КРЫШКА Российский патент 2024 года по МПК A47J27/21 

Область техники

Изобретение относится к предметам домашнего обихода, а именно к крышкам, которые могут использоваться в устройствах нагрева воды, таких как, чайники, кастрюли, термопоты, контейнеры для воды, кофемашины и др. или емкостях для хранения или подачи, например, графины, контейнеры, банки и т.п.

Уровень техники

Известно, что крышка - это часть устройства кухонной посуды или кухонного прибора. Крышка предназначена для покрытия верхней части прибора во время использования, например, кипячения воды или приготовления пищи.

Крышка выполняет несколько функций. В первую очередь, это сохранение тепла, поскольку крышка помогает удерживать тепло внутри кастрюли, чайника, термопота и т.п.

Например, крышка для кастрюли способствует равномерному приготовлению блюда и экономии энергии, обеспечивает ускорение приготовления, так как закрытая крышка помогает поднимать температуру внутри кастрюли более быстро, ускоряя процесс приготовления. Также крышка предотвращает брызги и кипение жидкости, что может сделать приготовление более безопасным и поддерживает чистоту на кухне. Помимо этого, использование крышки при приготовлении различных блюд помогает сохранять аромат и влагу, что влияет на вкус и текстуру блюда.

Крышка также служит для закрытия верхней части чайника, где обычно находится отверстие для заливания воды. Она является важной частью для безопасной и эффективной работы чайника, предотвращая разливание воды, а также ускоряя процесс закипания.

На кухне крышки используются в различных приборах и посуде. В частности, крышки для кастрюль и сковород обеспечивают регулирование тепла, ускоряют приготовление и предотвращают брызги. Крышки на чайниках помогают поддерживать тепло, ускоряют закипание воды и предотвращают разливание жидкости. Крышка термоса играет ключевую роль в сохранении температуры напитка внутри. Крышки в сотейниках и варочных горшках помогают поддерживать тепло и влагу во время приготовления пищи. Также много посуды для использования в микроволновой печи поставляются с крышками, чтобы предотвратить брызги и сохранить влагу. Также контейнеры для хранения пищи и термоконтейнеры оснащены крышками для сохранения свежести продуктов и для хранения.

Это всего лишь несколько примеров. Крышки играют важную роль в кухонных приборах и посуде, обеспечивая безопасность, эффективность приготовления пищи и сохранение свежести продуктов.

В настоящее время широко известны крышки, которые обеспечивают налив воды в емкость через горловину, при котором устройство крышки либо предварительно открыто, либо крышку снимают с емкости. То есть крышки бывают съемные, либо открываемые различными способами, например, подниманием за ручку или нажатием на кнопку, расположенную на корпусе емкости (чайника, кастрюли, термопота и т.п.).

Так, из уровня техники известна подъемная крышка, открываемая нажатием на кнопку, расположенную снаружи крышки. Эта крышка используется в электрическом чайнике (RU 146062, 27.09.2014 или FR 2810642, 28.12.2001).

Однако такие крышки достаточно ненадежны в использовании, т.к. многократный подъем и опускание крышки, во-первых, требует время, а во-вторых, крепежные детали (в т.ч. закрывающий механизм) подвергаются быстрому износу, а при неосторожном обращении могут сломаться. Кроме того, при наливе воды в емкость для жидкости, например, чайник или кастрюлю, такие крышки неудобны как для простых пользователей, так и для пользователей с ограниченными возможностями.

Наиболее близкой к заявленному изобретению является крышка, содержащая корпус, в котором образован вход для заливания воды, перегородку для воды, подвижно расположенную под упомянутым входом для заливания воды, и закрывающий механизм, оказывающий упругое приводное усилие на перегородку для воды для обеспечения закрытия перегородкой для воды входа для заливания воды, и под действием веса воды во входе для заливания воды упомянутая перегородка для воды осуществляет открытие входа для заливания воды, при этом упомянутая перегородка для воды выполнена в виде отдельных секций, каждая из которых имеет собственное крепление с корпусом крышки и собственный закрывающий механизм, выполненный в виде возвратной пружины, приводящей перегородку для воды к перемещению (RU 194646 U1, 18.12.2018).

Недостатками наиболее близкого аналога является ненадежность запирающего механизма, так как этот механизм выполнен в виде пружины, которая при постоянном воздействии влаги, образующейся в наполняемом сосуде, подвержена коррозии, что приводит к быстрому ее износу и поломке. Поскольку в известном аналоге крышка используется в чайнике, который является устройством, постоянно используемым в быту, замена запирающего механизма пружины крышки может наступить в течение непродолжительного времени, что представляет значительное неудобство при пользовании таким устройством. При этом известное устройство крышки невозможно использовать ни в качестве крышки для кастрюли, ни в качестве крышки термопота, ни в качестве крышки контейнера, ни в качестве крышки, используемой в любом другом кухонном приборе помимо чайника.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание простой и надежной крышки, которую можно использовать в различных устройствах бытовой техники используемой на кухне, а также на производстве, где требуется бесконтактное пользование устройствами нагрева или хранения воды и других жидкостей. В частности, заявленная крышка может использоваться в устройствах нагрева воды или емкостях хранения, таких как, чайники, кастрюли, термопоты, контейнеры для воды, кофемашины и др, и предназначена для автоматического залива воды без дополнительных нажатий на рычаги, кнопки и осуществления других механических манипуляций со стороны пользователя. Помимо этого крышка может быть использована не только в указанной бытовой кухонной технике, но и в кухонной посуде для приготовления, например, кастрюлях, сотейниках, сковородах т.п.или кухонной посуде, предназначенной для хранения, например, графины, контейнеры для хранения и т.п.

Задача и технический результат

Задачей и техническим результатом заявленного изобретения является создание простой и надежной в использовании крышки, механизм которой обеспечивает долгую и надежную работу механизма для автоматического залива воды внутрь сосуда. При этом за счет надежного механизма запирающего устройства заявленную крышку можно использовать с любой кухонной бытовой техникой или посудой для приготовления пищи и напитков. Также крышку можно использовать и в кухонной посуде, предназначенной для хранения.

Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении надежности запирающего устройства крышки и кратное увеличение срока службы крышки, использующей такой механизм, в условиях ее интенсивной эксплуатации. Кроме этого технический результат изобретения заключается в повышении герметичности и снижении просачивания жидкости и пара за счет повышения эффективности плотного запирания створок крышки заявленным механизмом. Это также обеспечивает возможность использования крышки с любой кухонной бытовой техникой или посудой для приготовления пищи и напитков. Также крышку можно использовать и в кухонной посуде, предназначенной для хранения.

Сущность изобретения

Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигаются тем, что крышка для закрывания емкости, имеющей внутренний объем, содержит корпус, в верхней части которого образовано заливное отверстие, а нижняя часть содержит механизм освобождения, выполненный с возможностью герметичного перекрытия отверстия в нижней части крышки и приводимый в движение внешней механической силой в направлении срабатывания для поворота створок, закрепленных при помощи магнитов, относительно магнитных осей из закрытого положения в открытое положение, и возврат створок в закрытое положение при отсутствии внешней силы.

При этом в закрытом положении створки плотно закрывают отверстие в нижней части корпуса крышки, а в открытом положении створки открывают отверстие в нижней части корпуса крышки.

В свою очередь верхняя часть корпуса имеет выступы, образующие установочную базу для опоясывающего кольцевого уплотнения при помощи уплотнителя.

При этом механизм освобождения может иметь от 1 до 12 створок.

Вариативно корпус крышки имеет круглую форму.

Вариативно корпус крышки имеет овальную форму.

Вариативно корпус крышки имеет квадратную форму.

При этом в качестве магнитов используются либо неодимовые магниты (NdFeB), либо ферритовые магниты (Fe-Cr), либо алюминиево-никелевые магниты (AINiCo), либо самарий-кобальтовые магниты (SmCo).

Краткое описание чертежей

Суть изобретения поясняется на фиг. 1-7, на которых изображены варианты выполнения заявленного изобретения.

В предпочтительных, показанных на чертежах вариантах конструктивного выполнения заявленной крышки указаны следующие конструктивные элементы:

1 - крышка

2 - верхний корпус

3 - основание

4 - боковая поверхность

5 - внутренняя полость

6 - створки

7 - магниты

8 - центральная часть основания

9 - уплотнитель

10 - заливное отверстие

На фиг. 1 показана схема физического принципа действия пондеромотроной силы в рабочей зоне магнита, на котором основано изобретение.

На фиг. 2 показан общий вид конструкции крышки.

На фиг. 3 показан вид крышки с отображением механизма крепления створки.

На фиг. 4 показан общий вид устройства крышки в аксонометрической проекции с открытой створкой.

На фиг. 5 показан вид снизу аксонометрической проекции крышки с открытыми створками.

На фиг. 6 показан вертикальный разрез в аксонометрической проекции крышки.

На фиг. 7 показан общий вид устройства крышки в аксонометрической проекции.

Осуществление изобретения

В предлагаемом изобретении раскрывается конструкция крышки, которая может быть использована как в устройствах для приготовления пищи и нагрева жидкости, так и в устройствах для хранения. При этом крышка также предназначена для автоматического залива воды без дополнительных нажатий на рычаги, кнопки и осуществления других механических манипуляций со стороны пользователя.

В настоящей заявке термин «емкость» обозначает любой сосуд или резервуар, имеющего внутренний объем, который закрывается крышкой заявленной конструкции. То есть термин «емкость» в настоящей заявке - это посуда, предназначенная для приготовления, подачи и хранения пищи и воды, например, колба чайника для кипячения воды, заварочный чайник, резервуар для воды термопота, резервуар для воды кофемашины, кастрюля, скороварка, сковорода, сотейник, супница, графин, контейнеры для пищевых продуктов и т.п.

Автоматический залив воды - эта функция, которая позволяет пользователю не открывать крышку вручную для налива воды. Вместо этого крышка оборудована механизмом, который автоматически откроет вход горловины для залива воды, когда емкость нуждается в наполнении водой.

Открывание крышки под тяжестью воды может быть простым и эффективным механизмом. Этот процесс обычно реализуется с использованием пружинного механизма, как например, у наиболее близкого аналога. Пружина под весом воды помогает открыть отверстие для залива воды в крышке.

Однако, как указывалось выше, такие пружинные механизмы не очень надежны, пружины в таких крышках трудно чистить и они подвержены коррозии и износу. Это снижает не только срок эксплуатации крышки с таким механизмом, но и снижает безопасность использования изделия (чайника, термопота, кастрюли и т.п.), поскольку при неплотном прилегании створок, при кипячении водяной пар будет выходить сквозь отверстия в створках, которые не могут быть плотно прижаты за счет износа пружины, что приведет к постепенному выкипанию жидкости в емкости и возникновению пожароопасной ситуации.

Для предотвращения таких ситуаций и улучшения работы механизма освобождения, было предложено решение, которое позволит исключить вышеуказанные недостатки.

В контексте заявленного устройства крышки, которое применяется в устройстве для нагрева воды или в емкости для хранения или подачи, механизм освобождения представляет собой систему, которая активируется, чтобы обеспечить открытие створок крышки, когда емкость необходимо заполнить водой. Механизм освобождения обеспечивает автоматическое открытие крышки при необходимости, что упрощает процесс заполнения емкости водой или другой жидкостью (сок, суп, смузи и т.п.).

В настоящем изобретении используются магниты вместо осей вращения створок. Если взять два магнита и приблизить их разными полюсами, то за счет пондеромоторной силы они притянуться друг к другу, но при этом их можно вращать вокруг оси относительно друг друга. Именно этот принцип взят за основу изобретения и выполнения крепления створок на магнитах (см. фиг. 1).

Известно, что за счет пондеромоторной силы магниты притягиваются друг к другу и удерживают створки в точках вращения. Таким образом мы избегаем применение стальных осей и уменьшаем силу трения в узле поворота.

Пондеромоторная сила - это сила, возникающая при вращении тела вокруг неподвижной оси (фиг. 1). Она направлена к центру вращения и обеспечивает устойчивость вращающегося объекта. Важно отметить, что пондеромоторная сила возникает в системах, где есть вращение вокруг оси.

В настоящей заявке магниты взаимодействуют друг с другом на основе принципа магнитного взаимодействия. Магниты взаимодействуют благодаря своим магнитным полям. Каждый магнит обладает двумя полюсами: северным и южным. Согласно правилу взаимодействия магнитов, полюса с одинаковым названием (например, северный северному или южный южному) отталкиваются, а с разными названиями (северный южному или наоборот) притягиваются (см. фиг. 1).

Таким образом, два магнита могут взаимодействовать между собой, не имея вращательной оси, просто благодаря силе взаимодействия их магнитных полей. Это взаимодействие магнитов основывается на их внутренней структуре, в которой доминируют элементарные магнитные диполи (магнитные моменты). Когда магниты приближаются друг к другу, их магнитные поля взаимодействуют, создавая силы, которые приводят к движению магнитов. Если магниты находятся достаточно близко, чтобы их магнитные поля влияли друг на друга, то проявляется магнитная сила. Эта сила может быть достаточно сильной, чтобы привести к движению магнитов или изменению их ориентации.

Понятие "вращение по оси" с использованием магнитного крепления относится к механизму крепления, где магниты используются для удержания объекта в определенном положении и позволяют ему вращаться вокруг оси. В данном случае магниты могут быть размещены таким образом, чтобы они создавали достаточно силы, чтобы удерживать объект в вертикальном положении и одновременно позволяли ему свободно вращаться вокруг оси.

Важно отметить, что для успешного вращения по оси с использованием магнитного крепления необходимо обеспечить сбалансированность и стабильность системы. Это означает, что магниты должны быть размещены таким образом, чтобы создавать достаточную силу удержания, но при этом не оказывать излишнего сопротивления при вращении объекта. Также необходимо учитывать момент инерции и равномерность распределения магнитных полей вокруг оси вращения.

При разработке настоящего изобретения для обеспечения эффективного вращения по оси с использованием магнитного крепления учитывались следующие аспекты.

1. Выбор подходящих магнитов. То есть для работы механизма необходимо выбрать магниты с достаточной силой удержания для удержания объекта (створок крышки) в закрытом положении и при этом обеспечить свободное вращение вокруг оси крепления. Важно учитывать не только силу удержания, но и размеры магнитов, чтобы они могли быть удобно размещены на объекте.

2. Равномерное распределение магнитных полей. Магниты должны быть размещены таким образом, чтобы магнитные поля были равномерно распределены вокруг оси вращения. Это поможет избежать неравномерного воздействия магнитов на створки крышки и обеспечить плавное и стабильное вращение.

3. Учет особенностей конструкции крышки и створок. В зависимости от формы и веса створок выбирают оптимальное расположение магнитов и способы их крепления, чтобы обеспечить стабильность и равномерность вращения.

4. Безопасность. При работе с магнитным креплением следует обеспечить безопасность окружающих объектов и людей, избегая возможных травм или повреждений, связанных с непреднамеренным отрывом магнитов или сбойным вращением объекта.

Именно учет этих аспектов обеспечил разработку магнитного крепления створок крышки, которое эффективным и удобным способом обеспечивает вращения по оси для стабильной работы механизма освобождения крышки.

При выборе подходящих магнитов учитывалось, что сила удержания магнитов должна быть достаточной для удержания створок в закрытом положении, при этом не создавая излишнего сопротивления при вращении. Это обеспечивается выбором магнитов с определенной магнитной силой, которая соответствует весу и форме створок. При этом размеры магнитов должны быть достаточно компактными, чтобы можно было удобно разместить их на крышке без перегрузки его массой.

При размещении магнитов на крышке необходимо учитывать их распределение таким образом, чтобы магнитные поля были равномерно распределены вокруг оси вращения для обеспечения стабильного и плавного вращения без перекосов или деформаций конструкции крышки.

При выборе магнитов также произведен расчет силы взаимодействия с тем, чтобы избежать их непреднамеренного отрыва или падения. Одновременно с этим в ходе разработки конструкции крышки учитывалось ее место использования для того, чтобы учесть воздействие магнитного поля на электронные устройства или другие магнитные материалы, чтобы избежать нежелательных последствий.

Результатом инженерных изысканий стала разработка крышки с механизмом магнитного крепления для вращения по оси ее створок, которая обеспечивает высокую эффективную и безопасную работу системы механизма освобождения.

Если у нас есть магнитное крепление, на которое перпендикулярно действует механическая сила, это может изменить динамику системы. Рассмотрим, как это влияет на пондеромоторную силу в данном случае:

Поскольку механическая сила действует перпендикулярно к магнитному креплению, она создает момент вращения вокруг оси крепления. В результате действия механической силы возникает пондеромоторная сила. Эта сила направлена вдоль оси вращения и приводит к вращательному движению магнитного крепления вокруг этой оси (фиг. 1). Действие пондеромоторной силы изменяет ориентацию магнитного крепления в пространстве. В зависимости от величины момента, создаваемого механической силой, и характеристик крепления, это может привести к изменению угла наклона или направления вращения крепления.

Таким образом, в данном случае пондеромоторная сила возникает как результат момента, создаваемого перпендикулярной механической силой, и она вызывает вращение магнитного крепления вокруг его оси под действием этого момента.

Когда механическое воздействие прекращается, это означает, что момент, создаваемый этой силой вращения вокруг оси крепления, также исчезает. При этом пондеромоторная сила, которая была вызвана механическим моментом, перестает действовать, и динамика системы изменяется. Поскольку больше нет момента, поддерживающего вращение магнитного крепления вокруг его оси, вращение будет замедляться и, в конечном итоге, прекратится. Без момента, создаваемого механической силой, магнитное крепление может изменить свою ориентацию в пространстве под воздействием других сил, таких как гравитация или магнитное взаимодействие.

Магнитное крепление спроектировано таким образом, чтобы его магниты оказывали сопротивление воздействующей на них механической силе. В этом случае, когда механическое воздействие прекращается, магниты будут стремиться вернуться в исходное положение под воздействием магнитной обратной силы.

При этом, вариативно, если магнитное крепление должно возвращаться в определенное положение после механического воздействия, можно использовать механизмы ограничения движения, такие как упоры или фиксаторы, чтобы обеспечить возврат крепления в нужное положение после воздействия.

Известно, что магнитная обратная сила - это сила, действующая в противоположном направлении к воздействующей магнитной силе. В случае магнитного крепления, магниты могут создавать силу притяжения к другим магнитам или к металлическим поверхностям. Когда магнитное крепление подвергается внешней механической силе, которая сдвигает его из исходного положения, возникает магнитная обратная сила, направленная так, чтобы вернуть крепление в исходное положение.

Принцип работы магнитной обратной силы в магнитном креплении следующий.

Магниты в креплении обычно имеют свойство сохранять свою форму и положение при механическом воздействии. Когда крепление подвергается механическому воздействию, магниты сопротивляются деформации и стремятся вернуться в исходное положение.

Также магнитная обратная сила может быть результатом изменения силы притяжения магнитов к их контрпартам. Когда крепление сдвигается, расстояние между магнитами и их контрпартами изменяется, что может влиять на величину притяжения. Магниты будут стремиться вернуться в положение, где притяжение максимально.

Магнитное поле, создаваемое магнитами в креплении, имеет потенциальную энергию. Когда крепление смещается, эта энергия может изменяться, и магниты будут стремиться вернуться к состоянию с минимальной потенциальной энергией, что обеспечивает возвращение крепления в исходное положение. Таким образом, магнитная обратная сила в магнитном креплении стремится вернуть крепление в исходное положение, противодействуя внешнему механическому воздействию. Она проявляется как результат сопротивления магнитов деформации, изменения силы притяжения и изменения энергии магнитного поля в системе.

Одним из методов расчета магнитной обратной силы является использование моделирования с помощью программного обеспечения для расчета магнитных полей. Эти программы могут учитывать геометрию магнитов, их магнитные свойства и окружающую среду для определения силы притяжения и магнитной обратной силы в зависимости от положения и ориентации магнитов. Также в заявке использовался метод экспериментального определения магнитной обратной силы, который включает в себя измерение силы притяжения магнитов в креплении при различных положениях и механических воздействиях, а затем анализ полученных данных для определения магнитной обратной силы.

При этом чтобы учесть силу внешнего механического воздействия, оказываемого на магнитное крепление, необходимо учитывать ее в моделировании или эксперименте. Это может быть сделано путем применения известной механической силы к модели или устройству и измерения реакции крепления на это воздействие. В результате определяют величину и направление магнитной обратной силы, необходимой для компенсации механического воздействия и возвращения крепления в исходное положение.

Учитывая, что вариативно при использовании крышки в таких приборах как чайники, пароварки, кофемашины и т.п., в которых внешняя сила, действующая на магнитное крепление, представлена водой, это добавляет дополнительные сложности из-за характеристик воды и ее влияния на магниты.

Для учета воздействия воды на заявленный механизм крепления были использованы гидродинамические модели дляанализа воздействия воды на магнитное крепление. Они включают в себя учет гидравлических параметров, таких как скорость потока воды, ее плотность и вязкость, для определения силы, действующей на крепление. Также были проведены эксперименты в контролируемых условиях с использованием воды. Так, магнитное крепление помещалось под воду и измерялась его реакция на воздействие потока воды или изменение окружающего давления. Также учитывалось, как вода влияет на магнитные свойства материалов в креплении. Например, магнитные свойства материала могут изменяться в воде, что может повлиять на силу притяжения или магнитную обратную силу. При этом в случае работы с водой важно обеспечить герметичность магнитного крепления и защиту от коррозии, что поможет сохранить его работоспособность и эффективность в условиях воды.

В случае, когда магнитное крепление подвергается воздействию воды, пондеромоторная сила, возникающая из-за воздействия механической силы на крепление, оказывает влияние на его поведение. Пондеромоторная сила в данном случае будет стремиться вернуть магнитное крепление в исходное положение после воздействия механической силы (см. фиг.1), но вода может оказывать существенное сопротивление этому движению. Гидродинамические силы могут создавать дополнительное сопротивление воды, тем не менее, пондеромоторная сила может все же помочь в возвращении крепления в исходное положение.

Разберем пример использования крышки в чайнике, где магнитная ось представляет собой ось крепления створок чайника, которая используется для залива воды.

Под воздействием воды створки 6 смещаются из-за гидродинамических сил, создаваемых потоком воды (см., например, фиг. 5). В этом случае пондеромоторная сила будет играть роль возвращающей силы, стремящейся вернуть створку 6 в исходное положение после того, как она была смещена под воздействием потока воды. Это происходит из-за момента, созданного механическим воздействием на створку 6, который вызывает появление пондеромоторной силы, направленной противоположно движению створки (см. фиг. 1).

Выбор магнитов имеет существенное влияние на работу магнитной оси, особенно если она подвергается воздействию воды. Магниты имеют различную магнитную силу, которая измеряется ведущими параметрами, такими как магнитная индукция (измеряемая в теслах) и магнитная энергия (измеряемая в мегаджоулях). Чем выше эти параметры, тем сильнее магнит. Для магнитной оси, используемой для удержания створок чайника, важно выбирать магниты с достаточной магнитной силой, чтобы обеспечить устойчивое удержание створки, даже при наличии сопротивления воды. Поэтому магниты должны быть достаточно сильными, чтобы обеспечить надежное удержание створок чайника, даже при наличии сопротивления со стороны воды.

Поскольку магниты будут подвергаться воздействию воды, важно выбирать магниты, устойчивые к коррозии, чтобы избежать потери своих магнитных свойств и сохранить долговечность. Например, магниты из неодимового железа (NdFeB) имеют хорошую коррозионную стойкость.

Кроме этого следует учитывать, что створки чайника подвергаются высоким температурам воды, то есть магниты должны быть способны работать при этих условиях. Если магнитная ось сталкивается с высокими температурами воды, необходимо выбирать магниты, которые сохраняют свои магнитные свойства при этихусловиях. Некоторые типы магнитов, такие как смоло-связанные магниты, могут терять свои магнитные свойства при повышенных температурах, поэтому необходимо учитывать температурную стойкость при выборе. Поэтому для реализации настоящей конструкции были выбраны магниты с соответствующей температурной стойкостью.

Также установлено, что геометрия магнитов играет важную роль. В частности, установлено, что магниты с формой диска или цилиндра могут обеспечить более равномерное распределение магнитного поля и лучшее удержание створок чайника. Однако, в случае использования крышки в других устройствах, которые не подвергаются температурным перепадам, геометрия магнитов не играет существенной роли и может быть любой, например, в форме диска, пластины, цилиндра, конуса.

При этом необходимо правильно ориентировать магниты в магнитной оси, чтобы их магнитное поле было наиболее эффективно направлено для удержания створок чайника и преодоления водного сопротивления. Например, магниты можно разместить таким образом, чтобы их магнитные поля были направлены вдоль оси створки для максимального удержания.

Таким образом, проектирование механической конструкции магнитной оси осуществлялось с учетом требований к прочности и устойчивости к внешним воздействиям.

Разберем конструкцию крышки поподробнее.

Как показано на фигурах 2-7 крышка 1 содержит верхний корпус 2, основание 3 и боковую поверхность 4. В верхнем корпусе 2 образован вход 10. Верхний корпус 2 крышки 1 предпочтительно, выполнен круглой формы, как показано на фигурах 3 и 7. Однако, указанная форма выполнения представлена для понимания сущности заявленного изобретения. Специалисту очевидно, что как верхний корпус 2, так и сама крышка 1 может быть квадратной, прямоугольной, овальной или любой другой геометрической формы (на чертежах не показано). Вход 10 предпочтительно, представляет собой круглое отверстие. При этом указанный вход 10 также может иметь и другую форму выполнения, в зависимости от формы корпуса 2 крышки 1. Размер входа 10 (диаметр для круглой формы или большая диагональ для многоугольников, кроме треугольника) должен обеспечивать беспрепятственный залив жидкости, например, воды, молока, сока, кваса, лимонада внутрь посуды (чайника, кастрюли, банки и т.п.) или беспрепятственное наполнение посуды (контейнера, чашек и т.п.) сыпучими продуктами, которые не имеют фиксированной формы и могут свободно перемещаться в контейнере, например, пшеница, рис, ячмень, кукуруза и другие зерновые культуры, пищевые добавки, такие как сахар, соль, мука, крахмал, какао-порошок и другие, либо пищевые ингредиенты, например, кофе, чай, специи, семечки, орехи и сухофрукты. При этом размер входа 10 варьируется в зависимости от размера крышки 1.

Внутренняя полость 5 крышки сформирована так, что крышка 1 имеет верхний корпус 2 с отверстием входа 10 и боковые стенки внутренней полости 5. При этом напротив входа 10 имеется основание 3 с центральной частью 8.

Крышка 1, вставленная в емкость (на чертежах не показано), представляет собой двухкомпонентную конструкцию, т.е. имеет нижнюю часть - основание 3 и верхнюю часть - верхний корпус 2, связанные между собой боковой поверхностью 4, которая отходит от наружной кромки основания 3 вертикально вверх к верхнему корпусу 2 (см. фиг. 3-6). При этом верхний корпус 2 имеет выступы, образующие установочную базу для опоясывающего кольцевого уплотнения при помощи уплотнителя 9 (см. фиг. 4). Указанная боковая поверхность 4 плотно контактирует со стенками емкости (на чертежах не показано), на которую устанавливается крышка 1. Таким образом, крышка 1 после установки ее в емкость, во-первых, плотно удерживается в ней, а, во-вторых, между емкостью и крышкой 1 формируется уплотнение 9, предотвращающее утечку жидкости между емкостью и крышкой 1, в случае установки крышки 1, например, в чайнике или другой емкости для наполнения жидкостью.

Для дополнительной эффективной работы механизма освобождения, основание 3 крышки 1 имеет центральную часть 8, которое может быть немного выгнутым вверх. Такое конструктивное выполнение позволит распределить поступающую во внутреннюю полость 5 крышки 1 жидкость или сыпучий материал таким образом, чтобы на створки 6 поступало большее количество жидкости или сыпучего материала.

Для обеспечения сообщения по потоку между внешней средой и внутренним объемом емкости, на которой установлена крышка 1, с целью наполнения емкости путем залива жидкости или засыпания сыпучим материалом, основание 3 имеет створки 6. При этом створки 6 основания 3 дополнительно содержат магниты 7 для фиксации створок 6 и обеспечения поворота створок 6 вверх и вниз вокруг магнитной оси, образованной этими магнитами 7. Створки 6 образуют в своем блокирующем положении плотный затвор, не пропускающий жидкость или сыпучий материал. Принцип работы створок 6, закрепленных на магнитах 7 и вращающихся по магнитной оси, подробно рассмотрен выше. Магниты 7 расположены попарно в створках и в корпусе крышки разными полюсами друг к другу. При этом вес, размер и форма магнитов 7 рассчитаны таким образом, что высвобождающее положение створок 6 для обеспечения возможности их поворота вниз по магнитной оси будет обеспечено только при условии, что механическая внешняя сила жидкости или сыпучего материала, поступающего на поверхность основания 3, будет выше магнитной силы, действующей между магнитами 7. В свою очередь возникающая в этом случае пондеромоторная сила будет играть роль возвращающей силы, стремящейся вернуть створки 6 в исходное положение после того, как они были смещены под воздействием потока воды или сыпучего вещества. Именно такое выполнение механизма освобождения, который включает створки 6 с магнитными осями, образованными магнитами 7, обеспечивается возможность поворота створок 6 вверх и вниз по магнитной оси магнитов 7 крышки 1 между закрывающим положением и открывающим положением.

Таким образом, в корпусе сворок 6 установлены магниты 7, которые возвращают створки 6 в закрытое положение при отсутствии внешней механической силы за счет возникшей пондеромоторной силы, направленной противоположно движению створок 6. При этом каждая пара магнитов 7 рассчитана таким образом, чтобы створки 6 закрывались без воздействия давления воды или сыпучего вещества, а также не открывались при незначительном наклоне емкости в пределах 1-2° от вертикального положения.

В различных вариантах, крышка 1 может иметь от 1 до 12 створок. На фиг. 6 и 7 показан вариант с четырьмя створками 6, на фиг. 5 показан вариант с пятью створками 6. На фиг. 3 и 4 показан вариант с одной створкой. Указанные варианты выполнения представлены для понимания сущности заявленного решения. Специалисту в данной области техники понятно, каким образом может быть образованы створки 6 в том количестве, которое необходимо в соответствии с конструкцией крышки, представленной в настоящей заявке. При этом следует учитывать, что количество створок 6 обусловлено технологическими возможностями, а также эстетическим эффектом.

Обозначения местоположения и направления, такие как "вверх", "вниз", "вертикально" и другие подобные термины, в каждом случае относятся к крышке, перекрывающей предназначенную для этого емкость, имеющей резервуар, который удерживает в себе жидкость/сыпучее вещество и расположенной вертикально, то есть согласно оси О-О, показанной на представленных фигурах 2, 5-7. Учитывая, что емкость, как правило, имеет, по существу, цилиндрическую форму или, по меньшей мере, по существу, круглое поперечное сечение, а также, кроме того, верхнее отверстие, в типичном варианте выполненное круглым, крышка 1 емкости адаптирована по отношению к отверстию резервуара и, таким образом также имеет, по существу, круглую форму, характеризуемую радиальным направлением, направлением по периметру (т.е. направлением вдоль окружности) и продольной осью, которая перпендикулярна направлению по периметру (ось О-О на фигурах 2, 5-7). При этом вертикальное направление, как правило, совпадает с направлением силы тяжести. Считается, что одно направление ориентировано поперечно другому, если угол между ними составляет по меньшей мере 45°, а предпочтительно - если эти направления, по существу, перпендикулярны одно другому.

Таким образом, направление створок 6 вверх-вниз следует рассматривать именно в указанном выше контексте, то есть согласно вертикального расположения емкости с установленной на ней крышкой 1, то есть относительно оси O-O. Конструкция створок 6 с магнитным креплением на магнитах 7 обеспечивает плотное прилегание к основанию 3 в закрытом положении и тем самым предотвращает выход, например, пара или воды при закипании.

Створки 6 крышки 1 имеют магнитные оси магнитов 7, относительно которых происходит поворот на угол открытия от 30° до 55°, предпочтительно на 45° при поступлении воды/сыпучего вещества и возврат в закрытое положение при отсутствии давления/внешней силы.

В настоящем изобретении предоставленная крышка может быть выполнена с использованием любых материалов, известных из уровня техники, и используемых в соответствии с назначением заявленной крышки. Предпочтительно, в качестве материала для изготовления крышки 1 может быть использован ударопрочный и относительно твердый пластик, такой, например, как полипропилен (РР). При необходимости крышка также может быть изготовлена из относительно мягкого материала, например, из силиконового пластика, в том случае, если назначением крышки является укупорка емкости для хранения. Указанные отдельные створки 6, предпочтительно, могут быть выполнены из эластичного материала или из любых видов пластмасс, допустимых для соприкосновения с пищевыми продуктами. Возможны также различные покрытия на основном материале (например, окраска, хромирование, анодирование и т.д.).

В качестве магнитов 7 могут использоваться неодимовые магниты (NdFeB), ферритовые магниты (Fe-Cr), алюминиево-никелевые магниты (AINiCo), самарий-кобальтовые магниты (SmCo).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Пример 1. Использование крышки в чайнике.

Для этого примера в качестве магнитов 7 использованы магниты NdFeB с формой диска или цилиндра, так как они обеспечат хорошее удержание и легко интегрируются в конструкцию чайника. Эти магниты имеют достаточно высокую магнитную силу, чтобы преодолеть силу трения и сопротивление воды, обеспечивая надежное удержание створок 6 в закрытом положении.

Магниты 7 расположены на оси створки 6, чтобы обеспечить оптимальное удержание. Створки 6 открываются вниз для залива воды и закрываются вверх, чтобы предотвратить выливание и выход пара. Магнитная ось магнитов 7 обеспечивает удержание створок 6 в закрытом положении.

Магниты 7 находятся вблизи друг друга и создают достаточное удержание для того, чтобы предотвратить открытие створок 6 под воздействием гравитации или потока воды.

Вода поступает через отверстие входа 10 крышки 1 во внутреннюю полость 5, стекая по центральной части 8 основания в нижнюю часть крышки - основание 3 до тех пор, пока сила, действующая на створки 6 не станет выше магнитной силы, которая удерживает створки 6 в закрытом положении. Из-за гидродинамических сил, создаваемых потоком воды створки 6 поворачиваются по магнитной оси и опускаются вниз, открывая отверстие в основании 3. Вода поступает в емкость/резервуар (чайника, кастрюлю, термопота, контейнера для воды кофемашины и т.п.). Момент, созданный механическим воздействием на створку 6, вызывает появление пондеромоторной силы, направленной противоположно движению створки 6. Пондеромоторная сила играет роль возвращающей силы, стремящейся вернуть створку 6 в исходное положение после того, как она была смещена под воздействием потока воды.

Когда напор воды снижается, пондематорная сила возвращает створки 6 в исходное положение и створки 6 оказываются в поднятом положении, что обеспечивает закрытие отверстия в нижней части основания 3 крышки 1. Магнитная сила NdFeB магнитов 7 обеспечивает стабильное удержание створок 6 вдоль магнитных осей и плотную фиксацию их в момент закрытия.

При этом материал магнитов 7 также влияют на силу, с которой створки 6 закрываются. При этом сила закрытия может быть увеличена при необходимости, например, в случае использовании крышки 1 для приготовления еды, например, в кастрюле, скороварке, сковородке. Это происходит естественным образом, так как форма, вес и материал магнитов 7 может меняться, что в свою очередь оказывает влияние на створки 6, заставляя их подниматься и плотно прижимать их друг к другу. При использовании крышки 1 в устройствах нагрева жидкости (чайник, кастрюля, термопот, контейнер для воды кофемашины и т.п.) такая герметизация крышки 1 при помощи механизма освобождения заявленной конструкции предотвращает выход пара и выплескивание воды или другой жидкости при закипании.

Таким образом, по окончании залива воды створки 6, под действием пондеромоторной силы, действующей со стороны магнитов 7, поднимаются вверх и плотно закрываются.

Указанная конструкция позволяет пользователю выполнять залив воды или другой жидкости в емкость, не открывая крышку заливной горловины емкости/резервуара.

Как следует из вышеизложенного, крышка 1 обеспечивает автоматический залив воды в емкость без дополнительных нажатий на рычаги, кнопки и других механических манипуляций со стороны пользователя и позволяет пользоваться устройствами бытовой техники используемой на кухне, а также на производстве, где требуется бесконтактное пользование устройствами нагрева или хранения воды и других жидкостей.

Пример 2. Использование крышки в контейнере для хранения.

Для этого примера в качестве магнитов 7 использованы ферритовые магниты (Fe-Cr) с формой кольца или пластины, так как они обеспечат хорошее удержание и легко интегрируются в конструкцию контейнера и не подвержены агрессивному воздействию воды и высоких температур. Эти магниты имеют достаточно высокую магнитную силу, чтобы преодолеть силу трения и сопротивление сыпучего материала, обеспечивая надежное удержание створок 6 в закрытом положении.

В качестве сыпучего материала рассмотрим крупу.

Магниты 7 расположены на оси створки 6, чтобы обеспечить оптимальное удержание. Створки 6 открываются вниз для того, чтобы засыпать крупу в емкость контейнера и закрываются вверх, чтобы предотвратить высыпание крупы. Магнитная ось магнитов 7 обеспечивает удержание створок 6 в закрытом положении.

Магниты 7 находятся вблизи друг друга и создают достаточное удержание для того, чтобы предотвратить открытие створок 6 под воздействием гравитации или потока воды.

Крупа поступает через отверстие входа 10 крышки 1 во внутреннюю полость 5, пересыпаясь по центральной части 8 основания в нижнюю часть крышки - основание 3 до тех пор, пока сила, действующая на створки 6 не станет выше магнитной силы, которая удерживает створки 6 в закрытом положении. Из-за механических сил, создаваемых крупой створки 6 поворачиваются по магнитной оси и опускаются вниз, открывая отверстие в основании 3. Крупа поступает в емкость контейнера. Момент, созданный механическим воздействием на створку 6, вызывает появление пондеромоторной силы, направленной противоположно движению створки 6. Пондеромоторная сила играет роль возвращающей силы, стремящейся вернуть створку 6 в исходное положение после того, как она была смещена под воздействием веса крупы.

Когда вес крупы снижается и она перестает поступать в отверстие входа 10 крышки, пондематорная сила возвращает створки 6 в исходное положение и створки 6 оказываются в поднятом положении, что обеспечивает закрытие отверстия в нижней части основания 3 крышки 1. Магнитная сила ферритовых магнитов (Fe-Cr) 7 обеспечивает стабильное удержание створок 6 вдоль магнитных осей и плотную фиксацию их в момент закрытия.

При этом материал магнитов 7 также влияет на силу, с которой створки 6 закрываются. При этом сила закрытия может быть увеличена при необходимости, например, в случае использования крышки 1 для пересыпания крупы или снижена, в случае использования крышки 1 в контейнере для хранения чая или кофе. Это происходит естественным образом, так как форма, вес и материал магнитов 7 может меняться, что в свою очередь оказывает влияние на створки 6, заставляя их открываться и закрываться, плотно прижимать их друг к другу.

Таким образом, по окончании засыпания крупы створки 6, под действием пондеромоторной силы, действующей со стороны магнитов 7, поднимаются вверх и плотно закрываются.

Указанная конструкция позволяет пользователю выполнять наполнение контейнера сыпучим материалом, не открывая крышку емкости/контейнера.

Таким образом, установлено, что крышка заявленной конструкции может быть использована в большинстве кухонных бытовых приборах для приготовления воды, чая и/или пищи, или для хранения, поскольку конструкция крышки подразумевает использование магнитов с разной магнитной силой, которые обеспечат как достаточное удержание створки 6 крышки 1 в закрытом положении, так и обеспечат свободное открытие створок 6 при приложении усилия.

Как следует из вышеизложенного, крышка 1 обеспечивает автоматический залив воды в емкость без дополнительных нажатий на рычаги, кнопки и других механических манипуляций со стороны пользователя и позволяет пользоваться устройствами бытовой техники используемой на кухне, а также на производстве, где требуется бесконтактное пользование устройствами нагрева или хранения воды и других жидкостей.

Также из вышеизложенного следует, что крышка 1 обеспечивает автоматическое наполнение емкости сыпучим материалом без дополнительных нажатий на рычаги, кнопки и других механических манипуляций со стороны пользователя и позволяет пользоваться устройствами используемыми на кухне, а также на производстве, где требуется бесконтактное пользование устройствами хранения сыпучих материалов.

Таким образом, предложенная крышка, включающая перечисленные выше элементы, обеспечивает повышение надежности запирающего устройства крышки и кратное увеличение срока службы крышки, использующей такой механизм, в условиях ее интенсивной эксплуатации. Кроме этого повышается герметичность и снижение просачивания жидкости и пара за счет повышения эффективности плотного запирания створок крышки заявленным механизмом. Это позволяет использовать крышку с любой кухонной бытовой техникой или посудой для приготовления пищи и напитков. При этом крышку также можно использовать и в кухонной посуде, предназначенной для хранения.

Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения»; доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения» техническую осуществимость и промышленную применимость предложенного устройства; решение поставленных задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, по нашему мнению, заявленное устройство 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 ее промышленным способом.

Изобретение относится к предметам домашнего обихода, а именно к крышкам, которые могут использоваться в устройствах нагрева воды, таких как чайники, кастрюли, термопоты, контейнеры для воды, кофемашины и др., или емкостях для хранения или подачи, например графины, контейнеры, банки и т.п. Крышка для закрывания емкости, имеющей внутренний объем, содержит корпус, в верхней части которого образовано заливное отверстие, а нижняя часть содержит механизм освобождения, выполненный с возможностью герметичного перекрытия отверстия в нижней части крышки и приводимый в движение внешней механической силой в направлении срабатывания для поворота створок, закрепленных при помощи магнитов, относительно магнитных осей из закрытого положения в открытое положение, и возврат створок в закрытое положение при отсутствии внешней силы. Техническим результатом заявленного изобретения является создание простой и надежной в использовании крышки, механизм которой обеспечивает долгую и надежную работу механизма для автоматического залива воды внутрь сосуда. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Крышка для закрывания емкости, имеющей внутренний объем, содержащая корпус, в верхней части которого образовано заливное отверстие, а нижняя часть содержит механизм освобождения, выполненный с возможностью герметичного перекрытия отверстия в нижней части крышки и приводимый в движение внешней механической силой в направлении срабатывания для поворота створок, закрепленных при помощи магнитов, относительно магнитных осей из закрытого положения в открытое положение, и возврат створок в закрытое положение при отсутствии внешней силы.

2. Крышка по п. 1, отличающаяся тем, что в закрытом положении створки плотно закрывают отверстие в нижней части корпуса крышки, а в открытом положении створки открывают отверстие в нижней части корпуса крышки.

3. Крышка по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя часть корпуса имеет выступы, образующие установочную базу для опоясывающего кольцевого уплотнения при помощи уплотнителя.

4. Крышка по п. 1, отличающаяся тем, что механизм освобождения может иметь от 2 до 12 створок.

5. Крышка чайника по п. 1, отличающаяся тем, что корпус крышки имеет круглую форму.

6. Крышка чайника по п. 1, отличающаяся тем, что корпус крышки имеет овальную форму.

7. Крышка чайника по п. 1, отличающаяся тем, что корпус крышки имеет квадратную форму.

8. Крышка чайника по п. 1, отличающаяся тем, что качестве магнитов используются либо неодимовые магниты NdFeB, либо ферритовые магниты Fe-Cr, либо алюминиево-никелевые магниты AINiCo, либо самарий-кобальтовые магниты SmCo.