倒水防分叉及防回溢的双层电热水壶的结构探讨

李松泉 吕全彬 蔡剑华

（广东天际电器股份有限公司 汕头 515000）

引言

电热水壶是人们日常生活中常用的小家电之一，其原理一般是通过通电的发热管或发热盘发热使水升温沸腾。传统的电热水壶是单层壶体结构，其结构简单、价格低廉，是普通消费者的首选，其样式繁多。

但是单层电热水壶由于壶体完全没有任何防护，导致在烧水的过程中不小心触碰可能引起烫伤，直接威胁到了使用者的人身安全。因此，很多厂家在单层电热水壶的基础上增设一个隔热层形成双层电热水壶，隔热层能够有效的将高温的盛水壶体内与外界隔离，防止使用者碰触到高温壶体发生烫伤，但是，由于内壶嘴的边沿处为较宽的平整部，该平整部与内壶嘴的斜面构成向外弯折的结构，当倒水时，水并不是由内壶嘴的内侧面直接流出，而是由于重力作用及流质的特点，倒出的水必须越过平整部，水在平整部处容易发生水流分叉或大面积出水，从内壶嘴两侧流出并洒落在盛水容器外侧，很容易烫伤使用者。

另外，普通的电热水壶在作为隔热层的外壳上开设壶嘴，在倾倒开水的过程中或者完成倒水后，水流可能会从壶嘴处顺着外壳溢流，洒落在盛水容器外，给使用者造成不便。

因此，如果有一种可以解决倒水回溢及分叉的电热水壶，应用简单，使用方便，那么未来的市场此产品给用户带来方便是很被看好的。

1 倒水防分叉设计技术原理

本文主要研究设计一种倒水防分叉的双层电热水壶，包括外壳体、内壶体、壶盖、壶柄、发热元件和电气元件，电水壶的壶盖盖合在壶口上，壶柄装配在外壳体侧边，内壶体装配在外壳体内且内壶体的壶口与外壳体的壶口相匹配，发热元件和电气元件均装配在外壳体内且位于内壶体下方，外壳体上设有外壶嘴，内壶体上设有与外壳嘴相匹配的内壶嘴，内壶嘴的边沿设有向外延伸的凸边，其特点在于通过内壶嘴的边沿内侧设有导流凸条，导流凸条与内壶嘴的边沿轮廓相匹配，导流凸条的内侧具有导流斜面，导流斜面与内壶嘴的内侧壁平滑相接。

这种倒水防分叉的双层电热水壶在内壶嘴的边沿内侧设置导流凸条，导流凸条与内壶嘴的边沿轮廓相匹配，其导流斜面与内壶嘴的内侧壁平滑相接，即是导流斜面为内壶嘴的内侧壁的自然延伸，这样，导流凸条形成出水尖部，在倒水的时候，流出的水受到导流凸条的导流作用，沿导流凸条聚集到出水尖部流出，防止大面积出水，并且水从出水尖部直接流出，无需像现有技术一样越过凸边所形成的平整部，从而防止了倒水时出现水流分叉，避免水流从壶嘴两侧溢出并洒落在盛水容器外侧，防止倒水时烫伤使用者。

设计凸边延伸到外壶嘴边沿的外面。由于将凸边设置为延伸到外壶嘴边沿的外面，在倒水时，水流与外壶嘴没有接触关系，水从内壶嘴处流出时与外壳体之间存在悬空间隙，然而凸边伸出到外壶嘴边沿外面的部分的宽度为0.5～1.0 mm，使得水顺利倒入盛水容器内，防止水流发生回溢现象而沿着外壳体流下并洒落在盛水容器外面。在凸边的外边缘增设斜面，使水在倒出时带有一定的倾斜角，起到导流作用，也不会发生沿外壳体流淌的情况，而且在完成倾倒放正电热水壶时，斜面还能进一步阻挡水流发生回溢。

2 倒水防回溢设计技术原理

倒水防回溢设计的结构原理在于内壶嘴的边沿设有向外延伸的凸边，凸边延伸到外壶嘴边沿的外面，在倒水时，凸边对水流直接进行导向，水流与外壶嘴没有接触关系，水从内壶嘴处流出时与外壳体之间存在悬空间隙，使得水顺利倒入盛水容器内，防止水流发生回溢现象而沿着外壳体流下并洒落在盛水容器外面，因此本技术优点之处在内壶嘴的边沿设有向外延伸的凸边，凸边延伸到外壶嘴边沿的外面，在倒水时，凸边对水流直接进行导向，水流与外壶嘴没有接触关系，水从内壶嘴处流出时与外壳体之间存在悬空间隙，使得水顺利倒入盛水容器内，防止水流发生回溢现象而沿着外壳体流下并洒落在盛水容器外面。

3 设计技术原理实现过程

通过图1、图2、的结构示意图，可以清晰了解电热水壶上的主要结构，此部分为硬件；那么其防分叉方法过程则为软件部分，其步骤如下：

图1 壶嘴导流设计图

图2 导流凸条设计结构

图3 延伸凸边设计结构

1）在内壶嘴的边沿内侧设置导流凸条，导流凸条与内壶嘴的边沿轮廓相匹配；

2）其导流斜面与内壶嘴的内侧壁平滑相接，即是导流斜面为内壶嘴的内侧壁的自然延伸；

3）导流凸条形成出水尖部，在倒水的时候，流出的水受到导流凸条的导流作用；

4）沿导流凸条聚集到出水尖部流出，防止大面积出水，并且水从出水尖部直接流出；

5）从而防止了倒水时出现水流分叉，避免水流从壶嘴两侧溢出并洒落在盛水容器外侧，防止倒水时烫伤使用者。

通过图3的结构示意图，可以清晰了解电热水壶上的主要结构，此部分为硬件；那么其防回溢方法过程则为软件部分，其步骤如下：

1）内壶嘴的边沿设有向外延伸的凸边，凸边延伸到外壶嘴边沿的外面；

2）在倒水时，凸边对水流直接进行导向，水流与外壶嘴没有接触关系，水从内壶嘴处流出时与外壳体之间存在悬空间隙，使得水顺利倒入盛水容器内；

3）在倒水完回正时，凸边快速对水流进行切断，防止水流与壶体现成连接，出现挂滴或回流现象；

4）防止水流发生回溢现象而沿着外壳体流下，并洒落在盛水容器外面，避免给使用者造成不便。

4 结论

1）通过改变电热水壶的内壶嘴处设有导流结构，实现防分叉的双层电热水壶。理论上和初步的实验表明。应用此种方法可比较准确地实现。

2）通过改变电热水壶的内壶嘴的边沿设有向外延伸的凸边，实现防回溢的双层电热水壶。理论上和初步的实验表明。应用此种方法可比较准确地实现。

3）通过实验，电水壶在正常工作条件下工作至温度控制装置动作，然后立即将电水壶垂直提起，使壶嘴处于接水容器上沿上方（5±1）cm处，倾斜壶身，以最小流速（可连续出水）和最大流速（水位不超过壶盖最低点）之间最不利的流速倒水和在3 s内迅速将壶身由0 °倾斜至120 °，直至将壶内水全部倒完。

通过上述的设计实现的成果，符合国家行业GB/T 22089-2008电水壶性能要求及试验方法的相关要求。