浅述新版GB 4706.19第19.4条对电压力锅过压保护的影响

陈国正 陈敬智 李楚森

（威凯检测技术有限公司 广州 510663）

引言

最近，关于家电安全的新版标准GB 4706.19 的征求意见稿发布。这一新标准等同采用IEC 60335-2-15：2012+AMD1：2016 +AMD2：2018，显示出国内在电器安全领域与国际接轨的决心。与上一版标准GB 4706.19-2008 相比，新版标准有一个显著的改变，那就是过压保护考核区分弹性结构压力锅和非弹性结构压力锅。这一改变意味着，今后生产和销售的电压力锅的过压保护装置必须满足更高的安全和质量要求，以保障用户的使用安全。这一新标准的实施将对于规范压力锅市场、提升产品质量、保障用户权益具有重大意义。同时，这也标志着中国家电行业在安全管理方面的进步，将为用户提供更加安全、可靠的家电产品。

1 电压力锅的工作原理

气压是大量空气分子在容器壁间相互碰撞所产生的宏观物理现象。这种碰撞导致了气体分子的动能转化为对容器壁施加的压强。电压力锅合盖后，创造了一个相对封闭且与大气隔绝的环境，使得锅内空气分子无法与外部环境进行气体交换。随着温度的升高，锅内空气分子运动更为剧烈，分子碰撞频率增加，气压也随之上升。如果电压力锅无法有效控制锅内气压，可能会导致锅内气体在极端压力下瞬间爆发，产生巨大的物理碎片和高温液体飞溅。这种突发情况容易对用户造成生命和财产的严重损失。因此，电压力锅应具备有效的气压控制机制，以保障用户的安全和使用体验。

目前，国内外各大厂商设计的气压控制机制具有多种不同的方案，这些方案可以根据厂商的技术特点、产品需求等因素进行优化和调整。然而，这些气压控制机制的基本思路都是从产品刚性强度、泄压和两者相互结合的角度出发。产品刚性强度是指产品的结构强度，它能够保证在高压环境下，锅体不会变形或破裂。泄压是指通过一定的方式释放锅内的压力，以避免压力过高导致危险。将产品刚性强度和泄压两者相结合，可以更全面地考虑气压控制的需求，从而设计出更为安全、可靠的气压控制机制。例如，一些厂商可能会采用高强度的材料来制造锅体，以增加锅体的刚性强度。同时，他们也会考虑在锅体上设置一些特殊的结构，如排气阀、泄压阀等，以实现泄压的效果。还有一些厂商可能会采用智能化的气压控制方案，通过传感器、控制器等设备来监测和控制锅内的气压，从而实现更为精准的气压控制。

2 非弹性结构压力锅和弹性结构压力锅的结构分析

非弹性结构压力锅和弹性结构压力锅主要是依靠不同的泄压方式来区分。弹性结构压力锅指的是通过弹性部件的动态位移来降低压力的压力锅[1]。非弹性结构压力锅指的是锅体无弹性部件或者完全不通过弹性部件来降低压力的压力锅。

目前市面上常见的非弹性结构有电高压锅结构、电子感压式结构等；常见的弹性结构有压盖式结构、匚式结构等。本文选取电高压锅结构和电子感压式结构作为非弹性结构的例子，压盖式结构和匚式结构作为弹性结构的例子进行详细介绍。

2.1 电高压锅结构

电高压锅结构与燃气高压锅结构基本相同，主要依赖于锅盖的限压阀、安全阀和泄压安全窗，如图1所示。当锅内的气压产生的推力使限压阀向上移动时，锅内的气体会排出并从而降低气压。如果限压阀因堵塞无法正常工作，锅内气压将进一步上升，直至达到一定压力值时，安全阀将启动并排出气体，降低压力。如果限压阀和安全阀同时失效，更高的压力将会将密封圈从安全窗挤出，以实现泄压和降低气压。

图1 电高压锅结构简图

上述过压保护原理的程序框图如图2所示。

2.2 电子感压式结构

电子感压式结构的锅盖装有温度和压力传感器，如图3所示。在工作时，温度和压力传感器与电子控制系统一同发挥作用，对锅内温度进行精确控制，并间接调控锅内压力。

图3 电子感压式结构简图

上述过压保护原理的程序框图如图4所示。

图4 电子感压式结构过压保护原理程序框图

2.3 压盖式结构

压盖式结构的电压力锅锅盖与内锅通过密封圈紧密相连，顶盖装有弹性梁，如图5所示。

图5 压盖式结构简图

在正常工作中，压力锅通过限压阀排气，以维持锅内的压力平衡。若限压阀出现故障，导致排气不畅，作用在锅盖上的压力也会逐渐升高，弹性梁发生弹性变形，依靠弹性梁固定的密封圈与内锅之间会形成间隙。此时，蒸汽会迅速从间隙喷出，降低锅内压力[2]。

上述过压保护原理的程序框图如图6所示。

图6 压盖式结构过压保护原理程序框图

2.4 匚式结构

匚式结构是一种底部具有弹性部件的结构，如图7所示。工作时锅内的压力会作用在弹性锅底，弹性锅底发生形变会让内锅向下位移，并控制压力开关。当这种位移达到预设值时，压力开关将断开，停止加热，锅内压力也得以平衡。当压力降低到另一个预设值时，压力开关将重新导通，开始加热，压力将重新升高。这个过程会循环进行，动态实现压力平衡。

图7 匚式结构简图

图8 匚式结构过压保护原理程序框图

如果压力开关失效，随着温度的继续升高，锅内的压力也将随之增加。这种上升的压力将使锅底发生更大的弹性形变，从而使得内锅向下移动的距离相应增加。一旦内锅与密封圈之间出现间隙，蒸汽会迅速从间隙喷出，使得锅内压力被快速降低[3]。

当前，各大家电厂商正倾向于依据目标市场的特定需求，进行具有针对性的产品结构调整和组合，而非仅仅依赖某一类结构。此类调整策略有助于充分发挥各类结构的优势，以适应多元化的市场需求。例如，匚式结构的生产成本低廉，该结构在低价电压力锅市场被广泛应用，然而若过于频繁地依赖锅底的弹性形变来调整压力，将可能导致产品的耐用度下降。为了提升产品的使用寿命，部分厂商选择将匚式结构与同样成本低廉的电高压锅结构进行组合，使得产品在正常的使用过程中，仅依赖于限压阀来调整压力，只有在限压阀的排气孔被堵住的非正常情况下，才会启动锅底的弹性形变以及压力开关。又例如，匚式结构在开发IH 电压力锅时可能比较困难，而电子感压式结构的高可靠保护电子电路开发难度高。为提升IH 电压力锅的精确控压性能和安全性能而又不必要求电子电路需要达到高可靠的水平，部分厂商会选择采用电子感压式结构与压盖式结构相结合的设计方式，让产品拥有一个集成了温度和压力传感器和控制系统、限压阀以及锅盖弹性梁等关键组件的闭环控制系统。这一设计使得用户可以自主设定气压值，同时降低了电子电路的开发难度和生产成本。

3 新旧版GB 4706.19 第19.4 条及相关条款的对比

GB 4706.19-2008 第19.4 条主要模拟食物堵塞排气孔的方式对电压力锅的过压防护进行测试，并且不认为多个压力调节器会被同时失效。然而，部分烹饪过程中，液体表面的油脂和泡沫可能会同时堵塞多个排气通道，引发多个压力调节器无法正常工作，这将会导致锅内压力不可控地持续上升，造成诸如锅体爆裂等严重后果[5]。可见，GB 4706.19-2008 第19.4 条仍不足以模拟现实生活中可能出现的最严酷情形。

预置的薄弱零件，是设计用于在非正常工作状态下会损坏的零件，以防止影响符合性的情况出现[6]。在非正常情况下，弹性压力锅的密封圈会在弹性部件的作用下与内锅产生间隙以达到保护效果，故密封圈可被认定为预置的薄弱零件[7]。当压力异常高时，内锅与密封圈产生的间隙形成一个泄压通道。即使该通道被堵塞，弹性部件在持续增大的压力下会发生进一步形变，增加间隙宽度，将堵塞的食物喷出，使得食物不可能完全堵塞泄压通道，因此在测试时无需针对弹性结构压力锅的预设薄弱零件，进行失效检测。

基于这种情况，新版GB 4706.19 第19.4 条在要求所有压力调节装置被设在不工作的状态的基础上，针对非弹性结构压力锅，所有排气的保护装置和排气的预置薄弱零件都需要被失效；针对弹性结构压力锅，仅失效排汽的保护装置，不需要失效预置薄弱零件。

4 电压力锅如何应对新版GB 4706.19 在第19.4 条的变化

4.1 电子感压式结构如何应对新版GB 4706.19 在第19.4 条的变化

电子感压式结构属于非弹性结构，进行第19.4 条试验过程中，需要将正常工作时使用的所有的压力调节装置被设在不工作的状态。电子感压式结构没有限压阀和安全阀等部件，因此结构本身没有排气的保护装置和排气的预置薄弱零件需要失效。19.4 试验时，用于正常使用中有调节气压的电路模块需要进行失效。为了能让压力锅压力达到350 kPa 之前得到保护，电路系统还需要有“后补”的保护电子电路，用于非正常时动作保护。

此外，电子电路相对容易发生故障，相较于常规的保护装置，IEC 60335 系列和GB 4706 系列标准对保护电子电路考核要求更严酷。例如，需要模拟电子线路单一故障的方式重复进行。如果有软件程序参与保护工作，还需要进行软件评估来判断软件程序的可靠性。

4.2 压盖式结构如何应对新版GB 4706.19 在第19.4条的变化

压盖式结构利用锅盖弹性梁的动态位移来降低压力，因此属于弹性结构。进行第19.4 条试验时，限压阀作为正常工作时使用压力调节装置被设在不工作的状态；密封圈作为预置的薄弱零件不需要失效。产品只要在250 kPa 之前发生弹性形变让预置薄弱零件动作，以发生泄压保护，就能通过第19.4 条试验。

4.3 匚式结构如何应对新版GB 4706.19 在第19.4条的变化

匚式结构利用锅底的动态位移来降低压力，因此属于弹性结构。进行第19.4 条试验时，压力开关作为正常工作时使用的压力调节装置被设在不工作的状态；匚式结构没有限压阀和安全阀等部件，因此结构本身没有排气的保护装置需要失效；密封圈作为预置的薄弱零件不需要失效。产品只要在250 kPa 之前发生弹性形变让预置薄弱零件动作，以发生泄压保护，就能通过第19.4 条试验。

4.4 电高压锅结构如何应对新版GB 4706.19 在第19.4 条的变化

电高压锅结构属于非弹性结构，进行第19.4 条试验时，需要将正常工作时使用的所有的压力调节装置被设在不工作的状态，需要将所有排汽的保护装置和排汽的预置薄弱零件被设在不工作的状态。因此，限压阀和安全阀全部都要被堵住，作为预置薄弱部件的泄压安全窗也需要堵住。此时，所有的气压控制机制被完全失效了，锅内的气压不断升高，没有保护装置能在压力达到350 kPa 之前对电压力锅进行停止工作或泄压保护，这甚至会发生爆锅的危险。可见，单一采用电高压锅结构的电压力锅将不被接受。这是所有电压力锅结构中受到影响最大的结构。

表1 新旧版GB 4706.19 第19.4 条的对比

由于电高压锅结构简单，可以比较容易为了应对新版GB 4706.19 在第19.4 条而进行改造。电高压锅式结构可与电子感压式结构结合使用，也可以与匚式结构结合使用，还可以增加锅盖弹性梁等部件改造成压盖式结构。

5 总结

为进一步确保用户的使用安全，等同采用IEC 60335-2-15：2012+AMD1：2016 +AMD2:2018 的新版GB 4706.19 分别针对弹性结构压力锅和非弹性结构压力锅提出了不同的过压保护考核内容。本文选取电高压锅结构和电子感压式结构作为非弹性结构的例子，压盖式结构和匚式结构作为弹性结构的例子进行了详细介绍。

电高压锅结构主要依赖于锅盖上的限压阀、安全阀和泄压安全窗进行过压保护。这种结构通过锅盖上的这些安全装置来防止过压情况的发生；电子感压式结构是一种常见的非弹性结构，它通过锅盖上的温度和压力传感器以及电子控制系统共同作用，进行锅内压力的调节和控制。这种结构能够更准确地控制和调节锅内的压力，从而提高产品的使用安全性。

压盖式结构通过限压阀和锅盖的弹性梁进行过压保护。当限压阀被意外堵塞时，高压会促使弹性梁发生弹性形变以释放压力；匚式结构则通过压力开关和弹性锅底的形变来调节锅内压力。

新版GB 4706.19 对第19.4 条的要求相较于旧版更加严格。旧版GB 4706.19-2008 仅要求压力调节器被依次与每个保护装置设在不工作的状态，而新版则需要同时失效更多的保护装置。这一要求的提高，无疑对压力锅的过压保护性能提出了更高的要求。针对新版标准第19.4 条的差异，文章还对比介绍了与之相关的第3.112、19.13 和22.7 条。这些条款共同构成了完整的压力锅过压保护标准，为压力锅的生产和检测提供了详细的技术指导。

最后，本文提出了厂商在应对新版标准第19.4 条时需要采取的措施。针对不同的电压力锅结构，厂商需要采取相应的策略。对于电子感压式结构，厂商需要着重加强保护电子电路的可靠性，确保电路原理和电路结构设计的合理性，并确保保护装置在压力达到350 kPa 之前动作。而对于压盖式和匚式结构，只要确保保护装置或预置薄弱零件在压力达到250 kPa之前动作即可。此外，考虑到单一的电高压锅结构将不再被接受，建议厂商将这种结构与其他结构结合使用，以提高产品的安全性。

新版GB 4706.19 的实施，无疑提高了对电压力锅过压保护的要求，进一步提升了产品的安全性。对于用户而言，这意味着他们可以期待更高质量、更安全的电压力锅产品。对于厂商而言，他们需要对自己的产品进行相应的改进和提升以满足新标准的要求，同时也需要关注不同电压力锅结构的特性，以确保产品的质量和安全达到最优。