ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЧАЙНИК

Полезная модель относится к предметам домашнего обихода, точнее - к кухонной посуде для кипячения воды, а именно - к чайникам.
Известны различные виды чайников. Все известные чайники (SU 15136, 1930; SU 1205887, 1986; SU 1450820,1989; SU 1659003, 1991; SU 1797482,1993; SU 1801044, 1993) содержат емкость для воды (корпус) и ручку для переноски и наклона. Чайник содержит также крышку, носик для слива (налива) воды и днище. Корпус чайника чаще всего изготавливают из металла: алюминия, нержавеющей стали или из стали, покрытой эмалью. Такой чайник можно устанавливать на нагревательный элемент электрической плитки или плиты, а также на источник тепла (газ, огонь).
Известны также электрические чайники (SU 1741766, 1992; SU 1787429, 1993; RU 2073478, 1997; RU 2156103, 2000; RU 2284140, 2006), которые содержат нагревательный элемент, расположенный обычно на металлическом днище снаружи. Корпус электрического чайника изготавливают из нержавеющей стали или из пластмассы. В электрических чайниках корпус чаще всего установлен на основании, в котором обычно расположен токоподвод к нагревательному элементу. Такое основание выполняют из термоизоляционного материала (например, из пластмассы).
Известен чайник электрический (RU 2156103 C2 от 30.10.1997), который состоит из корпуса, нагревательного элемента, закрепленного на боковой поверхности стенки корпуса в отверстии.
К недостаткам этого устройства можно отнести необходимость водонепроницаемого соединения головки, в которую вмонтирован электрический нагревательный элемент, и корпуса чайника, т.к. головка с электрическим разъемом расположена ниже уровня воды в чайнике.
Такая конструкция требует использования уплотнительного кольца, выполненного из резины или другого материала с аналогичными свойствами, а это приводит к известным недостаткам, заключающимся в ненадежности и недолговечности службы чайника, что вызвано старением материала уплотнителя.
Кроме того, нагревательный элемент напрямую контактирует с водой и при эксплуатации покрывается накипью.
Известен также электрический чайник (RU №128088 U1, МПК A47J 27/21, 11.08.2011), принятый за прототип, состоящий из корпуса, терморегулятора, блока управления электрическим чайником, отличающийся тем, что в корпусе находится отверстие, закрытое пластиной, пропускающей ультрафиолетовое излучение, на внешней стороне корпуса напротив отверстия закреплена ультрафиолетовая лампа с защитным экраном, которая связана с блоком управления ультрафиолетовой лампы, соединенным с терморегулятором и блоком управления электрическим чайником.
Достоинством данного чайника является то, что нагреватель напрямую не контактирует с водой. Нагреваются не стенки корпуса, а излучением нагревается непосредственно вода, и при этом на стенках корпуса не образуется накипь, поскольку кипение происходит в толще воды.
Недостатком такого чайника является то, что вода в чайнике напрямую контактирует с атмосферой, поэтому при охлаждении воды в чайнике до приемлемой для употребления температуры в воде растворяется большое количество газов.
Задачей полезной модели является получение горячей и охлажденной дегазированной воды за счет поддержания воды в чайнике при температуре кипения и охлаждения разливаемой воды до приемлемой для употребления температуры.
Технический результат достигается тем, что в электрическом чайнике, содержащим бак для воды, нагревательный элемент, соединенный с блоком управления, согласно настоящей полезной модели, бак для воды снабжен датчиком давления в баке, герметичной крышкой, имеющей защитный клапан, выходной трубкой, расположенной в нижней части бака и имеющей датчик температуры выходной воды, ответвление выхода горячей воды с первым клапаном и ответвление выхода охлажденной воды, соединенное с радиатором, охлаждаемым вентилятором, и имеющее второй клапан, а также датчик температуры охлажденной воды, при этом блок управления соединен с датчиком давления в баке, датчиком температуры выходной воды, датчиком температуры охлажденной воды и вентилятором.
Таким образом, технический результат достигается тем, что бак для воды закрыт герметичной крышкой, на которой установлен защитный клапан, вода разливается под действием избыточного давления в баке, горячая вода разливается непосредственно из бака, охлажденная вода перед розливом проходит через радиатор, который охлаждается вентилятором, температура воды в баке и температура охлажденной воды контролируются датчиками температуры, давление в баке контролируется датчиком давления, все датчики соединены с блоком управления.
Для достижения технического результата - получения дегазированной воды - необходимо довести воду до кипения и разливать воду с быстрым охлаждением, при этом вода в чайнике постоянно поддерживается при температуре кипения, а разливаемая охлажденная вода проходит через радиатор охлаждения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображен общий вид предлагаемого электрического чайника.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - бак для воды,
2 - нагреваемая вода,
3 - нагревательный элемент,
4 - блок управления,
5 - герметичная крышка,
6 - защитный клапан,
7 - выходная трубка,
8 - первый клапан (клапан горячей воды),
9 - второй клапан,
10 - радиатор,
11 - вентилятор,
12 - датчик температуры выходной воды,
13 - датчик температуры охлажденной воды,
14 - датчик давления в баке,
15 - ответвление выхода горячей воды,
16 - ответвление выхода охлажденной воды,
17 - поток охлаждающего воздуха.
Электрический чайник содержит бак 1 для воды 2, нагревательный элемент 3, соединенный с блоком управления 4.
Отличием предлагаемого электрического чайника является то, что бак 1 для воды снабжен датчиком 14 давления в баке, герметичной крышкой 5, имеющей защитный клапан 6, выходной трубкой 7, расположенной в нижней части бака 1 и имеющей датчик 12 температуры выходной воды, ответвление 15 выхода горячей воды с первым клапаном 8 и ответвление 16 выхода охлажденной воды, соединенное с радиатором 10, охлаждаемым вентилятором 11, и имеющее второй клапан 9, а также датчик 13 температуры охлажденной воды, при этом блок 1 управления соединен с датчиком 14 давления в баке, датчиком 12 температуры выходной воды, датчиком 13 температуры охлажденной воды, вентилятором 17.
Таким образом, отличием предлагаемого электрического чайника является то, что бак 1 закрыт герметичной крышкой 5, которая имеет защитный клапан 6. Кроме того, выходная трубка 7 для отбора воды 2 из бака 1 расположена в нижней части бака 1. Вода разливается под действием избыточного давления в баке 1. При этом через клапан 8 ответвления 15 разливается горячая вода, а через клапан 9 ответвления 16 разливается охлажденная в радиаторе 10 охлаждения вода. Радиатор 10 обдувается для охлаждения вентилятором охлаждения 11. Температура воды в баке 1 контролируется датчиком 12 температуры выходной воды, температура охлажденной воды контролируется датчиком 13 температуры охлажденной воды. Датчик 14 давления в баке 14 контролирует давление в баке 1. Все указанные датчики 12, 13, 14, а также вентилятор 11 охлаждения соединены с блоком 4 управления.
Работа предлагаемого электрического чайника происходит следующим образом.
Вода 2, помещенная в бак 1 нагревается нагревательным элементом 3 до температуры кипения. Поскольку бак 1 закрыт герметичной крышкой 5, при кипении воды 2 давление в баке 1 поднимается выше атмосферного (наружного) давления; в баке 1 создается избыточное давление, которое контролируется датчиком 14 давления в баке 1. При этом датчик 14 давления может измерять абсолютное давление в баке 1, или может измерять относительное, избыточное давление: разность давлений в баке 1 и наружного атмосферного давления.
При достижении заданного давления (порядка 1,5 атмосферы, или 0,5 атмосферы избыточного давления), блок 4 управления прекращает нагрев (отключает нагревательный элемент 3).
При понижении температуры воды 2 в баке 1 ниже температуры кипения происходит конденсация паров воды в баке 1, и понижение давления в баке 1 ниже 1,5 атмосферы, и блок 4 управления включает нагрев (включает нагревательный элемент 3).
Таким образом, в баке 1 поддерживается температура воды 2 на уровне температуры кипения, и давление на уровне 1,5 атмосферы, при этом вода теряет большую часть растворенных в воде газов.
Вода, из которой частично удален газ, растворенный в воде, становится биологически активной и ее иногда называют «живой водой». При этом дегазированная вода не только безвредна, но она может оказывать на человека оздоровительное действие, повышая устойчивость к различным заболеваниям и неблагоприятным факторам среды.
Для приготовления дегазированной воды в домашних условиях воду нагревают до кипения (при этом из воды выходит большая часть растворенных в ней газов) и принудительно быстро охлаждают (быстрота охлаждения нужна для того, чтобы вода обратно не набрала растворенных газов). Срок хранения «живой воды» в открытом сосуде зависит от объема воды, но не превышает одного часа. То есть сразу после приготовления «живую воду» необходимо употребить.
Горячая вода из бака 1 разливается через клапан 8 горячей воды. Через клапан 9 вода попадает в радиатор 10. Радиатор 10 охлаждается вентилятором 11 охлаждения, который создает поток охлаждающего воздуха 17. Температура разливаемой охлажденной воды контролируется датчиком 13 температуры охлажденной воды.
При повышении или при понижении температуры разливаемой охлажденной воды выше или ниже заданной, блок 4 управления включает или отключает вентилятор 11 охлаждения. При этом разливаемая горячая и охлажденная вода не контактирует с атмосферой, и разливается дегазированная «живая» вода.
Защитный клапан 6 предназначен для сброса давления в баке 1 при отказе системы контроля давления в баке 1 (отказ датчика 14 давления или отказ блока 4 управления), ограничивая давление в баке 1 до безопасного уровня (порядка 3 атмосферы).
Температура воды 2 в баке 1 дополнительно контролируется датчиком 12 температуры выходной воды. При повышении температуры выходной воды выше 150 градусов Цельсия (например, при пустом баке 1) блок 4 управления отключает нагревательный элемент 3. При понижении температуры выходной воды ниже 98 градусов Цельсия (например, при отказе нагревательного элемента 3) - блок 4 управления выдает сигнал «Не готовность».
Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый чайник имеет значительные преимущества. За счет того, что вода в чайнике постоянно поддерживается при температуре кипения, а разливаемая охлажденная вода проходит через радиатор охлаждения - чайник позволяет получать дегазированную «живую» воду.