Fakulteta za strojništvo KONSTRUIRANJE SISTEMA ZA GENERIRANJE PARE IN NJENEGA DOVODA V PEČNIŠKI PROSTOR PARNE PEČICE Diplomsko delo Študent(ka): Tadej PLANTEV Študijski program: Univerzitetni študijski program Strojništvo Smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev Mentor: izr. prof. dr. Bojan DOLŠAK Somentor: doc. dr. Jurij AVSEC Maribor, september 2011 II I Z J A V A Podpisani Tadej PLANTEV izjavljam, da: je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom izr. prof. dr. Bojana DOLŠAKA in somentorstvom doc. dr. Jurija AVSECA ; predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi; soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet Univerze v Mariboru. Maribor, 29.8.2011 Podpis: ___________________________ III ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Bojanu DOLŠAKU in somentorju doc. dr. Juriju AVSECU za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi mentorju v podjetju Sebastjanu KOTNIKU in celotni ekipi razvoja kuhalnih aparatov za pomoč in podporo pri opravljanju strokovne prakse in diplomskega dela. Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili študij. IV KONSTRUIRANJE SISTEMA ZA GENERIRANJE PARE IN NJENEGA DOVODA V PEČNIŠKI PROSTOR PARNE PEČICE Ključne besede: razvoj izdelkov, pečica, parna pečica, pečniški prostor, suh zrak, vlažen zrak, para, generiranje pare, zaskočka UDK: 621.5.048:646(043.2) POVZETEK V diplomski nalogi je prikazano konstruiranje sistema za generiranje pare in njenega dovoda v pečniški prostor parne pečice. Najprej smo pregledali konkurenčne aparate in obstoječe patente na tem področju. Nato smo določili parametre sistema. Sistem smo računalniško modelirali tako, da je prilagojen za uporabo v obstoječi pečici podjetja Gorenje. Pri tem smo upoštevali priporočila konstruiranja za proizvodnjo in izračune s področja termodinamike. Pri spojih z zaskočkami smo izračunali silo potrebno za spajanje. Sistem smo dali izdelati s postopkom hitre izdelave prototipov. Na koncu smo izvedli še meritve absolutne vlažnosti v pečniškem prostoru. V DESIGNING A SYSTEM FOR GENERATING AND TRANSPORTING STEAM IN TO A COOKING CAVITY OF A STEAM OVEN Key words: product development, oven, steam oven, cooking cavity, dry air, moist air, steam, steam generating, snap-fit UDK: 621.5.048:646(043.2) ABSTRACT The diploma work shows the designing of a system for generating and transporting steam in to a cooking cavity of a steam oven. First, the competing devices and existing patents were examined. Then the parameters of the system were determined. The system was modelled for use in an existing oven. The recommendations of design for manufacturing and thermodynamic calculations were considered. The required merging force was calculated at connections by snap-fits. The system was made with rapid prototyping and at the end measurements of absolute humidity in the oven cavity were performed. VI KAZALO 1 UVOD ........................................................................................................................... - 1 - 1.1 OPIS SPLOŠNEGA PODROČJA DIPLOMSKEGA DELA ..................................................... - 1 - 1.2 PEČICA ...................................................................................................................... - 1 - 1.3 PARNA PEČICA .......................................................................................................... - 2 - 1.4 OPREDELITEV DIPLOMSKEGA DELA ........................................................................... - 3 - 2 ANALIZA KONKURENČNIH APARATOV .......................................................... - 4 - 2.1 GORENJE BOC6322AX ............................................................................................ - 4 - 2.2 WHIRLPOOL AKZ 810 IX ..................................................................................... - 5 - 2.3 AEG BS9304001M .................................................................................................. - 6 - 2.4 SIEMENS HB36D572 ................................................................................................ - 8 - 2.5 V-ZUG COMBI-STEAM XSL ...................................................................................... - 9 - 2.6 MIELE DGC 5080XL .............................................................................................. - 10 - 2.7 PRIMERJAVA KONKURENČNIH APARATOV ............................................................... - 11 - 3 ANALIZA PATENTOV ........................................................................................... - 12 - 3.1 PATENT DE 102006056063 .................................................................................... - 13 - 3.2 PATENT US 2008095905 ........................................................................................ - 14 - 3.3 PATENT US 2005109215 ........................................................................................ - 15 - 3.4 PATENT WO 2006004051 ....................................................................................... - 15 - 3.5 PATENT EP 1543754 ............................................................................................... - 17 - 4 ZAHTEVE PRI KONSTRUIRANJU ...................................................................... - 18 - 5 KONSTRUIRANJE Z UPOŠTEVANJEM TERMODINAMIČNIH ZAKONITOSTI VLAŽNEGA ZRAKA .......................................................................... - 19 - 5.1 TEORIJA VLAŽNEGA ZRAKA .................................................................................... - 19 - 5.2 IZRAČUN TERMODINAMIČNIH VELIČIN ZA PRIMER DOVAJANJA VLAŽNEGA ZRAKA .. - 21 - 5.3 IZRAČUN TERMODINAMIČNIH VELIČIN ZA PRIMER DOVAJANJA PARE ....................... - 25 - 6 PRIPOROČILA IN SMERNICE UPOŠTEVANA PRI KONSTRUIRANJU SISTEMA ........................................................................................................................... - 27 - VII 6.1 SMERNICE KONSTRUIRANJA ZA PROIZVODNJO ........................................................ - 27 - 6.2 KONSTRUIRANJE Z UPOŠTEVANJEM SMERNIC ERGONOMIJE ..................................... - 29 - 7 RAČUNALNIŠKO MODELIRANJE SISTEMA .................................................. - 30 - 7.1 RAČUNALNIŠKO MODELIRANJE POSODE ZA VODO ................................................... - 33 - 7.2 POKROV POSODE ZA VODO ...................................................................................... - 33 - 7.3 POSODA UPARJALNIKA ............................................................................................ - 34 - 7.4 POKROV POSODE ..................................................................................................... - 34 - 7.5 VENTIL ................................................................................................................... - 35 - 7.6 VZVOD VENTILA ..................................................................................................... - 35 - 7.7 VODILA ZA VSTAVLJANJE POSODE .......................................................................... - 36 - 7.8 PAROVOD ................................................................................................................ - 36 - 7.9 NOSILEC VENTILATORJA ......................................................................................... - 37 - 8 PRERAČUN VZMETI IN ZASKOČK ................................................................... - 38 - 8.1 IZBIRA IN PRERAČUN VZMETI .................................................................................. - 38 - 8.2 PRERAČUN ZASKOČK MED POSODAMA .................................................................... - 39 - 8.3 PRERAČUN ZASKOČK MED POKROVOM IN POSODO UPARJALNIKA ........................... - 42 - 9 IZDELAVA IN MONTAŽA SISTEMA .................................................................. - 43 - 10 MERITVE .................................................................................................................. - 45 - 10.1 MERITEV 1 .......................................................................................................... - 46 - 10.2 MERITEV 2 .......................................................................................................... - 48 - 10.3 MERITEV 3 .......................................................................................................... - 50 - 10.4 KOMENTAR MERITEV IN PREDLOGI IZBOLJŠAV .................................................... - 52 - 10.5 UGOTAVLJANJE KONSTRUKCIJSKIH NAPAK NA FIZIČNEM MODELU IN PREDVIDENE IZBOLJŠAVE ....................................................................................................................... - 53 - 11 KONSTRUIRANJE IZBOLJŠAV SISTEMA ........................................................ - 54 - 11.1 PONOVEN PRERAČUN SPODNJE ZASKOČKE PRI SPOJU MED POSODAMA ................ - 55 - 11.2 PONOVEN PRERAČUN ZASKOČKE MED POKROVOM IN POSODO UPARJALNIKA ...... - 56 - 12 ZAKLJUČEK ............................................................................................................ - 57 - 13 VIRI ............................................................................................................................ - 58 - VIII 13.1 TISKANI VIRI ....................................................................................................... - 58 - 13.2 SPLETNI VIRI ....................................................................................................... - 58 - 14 ŽIVLJENJEPIS