КАЛЬЯН

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области курительных приспособлений и предназначена для курения табака для кальянов, а также специальных курительных смесей с использованием специального устройства - кальяна.
Действующий Международный патентный классификатор (МПК) версии 2018.01 отмечает область техники, к которой относится полезная модель, в рубрике «Кальяны [2006.01]», индекс - A241fl/30.
Уровень техники.
Исходный минимальный состав конструкции кальяна следующий: колба, шахта, порт или порты для продувочного клапана, трубка (и) с мундштуком, чашка для табака (или - чилим), блюдце для углей и уплотнители соединений и стыков.
Из большого количества устройств, рассмотрены похожие полезные модели, которые в данный момент существуют на рынке - это, например, кальяны:
- poleznayamodel.ru/model/11/11/111400.html
- полезная модель по заявке 2018105746 от 15.02.2018, срок действия патента с 15.02.2018, опубликовано 21.05.2018 в Бюллетене №15.
Ближайший по технической сущности к заявленному устройству и принятый за прототип кальян (описание полезной модели, заявка: 2017132181 от 14.09.2017; срок действия патента с 14.09.2017; дата регистрации: 22.01.2018; опубликовано 22.01.2018, Бюллетень №3). Прототип включает в себя: колбу с жидкостью, корпус, вертикально установленный в горловине колбы, и при этом имеет для присоединения два магнитных конусных порта. Один для продувочного обратного клапана, второй - для гибкой курительной трубки с конусным коннектором и мундштуком (чубуком). Также на корпусе коаксиально закреплена шахта верхняя с чашкой для табака и блюдцем для угля и шахта нижняя с диффузором, погружаемая в жидкость. При этом корпус в горловине колбы и чашка для табака на шахте верхней устанавливаются и фиксируется силиконовыми уплотнениями; коннектор конусный (на курительной трубке) и продувочный обратный клапан, имеют посадочные конусы и соединяются с корпусом через ответный порт (втулку конусную, ввернутую в корпус) и герметично удерживаются с помощью магнита.
Однако приведенные выше, а также и другие аналогичные образцы кальянов, как правило, требуют неоправданно частого профилактического обслуживания, замены комплектующих, периодического ремонта и имеют следующие недостатки:
1. Подсос воздуха через гарантированные конструктивные и технологические зазоры в сопряжении цилиндрических поверхностей ввернутой в корпус втулки для соединения коннектора гибкой курительной трубки и корпуса, через зазоры соединения метрической цилиндрической резьбы этих деталей, а далее через негерметично зажатые плоскости магнита.
2. Сложность и трудоемкость притирки по всей длине образующих конусных поверхностей стыкуемой пары втулка - коннекторы курительной трубки и продувочного обратного клапана.
3. Нарушение герметичности соединения и дополнительный подсос воздуха при попадании мелких частиц пепла от табака, частиц угля и других загрязнений на взаимно притертые конусные поверхности втулки и коннектора курительной трубки.
4. Пониженная пропускная способность продувочных обратных клапанов у кальянов с классической конструкцией, что во время продувки может приводить к подъему уровня жидкости в шахтах, вплоть до залива чашки с табаком и блюдца с углями со всеми вытекающими неприятными последствиями.
Здесь для дальнейшего решения были выделены следующие основные проблемы:
4.1. Длительность процесса продувки, включающая в себя два - три и больше выдохов, необходимых для полного освобождения колбы от некачественного дыма, требовала более активного выдоха, создававшего в колбе высокое давление.
4.2. Малое поперечное сечение единственного проходного для дыма отверстия клапана при активном выдохе создавало высокое давление, которое поднимало жидкости по полой шахте до уровня чашки (чилим) и блюдца, что портило кальян и тушило угли.
4.3. Расположение оси отверстия клапана под углом в момент продувки колбы зачастую направляло выходящий дым в лицо пользователю или кому-то другому, при этом создавало дискомфорт.
4.4. Окисление и залипание шариков в седле клапана из-за выполнения их из металла, что периодически нарушало работу клапана.
5. Недостаточная степень очищения колбы от дыма.
6. Низкий срок службы изготовленного из хрупкого и нестойкого к коррозии сплава магнита при воздействии не него значительных удельных давлений торца втулки в момент затягивания резьбы, приводящих к микротрещинам слоя защитного покрытия магнита и, как следствие, к дальнейшей его коррозии.
7. Разрушающее воздействие на магнит скапливающегося в его нижней части естественного конденсата и влаги.
8. Неудобство при перерывах в эксплуатации, хранении и при переносе кальяна при незакрепленном конце курительной трубки с мундштуком.
9. Различные требования покупателей (покупатель всегда прав...) предъявляемые к массе изделия. Одни требуют изделие тяжелее и устойчивее, а другие - более легкие варианты исполнения.
Из отмеченного выше следует, что предшествующий уровень техники отмечен рядом недостатков, работа над устранением которых стала главной задачей при разработке заявляемого устройства. Разработана конструкторско-технологическая документация, изготовлены опытные образцы кальяна и проведены испытания.
Общей задачей для решения у заявленной полезной модели кальяна является совершенствование конструкции, повышение надежности и потребительских свойств, как отдельных элементов, так и изделия в целом, снижение материалоемкости, себестоимости и упрощение технологии изготовления изделия, а также, повышение уровня удобств, комфорта в сочетании с простотой пользования.
Не герметичность соединительных элементов существенно влияет на курительные характеристики кальяна. При этом резиновые уплотнители, которые чаще всего используются в кальянах серийного производства, недолговечны, довольно быстро выходят из строя, накапливают запахи, покрываются трещинами и либо пропускают дым, либо появляется подсос воздуха. Количество сборок и разборок такого курительного приспособления ограничено.
В обычных кальянах на вкус дыма, помимо качества используемого табака и курительных смесей, влияет множество факторов. Это умение кальянщика использовать с максимальным эффектом фольгу, объем залитой в колбу жидкости, герметичность всей системы, теплопроводность чаши для угля и локация углей, наличие конструкция и глубина погружения в жидкость диффузора, расположенного на свободном торце нижней шахты, а также многое другое. Важно и из каких материалов выполнены узлы и детали кальяна, так как они могут впитывать запахи предыдущих покуров и смешивать их с настоящим.
С целью гармонизировать любимую для многих традицию и украсить эту традицию более функционально обогащенным, совершенным устройством и были проведены различные тесты и предложено устройство (кальян) более совершенное в техническом отношении, с более высокими показателями качества.
У заявленной полезной модели устранены все девять из выше перечисленных недостатков.
Заявляемое устройство (рис. 1) - кальян (модификации - нержавеющей стали; пластических материалов.), состоит из колбы 1 с жидкостью, корпуса 2 (в двух модифицированных исполнениях), вертикально установленного в горловине колбы и имеющего встроенную систему вертикальной продувки (рис. 4), гибкой курительной трубки 3 с коннектором 4 и съемным персональным или одноразовым мундштуком (чубуком) 5; при этом на корпусе коаксиально закреплены шахта верхняя 6 с чашкой 7 для табака и блюдцем 8 для угля и шахта нижняя 9 с диффузором 10, погружаемые в жидкость; корпус в горловине колбы удерживается силиконовым уплотнением 11, чашка для табака на шахте верхней устанавливается и фиксируется силиконовым уплотнением 12; верхняя шахта, вворачиваемая в корпус, также герметично уплотняется силиконовым кольцом 14 (рис. 2, 3 и 4); коннектор курительной трубки с конусным портом корпуса с втулкой коннектора 17 (рис. 2 и 3) соединяется и удерживается магнитом кольцевым 13 (рис. 2 и 3).
Раскрытие технического решения.
Поставленной задачей в разработке настоящей полезной модели является исключение вышеприведенных в существующих конструкциях кальянов недостатков.
Технический результат достигается тем, что:
1. Для практического исключения подсоса воздуха в цилиндрическом и резьбовом соединении залитой, запрессованной или вклеенной в пластиковый корпус 2 резьбовой вставки 16 с втулкой коннектора 17 (рис. 2) или в соединении корпуса из нержавеющей стали 2 и также с втулкой 17 (рис. 3) выполнено уменьшение глубины цилиндрической расточки и на указанных деталях введены упорные конические поверхности (пояски Е, рис. 2 и 3) с параметрами шероховатости и геометрией, обеспечивающей, при затягивании резьбы необходимую герметичность в соединении. Также при этом стало возможным исключить при затягивании резьбы давление торца втулки на торцевую поверхность магнита, приводящее к разрушению (микротрещинам) относительно хрупкого слоя защитного покрытия с дальнейшей активной коррозией магнита (химически не стойкого сплава, из которого он выполнен).
2. Также в целях практического исключения временами наблюдаемого подсоса воздуха при попадании мелких частиц пепла от табака, частиц угля и пр. на притираемых конусных поверхностях коннектора 4 и втулки 17 (рис. 2 и 3), а также в целях снижения трудоемкости операции их взаимной притирки, на поверхности конусов этих деталей введены зоны Г и Д, рис. 2), из которых зона Г - притираемые поверхности, а зона Д имеет некоторое занижение для коннектора 4 и завышение для втулки 17 диаметров конусов. Это позволило случайно появившимся и незначительным по величине твердым частицам, находиться на поверхностях деталей в зазорах зоны Д и не нарушать герметичность соединения.
3. В целях исключения подъема жидкости в шахтах при продувке до уровня, приводящего к негативным последствиям - заливу чашки с табаком и блюдца с углями, введена вместо продувочного обратного клапана принципиально новая много клапанная система вертикальной продувки колбы кальяна (рис. 4). Продувка становится необходимой в момент заполнения колбы в силу различных причин некачественным по органолептическим ощущениям пользователя дымом. Система вертикальной продувки значительно повышает положительный функционал устройства, что позволило исключить промачивание табака и тушение углей и избавило от негатива.
При введении системы вертикальной продувки полное освобождение (очищение) колбы от неприятного по вкусу дыма при продувке осуществляется с первого выдоха, а также при активном выдохе не создается давление, поднимающее уровень жидкости выше критического. Система с положительным итогом тестировалось на резкий выдох при участии свыше 100 мужчин разных физических параметров.
Клапанные каналы системы перекрываются пластиковыми шариками вместо стальных, что исключает появление на них коррозии и предотвращает последующее их залипание, как это случалось при использовании стальных шариков. Вертикальный выход дыма через ряд отверстий в корпусе при продувке, к тому же эффектно смотрится, создает комфорт и в процессе эксплуатации дым не направляется в лицо.
4. Предложен диффузор (рис. 5), имеющий группу отверстий малого диаметра в его нижней части, расположенных в нескольких уровнях по периферии цилиндрической поверхности с соотношением их общей площади к площади внутреннего диаметра шахты, примерно равным 0,7:1. На нижнем торце диффузора выполнено отверстие О с соотношением его площади 0,3:1 также к площади внутреннего диаметра шахты. Это отверстие предназначено для прохождения дыма при продувках с повышенным давлением, когда малые отверстия не обеспечивают полного прохода потока. Другое назначение отверстия - это выход различных твердых частиц и загрязнений, падающих сверху по шахте. Диффузор является съемной деталью, имеющей резьбовое соединение с нижней шахтой, закрепляется на ее погружаемом в жидкость конце (торце) и предназначен для уменьшения уровня шума (бульканья) при курении (при прохождении дыма через поверхность жидкости), а также для максимального измельчения пузырьков дыма, выходящего из нижней шахты. Благодаря измельчению пузырьков при равных объемах проходящего дыма поверхностный контакт пузырьков с жидкостью увеличивается обратно пропорционально уменьшению величины радиуса пузырька, что значительно улучшает фильтрацию дыма и более качественно насыщает и обогащает вдыхаемый дым вкусовым букетом, увеличивая наслаждение пользователям.
5. Повышен срок службы и эксплуатационная надежность магнитного крепления коннектора трубки курительной в порте корпусе. Магнит часто покрывался коррозией и требовал замены. Усовершенствование достигнуто тем, что исключена возможность появления большого давления торца втулки на торцевую плоскость магнита, что исключило появление трещин на хрупком слое защитного покрытия и, как следствие, не коррозионностойкий магнитный сплав стал более защищенным. Магнит устанавливается в рабочее положение и прижимается к торцу втулки за счет упругих свойств полиуретанового кольца, что вполне достаточно для его надежной работы. Кроме того, упругие свойства кольца позволяют компенсировать все допускаемые нормативно-технической, конструкторской и технологической документацией отклонения в размерной цепи исполнительных размеров без нанесения ущерба защитному покрытию магнита.
Также с целью увеличения срока службы и повышения коррозионной стойкости магнита, нижняя часть которого постоянно находилась под разрушающим воздействием естественного образующегося конденсата и влаги, в корпусе выполнен канал (см. В, рис. 2 и 3) для отвода влаги.
6. Одно из неудобств кальяна, связанное с тем, что конец курительной трубки с мундштуком требует особого внимания при перерывах курения, хранении и при переносе. Мундштук, в силу высоких гигиенических требований не должен находиться где-либо, касаться чего-либо постороннего, волочиться по полу, требовать каких-либо ухищрений и др. от пользователя или кальянщика при перерывах в курении, хранении и переносе кальяна. Для удобства во время перерывов, при хранении и переносе кальяна в его корпусе выполнено специальное гнездо (см. А, рис. 2 и 3), позволяющее вводить в него мундштук.
7. Принимая пожелания покупателей, предлагаемое устройство имеет два варианта исполнения базовой детали - корпуса кальяна: первый вариант - из нержавеющих марок сталей и второй, с меньшей массой, - из пластических материалов с арматурными деталями-вставками. (См. рис. 2 и 3)
Сущность полезной модели.
Предлагаемая конструкция кальяна получила новую высокоэффективную систему вертикальной продувки колбы кальяна, обрела более надежный в эксплуатации порт магнитного крепления коннектора трубки курительной. В соединениях практически исключен подсос воздуха. Сведены практически к минимуму все вредные механические и химические воздействия на магнит, на корпусе выполнено гнездо для мундштука, а сам корпус имеет два варианта исполнения по массе и используемым материалам, а также усовершенствована конструкция диффузора.
В предлагаемой полезной модели все элементы более качественно увязаны, повышен ее эксплуатационный ресурс, модель с внесенными изменениями обеспечивает пользователям большее наслаждение и эстетическое удовольствие от совершаемого ритуала курения, т.к. у нее более качественное обеспечение, сохранение и оперативное восстановление вкусовых качеств, уменьшен вред от употребления кальяна.
Предлагаемое техническое решение, по мнению автора, относится к устройству и является объектом промышленного производства, реализуемом на рынке с использованием в социальной сфере.
Краткое описание рисунков и работы устройства.
Более подробное описание работы устройства изложено выше в разделе «Раскрытие технического решения».
Суть предлагаемого технического решения в части совершенствования конструкции устройства иллюстрируется следующими рисунками:
Рис.1. Общий вид полезной модели кальяна.
Дает представление о составе устройства, расположении его основных частей. В связи с тем, что в конструкции предлагаемого кальяна сохранен традиционный, на протяжении веков испробованный и принятый основной функционал его работы, более подробно останавливаться на его описании не имеет смысла.
Описываемое устройство, как отмечено выше, имеет два варианта исполнения базовой части - корпуса кальяна (рис. 2 и 3) с идентичной по функции работой.
Рис. 2. Корпус кальяна из пластика.
Основным отличием корпуса из пластика является наличие в его конструкции при изготовлении методом литья так называемых арматурных (закладываемых в пресс-форму) деталей: втулка резьбовая 16 и шахта центральная 18. При механическом изготовлении основы корпуса из пластика эти детали могут быть вклеенными или запрессованными.
Рис. 3. Корпус кальяна из нержавеющей стали.
Корпус, выполненный из нержавеющей стали отличается от пластикового корпуса тем, что не имеет втулки резьбовой 16 и шахты центральной 18 (рис. 2), элементы внутренних поверхностей которых выполнены непосредственно в корпусе.
Во всем остальном конструкции двух вариантов исполнения корпуса идентичны и имеют в верхней и нижней части резьбовые отверстия для присоединения верхней шахты 6 и нижней шахты (на рис. 2 и 3 деталь не показана) соответственно. Стык корпуса и верхней шахты герметично уплотнен силиконовым кольцом 14.
Кольцевой магнит 13 в своем рабочем положении, без ущерба получить нарушение слоя защитного покрытия и дальнейшее действие активной коррозии, мягко прижат к торцу втулки коннектора 17 упругим силиконовым кольцом 15. Для исключения нахождения нижней части магнита 13 в условиях постоянной влаги от конденсата в корпусе выполнен канал В для отвода влаги.
Для обеспечения герметичности соединения конусных поверхностей коннектора 4 и втулки 17 между торцами магнита 13 и коннектора 4 выполнен гарантированный зазор. Большую гарантию обеспечения герметичности соединения создает выполнение притирки конусных поверхностей втулки коннектора и самого коннектора по двум зонам Г, причем в зоне Д остается зазор. Герметичность соединения втулки резьбовой 16 с втулкой коннектора 17 (рис. 2) или корпуса 2 с такой же втулкой коннектора 17 при затягивании резьбы обеспечивается наличием на деталях герметизирующих поясков Е (рис. 2 и 3).
Внутреннее отверстие коннектора гибкой курительной трубки 4 через соответствующие отверстия в корпусе образуют единый канал прохода дыма от колбы до мундштука пользователя.
Корпус имеет гнездо А (рис. 2 и 3), выполненное для введения в него мундштука гибкой курительной трубки с целью обеспечения удобств во время перерывов курения, при хранении и переносе кальяна.
Рис. 4. Система вертикальной продувки много клапанная.
Наиболее существенным в конструкции устройства является то, что вместо одного наклоненно расположенного на корпусе клапанного устройства предложена система вертикальной продувки много клапанная (рис. 4). Здесь дым из колбы, при наличии в корпусе 2 нескольких вертикальных каналов продувки Л, перекрываемых пластиковыми шариками 18, переходит при их открытии через полости гнезд клапанов К в общий открытый кольцевой канал И, а, далее в зазор между торцевыми поверхностями корпуса и шахты верхней и, в итоге, через ряд вертикальных отверстий в корпусе выходит ламинарно в атмосферу.
Рис. 5. Диффузор.
Диффузор 19, имеющий резьбовое соединение с шахтой нижней 9 представляет собой деталь, в нижней части которой имеется группа отверстий Н малого диаметра, расположенных в нескольких уровнях по периферии цилиндрической поверхности. Нижний торец диффузора имеет отверстие, позволяющее выходить и опускаться на дно колбы различных твердых частиц и загрязнений, попадающих сверху.