Устройство для принятия горячих ванн

Полезная модель относится к удовлетворению жизненных потребностей человека, а именно к устройствам для принятия горячих ванн, в частности к переносным банным чанам, которые могут использоваться, например, под открытым небом в местах отдыха с целью проведения релаксационных водных процедур и/или гигиенических ванн.
Из уровня техники известно решение, представляющее собой деревянную емкость для принятия горячих ванн с печью, расположенную внутри емкости, дымоходной трубой, сливным отверстием у дна и сидениями. Патент DE на изобретение №102009034877, МПК A47K 3/022; A47K 3/12 опубликован 26.01.2012.
Заявляемое техническое решение отличается от известного аналога выполнением емкости из металла, стенки при этом включают как минимум три горизонтальных ряда, каждый из которых состоит из плоских трапециевидных граней, сопряженных между собой боковыми сторонами. Печь, служащая источником тепла, расположена с внешней стороны емкости, выполнена в форме на основе объемной многогранной фигуры, при этом количество боковых граней печи равно количеству граней в нижнем ряду емкости.
Недостатками данного технического решения является недостаточная жесткость, и, как следствие, быстрый износ, за счет того, что устройство для принятия горячих ванн имеет круглую форму поперечного сечения. Кроме того дерево, из которого изготовлены стенки и днище, является хрупким и недолговечным материалом для испытываемых в процессе эксплуатации нагрузок.
Известно техническое решение, выбранное в качестве прототипа, представляющее собой устройство для принятия горячих ванн, содержащее металлическую емкость для заполнения водой, внутри которой размещены деревянный пол и скамьи. Металлическая емкость имеет выпуклое дно и выполнено из секторов, образующих в поперечном сечении многоугольник. Устройство также содержит опору для установки емкости над источником тепла, в качестве которого используют открытый огонь или тлеющие угли. Патент РФ на полезную модель №115208, МПК А61Н 33/00, опубликован 27.04.2012.
Заявляемое техническое решение отличается от известного аналога тем, что стенки емкости включают как минимум три горизонтальных ряда, каждый из которых состоит из плоских трапециевидных граней, сопряженных между собой боковыми сторонами, а меньшее основание трапеции сопрягается с большим основанием трапециевидной грани нйжераспбложенного ряда, днище выполнено плоским в форме равностороннего многоугольника. В качестве источника тепла устройство содержит печь, которая расположена с внешней стороны емкости, выполнена в форме на основе объемной многогранной фигуры, при этом количество боковых граней печи равно количеству граней в нижнем ряду емкости.
В известном техническом решении по приведенному выше патенту каждый сектор стенки купели имеет скругленную форму. Такая конструкция не обладает достаточной жесткостью, так как не может в достаточной мере сопротивляться изгибающему моменту, особенно в процессе - эксплуатации, когда емкость заполнена водой и в ней размещены люди.
Технический результат заявляемого технического решения проявляется в повышении жесткости конструкции. За счет ребер жесткости, образующихся на месте сопряжения граней емкости и граней Печи, количество боковых граней которой соответствует количеству граней нижнего ряда емкости, обеспечивается сопротивление возникающей нагрузки на изгиб и повышение жесткости устройства в целом.
Технический результат достигается тем, что устройство для принятия горячих ванн, включающее металлическую емкость, содержащую стенки и днище, согласно техническому решению содержит печь, выполненную в форме на основе объемной многогранной фигуры, расположенную с внешней стороны емкости, в нижней ее части и жестко соединенную со стенками емкости, а стенки емкости включают, как минимум, три горизонтальных ряда, расположенных под углом друг к другу, каждый из рядов выполнен плоскими трапециевидными гранями, сопряженными между собой боковыми сторонами, а меньшее основание трапеции сопрягается с большим основанием трапециевидной грани нижерасположенного ряда, днище выполнено плоским в форме равностороннего многоугольника, а стороны многоугольника сопряжены с нижними основаниями трапециевидных граней нижнего ряда. Количество боковых граней печи равно количеству граней нижнего ряда емкости. На стенках емкости с внутренней стороны могут быть закреплены крепежные элементы для монтажа сидения. В нижней части металлической емкости может быть расположено сливное отверстие.
В целях понимания заявляемого технического решения под сопряжением граней следует понимать неразрывное соединение граней между собой с образованием ребра в месте их стыка, выполненное любым методом, в частности сваркой или путем сгиба из единой детали.
Выполнение емкости из металла, обладающего высокими показателями механических свойств, такие как прочность, твердость, упругость улучшают показатели жесткости устройства.
Выполнение источника тепла устройства для принятия горячих ванн в виде печи, в форме на основе объемной многогранной фигуры, расположенной с внешней стороны емкости, в нижней ее части обеспечивает надежное и жесткое соединение печи со стенками емкости. Печь в такой форме обладает требуемой жесткостью, а счет вертикальных ребер, образованных на месте стыка граней, и способна равномерно воспринимать нагрузки, передаваемые на нее от емкости, заполненной водой и с людьми внутри нее.
Выполнение стенок и днища по форме и расположению согласно заявляемому решению позволяют создать устройство для принятия горячих ванн замкнутым по форме, схожей с полусферообразной, обеспечивающей устойчивость емкости относительно оси симметрии и равномерно воспринимающей нагрузки. Ребра жесткости, образованные на сопряжении плоских трапециевидных граней, расположенных под углом друг к другу, существенно увеличивают жесткость конструкции, принимают на себя часть нагрузки, увеличивая устойчивость конструкции к изгибающему моменту, тем самым, предотвращая его деформацию.
Выполнение металлической емкости как минимум тремя горизонтальными рядами, как установлено опытным путем, делают устройство достаточно жестким за счет большего количества образуемых горизонтальных ребер жесткости, возникающих в месте сопряжения плоских трапециевидных граней, меньшее основание которых сопрягается с большим основанием трапециевидной грани нижерасположенного ряда. Формирование каждого ряда емкости путем сопряжения граней своими боковыми сторонами с образованием вертикальных ребер жесткости также увеличивают жесткость конструкции. Вертикальные и горизонтальные ребра жесткости принимают на себя часть нагрузки, увеличивая устойчивость конструкции к изгибающему моменту, тем самым предотвращая его деформацию.
Выполнение граней плоскими также увеличивает жесткость конструкции и формирует при соединении граней друг с другом прямолинейные ребра жесткости, что увеличивает общую жесткость конструкции. Каждая из плоских граней, сопрягаясь с соседней, образует прямую линию, по которой удобно выполнять сварочный шов, принимая нагрузки и сохраняя надежность и жесткость конструкции.
Поскольку днище металлической емкости, воспринимающее на себя часть внешней нагрузки выполнено плоским в форме равностороннего многоугольника, стороны которого сопряжены с нижними основаниями трапециевидных граней нижнего ряда, устройство устойчиво относительно его центральной оси симметрии и его устойчивость не уменьшается с увеличением количества горизонтальных рядов или количества граней в ряду.
Жесткое соединение печи со стенками емкости позволяет получить дополнительные горизонтальные ребра жесткости на месте стыка верхней части печи и граней емкости. Образованные горизонтальные ребра воспринимают на себя часть нагрузки, сохраняя надежность и жесткость конструкции.
Крепежные элементы на стенках емкости с их внутренней стороны обеспечивают жесткое соединение монтируемых в металлическую емкость сидений для удобного нахождения в емкости людей.
Сливное отверстие позволяет производить отток воды после эксплуатации устройства для принятия горячих ванн, не переворачивая емкость, что исключает риск повреждения и/или деформации ее конструкции, и не применяя дополнительных средств.
Кроме того, выполнение емкости рядами, расположенными под углом друг к другу, обеспечивает возможность расположения тела человека в удобном полусидячем положении, позволяющем проводить водные процедуры в расслабленном состоянии мышц спины.
Конструкция устройства для принятия горячих ванн далее поясняется с помощью фигур, на которых представлен один из предпочтительных вариантов исполнения устройства. На фигуре 1 схематично представлен вид сбоку на устройство для принятия горячих ванн. На фигуре 2 схематично представлен вид сверху устройства для принятия горячих ванн.
Далее со ссылками на фигуры описана конструкция устройства для принятия горячих ванн. На фиг. 1-2 изображены: 1 - емкость, 2 - днище, 3 - сливное отверстие, 4 - грань, 5 - ребро, 6 - крепежные элементы для установки сидений, 7 - печь, 8 - подставка.
Устройство для принятия горячих ванн представляет собой емкость (1), выполненную из металла, обладающего высокими показателями прочности, твердости, упругости, делающего конструкцию жесткой. Емкость (1) содержит стенки и днище (2). Стенки образованы, как минимум, тремя горизонтальными рядами, расположенными под углом друг к другу. Каждый из рядов выполнен плоскими трапециевидными гранями (4), сопряженными между собой боковыми сторонами, образовывая при этом ребра (5). При этом меньшее основание трапециевидной грани (4) одного ряда сопрягается с большим основанием трапециевидной грани (4) нижерасположенного ряда. Сопряжение граней (4) может быть выполнено, например, как путем сварки, так и путем сгиба из единой детали. Днище (2) выполнено плоским в форме равностороннего многоугольника, а стороны многоугольника сопряжены с нижними основаниями трапециевидных граней (4) нижнего ряда. Многоугольник, образующийся гранями (4) горизонтальных рядов, в поперечном сечении металлической емкости (1) может быть в виде шестиугольника, восьмиугольника, десятиугольника. С внешней стороны емкости (1), в нижней ее части, установлена печь (7) для подогрева воды в устройстве. Печь (7) жестко соединена со стенками емкости. Устройство может быть установлено на подставке (8).
Емкость (1) содержит сливное отверстие (3). Сливное отверстие (3) расположено преимущественно в нижней части емкости (1), например, на днище (2) или на одной из граней (4) нижнего ряда, что позволяет производить слив воды после эксплуатации устройства для принятия горячих ванн, не переворачивая емкость (1), что исключает риск повреждения/деформации ее конструкции, и не применяя дополнительных средств. К сливному отверстию (3) может быть подведена сливная труба с краном.
Угол, образованный наружной поверхностью каждой грани (4) к плоскости земли может быть острым и больше углов, образованных наружными поверхностями каждых граней (4) нижерасположенных рядов и плоскостью.
Днище (2) с внутренней стороны может содержать настил (на фигурах не показан), например, из дерева, возможно находящимся на разном уровне (в виде ступенек).
Печь (7) выполнена в форме на основе объемной многогранной фигуры, например, в виде призмы. На месте стыка граней печи (7) образованы вертикальные ребра жесткости. На месте стыка верхней части печи (7) и граней (4) нижнего горизонтального ряда емкости (1) образуются горизонтальные ребра жесткости.
Количество боковых граней печи (7) может быть равно количеству граней в нижнем ряду емкости (1). Такая конструкция печи (7) и емкости (1) позволяет устройству для принятия горячих ванн быть устойчивым и жестким, не зависимо от количества граней в горизонтальном ряду емкости (1).
Внутри емкости (1), на ее стенках, установлены и жестко присоединены с помощью крепежных элементов (6) сидения (на фигурах не показаны), необходимые для индивидуального или группового нахождения в емкости (1) людей. Сидения могут быть установлены по периметру внутри емкости (1).
Устройство может быть установлено на подставке (8), преимущественно металлической. Подставка (8) может быть образована горизонтальными и вертикальными балками, при этом соединенные горизонтальные балки могут образовывать многоугольники, количество сторон которых соответствует количеству сторон многоугольника в поперечном сечении емкости (1), при этом нижняя часть емкости (1) и печь (7) находятся в пространстве, образованном горизонтальными и вертикальными балками.
К емкости (1) может приставляться лестница с перилами.
Внутренняя часть емкости (1) и ее борт, который образовывает верхняя часть емкости (1), могут быть обшиты прочным и влагоустойчивым деревом, преимущественно кедром, из которого также могут быть выполнены другие комплектующие устройства для принятия горячих ванн (лестница с перилами, сидения, настил днища).
Один из предпочтительных вариантов использования заявленного устройства продемонстрирован далее на примере.
Металлическая емкость (1) устанавливается на металлической подставке (8), таким образом, что часть емкости (1) и печь (7) находятся в пространстве, образованном горизонтальными и вертикальными балками, и емкость (1) наполняется водой, например, с помощью подведенного шланга. В камеру горения печки (7) закладывается и поджигается топливный материал, осуществляя равномерный прогрев воды в емкости (1), расположенной над печкой (7). Образующиеся при этом газообразные продукты сгорания выходят через дымовую трубу (на фигурах не показана). По лестнице с перилами в емкость (1) поднимаются люди и принимают удобное положение, садясь на сидения, жестко установленные с помощью крепежных элементов (6) к стенкам емкости (1). В это время конструкция испытывает нагрузки, в частности, на изгиб, под действием масс воды и находящихся в емкости людей. Часть нагрузок, приходящихся как на стенки емкости (1), так и на ее днище (2), принимают на себя ребра (5) жесткости, образованные на сопряжения боковых сторон плоских трапециевидных граней (4) и меньших оснований плоских трапециевидных граней (4) с большими основаниями плоских трапециевидных граней (4) нижерасположенного ряда, а также ребра, образованные на месте сопряжения граней печи (7). Благодаря ребрам (5), а также металлу, как материалу изготовления, обладающему высокими показателями прочности, твердости, упругости, конструкция приобретает необходимую жесткость, предотвращая его деформацию, обусловленную способностью сопротивляться изгибающему моменту.
Кроме того, емкость (1) устойчива относительно оси симметрии благодаря своей форме, схожей с полусферообразной, образованной стенками и плоским днищем (2), которое в свою очередь имеет форму многоугольника, каждая сторона которого соединена с нижним основанием плоской трапециевидной грани (4) нижнего ряда. Такая форма способствует тому, что устойчивость к нагрузкам, приходящимся на днище (2), не уменьшается с увеличением количества горизонтальных рядов или количества граней в каждом ряду.
Температурное поле воды уравнено, благодаря описанной форме, схожей с полусферообразной и металлу, как материалу изготовления, обладающего высокой удельной теплоемкостью.
По завершению водных процедур открывается кран, и происходит отток воды из трубы, подведенной к сливному отверстию (3). Открываются дверцы печи (7) и производится очистка топочной камеры от прогоревшего топливного материала.
Устройство для принятия горячих ванн может быть изготовлено следующим образом.
В качестве материала изделия может быть использована нержавеющая сталь, например, марки AISi 304. Грани (4) нужных размеров вырезают из готовых листов нержавеющей стали, соединяют между собой с помощью сварки под заданными углами друг другу, приваривают днище (2) формой, соответствующей поперечному сечению будущей емкости (1). Емкость (1) приобретает замкнутую полусферообразную форму с тремя или более поперечными рядами и сечением в виде многоугольника. Кроме сварки сопряжение граней (4) может быть выполнено, например, путем сгиба из единой детали.
На боковой грани (4) металлической емкости (1) или на его днище (2) вырезается сливное отверстие (3).
Корпус печи (7) изготавливается аналогичным образом: грани призмы нужных размеров вырезают из готовых листов жаропрочного металла, соединяют между собой с помощью сварки под заданными углами друг другу. Кроме сварки сопряжение граней может быть выполнено, например, путем сгиба из единой детали. Количество боковых граней печи (7) равно количеству граней нижнего ряда емкости (1). Емкость (1) устанавливается на печь (7) так, что нижняя часть емкости (1) заполняет пространство в верхней части печи (7). Место стыка печи (7) и емкости (1) соединяют сваркой.
На печи (7) может быть установлена дымовая труба для выхода продуктов сгорания.
Сварные швы отшлифовываются. Поверхность металлической емкости (1) и печи (7) обрабатывается шлифовкой, в частности сатинированием, при котором частично снимается часть материала, для получения полублестящей поверхности от микронеровностей.
С внутренней части емкости (1), по ее периметру, устанавливаются крепежные элементы (6), к которым закрепляют сидения, например, в виде скамей. Борта емкости (1), ее внутренняя верхняя поверхность и днище (2) также могут быть обшиты деревом.
Металлическая емкость (1) может быть установлена на подставке (8), преимущественно металлической, таким образом, что часть емкости (1) и печь (7) находятся в пространстве, образованном горизонтальными и вертикальными балками. Балки могут быть соединены друг с другом с помощью сварки либо крепежных элементов.
Представленные фигуры, описание конструкции и использования устройства не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявляемой формулы.
Заявленное устройство для принятия горячих ванн может быть использовано в качестве переносного банного чана для принятия релаксационных и гигиенических водных процедур под открытым небом в санаториях, на дачах и других местах отдыха. Оно обладает высокими прочностными характеристиками за счет образованных на месте стыка граней ребер жесткости, которые обеспечивают сопротивление возникающей нагрузке на изгиб и повышение жесткости емкости.