ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КИПЯЧЕНИЯ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК A47J27/21 A47J27/62 

Изобретение относится к бытовым электронагревательным приборам, используемым для нагрева и кипячения воды.

Известны электронагревательные устройства типа чайник, которые содержат терморезистивные нагревательные элементы, установленные в герметичной емкости, и используются для кипячения воды, заливаемой в емкость.

Аналог заявляемого изобретения раскрыт в [1]
Ближайший аналог заявляемого изобретения раскрыт в [2]
Совокупность существенных признаков аналога и прототипа, совпадающих с существенными признаками заявляемого устройства, является наличие емкости для размещения воды, имеющей сообщающиеся с атмосферой отверстия для заливания и выливания воды, наличие электронагревателя и сетевого электровыключателя, соединенных по последовательной схеме с внешним источником напряжения.

Основной технический результат, достигаемый при использовании прототипа, заключается в нагреве находящейся в емкости воды до температуры кипения тепловым потоком, передаваемым способом теплопроводности от токопроводящего резистивного нагревателя через электроизолирующий материал и металлическую стенку кожуха, расположенного внутри емкости.

В результате такого технического решения, после подключения резистивного нагревателя к цепи внешнего источника напряжения, на начальной стадии нагрева, определенное количество теплоты поглощается системой нагреватель -изолятор-кожух и поступление теплового потока к воде осуществляется с некоторой задержкой по времени.

Заявляемое изобретение направлено на достижение основного технического результата, заключающегося в нагреве воды, иным по отношению к прототипу способом, а именно: передачей тепловой энергии в виде теплового излучения, создаваемого термоизлучающим электрическим элементом ( в частности, например, галогенной лампой), а также на устранение отмеченной в разделе 2 задержки по времени в процессе нагрева воды.

Дополнительным техническим результатом, предлагаемого основного технического решения является практически мгновенная передача теплового потока от электрического нагревателя к воде на начальной стадии ее нагрева.

Техническим результатом, предлагаемого дополнительного технического решения, является автоматическое отсоединение электронагревателя от внешнего источника напряжения при перегреве элементов электронагревательного устройства в отсутствии воды в емкости.

Существенными признаками изобретения являются:
наличие герметичной емкости, имеющей отверстия для заливания и выливания воды;
наличие электронагревателя, соединенного по последовательной схеме с сетевым выключателем и внешним источником напряжения.

Существенными признаками, отличительными от наиболее близкого аналога, обеспечивающими получение основных технических результатов во всех случаях, на которые испрашивается режим патентной защиты являются:
наличие герметичной емкости, которая изготовлена из термостойкого стекла, имеет зауженную горловину цилиндрической формы, расположенную вблизи отверстия, и сообщающуюся с атмосферой полость произвольной формы, обращенную во внутрь емкости и расположенную вблизи ее донной части;
наличие теплопоглощающего экрана, изготовленного из листового термостойкого металла и закрепленного внутри емкости на стенках полости посредством его упругих лепестковых элементов, охватывающих края полости;
наличие внешнего по отношению к емкости полого корпуса, изготовленного из термостойкого материала и соединенного с емкостью фиксирующим кольцевым элементом, охватывающим зауженную горловину емкости.

наличие термоизлучающего электронагревателя произвольной формы, соединенного с внешним источником напряжения, расположенного в полости, вне емкости и закрепленного в полости посредством упругих фиксаторов, вставленных в распор в полость и охватывающих цокольную часть электронагревателя;
наличие элемента, экранирующего тепловое излучение электронагревателя, вставленного по тугой посадке в полость между упругими фиксаторами и термоизлучающей частью электронагревателя;
Перечисленные признаки относятся к основному техническому решению и обеспечивают получение основного и дополнительного технических результатов.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретной форме его выполнения:
полость имеет форму трубчатого сквозного канала, соединяющего противоположные стенки емкости и сообщающегося с атмосферой;
электронагреватель, размещенный в полости, имеет трубчатую форму и разнесенные цоколи токовводов, на которых установлены упругие фиксаторы и экранирующие элементы;
теплопоглощающий экран состоит из двух элементов, имеющих трубчатую форму, продольные вырезы и упругие лепестковые элементы, которые фиксируют элементы экрана на стенках полости внутри емкости;
элементы теплопоглощающего экрана имеют разные поперечные размеры, допускающие их частичную вложенность друг в друга;
верхний по отношению к днищу емкости элемент теплопоглощающего экрана имеет тепловод, реализованный в виде упругого лепестка с отогнутой концевой частью, плоскость которой совмещена с внутренней поверхностью емкости напротив термочуствительного элемента термовыключателя;
термовыключатель и его термочувствительный элемент закреплены в корпусе нагревательного устройства и соединены в электрическую цепь последовательно с термоизлучающим электронагревателем, поверхность термочувствительного элемента поджата к внешней поверхности емкости;
параметры термовыключателя настроены на его срабатывание в режиме размыкания электрической цепи при достижении величины температуры в его термочувствительной части, большей температуры кипения воды и на его срабатывание в режиме замыкания цепи при снижении температуры термочувствительной части ниже температуры кипения воды;
сетевой выключатель, имеет устройство автовыключения, срабатывающее при отсутствии тока в цепи сетевого выключателя.

На фиг. 1 представлена конструкция электронагревательного устройства в общей форме его выполнения; на фиг. 2 вид устройства в разрезе по линии А-А, показанной на фиг. 1; на фиг. 3 конструкция электронагревательного устройства в частной форме его выполнения; на фиг. 4 вид устройства в разрезе по линии С-С, показанной на фиг.3; на фиг. 5 вид устройства в разрезе по B-B, показанной на фиг. 3.

Электронагревательное устройство (фиг. 1 и 2) содержит емкость 1 для воды, изготовленную из термостойкого стекла, имеющую по крайней мере одно отверстие для заливания и выливания воды и сообщающуюся с атмосферой полость 2 произвольной формы, обращенную во внутрь емкости и расположенную вблизи ее донной части, содержит термоизлучающий электронагреватель 3 произвольной формы, расположенный вне емкости 1 в полости 2 и закрепленный в ней посредством упругих фиксаторов 4 способом, показанным на фиг.4, содержит экранирующий элемент 5, изготовленный из термостойкого и отражающего тепловое излучение материала, вставленный по тугой посадке в полость 2 между упругим фиксатором 4 и термоизлучающей частью электронагревателя 3,содержит теплопоглощающий экран 6, изготовленный из листового термостойкого металла, закрепленный внутри емкости 1 на стенках полости 2 посредством его упругих лепестковых элементов 7 способом, показанным на фиг.4, содержит полый корпус 10, изготовленный из термостойкого материала и соединенный с емкостью 1 фиксирующим кольцевым элементом 11, охватывающим зауженную горловину емкости, содержит сетевой электровыключатель 12, соединенный по последовательной схеме с электронагревателем 3 и внешним источником напряжения.

Электронагревательное устройство работает следующим образом:
В общем случае функционирования устройства, емкость содержит некоторый объем воды, достаточный для того, чтобы теплопоглощающий экран 6 полностью находился в воде. После соединения токоведущих выводов электронагревателя 3 с внешним источником напряжения, тепловое излучение практически мгновенно поступает от электронагревателя через стеклянную стенку полости 2 на внутреннюю поверхность экрана 6, вызывая его нагрев и теплоотдачу от экрана 6 к воде. Выключение устройства осуществляется вручную, отсоединением электронагревателя 3 от внешнего источника напряжения выключателем 12.

Таким образом, достигается основной технический результат, состоящий в нагреве воды и дополнительный технический результат, состоящий в сокращении времени поступления теплового потока от нагревателя к воде на начальном этапе функционирования нагревательного устройства.

В частном случае реализации электронагревательного устройства (фиг.3) электрические выводы термоизлучающего электронагревателя 3 соединены по последовательной схеме с выводами термовыключателя 9, сетевым выключателем 12, закрепленными в корпусе 10, и внешним источником электрического напряжения. Поверхность термочувствительного элемента термовыключателя 9 совмещена с внешней поверхностью емкости 1 и поджата к ней. Верхняя часть теплопоглощающего экрана 6 имеет тепловод 8, реализованный в виде упругого лепестка с отогнутой концевой частью, плоскость которой совмещена с внутренней поверхностью емкости 1 напротив термочувствительного элемента термовыключателя 9. Параметры термовыключателя 9 настроены на его срабатывание в режиме размыкания электрической цепи при достижении величины температуры в его термочувствительной части, большей температуры кипения воды и на его срабатывание в режиме замыкания цепи при снижении температуры термочувствительной части ниже температуры кипения воды. Сетевой выключатель 12, включаемый вручную, имеет устройство автовыключения, срабатывающее при отсутствии тока в цепи выключателя 12.

В частном случае реализации устройства и в случае, когда теплопоглощающий экран 6 полностью находится в воде, электронагревательное устройство работает изложенным выше образом, соответствующим общей форме реализации устройства.

В частном случае реализации устройства, при выкипании воды в работающем электронагревательном устройстве, когда верхняя по отношению к днищу емкости часть теплопоглощающего экрана 6 находится выше поверхности воды, либо в случае отсутствия воды в емкости 1 работающего устройства, происходит быстрый разогрев теплопоглащающего экрана 6, передача части теплового потока через тепловод 8 к стенке емкости 1 и термочувствительной части термовыключателя 9, повышение температуры термочувствительной части до пороговой величины и размыкание электрической цепи термовыключателем 9.

Таким образом достигается дополнительный технический результат, состоящий в автоматическом выключении электронагревателя и предохранении элементов электронагревательного устройства от перегрева и теплового повреждения.

В конкретной форме выполнения электронагревательного устройства ( фиг. 4 и 5) полость 2 имеет форму трубчатого сквозного канала, сообщающегося с атмосферой, электронагреватель 3 имеет трубчатую форму и разнесенные цоколи токовводов, на которых установлены упругие фиксаторы 4 и экранирующие элементы 5, теплопоглощающий экран 6 состоит из двух частей трубчатой формы, имеющих продольные вырезы и упругие лепестковые элементы 7, фиксирующие части экрана на стенках полости 2 внутри емкости 1. Части теплопоглощающего экрана 6 имеют разные поперечные размеры, допускающие их частичную вложенность друг в друга. Верхняя часть теплопоглощающего экрана 6 имеет тепловод 8.

В конкретной форме выполнения электронагревательное устройство работает изложенным выше образом, соответствующим частному случаю его реализации и всем перечисленным техническим результатам.

Использование - в быту для нагрева и кипячения воды. Сущность изобретения: устройство содержит герметичную емкость, изготовленную из термостойкого стекла, имеющую отверстия для заливания и выливания воды, зауженную горловину цилиндрической формы, расположенную вблизи одного из отверстий, и сообщающуюся с атмосферой полость произвольной формы, обращенную во внутрь емкости и расположенную вблизи ее донной части. Теплопоглощающий экран, изготовленный из листового термостойкого материала, закреплен внутри емкости на стенках полости посредством его упругих лепестковых элементов, охватывающих края полости. Устройство содержит внешний по отношению к емкости полый корпус, изготовленный из термостойкого материала и соединенный с емкостью фиксирующим кольцевым элементом, охватывающим зауженную горловину емкости. Термоизлучающий электронагреватель произвольной формы, соединенный по последовательной схеме с термовыключателем, сетевым элекровыключателем и внешним источником напряжения, расположен в полости, вне емкости, и закреплен в полости посредством упругих фиксаторов, вставленных в распор в полость и охватывающих цокольную часть электронагревателя. Теплопоглощающий экран вставлен по тугой посадке в полость между упругими фиксаторами и термоизлучающей частью электронагревателя. Термовыключатель и сетевой электровыключатель закреплены внутри корпуса. Теплопоглощающий экран имеет теплоотводящий элемент, контактирующий с внутренней стенкой емкости в области, контролируемой термочувствительным элементом термовыключателя, обеспечивающим автоматическое отключение электронагревателя при нагревании элементов устройства до температуры, превышающей допустимый уровень. Устройство обеспечивает мгновенную передачу теплового потока от электронагревателя к воде на начальной стадии нагрева. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

I. Электронагревательное устройство для кипячения воды, содержащее емкость, имеющую отверстия для заливания и выливания воды, электронагреватель и сетевой электровыключатель, соединенные по последовательной схеме с внешним источником напряжения, отличающееся тем, что оно содержит экранирующий элемент, теплопоглощающий экран и внешний по отношению к емкости полый корпус, изготовленный из термостойкого материала и соединенный с емкостью фиксирующим кольцевым элементом, охватывающим зауженную и имеющую цилиндрическую форму горловину емкости, расположенную вблизи одного из отверстий, емкость изготовлена из термостойкого стекла и имеет сообщающуюся с атмосферой полость произвольной формы, обращенную во внутрь емкости и расположенную вблизи ее донной части, электронагреватель выполнен термоизлучающим, имеет произвольную форму, расположен в полости вне емкости и закреплен в полости посредством упругих фиксаторов, вставленных в распор в полость и охватывающих цокольную часть электронагревателя, экранирующий элемент изготовлен из термостойкого и отражающего тепловое излучение материала, вставлен в распор между стенкой полости и цоколем электронагревателя и расположен между упругими фиксаторами и термоизлучающей частью электронагревателя, теплопоглощающий экран, полностью находящийся в среде воды, изготовлен из листового термостойкого материала и закреплен внутри емкости на стенках полости посредством его упругих лепестковых элементов, охватывающих края полости.