МАНГАЛ

Полезная модель относится к устройствам (приспособлениям) для приготовления продуктов, в частности, для жарения на открытом воздухе на углях или дровах, а именно, к мангалам.
В процессе приготовления пищи на открытом огне вследствие теплового расширения дна и стенок рабочей камеры мангала, выполненных из металла (чаще всего - из стали), происходит их деформация. Особенно сильно такой деформации подвержено дно рабочей камеры, которое соединено по периметру с боковыми стенками рабочей камеры, например, посредством крепежных элементов. Кроме того, неодинаковый прогрев дна и стенок рабочей камеры является причиной неравномерного линейного теплового расширения элементов мангала, что также вызывает их коробление.
Деформация рабочей камеры существенно ухудшает эксплуатационные характеристики мангала. Данная проблема особенно актуальна для сборно-разборных мангалов, в которых высокая степень деформации отдельных элементов (например, дна или боковых стенок) может ограничивать возможность его дальнейшей эксплуатации.
При разработке конструкций мангалов, рассчитанных на многократное использование, стремятся обеспечить устойчивость к короблению элементов, образующих рабочую камеру, однако решение этой задачи зачастую ведет к усложнению конструкции либо оказывается недостаточно эффективным.
Для предотвращения коробления элементов мангала в результате тепловых деформаций известно применение конструкций повышенной жесткости, таких как: «Сборно-разборный мангал» (полезная модель, патент РФ №149035, МПК A47J 37/07, опубл. 20.12.2014), в котором дно установлено на отгибы нижних кромок стенок враспор между ними, а боковые стенки имеют развитый в ширину трапециевидный профиль; «Мангал» (полезная модель, патент РФ №103457, МПК A47J 37/07, опубл. 20.04.2011), в котором выполнено армирование корпуса рабочей камеры по периметру квадратными трубами; «Разборная жаровня для приготовления на открытом воздухе» («Assembled outdoor cooking stove», патент № JP 4395665 B2, МПК A47J 37/07, опубл. 11.06.2009), содержащая соединенные между собой враспор в форме пирамиды каркасные пластины, образующие рабочую камеру и дополнительно зафиксированные в местах соединений регулировочными пластинками. Следует отметить, что указанные технические решения характеризуются высокой конструктивной сложностью.
Известен «Мангал-термос» (патент РФ №143944, МПК A47J 37/04, опубл. 10.08.2014), содержащий корпус, в котором с зазором установлен внутренний корпус, выполненный с вентиляционными перфорированными отверстиями в нижней части (в дне). Внутренний корпус выполнен из нержавеющей стали и составлен из корытообразных сегментов, расположенных вдоль длинных сторон наружного корпуса, и П-образных сегментов, расположенных вдоль торцевых сторон наружного корпуса. Сегменты снабжены отбортовками, выполняющими функцию ребер жесткости и дополнительных опор. Выполнение внутреннего корпуса из сегментов обеспечивает повышение жесткости конструкции и, следовательно, уменьшение риска коробления. Однако такое конструктивное выполнение является достаточно сложным, требует высокой точности изготовления деталей и тонкой подгонки при сборке мангала. Кроме того, под воздействием высоких температур элементы мангала (стенки и дно) испытывают значительные внутренние напряжения, так как противостоят тепловой деформации за счет повышенной жесткости конструкции.
В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели, предлагается «Мангал» (патент РФ №2402970, МПК A47J 37/04, A47J 37/07, опубл. 10.11.2010), содержащий рабочую камеру на опорных элементах. Элементы рабочей камеры выполнены металлическими - из стальных пластин. Рабочая камера образована прямоугольным дном и соединенными с ним четырьмя боковыми стенками. Опорные элементы выполнены в виде ножек. Две противоположные более длинные боковые стенки рабочей камеры мангала выполнены составными из частей, соединенных между собой с возможностью компенсации их теплового расширения. Для соединения составных стенок предложено соединение внахлест с помощью соединительного элемента, установленного в сквозных отверстиях частей составных стенок с возможностью перемещения частей относительно соединительного элемента и друг друга в пределах изменения их линейных размеров при их тепловом расширении. Также в известном техническом решении предложено использование заклепок в качестве соединительных элементов, при этом компенсация разницы в величине линейных расширений составных частей боковых стенок осуществляется за счет зазоров в местах соединения составных частей.
Предусмотренная в известной конструкции возможность компенсации теплового расширения обеспечивает устойчивость мангала к высоким температурам, снижая риск коробления мангала в процессе его использования (для приготовления пищи на открытом огне) при неравномерном тепловом линейном расширении боковых стенок.
Однако, в качестве недостатка известного технического решения следует отметить его достаточно высокую конструктивную сложность, а именно: выполнение боковых стенок мангала составными с возможностью смещения частей стенок при изменении линейных размеров в результате теплового расширения.
Также следует отметить, что выполнение стенок рабочей камеры мангала составными, из частей, соединенных между собой с возможностью смещения, снижает жесткость конструкции в целом.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции мангала при обеспечении его устойчивости к короблению.
Для достижения указанного выше технического результата предлагается мангал, содержащий рабочую камеру на опорных элементах. Рабочая камера образована выполненными из металла прямоугольным дном и соединенными с ним боковыми стенками. При этом, согласно заявляемому техническому решению, толщина каждой боковой стенки меньше толщины дна. В дне выполнены сквозные поперечные пазы, длина каждого из которых составляет 70-90% ширины дна.
Выполнение толщины дна больше толщины боковых стенок позволяет обеспечить равномерность прогрева элементов рабочей камеры (дна и стенок), так как внизу, на дне рабочей камеры, где происходит горение топлива и розжиг углей, температура более высокая, чем в верхней части рабочей камеры. Дно, при своей большей (по сравнению со стенками) толщине, поглощает большее количество теплоты для достижения той же температуры, что и стенки, вследствие чего обеспечивается равномерность прогрева рабочей камеры, а значит, и устранение причины коробления.
Выполнение в прямоугольном дне сквозных поперечных пазов (прорезей) обеспечивает возможность беспрепятственного теплового расширения сплошных участков дна (между пазами) по всей протяженности паза, вследствие чего дно, нагреваясь, не испытывает коробления. Предлагаемое выполнение исключает возникновение продольных напряжений вследствие неравномерности нагрева центральной и периферических зон дна, а также влияния остаточных деформаций на плоскостность дна при циклических температурных нагрузках. Пазы для компенсации теплового расширения выполнены в поперечном направлении, так как в продольном направлении дно имеет большую протяженность и испытывает тепловое расширение в большей степени, чем в поперечном направлении. Экспериментальным путем авторами определен интервал величины длины пазов, составляющий 70-90% ширины дна, при котором, с одной стороны, обеспечивается возможность необходимой компенсации теплового расширения, предотвращающей коробление дна, а с другой - сохраняется достаточная жесткость дна и прочность конструкции в целом.
Выполнение в заявляемом техническом решении, в отличие от прототипа, толщины дна рабочей камеры большей, чем толщина боковых стенок, и выполнение в дне сквозных поперечных пазов так, как описано выше, обеспечивает устойчивость мангала к короблению и является более простым конструктивным решением по сравнению с прототипом, в котором устойчивость к высоким температурам и снижение риска коробления обеспечивается за счет выполнения стенок рабочей камеры составными из частей, соединенных между собой с возможностью перемещения при тепловом расширении.
С целью дополнительного повышения устойчивости к короблению рабочей камеры за счет повышения жесткости конструкции противоположные боковые стенки рабочей камеры, имеющие большую длину, дополнительно соединены между собой элементом, обеспечивающим фиксацию положения указанных боковых стенок относительно друг друга.
Соединение противоположных боковых стенок фиксирующим элементом ограничивает возможность их смещения в местах фиксации (как наружу, так и вовнутрь рабочей камеры), которое может иметь место при тепловом расширении, что обеспечивает дополнительное повышение жесткости конструкции, а значит, и дополнительное повышение устойчивости рабочей камеры к короблению.
Графические материалы содержат пример выполнения заявляемого технического решения. На фиг. 1 представлен общий вид мангала (схематично), на фиг. 2 - вид сверху (схематично показано выполнение в дне рабочей камеры сквозных поперечных пазов), на фиг. 3 - выносной элемент I (в увеличенном масштабе), на котором показано крепление фиксирующего элемента в прорези боковой стенки.
Мангал (фиг. 1) содержит рабочую камеру 1 на опорных элементах - ножках 2. Рабочая камера 1 образована прямоугольным дном 3 и соединенными с ним боковыми стенками 4, 5, 6, 7. Противоположные, расположенные напротив друг друга стенки 4 и 5 имеют большую длину, чем другие боковые стенки - 6 и 7, также расположенные напротив друг друга.
В нижней части стенок 4, 5 выполнены отверстия 8, предназначенные для обеспечения поддува воздуха при эксплуатации мангала.
По верхнему краю стенок 4, 5 выполнены пазы 9 для размещения шампуров.
Стенки и дно рабочей камеры могут быть соединены между собой, например, посредством соединения паз-клин.
Все элементы мангала выполнены металлическими - из стального листа, при этом дно 3 выполнено из более толстого листа, чем боковые стенки 4, 5, 6, 7, что обеспечивает равномерность прогрева дна и стенок рабочей камеры.
В дне 3 выполнены сквозные поперечные пазы 10. В представленном примере выполнения мангала пазы 10 выполнены симметрично относительно продольной оси симметрии дна, что обеспечивает наиболее равномерную компенсацию теплового расширения дна.
Величина ширины паза, как показали испытания опытных образцов, принципиального значения не имеет, достаточно обеспечить сохранение прочностных характеристик дна рабочей камеры, способного выдержать основную нагрузку угля или дров, используемых в качестве топлива. Также ширина паза определяется возможностями технологического оборудования. Так, например, используя лазерную резку можно выполнить ширину прорези 0,3-0,5 мм, что, как было определено на практике, является вполне достаточным для обеспечения возможности компенсации теплового расширения дна и предотвращения его коробления.
Длина паза должна обеспечивать тепловую компенсацию на возможно большей протяженности ширины дна, но при одновременном сохранении его прочностных характеристик. Опытным путем авторами был установлен оптимальный интервал значений длины паза, составляющий 70-90% ширины дна: при длине свыше 90% заметно снижается жесткость дна, а при длине менее 70% компенсация теплового расширения недостаточна, т.к. наблюдается видимое коробление дна.
Были изготовлены и протестированы в условиях эксплуатации опытные образцы мангалов с размерами рабочей камеры: длина - 700 мм (длина дна), ширина - 350 мм (ширина дна), высота - 150 мм (высота боковых стенок), с толщиной боковых стенок - 3 мм, дна - 4 мм и следующими длинами пазов: образец №1 - 245 мм (70% ширины дна); образец №2 - 280 мм (80% ширины дна); образец №3 - 315 мм (90% ширины дна). Ширина пазов выполнена 0,5 мм. В опытных образцах в дне рабочей камеры выполнено девять пазов (фиг. 2). Следует отметить, что количество пазов принципиального значения не имеет - оно может находиться в самом широком диапазоне, при этом достаточно обеспечить сохранение прочностных характеристик дна рабочей камеры. Результаты испытаний опытных образцов мангалов подтвердили их устойчивость к короблению в процессе эксплуатации.
Стенки 4 и 5 рабочей камеры соединены между собой фиксирующим элементом - планкой 11. На концах планки 11 с нижней стороны могут быть выполнены вертикальные прорези (фиг. 3). Планка своими концами, в которых выполнены прорези, установлена в ответные вертикальные прорези, выполненные в стенках 4, 5. Планка устанавливается в рабочей камере при сборке мангала (в ненагретом состоянии) и обеспечивает фиксацию положения стенок 4 и 5 относительно друг друга, что способствует повышению жесткости конструкции и позволяет ограничить деформацию стенок 4 и 5.
Ножки 2 мангала могут быть выполнены, например, как продолжение пары противоположных стенок 6 и 7 (фиг. 1). Такое выполнение является технологичным при изготовлении всех элементов мангала из листовых заготовок. Ножки мангала могут быть выполнены также, например, в виде отдельных элементов, соединяемых с рабочей камерой.
Функционирование заявляемого технического решения - мангала осуществляется следующим образом.
Производится сборка мангала: соединение боковых стенок 4, 5, 6, 7 и дна 3. Стенки 4 и 5 соединяют фиксирующим элементом - планкой 11. В собранном виде мангал устанавливается на ножках 2 на выбранном для него участке. Затем на дно 3 рабочей камеры помещают топливо, производят его розжиг. В отверстия для поддува 8 поступает воздух, обеспечивающий более интенсивный процесс горения. В пазы 9, выполненные по верхнему краю стенок 4 и 5, укладывают шампуры с нанизанными кусочками пищи, которые обжаривают на мангале.
В процессе эксплуатации производят розжиг углей, и металлические боковые стенки и дно рабочей камеры нагреваются. Температура внизу рабочей камеры (у дна) выше, чем в верхней части. При этом прогрев дна, толщина которого больше толщины стенок, до температуры, равной температуре стенок рабочей камеры, с последующим поддержанием этой температуры, требует большего количества теплоты, чем прогрев стенок, благодаря чему обеспечивается равномерность прогрева элементов рабочей камеры. Выполнение в дне рабочей камеры сквозных поперечных пазов так, как описано выше, позволяет в направлении, в котором происходит большее тепловое расширение дна (т.е. в продольном направлении), обеспечить возможность беспрепятственного теплового расширения сплошных участков дна между пазами. Дополнительное введение в конструкцию мангала элемента, обеспечивающего фиксацию положения более длинных противоположных боковых стенок относительно друг друга, повышает жесткость рабочей камеры. Равномерность прогрева дна и стенок рабочей камеры, возможность компенсации теплового расширения дна, а также дополнительное повышение жесткости рабочей камеры обеспечивают повышение устойчивости конструкции к короблению при функционировании мангала. При этом предлагаемое техническое решение характеризуется более простым по сравнению с прототипом конструктивным выполнением.
Таким образом, предлагаемое техническое решение, в котором устойчивость конструкции к короблению обеспечена за счет выполнения дна рабочей камеры толщиной, большей толщины боковых стенок, и выполнения в дне сквозных поперечных пазов так, как описано выше, позволяет обеспечить упрощение конструкции мангала по сравнению с прототипом, в котором стенки рабочей камеры выполнены составными из частей, соединенных между собой с возможностью перемещения при тепловом расширении.