Автоматическая система верхнего залива электрического чайника Российский патент 2023 года по МПК A47J36/12 

Область техники

Изобретение относится к конструктивным элементам мелкой бытовой техники для кухни, в частности к крышкам электрических чайников, снабженных отверстием для залива воды с затвором, автоматически переходящим в открытое положение при получении сигнала о начале долива, и может быть использовано в легкой промышленности при производстве чайников.

Уровень техники

На данный момент известен ряд технических решений, направленных на создание чайника, горловина которого открывалась бы автоматически с началом долива воды.

Так, например, из документа CN 210185317 U известен чайник, в крышке которого выполнено отверстие, снабженное магнитным клапаном, переходящим в открытое положение при поднесении чайника к водопроводному крану. Приближение металлического крана приводит к размыканию магнитных створок клапана, а удаление чайника от крана - к их закрытию.

Недостатком известного технического решения является необходимость сохранения малого расстояния между крышкой и краном на протяжении всего процесса залива воды, так как силы магнитного притяжения и отталкивания быстро ослабевают с увеличением расстояния. В процессе наполнения водой чайник становится значительно тяжелее пустого, и необходимость удерживать его близ крана может создавать неудобства пользователям, не обладающим достаточной физической силой, в частности, пожилым пользователям и пользователям с ограниченными возможностями.

Из документа CN 215304997 U известен чайник с функцией автоматического залива воды, снабженный инфракрасным датчиком для определения остаточного уровня воды в колбе. Информация о текущем уровне воды по беспроводной сети передается в приложение, установленное на портативное устройство пользователя. Из приложения также может быть отправлена команда долива воды. В случае получения такой команды крышка чайника автоматически открывается, а корпус чайника поворачивается таким образом, чтобы горловина чайника оказалась напротив крана, из которого осуществляется долив воды. После наполнения колбы до требуемого уровня крышка автоматически возвращается в закрытое положение, а чайник поворотом возвращается на базу. Перемещение крышки осуществляется с помощью электромеханического привода, управляемого электронной платой. Привод включает электромотор и передаточный механизм на базе зубчатой передачи, соединенной с крышкой чайника.

Недостатком известного технического решения является то, что автоматический поворот крышки чайника в открытое положение осуществляется только при отправке соответствующей команды из приложения. При заливе воды без использования приложения, открывание и закрывание крышки осуществляется вручную, как в случае пользования стандартным электрическим чайником.

Аналогом заявленного технического решения является известный из документа CN 203458219 U чайник, крышка которого автоматически открывается для долива при получении инфракрасным приемопередатчиком соответствующего управляющего сигнала. Помимо инфракрасного приемопередатчика система автоматического подъема крышки также включает электродвигатель и передаточный механизм, образованный шестерней, приводимой в движение вращением вала электродвигателя, и механическим приводом, преобразующим вращение шестерни в требуемое для осуществления залива воды перемещение крышки. Крышка чайника, описанного в указанном документе, открывается в том случае, если инфракрасный приемопередатчик зарегистрировал приближение пользователя, а текущий уровень воды в колбе при этом слишком низок для запуска нагрева.

Недостатком аналога является его сложность: для перевода крышки в открытое положение требуется регистрация двух параметров - наличия пользователя и уровня воды в колбе чайника. В то время как для открытия горловины чайника, оборудованного предложенной системой залива, достаточно направить на крышку чайника поток воды.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание системы верхнего залива электрического чайника, позволяющей осуществлять залив воды в колбу без открытия крышки, где затвор заливного отверстия автоматически переходит в открытое положение при регистрации расположенными вокруг него датчиками направленного на затвор потока воды, и автоматически закрывается после прекращения залива.

Техническим результатом заявленного изобретения является разработка системы верхнего залива, положение затвора заливного отверстия которой меняется автоматически в зависимости от наличия или отсутствия потока воды, направленного на затвор, при параллельном повышении безопасности системы.

Раскрытие изобретения

Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигаются тем, что автоматическая система верхнего залива воды электрического чайника, включает: крышку с отверстием для залива воды, затвор отверстия для залива, средства регистрации потока воды, направленного на крышку, плату управления и элемент питания. При этом плата управления позволяет принимать и обрабатывать данные, передаваемые средствами регистрации потока воды, и по результатам обработки формировать управляющие сигналы открытия и закрытия затвора.

Затвор системы залива образован подвижной частью, перекрывающей отверстие для залива воды, и электромеханическим приводом, состоящим из электромагнитного соленоида и передаточного механизма, соединяющего шток соленоида с подвижной частью затвора.

Подвижная часть затвора выполнена в виде двух створок, каждая из которых закреплена на крышке чайника в одной точке с возможностью поворота; при этом точки крепления обеих створок лежат на одной прямой по разные стороны от центра заливного отверстия.

Передаточный механизм выполнен в виде дугообразного элемента, один край которого соединен со штоком соленоида и ближайшей к штоку створкой, а другой край - со второй створкой.

В качестве средств регистрации потока воды, направленного на крышку, могут использоваться инфракрасные датчики, установленные вокруг отверстия для залива воды.

В качестве элемента питания может быть использован аккумулятор, зарядка которого осуществляется во время нахождения чайника на базе от сети переменного тока, к которой он подключен.

В некоторых вариантах выполнения на крышке чайника располагаются индикаторные диоды, цвет которых отображает уровень заряда аккумулятора.

Система может дополнительно содержать блок приема-передачи данных по беспроводной сети в приложение, установленное на портативное устройство пользователя. Тогда в случае низкого заряда аккумулятора в приложение направляется уведомление о необходимости зарядки аккумулятора.

Система может дополнительно содержать датчик температуры воды. Тогда при активации соответствующей функции в приложении плата управления блокирует открытие затвора, если температура воды превышает заданное значение.

Плата управления автоматически блокирует открытие затвора при установке чайника на базу.

Обмен данными между системой и портативным устройством с установленным приложением осуществляется с использованием любого вида связи/соединения, такого как Wi-Fi, и/или Bluetooth, и/или мобильной сотовой связи GSM, 3G, 4G, LTE, и/или посредством каналов передачи данных со сверхнизким энергопотреблением, формирующих сложные беспроводные сети с ячеистой топологией, таких как ZigBee, и/или LoRa, и/или LoRaWAN, и/или LPWAN, и/или 6LoWPAN, и/или Z-wave.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено схематическое изображение чайника с предложенной вертикальной системой залива. Здесь и далее использованы следующие обозначения:

1 - крышка чайника;

2 - колба чайника;

3 - база;

4 - ручка чайника;

5 - электромагнитный соленоид;

6 - блок приема-передачи данных по беспроводной сети;

7 - аккумулятор.

Серым цветом выделена верхняя часть крышки с инфракрасными датчиками, белым - нижняя часть крышки с подвижными, элементами затвора.

На фиг. 1 также схематически волнистыми стрелками показан обмен данными между блоком 6 и портативным устройством пользователя с установленным приложением 17.

На фиг. 2 представлен предпочтительный, но не единственный, вариант выполнения крышки 1 чайника с предложенной вертикальной системой залива. В данном варианте выполнения крышка 1 включает плату управления 9 с инфракрасными датчиками 10, размещаемыми между верхней 8 и нижней 11 частями корпуса. В основании 15 крышки закреплены створки 13 затвора с элементом 14, соединяющим створки 13 со штоком 16 соленоида 5. Плата управления 9 имеет форму кольца, а в основании 15 выполнено круглое отверстие. Внутри крышки 1 поток воды распространяется по раструбу 12, имеющему форму усеченного конуса.

На фиг. 3 показано два положения створок 13 затвора заливного отверстия в соответствии с вариантом выполнения крышки 1, представленном на фиг. 2. а - закрытое, б - открытое положение затвора.

Осуществление изобретения

В настоящее время широкое распространение получили электрические чайники с крышкой, открывающейся путем нажатия на кнопку или путем приложения непосредственного мускульного усилия со стороны пользователя. При доливе воды в чайник с крышкой такого типа пользователи может столкнуться с рядом неудобств, таких как самопроизвольное закрытие крышки при наклоне чайника или соударение открытой крышки с краном, которое также может привести к ее закрытию. Кроме того, многие модели чайников предполагают необходимость приложения усилий для плотного закрытия крышки, что может создавать трудности для пожилых пользователей и пользователей с ограниченными возможностями. Необходимость манипуляций с крышкой также требует некоторого количества времени и затрудняет осуществление долива одной рукой, что бывает необходимо при работе на кухне.

Предложенное техническое решение позволяет осуществить долив воды в чайник без открытия крышки: пользователю достаточно разместить чайник в вертикальном положении под источником воды таким образом, чтобы поток воды был направлен на затвор заливного отверстия в крышке, после чего затвор откроется автоматически, а по завершении долива - автоматически закроется. Такая система залива позволяет избежать перечисленных выше трудностей, создаваемых открытой крышкой. Долив воды в чайник, оборудованный такой системой залива, может легко осуществляться одной рукой и не требует от пользователя большого количества внимания, позволяя параллельно заниматься другими делами.

Заявленная система верхнего залива воды включает крышку чайника с выполненным в ней отверстием для долива, затвор заливного отверстия, включающий подвижную часть и электронную систему управления положением затвора, которая, в свою очередь, состоит из датчиков обнаружения потока воды, процессора и электрического привода подвижной части.

В предпочтительном варианте осуществления электрический привод включает электромагнитный соленоид 5, перемещение штока 16 которого преобразуется в движение подвижной части затвора 13 соединительным элементом 14. Затвор в закрытом и открытом положениях показан на фиг. 3а и 3б соответственно.

Датчики обнаружения потока воды 10 устанавливают вокруг заливного отверстия. В предпочтительном варианте осуществления это инфракрасные датчики, использующие излучение из диапазона, для которого вода не является прозрачной. Сигнал с датчиков 10 передается на плату управления 9, также размещаемую в крышке 1 чайника. При получении сигнала об обнаружении потока воды, движущегося к заливному отверстию, плата управления 9 запускает работу электромагнитного соленоида 5. При скорости падения воды 8 м/мс, скорости срабатывания ИК-датчиков - 2 мкс и скорости срабатывания соленоида - 2 мкс, затвор успеет открыться до того, как вода его коснется. Отсутствие взаимодействия потока воды, поступающего в колбу, с затвором заливного отверстия, находящимся в контакте с внешней средой, делает предложенную систему залива более гигиеничной и безопасной для здоровья.

В предпочтительном варианте осуществления подвижная часть затвора имеет вид двух створок 13, каждая из которых закреплена на крышке чайника в одной точке с возможностью поворота. При этом точки крепления обеих створок лежат на одной прямой по разные стороны относительно центра заливного отверстия, как это показано на фиг. 2 и 3. Оба створки соединяются со штоком 16 соленоида 5 с помощью дугообразного соединителя 14, один край которого соединен со штоком 16 соленоида 5 и ближайшей к штоку 16 створкой, а другой край - со второй створкой. При перемещении штока 16 к центру крышки соединитель 14 поворачивает створки 13 относительно точки их крепления к крышке, что приводит к переходу затвора в открытое положение.

При выключении воды, датчики 10 перестают отправлять сигнал об обнаружении препятствия, плата 9 подает на соленоид 5 сигнал выключения, шток соленоида 16 втягивается, и створки 13 возвращаются в закрытое положение над заливным отверстием.

Питание электронных компонент, расположенных в крышке 1 чайника, осуществляется от аккумуляторной батареи 7, которая может располагаться в ручке чайника 4, как это показано на фиг. 1. Зарядка батареи осуществляется во время нахождения чайника на базе 3 от сети переменного тока, к которой он подключен.

В некоторых вариантах выполнения по периметру крышки чайника располагаются индикаторные диоды (на чертежах не показаны), цвет которых отображает уровень заряда аккумулятора 7: зеленое свечение указывает на готовность к заливу воды, красное - на необходимости зарядки аккумулятора.

Чайник также содержит блок приема-передачи данных по беспроводной сети 6, расположенный, например, в ручке чайника 4, как это показано на фиг. 1. При длительном нахождении чайника вне базы 3, плата управления 9 формирует сигнал о необходимости установки чайника на базу 3 для зарядки аккумулятора 7. Данный сигнал передается блоком приема-передачи данных 6 по беспроводной сети на портативное устройство пользователя 17. При размещении чайника на базе 3 в целях безопасности открывающий механизм затвора автоматически блокируется. Питание блока 6 также осуществляется от аккумулятора 7.

В некоторых вариантах выполнения чайник снабжен датчиком температуры воды (на чертежах не показан), который также может располагаться на крышке 1. При включении в конструкцию чайника такого датчика пользователю доступна функция блокировки затвора, которая может быть активирована в приложении, установленном на устройство 17. Данная функция реализуется следующим образом. Данные о температуре воды обрабатываются платой 9 системы залива, блокирующей возможность перевода затвора в открытое положение в том случае, если температура воды превышает заданное значение. Применение функции блокировки затвора снижает риск получения ожога горячим паром и тем самым повышает безопасность пользования чайником.

Крышка 1 может сыть выполнена с возможностью полного снятия с горловины чайника. Такой вариант выполнения крышки упрощает процедуру чистки колбы устройства так как широкая горловина без крышки обеспечивает лучший доступ в колбу и позволяет осуществлять более качественную очистку.

Прием и передача данных между портативным устройством с установленным приложением 17 и блоком 6 может осуществляться с использованием любого вида связи/соединения, такого как Wi-Fi, и/или Bluetooth, и/или мобильной сотовой связи GSM, 3G, 4G, LTE, и/или посредством каналов передачи данных со сверхнизким энергопотреблением, формирующих сложные беспроводные сети с ячеистой топологией, таких как ZigBee, и/или LoRa, и/или LoRaWAN, и/или LPWAN, и/или 6LoWPAN, и/или Z-wave.

Как следует из описания возможных выполнений заявленного изобретения, предложенная система верхнего залива воды электрического чайника с функцией автоматического открывания затвора обеспечивает, достижение заявленного технического результата, заключающегося в разработке системы верхнего залива, положение затвора заливного отверстия которой меняется автоматически в зависимости от наличия или отсутствия потока воды, направленного на затвор; а также в повышении безопасности системы за счет отсутствие взаимодействия воды с подвижной частью затвора, а также за счет наличия функции блокировки открытия затвора при установке чайника на базу. В случае включения в конструкцию крышки датчиков температура безопасность пользования чайником с заявленной системой залива повышается также за счет блокировки затвора в том случае, если температура воды такова, что существует риск получения ожога паром.

Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанной в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, решение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленное изобретение удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.

Изобретение относится к конструктивным элементам мелкой бытовой техники для кухни, в частности к крышкам электрических чайников, снабженных отверстием для залива воды с затвором, автоматически переходящим в открытое положение при получении сигнала о начале долива, и может быть использовано в легкой промышленности при производстве чайников. Автоматическая система верхнего залива воды электрического чайника включает крышку с отверстием для залива воды, затвор отверстия для залива, средства регистрации потока воды, направленного на крышку, плату управления и элемент питания. Плата управления позволяет принимать и обрабатывать данные, передаваемые средствами регистрации потока воды, и по результатам обработки формировать управляющие сигналы открытия и закрытия затвора. Технический результат изобретения заключается в разработке системы верхнего залива, положение затвора заливного отверстия которой меняется автоматически в зависимости от наличия или отсутствия потока воды, направленного на затвор, при параллельном повышении безопасности системы. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Автоматическая система верхнего залива воды электрического чайника, включающая:

крышку с отверстием для залива воды,

затвор отверстия для залива,

средства регистрации потока воды, направленного на крышку,

плату управления,

элемент питания;

при этом плата управления позволяет принимать и обрабатывать данные, передаваемые средствами регистрации потока воды, и по результатам обработки формировать управляющие сигналы открытия и закрытия затвора.

2. Система верхнего залива по п. 1, отличающаяся тем, что затвор образован подвижной частью, перекрывающей отверстие для залива воды, и электромеханическим приводом, состоящим из электромагнитного соленоида и передаточного механизма, соединяющего шток соленоида с подвижной частью затвора.

3. Система верхнего залива по п. 2, отличающаяся тем, что подвижная часть затвора выполнена в виде двух створок, каждая из которых закреплена на крышке чайника в одной точке с возможностью поворота; при этом точки крепления обеих створок лежат на одной прямой по разные стороны от центра заливного отверстия.

4. Система верхнего залива по п. 3, отличающаяся тем, что передаточный механизм выполнен в виде дугообразного элемента, один край которого соединен со штоком соленоида и ближайшей к штоку створкой, а другой край - со второй створкой.

5. Система верхнего залива по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве средств регистрации потока воды, направленного на крышку, используют инфракрасные датчики, установленные вокруг отверстия для залива воды.

6. Система верхнего залива по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве элемента питания используется аккумулятор, зарядка которого осуществляется во время нахождения чайника на базе от сети переменного тока, к которой он подключен.

7. Система верхнего залива по п. 6, отличающаяся тем, что на крышке чайника располагаются индикаторные диоды, цвет которых отображает уровень заряда аккумулятора.

8. Система верхнего залива по п. 6, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит блок приема-передачи данных по беспроводной сети в приложение, установленное на портативное устройство пользователя, и в случае низкого заряда аккумулятора в приложение направляется уведомление о необходимости зарядки аккумулятора.

9. Система верхнего залива по п. 8, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит датчик температуры воды, и при активации соответствующей функции в приложении плата управления блокирует открытие затвора, если температура воды превышает заданное значение.

10. Система верхнего залива по п. 1, отличающаяся тем, что плата управления автоматически блокирует открытие затвора при установке чайника на базу.

11. Система верхнего залива по п. 8, отличающаяся тем, что обмен данными между системой и портативным устройством с установленным приложением осуществляется с использованием любого вида связи/соединения, такого как Wi-Fi, и/или Bluetooth, и/или мобильной сотовой связи GSM, 3G, 4G, LTE, и/или посредством каналов передачи данных со сверхнизким энергопотреблением, формирующих сложные беспроводные сети с ячеистой топологией, таких как ZigBee, и/или LoRa, и/или LoRaWAN, и/или LPWAN, и/или 6LoWPAN, и/или Z-wave.