ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОС С ПОДВОДКОЙ ВОДЫ

Настоящее техническое решение относится к бытовым приборам, а точнее к кухонной технике.
Из существующего уровня техники известен чайник, который включает собственно чайник, оборудованный датчиками уровня воды, и подставки, содержащей электромагнитный клапан и блок управления, что позволяет оградить человека от наполнения чайника водой (RU №95237, МПК (2006.1), опубл. 27.06.2010). Недостатками данного технического решения является необходимость ручного включения чайника и, как следствие, непостоянное наличие горячей воды и повышенный расход электроэнергии при частом включении.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение является избавление человека от лишних манипуляций, связанных с наполнением электрического термоса водой, что обеспечивает практически постоянное наличие горячей воды в нем и избавляет от неудобств, возникающих при внезапном окончании запаса воды в электрическом термосе.
Данная задача решается за счет того, что заявленное техническое решение представляет собой электрический термос, имеющий: корпус; металлическую колбу (резервуар), закрываемую теплоизолирующей крышкой; электронагреватель; термореле; электронасос; трубку для подвода воды от электронасоса к носику; узел подключения воды; электроклапан, соединенный с узлом подключения воды и колбой электрического термоса; электроды уровней воды, расположенные внутри колбы электрического термоса по высоте; блок управления; блок органов управления и индикации режимов работы. Узел подводки воды может быть выполнен в виде тройника, к одному отверстию которого гибкими шлангами подключается подача воды, к другому отверстию гибкими шлангами подключается выход воды, а со среднего отверстия происходит отбор воды для термоса, при этом подключение воды к электрическому термосу делается вразрез между трубой и краном холодной воды. В узле подводки воды может быть установлен полнопоточный фильтр. Электрический термос может иметь часы для возможности программирования времени на его отключение (например, на ночь) и включение. При окончании нагрева воды может быть подан звуковой сигнал. При неудачном цикле работы может быть подан звуковой сигнал особого звучания. Электрические цепи электродов уровней воды могут быть выполнены слаботочными и/или низкого напряжения. Электроды уровней воды могут быть заменены изолированными герконовыми контактами, управляемыми с помощью магнитов, укрепленных на поплавках. Электрический термос может иметь систему, предотвращающую перелив воды в него, представляющую собой поплавок, приводящий в движение магнит, воздействующий на геркон, размыкающий цепь управления электроклапаном. Данный прибор может содержать дополнительную колбу, снабженную плоским электронагревателем, электродами уровня воды и термореле, причем установленную под основной колбой и предназначенной для поддержания постоянной температуры уже нагретой в первой колбе воды. Перелив воды из основной колбы в дополнительную осуществляется через электроклапан. Отбор воды производится из дополнительной колбы. Таким образом, функции нагрева и поддержания температуры воды разделены по резервуарам, чем исключается отсутствие горячей воды в электрическом термосе.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является электрический термос, работающий полностью автоматически, и способный снабдить горячей водой без перерывов на ее налив и нагрев (в случае наличия двух колб).
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг.1 - блок органов управления и индикации 1, крышка термоса 2, электроклапан 3, металлическая колба 4, корпус 5, узел подключения воды 6, плоский электронагреватель 7, блок управления 8, термореле 9, электронасос 10, электроды уровней воды 11 и 13, стеклянная трубка 12 для контроля за уровнем воды и подачи ее через носик 14 в кружку или другую емкость;
На фиг.2 - корпус 1, носик 2, электроды уровней воды 3, 5, 7 и 9, колбы 4 и 8, трубка 6, 15 и 16, плоский электронагреватель 10 и 17, электронасос 11, блок управления 12, термореле 13 и 19, электроклапан 14 и 20, узел подключения воды 18, дренажная трубка 21.
Электрический термос с подводкой воды представляет собой комбинированный металлопластмассовый корпус 5 (фиг.1), в котором установлена металлическая колба 4, закрываемая сверху теплоизолирующей крышкой 2. Внутри колбы находятся электроды 11 и 13 нижнего и верхнего уровней воды соответственно. Электроды укреплены посредством изоляторов. Внизу колбы установлен плоский электронагреватель 7 в виде хомута, обтягивающего колбу, а также термореле 9. Снаружи электрический термос имеет узел подключения воды 6, соединенный с электроклапаном 3, который подсоединен к верхней части колбы.
Внизу рассматриваемого прибора установлен электронасос 10, подающий при необходимости воду по стеклянному патрубку 12 в носик 14, и оттуда в емкость потребителя. Напротив трубки 12 в корпусе сделано окно, позволяющее визуально контролировать уровень воды в электрическом термосе.
Для управления прибором и контроля его режимов работы в верхней его части установлен блок органов управления и индикации 1. Внутреннюю логическую работу устройства обеспечивает блок управления 8.
Узел подключения воды 6 представляет собой тройник, к нижнему отверстию которого гибкими шлангами подключается подача воды, к верхнему отверстию подключается выход воды, а со среднего отверстия происходит отбор воды для электрического термоса. Такой узел можно назвать проточным и подключается он вразрез между трубой и краном холодной воды, например, на кухне. При этом не нужно переделывать узел на самой трубе и можно быть всегда уверенным, что в термос не попадет застоявшаяся в гибком шланге вода.
Узел подключения воды может быть прямым, когда вода подводится непосредственно к электроклапану 3. Но для такого случая можно просто поставить заглушку на верхнее отверстие тройника 6.
Для предотвращения попадания в электрический термос посторонних частиц, загрязняющих воду, в узле подводки воды может быть установлен полнопоточный фильтр.
Работает устройство следующим образом. При его включении в сеть, блок управления 8 посредством электродов 11 и 13 (общим электродом является сама колба) проверит уровень воды, и если он ниже электрода 11, даст команду на включение электроклапана 3. Когда вода коснется электрода 13, блок управления 8 даст команду на отключение электроклапана 3 и перейдет в режим ожидания. Одновременно с заполнением термоса холодной водой, термореле 9 включает плоский электронагреватель 7, который нагревает воду до заданной температуры, например 98°С, после чего термореле отключает его. Нагреватель также имеет дополнительную спираль мощностью не более 40 Вт, которая работает постоянно и обеспечивает поддержание воды в горячем состоянии в течение продолжительного времени.
При израсходовании запаса воды в электрическом термосе, когда ее уровень опустится ниже электрода 11, цикл вновь повторяется.
Отбор воды из электрического термоса может производиться с помощью электронасоса 10 через трубку 12 и носик 14. Насос может включаться с помощью кнопочного выключателя, расположенного на панели блока органов управления 1, или выключателя, установленного около носика и замыкающегося при нажатии на него кромкой кружки. Это позволяет освободить вторую руку пользователя данным прибором, что создает дополнительное удобство.
Электрические цепи электродов уровней воды могут быть слаботочными и/или низкого напряжения, чтобы исключить нежелательное воздействие электрического тока на воду в электрическом термосе и обеспечит безопасность при его использовании.
В начале каждого цикла должен запускаться таймер, который может быть в составе блока управления 8. Если вода, по истечении заданного промежутка времени, не коснется нужного электрода, вновь перевести блок управления 8 в режим ожидания. Это может означать, что в системе нет воды или имеется некая неисправность. По истечении некоторого периода электрический термос должен повторить попытку наполнения водой.
При наличии звукоизлучателя, после отключения электронагревателя может подаваться звуковой сигнал, что сообщает о том, что вода нагрета. В конце неудачного цикла он может быть другим по звучанию.
Блок управления 8 может иметь в своем составе часы, тогда электрический термос можно программировать на отключение, например на ночное время, и его включение, например, утром, что экономит электроэнергию.
Для смягчения концентрированного напора воды, на носик патрубка, идущего от электроклапана в колбу, может быть надет сеточный рассекатель.
Для улучшения электробезопасности устройства и упрощения блока управления 8, электроды уровней воды могут быть заменены изолированными герконовыми контактами, управляемыми с помощью магнитов, укрепленных на поплавках.
Очень важный вопрос, который необходимо решить, это предотвращение перелива воды в предлагаемый электрический термос при какой либо неисправности в нем. Несмотря на надежность входящих в его состав современных комплектующих, исключать подобную ситуацию нельзя.
Единственным элементом, который может перекрыть подачу воды в предлагаемое устройство, является электроклапан. И, если по какой-то причине, не «сработал» электрод верхнего уровня воды, электроклапан необходимо аварийно обесточить.
Простым и удобным для этого элементом является геркон с нормально замкнутыми контактами, включенный в цепь управления электроклапаном. Если уровень поднялся выше заданного предела, поплавок приводит в движение магнит, воздействующий на геркон, который размыкает цепь электроклапана.
Аварийная ситуация, естественно, относится к неудачным циклам и может быть оповещена подачей аварийного звукового сигнала.
Рассмотренный электрический термос с подводкой воды хоть и избавляет от необходимости заполнения его водой вручную, но все же имеет одно неудобство - отсутствие горячей воды после его наполнения холодной водой, пока она не нагреется. Хотя на нагрев может уйти не более 30 мин., это может создать большие неудобства, например, если данный случай совпадет со временем обеда.
Для предотвращения вышеуказанного недостатка, рассматриваемое техническое решение может содержать две колбы, одна из которых служит для нагрева воды до необходимой температуры, а вторая - для ее хранения в горячем состоянии. Таким образом, нагрев холодной воды осуществляется в отдельной емкости, что обеспечивает постоянное наличие горячей воды в другой.
Предлагаемый вариант электрического термоса изображен на фиг.2. Компоновка устройства может отличаться от приведенной на рисунке, однако это не является принципиальным. Устройство состоит из корпуса 1, в котором установлены две металлические колбы 4 и 8 одинакового объема, причем нижняя колба укреплена герметично на дне верхней. Колбы снабжены следующими элементами: плоскими электронагревателями 10 и 17, термореле 13 и 19, а так же электродами уровней воды 3, 5, 7 и 9. Верхняя часть колбы 8 соединена с верхней частью колбы 4 посредством трубки 21, служащей для удаления пара. Снаружи электрический термос имеет узел подключения воды 18, соединенный с электроклапаном 20, который подсоединен к верхней части колбы 4. Внизу электрического термоса находится электроклапан 14, который в открытом состоянии позволяет перетекать воде из колбы 4 в колбу 8 посредством трубок 15 и 16, а также электронасос 11, позволяющий отбирать воду из электрического термоса через трубку 6 и носик 2. Внутреннюю взаимосвязанную работу устройства, как и в первом случае, обеспечивает блок управления 12.
«Половина» устройства в составе колбы 4, электродов 5 и 3, нагревателя 17, термореле 19, узла подключения воды 18, блока управления 12, электронасоса 11 и электроклапана 20 работает так же, как рассмотрено выше в первом варианте электрического термоса с подводкой воды. Однако после окончания нагрева воды в этой части устройства, блок управления 12 подает команду электроклапану 14, если в колбе 8 уровень воды ниже электрода 9. После того, как вода перельется из колбы 4 в колбу 8 через трубки 15, 16 и коснется электрода 7, блок управления 12 отключает электроклапан 14 и включает электрическую спираль мощностью не более 40 Вт, находящуюся в плоском электронагревателе 10, которая поддерживает высокую температуру воды. Если ее температура все же упадет ниже некоторой величины, то термореле 13 включит более мощную спираль в составе нагревателя 10, которая вновь подогреет воду. Нижний резервуар сообщен с атмосферой через трубку 21 и отверстие в крышке термоса. Отбор воды из него происходит аналогично рассмотренному выше, с помощью электронасоса 11, трубки 6 и носика 2.
После того, как вода перельется из колбы 4 и ее уровень окажется ниже электрода 5, блок управления 12 подаст команду электроклапану 20 и все повторится вновь. Если во второй колбе 8 уровень не ниже электрода 9, то горячая вода после нагрева в колбе 4 будет храниться там и подогреваться электрической спиралью мощностью не более 40 Вт, входящую в состав нагревателя 17, пока не будет израсходован ее запас в нижней колбе, после чего все повторится сначала. Следует отметить, что часть тепла от нижнего подогревателя 10 будет передаваться воде в верхнем резервуаре 4, поэтому спираль подогревателя в составе плоского электронагревателя 17 можно сделать менее мощной, чем в первом случае.
Таким образом, в нижней колбе всегда находится горячая вода, а в случае ее окончания уже подготовлена новая порция в верхнем резервуаре.
Защита от перелива воды при неисправности в данном варианте электрического термоса так же может быть выполнена с помощью герконовых датчиков и поплавков с магнитами. Так как кипячение происходит только в верхней колбе, то отложение накипи в нижней будет незначительным, что является важным ввиду отсутствия доступа к ней.
Такой вариант электрического термоса с подводкой воды полезен в местах общественного питания, например, в чайных барах или кафе, так как там питьевой кипяток требуется в больших количествах и часто без перерыва.
Используемые общие электрические водонагревательные котлы не совсем подходят для этих целей. Горячая вода в них имеется с перерывами, необходимыми для ее нагрева, к тому же нужно держать ее температуру близкой к кипятку, что, естественно, требует значительных затрат электроэнергии. При использовании же электрического термоса с подводкой воды расход электроэнергии оптимизируется.
Предлагаемое техническое решение избавляет пользователя от лишних манипуляций, наличие воды в нем обеспечивается автоматически.