ЧАЙНИК

Область техники
Полезная модель относится к мелкой бытовой технике для кухни и может быть использована в легкой промышленности при производстве чайников, в том числе при производстве электрических чайников.
Уровень техники
Известен ряд технических решений, направленных на разработку чайника, конструкция которого позволяет осуществлять долив воды без открытия крышки.
Так из документа CN 206462819 U известен чайник, в крышке которого выполнено отверстие, закрываемое заслонкой. Заслонка имеет два фиксированных положения - открытое и закрытое. Чайник снабжен датчиком температуры, переводящим заслонку из закрытого положения в открытое, когда температура воды достигает определенного значения. Заслонку также можно перемещать вручную. Механизм для перемещения заслонки имеет сложную конструкцию, включающую шестерни и пружины.
Недостатком известного решения является сложность механизма для перемещения заслонки.
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является чайник, описанный в документе CN 202022585212. В крышке этого чайника выполнена заслонка, которая может быть смещена вниз под действием давления воды, доливаемой, например, из-под крана. Заслонка жестко закрепляется в пазу, выполненном в крышке чайника. Смещение под действием давления воды и возвращение в исходное положение осуществляется за счет упругости непосредственно самого материала заслонки.
К недостаткам данного технического решения относится ненадежность и быстрый износ заслонки, а также необходимость использования упругого материала для ее изготовления.
В отличие от ближайшего аналога, предложенное решение допускает выполнение заслонки из любого, не обязательно эластичного, материала, применяемого в пищевой промышленности. В частности, заслонка может быть изготовлена из пищевого пластика, пищевой резины или стекла. Кроме того, предложенный механизм возвращения заслонки в закрытое положение более надежен, что увеличивает срок использования чайника.
Таким образом, задачей настоящей полезной модели является создание чайника, позволяющего осуществлять долив воды без открытия крышки, и характеризующегося простой конструкцией и высокой надежностью механизма долива, допускающего выполнение из широкого спектра материалов.
Техническим результатом заявленной полезной модели является разработка заслонки, параметры которой обеспечивают надежную герметизацию крышки в ходе нагрева воды.
Раскрытие полезной модели
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании полезной модели технический результат достигаются тем, что чайник имеет крышку, в которой выполнено сквозное отверстие, а на внутренней стороне крышки чайника закреплена подвижная заслонка, снабженная противовесом, имеющим форму шара и выполненным из более плотного материала, чем остальные части заслонки.
При этом заслонка закреплена на внутренней стороне крышки чайника с помощью вала.
Кроме этого отверстие в крышке расположено в центре.
В свою очередь, стенки крышки выполнены коническими, сужающимися к заслонке.
При этом пластина заслонки, закрывающая отверстие в крышке, выполнена дугообразно выгнутой в направлении внешней стороны крышки.
Кроме этого, плотный контакт между крышкой и заслонкой обеспечивается с помощью уплотнительного кольца, размещаемого в углублении на внутренней стороне крышки чайника.
Также часть заслонки, закрывающая отверстие в крышке, выполнена из пластика, резины или стекла.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На приведенных чертежах использованы следующие обозначения:
1 - корпус чайника;
2 - крышка;
3 - сквозное отверстие для долива воды;
4 - заслонка, закрывающая отверстие 3;
5 - соединительная часть заслонки;
6 - противовес;
7 - ушки для крепления заслонки;
8 - вал.
На фиг. 1 представлен пример общего вида заявленного чайника.
На фиг. 2 показан вариант крышки с заслонкой для долива воды.
На фиг. 3 показан вариант механизма крепления заслонки к крышке чайника. На этом чертеже изображены только часть заслонки без противовеса 6.
Осуществление полезной модели
В настоящее время широкое распространение получили электрические чайники с крышкой, открывающейся путем нажатия на кнопку или путем приложения непосредственного мускульного усилия со стороны пользователя. Долив воды в чайник с крышкой такой конструкции не самое практичное решение,- так как требует много времени на открытие крышки, затрудняет осуществление долива одной рукой, что бывает необходимо при работе на кухне. Указанное осложняет использование чайника людьми с ограниченными возможностями и пожилыми людьми. Кроме того, открытая крышка также может создавать дополнительные неудобства при доливе воды, задевая кран или самопроизвольно закрываясь при наклоне чайника.
Предложенный чайник характеризуется наличием крышки, конструкция которой позволяет осуществлять долив воды без ее открытия. Данный эффект достигается за счет выполнения в крышке 2 сквозного отверстия 3 и включения в конструкцию заслонки 4, располагающейся непосредственно под указанным отверстием 3 и в закрытом положении вплотную прилегающей к его нижней кромке. Крепление заслонки 4 к крышке чайника может осуществляться с помощью поворотного механизма. При реализации этого варианта крепления в соединительной части 5 выполняют сквозное отверстие для размещения вала 8, как это показано на фиг. 2 и фиг. 3, а на внутренней стороне крышки 2 выполняют ушки 7 для крепления вала 8.
Открытие и возвращение заслонки 4 в исходное, закрытое, положение осуществляется по принципу рычага: в процессе долива вода оказывает давление на заслонку 4, тем самым перевешивая груз 6 и открывая заслонку 4. После прекращения действия воды, момент силы со стороны груза 6 возвращает заслонку 4 в закрытое положение.
Заслонка 4 может быть выполнена из любого материала, применяемого для изготовления элементов кухонной бытовой техники, контактирующих с пищей. В частности, она может быть выполнена из пищевой резины, пластика или стекла.
Для изготовления противовеса 6 может быть использован любой материал, применяемый в пищевой промышленности, плотность которого превышает плотность остальных частей заслонки 4. Размер противовеса 6 подбирается в соответствии с материалом, весом или плотностью заслонки 4: чем тяжелее заслонки, тем более тяжелый требуется противовес. Противовес 6 имеет форму шара. Такая форма позволяет компактно разместить противовес под крышкой, сохраняя максимальный объем для воды. Также форма шара создает меньшее сопротивление при взаимодействии с паром или воздухом, за счет обтекаемой формы, что позволяет снизить силу противодействия противовеса, что имеет значение при кипении воды, когда на противовес действует выталкивающая сила со стороны потоков пара. Компактный противовес не занимает большого объема внутри чайника и не касается линии воды, что делает его использование гигиеничным, а сам чайник более долговечным, так как благодаря отсутствию контакта с водой, в том числе нагретой до высоких температур 80 -100°С, износ противовеса происходит медленнее.
Герметичность крышки, обеспечиваемая плотным контактом между заслонкой и нижней частью сквозного отверстия, повышает энергоэффективность чайника, а также делает его использование более безопасным. Плотный контакт между заслонкой и крышкой обеспечивается за счет использования противовеса точно рассчитанной массы. Установлено, что для обеспечения плотной фиксации заслонки к крышке чайника при расчете параметров противовеса необходимо учитывать коэффициент фиксации заслонки, определяемый по формуле:
где k - это коэффициент фиксации заслонки, причем k∈[0.3; 0.85);
R - радиус противовеса;
1
L - расстояние от противовеса до точки опоры;
2
L - расстояние от центра заслонки до точки опоры;
в
V - объем воды над заслонкой;
пл
V - объем заслонки;
мп
ρ - плотность материала, из которого сделан противовес;
в
ρ - плотность воды;
мпл
ρ - плотность материала, из которого сделана заслонка.
2
Также для понимания сути заявленного решения на фиг. 2б показан радиус R кривизны заслонки, который в предложенном варианте равен 6R.
Оптимальные значения коэффициента к были получены в ходе тестирования работы макета с заслонками, изготовленными из разных материалов. Опытным путем было установлено, что у заслонок с к в интервале от 0.3 до 0.85 герметизация крышки при работе чайника более надежная и в то же время не требует слишком сильного напора воды при осуществлении долива. При использовании заслонки со значениями коэффициента к больше 0,85 заслонка 4 совершает колебания под действием поднимающихся потоков пара и общей вибрации корпуса чайника при закипании воды и не обеспечивает требуемой герметизации крышки. Заслонки, характеризующиеся значениями к, меньше 0,3, требуют сильного напора воды при осуществлении долива, так как для их открытия требуется значительное давление, над такой заслонкой может скапливаться большое количество воды после долива, что снижает удобство пользования чайником.
Следует понимать, что в настоящей заявке речь идет только о пропорциональности, а не о равенстве, то есть для упрощения понимания расчета параметров заслонки часть констант в формуле была опущена. Если напор воды фиксирован, коэффициент определяется только весом заслонки и противовеса, материалы и размеры которых подбираются таким образом, чтобы коэффициент попадал в требуемый приемлемый диапазон.
Уменьшение размеров противовеса при использовании заслонки из тяжелых материалов возможно за счет выбора материала с большей плотностью.
Таким образом, как следует из всего вышеизложенного, существенным с позиции заявленного технического результата и решаемой задачи является
1) выполнение сквозного отверстия в крышке чайника, которое плотно закрыто подвижной заслонкой,
2) заслонка и противовес имеют разные плотности, причем противовес выполнен из материала, более плотного, чем остальные части заслонки,
3) противовес имеет форму шара для обеспечения повышения надежной фиксации заслонки в крышке чайника, что в свою очередь обеспечивает герметичность крышки чайника в ходе нагрева воды, а также при перемещении корпуса чайника и отклонении его от рабочего вертикального положения.
Для дополнительного уплотнения контакта между закрытой заслонкой 4 и крышкой чайника 2 могут быть использованы стандартные уплотнительные элементы. В частности, это может быть уплотнительное кольцо, размещаемое на внутренней стороне крышке в специальном углублении (на чертежах не показано).
Заслонка 4, в свою очередь, может быть выполнена выпуклой. В этом случае вес воды распределяется таким образом, что наибольшее давление приходится на края платины заслонки 4, и заслонка открывается быстрее. Также для увеличения давления воды отверстие в крышке может быть выполнено сужающимся к низу.
Как следует из описания возможных выполнений заявленной полезной модели, предложенный чайник с возможностью долива без открывания крышки обеспечивает достижение заявленного технического результата, а именно разработка заслонки, параметры которой обеспечивают надежную герметизацию крышки в ходе нагрева воды. Такое выполнение заслонки приводит к увеличению срока службы чайника.
Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, существенность всех общих и частных признаков полезной модели, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие полезной модели»; доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация полезной модели» техническую осуществимость и промышленную применимость предложенного устройства; решение поставленных задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании полезной модели, по нашему мнению, заявленное устройство удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к полезным моделям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки полезной модели являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели полезной модели, но и позволяют реализовать ее промышленным способом.