НАГРЕВАТЕЛЬ АРМЕЙСКИЙ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА
ARMY HEATER, METHOD OF ITS MANUFACTURING AND DEVICE TO THIS EFFECT

Данное изобретение относится к нагревателям для разогрева пищи, ее варки, кипячения воды, нагрева медицинских инструментов с целью их дезинфекции в полевых и походных условиях. Нагреватель предназначен преимущественно для использования в армии. Он может быть также использован геологами и туристами. Изобретение может быть использовано в области пакетирования.
Изобретение касается способов изготовления нагревателей и средств их изготовления. Изобретение в равной мере также касается средств для пакетирования штучных изделий (продукции), способов пакетирования и средств, обеспечивающих пакетирование изделий.
Известны нагреватели портативные, каждый из которых включает выполненную из пластины подставку с нижними и верхними опорами, образующими группу опор, при этом в рабочем положении нагревателя подставка имеет средство фиксации твердого топлива, расположенное между верхними опорами в рабочем положении нагревателя, причем средство фиксации топлива в рабочем положении образовано площадкой, расположенной между опорами [1, 2, 3].
В известных нагревателях подставка в рабочем ее положении образована изогнутыми в вертикальной плоскости опорами пластины, для чего в пластине (заготовке для выполнения подставки) выполнены по ее периметру прорези.
Недостатками известных нагревателей является то, что они не имеют средств фиксации твердого топлива на подставках нагревателей в их походном и транспортном положениях (далее «походном» положении). Следует заметить, что в походном положении нагреватель находится в ранце солдата, а в транспортном положении нагреватель находится в транспортном средстве (преимущественно в пакетах) на пути следования к месту его использования. Известны также портативные разогреватели, включающие подставки [4, 5]. Наиболее близким по сущности и достигаемому эффекту является нагреватель, включающий подставку, имеющую опоры, средство фиксации на подставке твердого топлива в рабочем положении нагревателя и средство фиксации твердого топлива в транспортном положении нагревателя [6].
Конструкция известного нагревателя предусматривает способ его изготовления, включающий операции изготовления подставки нагревателя и соединение с ней твердого топлива.
Для того чтобы соединить топливо с пластиной подставки, изготавливают контейнер с ячейками под топливо, герметизируют контейнер с топливом в нем крышкой, на которую укладывают пластину подставки и закрепляют пластину на контейнере.
В известном нагревателе подставка выполнена из цельной пластины, средство фиксации твердого топлива на подставке в транспортном положении нагревателя (когда пластина имеет плоскую форму) выполнено в виде отштампованного из пластмассы специального упомянутого контейнера, прикрепленного к пластине. Топливо выполнено из отдельных твердых таблеток сухого спирта, имеющих в плане круглую форму.
С целью исключения повреждения твердого топлива в походном положении нагревателя, а также с целью исключения проникновения влаги в поры твердого топлива в контейнере для каждой таблетки топлива имеется отдельная упомянутая ячейка. В связи с этими особенностями конструктивного исполнения данного нагревателя он в походном положении имеет плоскую форму. Вследствие плоской формы нагревателя при его переноске в ранце или при транспортировке в транспорте из-за слабой несущей способности контейнера таблетки топлива могут испытывать существенные нагрузки, могущие быть причиной разрушения топлива и невозможности его использования в разрушенном состоянии на подставке нагревателя.
Наличие острых кромок нагревателя в походном положении создает условия повреждения как нагревателя, так и смежных с ним предметов, находящихся в ранце пользователя или в транспортном средстве при транспортировке нагревателей.
Кроме вышеизложенных недостатков, известный нагреватель из-за необходимости применения специального контейнера с крышкой под твердое топливо имеет сравнительно большую материалоемкость и трудоемкость изготовления.
Следует также отметить недостаточную несущую способность нижних опор подставки при использовании нагревателя на слабых грунтах в полевых условиях вследствие того, что подставка в полевых условиях опирается на землю острыми кромками нижних опор, что может приводить к перекосу подставки и падению емкости во время ее нагрева.
Небольшой просвет между опорной поверхностью, на которую опирается подставка, и средством фиксации топлива или площадкой подставки, на которой находится топливо во время его сгорания, приводит к оттоку тепла в сторону опорной поверхности или земли при сгорании топлива, что приводит к увеличению времени нагрева нагреваемой емкости и перерасходу топлива.
Существенным недостатком известного нагревателя является также то, что его конструкция решает задачу изготовления портативных нагревателей, однако эта конструкция не предусматривает возможности увеличения мощности нагревателя. Вследствие этого данная конструкция не позволяет без изменения ее конструкции увеличить габариты нагревателя и мощность, поскольку при увеличении габаритов такого нагревателя необходимо увеличить габариты контейнера под твердое топливо, его прочность и толщину стенки контейнера, что приведет к необходимости замены материала контейнера и большим материальным издержкам.
Необходимость применения дополнительного средства крепления пластины к крышке контейнера нагревателя также существенно усложняет его конструкцию.
Решаемой и достигаемой целью настоящего изобретения является упрощение конструкции нагревателя, расширение его функциональных возможностей и упрощение технологии изготовления.
Цель достигается использованием нагревателя, включающего подставку, имеющую опоры, средство фиксации на подставке твердого топлива в рабочем положении нагревателя и средство фиксации топлива в походном положении нагревателя, при этом средство фиксации топлива в походном положении образовано опорами подставки, взаимодействующими с поверхностью твердого топлива.
Опоры подставки в походном положении нагревателя расположены параллельно и взаимодействуют с топливом с его боковых сторон.
Высота каждой опоры в походном положении нагревателя равна высоте расположенного между опорами топлива, а конец каждой опоры выполнен с отбортовкой, взаимодействующей с торцевой поверхностью топлива.
Опоры подставки расположены на цилиндрической, прямоугольной или многоугольной образующей нагревателя в его походном положении.
Средство фиксации топлива в рабочем положении включает выступающую вверх часть, расположенную между верхними опорами подставки, при этом в середине выступающей части выполнено сквозное отверстие.
Опоры, взаимодействующие с поверхностью твердого топлива в походном положении нагревателя, выполнены из цельной гибкой пластины.
Опоры, взаимодействующие с поверхностью твердого топлива в походном положении нагревателя выполнены из отдельных перекрещивающихся между собой пластинчатых полос, расположенных одна над другой и связанных между собой в средней части, образующей средство для фиксации твердого топлива в рабочем положении.
Опоры, взаимодействующие с поверхностью твердого топлива в походном положении нагревателя, выполнены из перекрещивающихся отрезков проволоки, связанных между собой в местах скрещения, при этом перекрестие отрезков проволоки образует средство для фиксации твердого топлива в рабочем положении нагревателя.
Материал, из которого выполнены пластина, пластинчатые полосы и проволока выбраны из условия их пластической деформации и упругости, обеспечивающих возможность обжатия опор вокруг топлива и плотного контакта с твердым топливом при изготовлении нагревателя, а также поджатие опор к твердому топливу в походном положении за счет сил упругости материала.
Твердое топливо, расположенное на средстве его фиксации между верхними опорами подставки в рабочем положении нагревателя выполнено с фитилем из воска или парафина, при этом подставка нагревателя использована в качестве подсвечника.
Цель изобретения достигается также способом изготовления нагревателя, включающим операции изготовления подставки нагревателя и соединение с ней твердого топлива, причем перед соединением с подставкой топлива сначала отгибают опоры в стороны, затем располагают между опорами топливо, после чего опоры сближают и обжимают вокруг топлива до соприкосновения внутренних поверхностей опор с внешней поверхностью топлива.
Цель изобретения достигается также устройством для реализации способа при изготовлении нагревателя, которое выполнено из двух расположенных друг против друга полых зубчатых оправок, при этом в рабочем положении устройства зубья обеих оправок расположены между собой с возможностью противоположного скольжения вдоль внешних поверхностей опор подставки при их пластической деформации. В полости каждой зубчатой оправки выполнен упор для взаимодействия с опорами подставки.
Упор выполнен в углу торцевой части каждой оправки и поверхность упора выполнена по радиусу тела вращения.
Устройство для реализации способа во втором его исполнении включает одну часть - полую зубчатую оправку и противоположную первой части вторую часть, при этом в поперечном сечении внутренняя поверхность каждого зуба зубчатой оправки выполнена по форме внешней поверхности опоры нагревателя в его походном положении, а форма внешней поверхности второй части устройства выполнена по форме внутренней поверхности каждой опоры в походном положении нагревателя.
Согласно данному изобретению конструкция нагревателя способ его изготовления и устройство для реализации способа позволяют исключить необходимость применения контейнера под топливо, расширяют функциональные возможности нагревателя путем обеспечения возможности увеличения его габаритных размеров и мощности, а также позволяют существенно сократить число операций изготовления нагревателя.
Согласно данному изобретению в прямом своем назначении подставка нагревателя выполняет первую основную свою функцию держателя нагреваемой емкости и топлива во время его сгорания и вторую новую функцию - функцию контейнера, удерживающего топливо в самой подставке во время переноски нагревателя или его транспортировки.
Следует также отметить, что данное изобретение по сути представляет новое техническое решение, решающее задачу пакетирования штучных изделий с помощью подставки, которая при этом выполняет функции контейнера, или с помощью контейнера, выполняющего функции подставки в соответствии с нижеизложенным описанием изобретения. В связи с этим представленное изобретение решает дополнительные цели пакетирования штучных изделий с помощью подставок-контейнеров многоразового использования, причем без изделий такие контейнеры-подставки могут принимать плоскую форму.
На фиг.1 показан нагреватель в рабочем положении;
на фиг.2 - нагреватель в походном и транспортном положениях;
на фиг.3 - сечение А-А на фиг.2;
на фиг.4 - вид Б на фиг.2;
на фиг.5 - вид В на фиг.2;
на фиг.6 - нагреватель, используемый в качестве подсвечника;
на фиг.7- первое исполнение пластины (заготовки) для изготовления нагревателя;
на фиг.8 - средство фиксации твердого топлива подставки нагревателя, выполненное в виде выступа, например в виде усеченного конуса;
на фиг.9 - второе исполнение пластины (заготовки) для изготовления нагревателя;
на фиг.10 - нагреватель в продольном сечении, выполненный из второй пластины;
на фиг.11 - исполнение заготовки нагревателя, которая выполнена из пластинчатых перекрещивающихся полос, связанных между собой в середине заготовки;
на фиг.12 - нагреватель в продольном сечении, заготовка которого выполнена из пластинчатых полос;
на фиг.13 - исполнение заготовки нагревателя, которая выполнена из перекрещивающихся отрезков проволоки, связанных между собой в местах скрещивания;
на фиг.14 - нагреватель в продольном сечении, заготовка которого выполнена из связанных между собой отрезков проволоки;
на фиг.15 - подставка нагревателя в рабочем положении, выполненная из связанных между собой отрезков проволоки;
на фиг.16 - устройство для изготовления нагревателя, выполненное из двух полых зубчатых оправок;
на фиг.17 - взаимное расположение зубчатых оправок устройства для изготовления нагревателя и пластины (заготовки) в начале процесса изготовления нагревателя;
на фиг.18 - устройство для изготовления нагревателя в его продольном сечении в процессе изготовления нагревателя путем деформации опор подставки в зубчатых оправках;
на фиг.19 - устройство для изготовления нагревателя в его продольном сечении в процессе изготовления, завершающая операция выполнения отбортовок опор и фиксации твердого топлива между опорами;
на фиг.20 - сечение Г-Г на фиг.18;
на фиг.21 - второе исполнение устройства для изготовления нагревателя, выполненное из двух частей, одна из которых представляет собой полую зубчатую оправку, а вторая часть выполнена в виде цилиндрической оправки, входящей в полость зубчатой оправки;
на фиг.22 - процесс изготовления подставки нагревателя из пластины заготовки с использованием второго исполнения устройства для изготовления нагревателя.
Нагреватель в описанном конкретном примере исполнения выполнен из гибкой пластины, обладающей свойствами пластической деформации и упругости, и представляет собой подставку 1 (фиг.1), имеющую опоры 2-9, средство 10 фиксации на подставке твердого топлива 11 (далее - топливо) в рабочем положении нагревателя. Средство 10 фиксации топлива в основном примере исполнения нагревателя представляет собой площадку, образованную центральной частью пластины (фиг.1, 3).
Подставка 1 может быть выполнена из других элементов, которые представлены ниже в данном описании. Топливо 11 выполнено в данном примере исполнения нагревателя в виде круглых в плане таблеток сухого спирта. Форма топлива в другом исполнении нагревателя может быть прямоугольной, многоугольной или овальной или иметь какую-либо другую форму.
Нагреватель включает другое средство фиксации топлива 11 в походном и транспортном положениях нагревателя (далее в походном положении). Это другое средство фиксации топлива образовано опорами 2-9 подставки (фиг.2), взаимодействующими с поверхностью топлива 11 с его противоположных боковых сторон.
В подставке между ее опорами 2-9 может располагаться одна или несколько смежных таблеток топлива 11 как в походном, так и в рабочем положениях нагревателя. В данном примере исполнения нагревателя (фиг.1) в его рабочем положении между опорами 2-5 расположена одна таблетка топлива 11. В зависимости от высоты каждой таблетки высота топлива между верхней группой опор 2-5 в рабочем положении нагревателя выбирается в зависимости от теплового режима нагрева.
Верхняя группа опор 2-5 предназначена для поддержки нагреваемой емкости 12 (фиг.1), другая группа опор 6-9 предназначена для удержания подставки 1 на опорной поверхности 13, на которой устанавливают подставку 1 перед нагревом емкости 12.
Опоры 2-9 подставки 1 в походном положении нагревателя (фиг.2) расположены параллельно и находятся в поджатом состоянии к поверхности топлива 11; в представленном примере исполнения опоры расположены по цилиндрической образующей нагревателя в поперечном его сечении на виде сверху и снизу (фиг.4 и 5). Эта форма предопределена формой топлива 11. Опоры могут также располагаться по прямоугольной, многоугольной и иной форме нагревателя в его поперечном сечении в походном положении при условии, что топливо 11 будет иметь в плане аналогичную форму.
Высота каждой опоры 2-9 в походном положении нагревателя равна высоте топлива или сумме высот отдельных таблеток топлива 11, расположенных между каждой упомянутой группой опор 2-5 или 6-9. Конец каждой опоры выполнен с отбортовкой 14 (фиг.1-5), взаимодействующей с торцовой плоской поверхностью 15 (фиг.2) топлива 11, поверхность которого с целью исключения проникновения влаги в его поры покрыта тонкой водонепроницаемой пленкой целлофана или воска.
Подставка 1 (фиг.6) может быть применена по новому назначению - в качестве подсвечника, для чего используют выполненную из парафина или воска свечу 16 с фитилем 17, при этом форму свечи 16 выполняют идентичной форме топлива 11, выполненного из сухого спирта.
Средство 10 фиксации твердого топлива в рабочем положении (фиг.8) в другом исполнении подставки выполнено в виде выступа, например в виде усеченного конуса 18, расположенного между верхними опорами 2-5 подставки 1, при этом в середине усеченного конуса выполнена плоская площадка 19, в центре которой в пластине имеется сквозное отверстие 20.
Предусмотрен способ изготовления нагревателя из заготовки, в частности из пластины 21 (фиг.7), в которой выполнены прорези 22. Этот способ применим к изготовлению нагревателей из других заготовок и элементов, которые описаны ниже.
В первом исполнении устройство для реализации способа (фиг.16-20) выполнено из двух расположенных друг против друга полых зубчатых оправок 23 и 24 с соответствующими им зубьями 25 и 26, при этом в рабочем положении устройства зубья 25 и 26 обеих оправок расположены между собой (фиг.20) с возможностью противоположного скольжения вдоль внешних поверхностей 27 опор 2-9 (фиг.18) подставки при ее формовании в оправках. В полости 28 каждой зубчатой оправки 23 и 24 выполнен упор 29 (фиг.18, 19) для взаимодействия с торцами 30 (фиг.18) опор 2-9 подставки изготавливаемого нагревателя. Упор 29 выполнен в углу торцевой части 31 каждой оправки и поверхность 32 упора выполнена по радиусу тела вращения.
Во втором исполнении устройства (фиг.21) для реализации способа оно включает одну часть - полую зубчатую оправку 33 с зубьями 34 и противоположную вторую часть 35 (цилиндрическую оправку - формователь), при этом в поперечном сечении внутренняя поверхность 36 каждого зуба 34 зубчатой оправки 33 выполнена по форме внешней поверхности 27 (фиг.2) любой из опор 2-9 нагревателя в его походном положении, а форма внешней поверхности 37 (фиг.21) второй части 35 устройства выполнена по форме внутренней поверхности 38 (фиг.3) каждой опоры 2-9 в походном положении нагревателя. На фиг.20 позицией 36 показаны внутренние поверхности зубьев оправок 23 и 24, а позицией 38 - внутренние поверхности опор 2-9.
Изготавливают нагреватель посредством устройства, которое имеет первое исполнение, следующим образом. Заготовку для изготовления подставки, выполненную из пластины 21 с прорезями 22 (фиг.7), или заготовку из пластины 21 с вырубленными из нее промежутками (фиг.9), или заготовку 39 (фиг.11), выполненную из пластинчатых связанных в средней части полос 40, или заготовку 41 (фиг.13), выполненную из перекрещивающихся связанных в местах скрещения отрезков 42 проволоки, располагают между оправками 23 и 24 так, как это показано на фиг.17. Перемещают оправки 23 и 24 навстречу друг другу по стрелкам, при этом зубья 25 оправки 23 упираются в опоры 6-9 заготовки 21, а зубья 26 оправки 24 упираются в опоры 2-5 заготовки 21. От действия зубьев оправок при их дальнейшем перемещении опоры изгибаются в соответствующие стороны и пластически деформируются. Если в полостях 28 (фиг.17) оправок 23 и 24 расположить перед их перемещением твердое топливо 11, то пластическая деформация опор 2-9 происходит при соприкосновении наружных поверхностей 27 опор (фиг.18) с внутренними поверхностями 36 зубьев оправок 23 и 24. При этом происходит обжатие топлива 11 (с его внешних сторон в направлении центральной части топлива) зубьями 25 и 26 оправок, которые занимают положение, показанное на фиг.18. При дальнейшем перемещении оправок навстречу друг другу торцы 30 опор 2-9 упираются в упоры 31, скользят по поверхности 32, изгибаются внутрь оправок и при этом образуются отбортовки 14 опор (фиг.9), которые, прикасаясь с торцевой поверхностью 15 твердого топлива, сжимают его в продольном направлении устройства плавным усилием, не допускающим разрушения топлива. В результате отбортовки 14 запирают топливо 11 между опорами 2-9. После этого оправки 23 и 24 разводят в стороны, изготовленный нагреватель в его походном положении освобождают от оправок и цикл повторяют.
Если при изготовлении нагревателя вместо топлива в оправках разместить цилиндрические оправки, размеры которых соответствуют размерам топлива, то при завершении вышеописанного цикла изготовления получают подставку без топлива. В этом случае топливо закладывают затем вместо цилиндрических оправок в подставку между опорами 2-9 так, как это показано на фиг.2. Для того чтобы вложить топливо в подставку 1, незначительно разводят в стороны обладающие упругостью опоры 2-9, вставляют между ними топливо 11 и отпускают опоры, которые за счет сил упругости прижимаются к наружной поверхности топлива.
Эти варианты изготовления нагревателей не исключают применение конструкции подставки, которая не имеет отбортовок 14 опор 2-9. Если опоры выполняются без отбортовок 14, тогда упругость опор рассчитывается из условия, во-первых, их деформации при изготовлении и приведении подставки в рабочее положение (фиг.1), а во-вторых, из условия плотного поджатия опор к внешней поверхности топлива в походном положении нагревателя с целью надежной фиксации топлива 11 в подставке 1, не имеющей отбортовок 14 опор.
Устройство для изготовления нагревателей во втором его исполнении (фиг.21 и 22) работает следующим образом. Располагают между первой частью устройства - полой зубчатой оправкой 33 и второй частью 35 устройства - цилиндрической оправкой - формователем (под цилиндрическое топливо) пластину 21 и вводят между зубьями 34 оправки 33 вторую часть 35 устройства. При этом зубья 34 упираются в опоры 2-5 (фиг.22), изгибают их в сторону второй части 35 устройства, а затем обжимают опоры 2-5 вокруг второй части 35. Затем пластину переворачивают другой стороной и зубья 34 оправки при введении в нее второй части 35 устройства упираются в опоры 6-9, изгибают эти опоры в сторону второй части 35 устройства, а затем обжимают их вокруг второй части 35. Это устройство не предусматривает изготовление отбортовок 14 опор.
В случае использования устройства, показанного на фиг.16-20, для изготовления нагревателей в штампе процесс изготовления может быть автоматическим при автоматической подаче заготовок подставок и топлива в рабочую полость штампа.
Изготовленный вышеописанным образом нагреватель работает следующим образом. Приводят нагреватель из походного положения (фиг.2) в рабочее положение (фиг.1), для чего разводят в стороны опоры 2-9 и вынимают из подставки 1 топливо 11. Устанавливают опоры 6-9 на опорную поверхность 13, поджигают топливо 11, располагают его между опорами 2-5, на которые затем устанавливают нагреваемую емкость 12. После нагрева последней и ее содержимого до уровня кипячения, разогрева или варки пищи приводят подставку 1 нагревателя в походное положение в обратном порядке. При необходимости стерилизации медицинского инструмента в походных условиях его стерилизуют с помощью данного нагревателя на открытом огне или путем кипячения в емкости 12.
Использование нагревателя в новом качестве - в качестве подсвечника осуществляют путем установки на средстве 10 фиксации топлива свечи 16, выполненной из воска с фитилем 17. Использование нагревателя в качестве подсвечника осуществляют при небольших (настольных или портативных) размерах нагревателя.
Размеры данного нагревателя в описанном техническом решении не регламентированы и зависят от задаваемого теплового режима и длительности нагрева емкости до состояния кипячения заданного объема воды или варки пищи. В соответствии с этим выбирают размеры подставки.
Данное изобретение благодаря новому средству фиксации топлива между опорами подставки нагревателя в его походном положении обеспечивает возможность увеличения размеров подставки и, соответственно, увеличения размеров нагреваемой емкости, что существенно повышает функциональные возможности нагревателя. В связи с этим нагреватель данного типа может быть выполнен как портативным для переноски его в ранце, служащим для нагрева емкости в объеме около 0,5 литра, так и стационарным, имеющим большие размеры, служащим для кипячения воды и варки пищи в объеме от 1 до 10 и более литров.
Другим преимуществом данного изобретения является то, что оно исключает необходимость изготовления специальных средств фиксации топлива на подставке в походном положении нагревателя, что существенно упрощает конструкцию последнего. При этом вследствие повышения просвета между опорной поверхностью и нижней поверхностью средства фиксации топлива существенно повышена тяга воздуха под нагревателем во время сгорания топлива и уменьшен отток тепла в сторону опорной поверхности 13.
Опыт показал, что во время нагрева 150 грамм воды до кипения в течение 3 минут нагрев опорной поверхности 13 под нагревателем составил 35 градусов, при этом в качестве твердого топлива использовался сухой спирт, имеющий диаметр 30 мм и толщину 10 мм. Объем сгоревшего топлива составил 30%. Приблизительно отток тепла при горении топлива в сторону опорной поверхности благодаря увеличению просвета между топливом и опорной поверхностью удалось уменьшить вдвое, а интенсивность нагрева повысить 1,5 раза. При этом существенно сокращен расход топлива.
Источники информации
1. FR 2551643 A.
2. FR 2656785 А1.
3. FR 2683988 A1.
4. FR 346748.
5. DE 3538243 А.
6. RU 2135064 C.