基于溫差發(fā)電技術(shù)的多功能鏈傳動(dòng)平臺設(shè)計(jì)研究

古福興，滕利濤，李楊，姜建星，劉建華，毛瑋

（青島理工大學(xué)，山東 臨沂 273400）

燒烤在餐飲行業(yè)中尤為火爆，在大街小巷已成為人們的休閑小吃，并且有數(shù)據(jù)顯示燒烤的市場份額位居行業(yè)第二，僅次于火鍋。隨著燒烤行業(yè)的發(fā)展，人們對美味烤串的需求和落后的燒烤方式、燒烤設(shè)備之間的矛盾已成為燒烤行業(yè)發(fā)展過程中的主要矛盾。因此，如何使燒烤爐變的更高效、更環(huán)保、操作更方便等問題已經(jīng)成為燒烤經(jīng)營者關(guān)注的主要問題。能夠?qū)菊邚膫鹘y(tǒng)的燒烤模式中解放出來，節(jié)省人力，提高燒烤效率的燒烤爐是燒烤經(jīng)營者們迫切需要的。

該燒烤平臺設(shè)計(jì)具有方便攜帶、小型自動(dòng)智能化的特點(diǎn)。在燒烤設(shè)備中增設(shè)自發(fā)電模塊、調(diào)速鏈傳動(dòng)裝置、智能控制系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)等，使燒烤設(shè)備可以對炭火燃燒散發(fā)的熱量進(jìn)行充分利用，通過鏈傳動(dòng)平臺對烤串進(jìn)行自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，并利用智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對燒烤設(shè)備的智能化控制。不但有效利用了能源、解放了人力、實(shí)現(xiàn)了智能化的控制，解決了現(xiàn)有碳烤爐存在的問題。

1 現(xiàn)有技術(shù)

國內(nèi)外現(xiàn)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(chǎn)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(gè)特點(diǎn)就是速度快、受熱均勻，烤出來的食材有著獨(dú)特的風(fēng)味，身受人們的喜愛。但燒烤時(shí)需要人工翻串，翻串不及時(shí)容易烤糊烤焦，造成不必要的浪費(fèi)，并且還存在無法對炭火余熱進(jìn)行有效利用，技術(shù)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(rèn)為不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，干凈衛(wèi)生。但氣烤爐對使用者的要求較高，存有安全隱患大、價(jià)格昂貴、需要經(jīng)常攜帶各種穩(wěn)定的氣源儲(chǔ)存裝置等問題，主要用于工業(yè)快速燒烤。電烤爐（如圖3）將熱源直接作用于食材，把電能轉(zhuǎn)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(huán)境中，并且烤出的實(shí)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(nèi)外現(xiàn)有的燒烤爐具種類很多，各種爐具都有其各自獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和適用場所。相比較而言，碳烤爐適用的地點(diǎn)更廣、受限更小、參與度更高、更加有趣。對于家庭室內(nèi)使用和外出野餐碳烤爐都會(huì)是不錯(cuò)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(shè)計(jì)能夠解決上述提及的問題。

2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該燒烤平臺設(shè)計(jì)（如圖4）的關(guān)鍵部件為自發(fā)電模塊、調(diào)速鏈傳動(dòng)裝置、智能控制系統(tǒng)和升降機(jī)構(gòu)等。其中，自發(fā)電模塊實(shí)現(xiàn)利用溫差發(fā)出電量；鏈傳動(dòng)裝置通過溫差發(fā)電片發(fā)出的電能帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)燒烤簽自動(dòng)翻轉(zhuǎn)；智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)通過語音或手機(jī)藍(lán)牙對燒烤設(shè)備的智能控制；升降機(jī)構(gòu)能夠調(diào)節(jié)燒烤平臺高度，調(diào)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(jié)構(gòu)模型圖

圖5 工作流程圖

2.1 自發(fā)電模塊及智能控制系統(tǒng)

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

圖6 自發(fā)電模塊圖

智能控制系統(tǒng)（如圖7）包括智能數(shù)字顯示面板、語音及藍(lán)牙交互系統(tǒng)和供電模塊等。智能控制系統(tǒng)可以連接電機(jī)速度控制旋鈕和多種外接設(shè)備，使用者通過語音或者手機(jī)藍(lán)牙連接小程序?qū)υO(shè)備發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速、燒烤時(shí)間和外接設(shè)備的智能控制。以及可以對語音及藍(lán)牙交互系統(tǒng)進(jìn)行終端數(shù)據(jù)的修改，大大提升了設(shè)備的智能性，用以滿足使用者的需求。

圖7 智能控制系統(tǒng)圖

2.2 調(diào)速鏈傳動(dòng)裝置及升降機(jī)構(gòu)

調(diào)速鏈傳動(dòng)裝置（如圖8）主要由鏈輪、鏈條、調(diào)速控制面板以及蓋板組成，由電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)能進(jìn)行做功，帶動(dòng)鏈條進(jìn)行旋轉(zhuǎn)完成翻串運(yùn)動(dòng)，可以根據(jù)自己的需要使用調(diào)速面板進(jìn)行燒烤轉(zhuǎn)速的控制。能夠?qū)崿F(xiàn)在戶外進(jìn)行燒烤時(shí)的自動(dòng)翻串動(dòng)作，減輕燒烤人員工作量。

圖8 調(diào)速鏈傳動(dòng)裝置圖

升降機(jī)構(gòu)（如圖9）由滑動(dòng)手柄、調(diào)節(jié)支架、調(diào)節(jié)螺桿、鏈輪和傳動(dòng)鏈條組成。通過手搖滑動(dòng)手柄帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條帶動(dòng)小鏈輪及螺桿，螺桿帶動(dòng)螺母，螺母帶動(dòng)支架結(jié)構(gòu)使燒烤平臺升降，這種特殊結(jié)構(gòu)可以在設(shè)定的范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)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(jī)構(gòu)圖

3 結(jié)語

基于溫差發(fā)電技術(shù)的多功能鏈傳動(dòng)平臺設(shè)計(jì)是一種節(jié)能、智能化的燒烤設(shè)備，它將溫差發(fā)電、智能控制、鏈傳動(dòng)和可升降平臺集為一體，利用溫差發(fā)電技術(shù)對炭火余熱進(jìn)行合理轉(zhuǎn)化，為外接設(shè)備提供電能，通過語音或手機(jī)藍(lán)牙對智能控制系統(tǒng)發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)對鏈傳動(dòng)裝置和外接設(shè)備的智能化控制，并能夠利用可升降平臺實(shí)現(xiàn)燒烤平臺高度的自由調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)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(fèi)、智能化操控等方面考慮，它將是未來燒烤爐行業(yè)更新?lián)Q代的產(chǎn)品，因此該燒烤平臺設(shè)計(jì)有著巨大的市場潛力。