗過程中壓力釋放裝置或預(yù)置薄弱零件動作時的壓力值加50 kPa。

容器不應(yīng)損壞。

理解：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強度，應(yīng)能保證產(chǎn)品在非正常工作時的壓力防護措施可靠動作，產(chǎn)品強度與非正常工作防護壓力相關(guān)聯(lián)。非彈性電壓力鍋，考慮到產(chǎn)品壓力防護裝置動作后，內(nèi)部異常的蒸煮壓力可能持續(xù)上升及強度設(shè)計余量，結(jié)構(gòu)強度是非正常工作防護壓力的2倍，即壓力余量為2.0；彈性電壓力鍋通過彈性部件的動態(tài)位移，促使預(yù)置薄弱零件動作，且此壓力防護不可堵塞，且動作后內(nèi)部異常的蒸煮壓力立即下降，故要求產(chǎn)品強度比非正常工作防護壓力高50 kPa。

2.4.2 合蓋安全性

標(biāo)準(zhǔn)中22.109條新增壓力鍋的結(jié)構(gòu)應(yīng)確保：當(dāng)蓋子未閉合或不正確閉合時，容器內(nèi)的壓力不會過高。

通過下述試驗檢查其符合性。

將蓋子置于壓力鍋能工作的最不利位置，且壓力鍋在第11章規(guī)定的條件下工作。

容器內(nèi)的壓力不應(yīng)超過4.0 kPa。

理解：此條款是新增加的，在原標(biāo)準(zhǔn)中沒有涉及，但在EN 12778標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定。電壓力鍋的合蓋位置不明顯，在用戶錯誤操作時，器具內(nèi)不產(chǎn)生具有威脅用戶安全的蒸煮壓力4.0 kPa，彌補原標(biāo)準(zhǔn)的合蓋安全性缺失問題。

2.5 元件

標(biāo)準(zhǔn)中24.1.3條增加：彈性結(jié)構(gòu)壓力鍋中用于控制加熱器的開關(guān)要承受50000個周期的動作，測試在第11章規(guī)定的，器具以額定電壓供電條件下進行。

理解：彈性電壓力鍋在正常工作時，通過開關(guān)（通常是行業(yè)內(nèi)所稱的壓力開關(guān)）來控制加熱部件的通斷，此部件壽命不低于5萬次，隱含整機彈性部件耐久性不低于5萬次。

此處的開關(guān)是行業(yè)內(nèi)所述的壓力開關(guān)，可以說明，彈性電壓力鍋在正常工作時，彈性部件也是有形變的，且可通過此形變控制蒸煮壓力。

3 結(jié)論

本文對比分析了彈性結(jié)構(gòu)電壓力鍋、非彈性結(jié)構(gòu)電壓力鍋的差異，并通過對IEC 60335-2-15標(biāo)準(zhǔn)中的彈性電壓力鍋相關(guān)條款分析，總結(jié)出彈性電壓力鍋具有以下特征：

（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中有彈性部件；

（2）壓力調(diào)節(jié)器不是管道式結(jié)構(gòu)，不是通過排汽方式來控制蒸煮壓力的；

（3）正常工作時，彈性部件有形變，可與行程開關(guān)相結(jié)合控制加熱器件，從而控制產(chǎn)品蒸煮壓力，也可采用其他方式進行蒸煮壓力的控制；

（4）非正常工作時，彈性部件形變增大，且是動態(tài)形變，未發(fā)生塑性變形；

（5）有密封圈（故意設(shè)置的薄弱部件），此部件在非正常工作時，結(jié)合彈性部件的形變，通過排汽方式降低壓力，且此排汽防護通道不可堵塞；

（6）開關(guān)是這個產(chǎn)品的重要部件。

根據(jù)以上特性，可判定電壓力鍋是否為彈性結(jié)構(gòu)電壓力鍋。在新的標(biāo)準(zhǔn)中，對彈性電壓力鍋和非彈性電壓力鍋的要求有巨大差異，以上是從IEC 60335-2-15標(biāo)準(zhǔn)條款角度來認識彈性電壓力鍋，希望對電壓力鍋的制造企業(yè)與技術(shù)研究人員應(yīng)用與實施標(biāo)準(zhǔn)所有幫助。