Устройство для размещения разогретых кальянных углей (варианты)
DEVICE FOR PLACING HEATED HOOKAH COALS (OPTIONS)

Изобретение относится к технологическому оборудованию, предназначенному для нагрева табака кальянными углями в специализированных заведениях кальянного сервиса.
В частности, изобретение рассматривает конструкцию устройства для размещения разогретых кальянных углей, регулирования жара кальянных углей или устройства для регулируемого нагрева кальянной смеси. Такие устройства называются калауд (клауд), хиткипер (Heat Keeper), хоткипер, альфахук (Alpha Hookah), колодка, головка - - приспособление, в которое кладутся раскаленные угли, жар от которых нагревает табак или курительную смесь в чаше для кальяна. Как устройство, используется не только для размещения разогретых кальянных углей над чилимом (чашка с табаком), но и для управления количеством жара, исходящего от этих углей в сторону чилима, заполненного табаком или курительной смесью.
Это устройство, как правило, состоит из емкости и крышки, которая регулируется ручкой и может быть приоткрыта. Внутрь емкости кладется разогретый уголь, и устройство ставится на чашку. Его особенность в том, что нет потребности в получении полной герметичности. Такие конструкции описаны, например, в RU 171519, US 8459269, 9237770. Это устройство имеет выгодные преимущества:
- сделано из металла, быстро нагревается и быстро охлаждается (стоит погрузить его в холодную воду и через пару секунд он остывает);
- материал, не прогорает, предназначен для длительного многократного использования;
- вмещает необходимое количество угля (2-4 кусочка);
- во время курения можно снять его и остудить табак в случае возгорания;
- крышка позволяет контролировать жар и избежать пригорания табака;
- за счет того, что уголь напрямую не воздействует на табак, уменьшается количество угарного газа.
Так известно устройство для размещения разогретых кальянных углей, представляющее собой емкость с дном для размещения разогретых кальянных углей и с отходящей от дна боковой стенкой, в которой выполнены сквозные отверстия для подачи воздуха из внешней среды внутрь емкости, при этом в емкости выполнены проходы для направления теплового потока от разогретых кальянных углей в зону снаружи дна (US 2019320712, A24F 1/30, H05B 3/46, 24.10.2019 г.).
В известном решении проходы выполнены в виде вертикально ориентированных отверстий в боковых стенках, которые совмещены с отверстиями в дне, что позволяет жар от углей направлять в проход и из него в зону тления курительной смеси. Воздух из внешней среды к углям поступает через большие по диаметру отверстия в боковой стенке емкости. Кроме того, чтобы тепловой поток не «ушел» вверх (режим конвективного подъема), а завернув, попал в вертикальные отверстия в боковой стенке, данная емкость используется со специальной крышкой, которая устанавливается на открытый край боковой стенки емкости так, что между внутренней поверхностью крышки и торцевой поверхностью боковой стенки образуется зазор. Так же в крышке имеются отверстия для подачи воздуха в полость емкости.
Это решение принято в качестве прототипа для обоих заявленных объектов.
Нагрев табака или курительной смеси в чилиме определяет качество вдыхаемого потребителем дыма. Можно выделить три температурные точки в разных областях табака в чилиме. Первая точка - наружная поверхность соприкосновения табака с жаром от углей, температура разогрева доходит до 350-400°С (в момент затяжки). Вторая точка - температура внутри табака в емкости под наружным поверхностным слоем, температура 200-240°С. Третья точка - средний слой самого табака, постоянная температура "в крейсерском режиме" 100-105°С.
На самом деле, в кальянной чашке табак не горит, а при нагревании лишь испаряется влага из сиропа. Весь густой пар получается именно путем испарения, а не горения. Учитывая это, есть некоторые важные моменты, связанные с температурой.
Уровень дымности зависит от содержания глицерина в табаке, испаряться он начинает примерно при температуре в 100°С. Во всех современных табаках этого компонента достаточно, и при нужном уровне жара они будут хорошо дымить. В табачном сиропе также имеется сахар, и при температуре примерно в 168°С он будет гореть, что чревато неприятным привкусом жженой карамели. Чтобы этого не произошло, надо делать нагрев равномерным, достаточной считается температура разогрева всей массы табака или смеси в пределах 100-105°С, при которых табачная мокрая масса доводится до кипения и образования пара без неприятных вкусовых ощущений. В частности, это также касается и поверхностного слоя смеси в чилиме.
При втягивании пара в зоне под дном емкости образуется область низкого давления, в результате чего жар от углей начинает поступать по проходам в зону под дном (снаружи дна). При этом происходит засасывание воздуха как через отверстия в крыше, так и через отверстия в боковой стенке, что приводит к формированию смешанного потока, состоящего из воздуха и нагретого от тления/горения углей тепла. Этим обеспечивают снижение температуры жара, поступающего в чилим с курительной смесью. Снижение температуры теплового потока происходит за счет отдачи тепла потока стенкам емкости и теплообмена со свежим воздухом.
Недостаток конструктивного исполнения емкости заключается в ее технологической сложности. Емкость выполняют методом точного литья с одновременным формированием сквозных отверстий в боковой стенке. В связи с этим толщина стенок емкости различная, что при остывании приводит к образованию концентраторов напряжений и браку. Емкость для горения кальянных углей относится к категории простых решений и выполняется, как правило, методом штамповки или выдавки/вытяжки из тонколистового материала (дюралюминия, алюминия или стали). Изготовление небольших по размеру (диаметром примерно от 7 до 7,5 см) емкостей методом литья переводит изделие из категории дешевых и простых в категорию дорогих и сложно-точных изделий.
Кроме того, данная емкость не может использоваться без крышки. Именно крышка обеспечивает перенаправление теплового потока из вертикального перемещения в противоток, то есть в направление, обратное конвективному подъему разогретого воздуха. Входы в вертикально ориентированные отверстия в боковой стенке размещены на торцевой поверхности открытого края емкости, то есть в зоне прямого смешивания горячего и холодного потоков. В результате теплообмена тепловой поток срывается с кромки боковой стенки и выходит во внешнюю среду.
Достоинством данного решения является то, что в нем реализовано лабиринтное перемещение теплового потока, смешивающегося с потоком свежего воздуха, при прохождении которого температура жара потока (кокосовый уголь выдает температуру в диапазоне от 600 до 700°С, а температура тления древесного угля во время курения кальяна составляет около 450-500°С.) снижается до уровня, при котором в процессе паровыделения из курительной смеси не происходит пережигание входящих в смесь компонентов.
Однако, в известном решении разогретые до красного или красно-оранжевого цвета со всех сторон кальянные угли укладываются на дно и выдерживаются некоторое время для того, чтобы жар смог разогреть смесь до состояния выделения из нее пара. После укладки кальянных углей в состоянии розжига происходит разогрев дна, на котором эти угли лежат. Дно приобретает температуру практически равную температуре разогретых углей. Но емкость с углями расположена над или на чаше с курительной смесью. Поэтому жар от дна так же передается поверхностному слою смеси и разогревает его в ускоренном темпе до высоких температур (существенно более 100°С). Смешанный с воздухом тепловой поток от разогретых углей выходит из емкости в зоне отверстий по периферии дна, а от дна в его центральной части напрямую происходит разогрев центральной зоны чилима. Таким образом, в известном решении происходит неравномерный разогрев табака или курительной смеси: происходит перегрев в центральной и поверхностной зоне смеси и разогрев до номинальных температур в зоне периферии. Этот неравномерный разогрев формируется из-за того, что сквозные отверстия, по которым нагретый поток перемещается, представляют собой свободные проходы и не обеспечивают задержку перемещения этого потока или отвода излишнего тепла.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в улучшении теплопередающих свойств устройства за счет исключения прямого разогрева дна емкости этого устройства путем пропускания разогретого от жара углей потока через щелевидные прорези, выполняющие функцию воздушных дросселей, тормозящих перемещение перегретого потока в сторону чилима.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для размещения разогретых кальянных углей, содержащем основание для размещения разогретых кальянных углей, в которой выполнены проходы для направления теплового потока от размещенных на основании разогретых кальянных углей в зону, расположенную под дном емкости, основание выполнено из трех расположенных друг от друг пластин, первая из которых, служащая для размещения разогретых кальянных углей, выполнена на поверхности центральной части со сквозными прорезями шириной от 100 до 350 мкм для прохода через них теплового потока в зону под этой пластиной, вторая пластина расположена под первой, прикреплена к ней и выполнена с центральным сквозным отверстием диаметром не менее поперечного размера центральной части первой пластины, а третья пластина выполнена сплошной и прикреплена снизу по периферии ко второй пластине для образования между пластинами полости приема теплового потока, проходящего через прорези первой пластины и с образованием в месте прикрепления третьей пластины ко второй пластине проемов для выхода наружу теплового потока из указанной полости.
Для этого варианта исполнения устройство может быть снабжено располагаемой на первой пластине решеткой, выполненной с ручкой для укладки разогретых кальянных углей над прорезями первой пластины. А эти сквозные прорези на первой пластине могут быть выполнены радиально ориентированными или расположены по концентрическим окружностям или расположены по параллельным линиям.
В устройстве все пластины могут быть выполнены круглой формы в плане или квадратной формы в плане. Кроме того, вторая пластина может быть выполнена с ручкой.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для размещения разогретых кальянных углей, содержащем емкость с дном для размещения разогретых кальянных углей и отходящей от дна боковой стенкой, в которой выполнены сквозные отверстия для подачи воздуха из внешней среды внутрь емкости, при этом в емкости выполнены проходы для направления теплового потока от разогретых кальянных углей в зону, расположенную под дном емкости, в боковой стенке емкости в зоне над дном выполнены сквозные отверстия для пропуска воздушного протока из внешней среды внутрь емкости, дно выполнено из трех расположенных друг от друг пластин, первая из которых, служащая для размещения разогретых кальянных углей, выполнена на поверхности центральной части со сквозными прорезями шириной от 100 до 350 мкм для прохода через них теплового потока в зону под этой пластиной, вторая пластина расположена под первой, прикреплена к ней и выполнена с центральным сквозным отверстием диаметром не менее поперечного размера центральной части первой пластины, а третья пластина выполнена сплошной и прикреплена снизу по периферии ко второй пластине для образования между пластинами полости приема теплового потока, проходящего через прорези первой пластины и с образованием в месте прикрепления третьей пластины ко второй пластине проемов для выхода наружу теплового потока из указанной полости.
В этом варианте исполнения устройство может быть снабжено располагаемой внутри емкости на первой пластине решеткой для укладки разогретых кальянных углей над прорезями первой пластины. А сквозные прорези на первой пластине могут быть выполнены радиально ориентированными или расположены по концентрическим окружностям или расположены по параллельным линиям.
Боковая стенка или боковые стенки емкости могут быть выполнены круглой формы в плане или квадратной формы в плане. При этом боковая стенка емкости может быть соединена со второй пластиной или краевые участки второй пластины отогнуты для образования боковой стенки емкости.
Вторая пластина может быть выполнена с ручкой, а боковая стенка емкости выполнена в виде отдельной детали и закреплена на этой пластине.
Устройство может быть снабжено крышкой, выполненной в виде связанной с ручкой пластины или перевернутой дном вверх емкости, повторяющей по форме в плане боковую стенку емкости, при этом боковая стенка крышки или ее дно связана с ручкой. А в дне крышки могут быть выполнены сквозные отверстия для прохода воздуха из внешней среды внутрь емкости устройства.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - общий вид устройства для размещения разогретых кальянных углей, продольный разрез, первый вариант исполнения;
фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид снизу со стороны дна;
фиг. 3 - вид сверху на устройство по фиг. 1, пример выполнения сквозных прорезей расположенными по концентрическим окружностям;
фиг. 4 - вид сверху на устройство по фиг. 1, пример выполнения сквозных прорезей на первой пластине радиально ориентированными;
фиг. 5 - демонстрация путей прохождения свежего и разогретого воздушных потоков в устройстве по фиг. 1;
фиг. 6 - устройство по фиг. 1 с решеткой с ручкой;
фиг. 7 - вид сверху на устройство с квадратной формы в плане боковой стенкой, второй вариант исполнения;
фиг. 8 - поперечное сечение устройства по фиг. 7;
фиг. 9 - демонстрация путей прохождения свежего и разогретого воздушных потоков в устройстве по фиг. 7;
фиг. 10 - поперечное сечение устройства с цилиндрической боковой стенкой, третий вариант исполнения;
фиг. 11 - демонстрация путей прохождения свежего и разогретого воздушных потоков в устройстве по фиг. 10;
фиг. 12 - устройство по фиг. 7 с решеткой;
фиг. 13 - сечение устройства по фиг. 10, показана ручка;
фиг. 14 - сечение устройства по фиг. 10, показана крышка с ручкой и решетка на дне.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается новая конструкция устройства для размещения разогретых кальянных углей. Устройство позволяет регулировать жар кальянных углей и формировать регулируемый нагрев кальянной смеси для равномерного и постоянного разогрева всей смеси в чилиме (чашке) жаром, при котором компоненты курительной смеси переходят в состояние пара.
В рамках настоящей заявки рассматриваются три варианта исполнения устройства.
В общем случае по первому варианту исполнения (фиг. 1-6) устройство для размещения разогретых кальянных углей представляет собой металлическое основание в виде плоской конструкции, в которой выполнены проходы для направления теплового потока от размещенных на основании разогретых кальянных углей в зону, расположенную под дном емкости.
Основание выполнено из трех расположенных друг от друг пластин 1-3. Первая пластина 1 предназначена для размещения на ней разогретых кальянных углей. На поверхности центральной части этой пластины выполнены сквозные прорези 4 шириной от 100 до 350 мкм для прохода через них теплового потока от разогретых кальянных углей в зону под этой пластиной. Эти сквозные прорези 4 на первой пластине 1 могут быть расположены по концентрическим окружностям (фиг.3) или выполнены радиально ориентированными (фиг.4) или расположены по параллельным линиям или по любому другому рисунку (на чертежах не показано). Сам рисунок расположения прорезей не является существенным для формирования процесса пропускания теплового потока от углей в сторону под пластину.
По сути, эта пластина является держателем для углей. Здесь возможны два примера удерживания кальянных углей на этой пластине. По первому примеру разогретые угли могут укладываться непосредственно на эту пластину поверх прорезей. По второму примеру исполнения устройство может быть снабжено располагаемой на первой пластине решеткой 5, выполненной с ручкой 6 (фиг. 6) для укладки разогретых кальянных углей над прорезями 4 первой пластины 1. Применение решетки 5 позволяет уменьшить нагрев первой пластины за счет исключения контакта углей с пластиной и обеспечения естественного отвода тепла (конвективный отвод тепла в окружающую среду). Кроме этого. Решетка обеспечивает быструю замену остывающих углей на новые разогретые.
Вторая пластина 2 расположена под первой, прикреплена к ней и выполнена с центральным сквозным отверстием диаметром не менее поперечного размера центральной части первой пластины (на которой выполнены сквозные прорези 4). Эта пластина 2 может быть выполнена с ручкой для обеспечения возможности съема всего устройства с чилима по завершении процесса курения (ручка этом случае выполняется из материала с низкой теплопроводностью). Пример исполнения иллюстративно не представлен.
Третья пластина 3 выполнена сплошной и прикреплена снизу по периферии ко второй пластине 2 для образования между пластинами 1-3 полости 7 приема теплового потока, проходящего через прорези 4 первой пластины 1 и с образованием в месте прикрепления третьей пластины ко второй пластине проемов 8 (фиг. 2) для выхода наружу теплового потока из указанной полости. Таким образом, тепловой поток выходит из устройства по периферии и попадает в зону чилима.
Прикрепление третьей пластины может быть получено сваркой или формовкой, когда вторая и третья пластины, а также элементы, соединяющие пластины, получены из единого листа металла формовкой, т.е. соединении пластин может быть получено как в ходе выполнения отдельной технологической операции в отношении уже готовых пластин, так и одновременно с изготовлением второй и третей пластин из единой заготовки.
Все пластины 1-3 могут быть выполнены круглой формы в плане, квадратной или многоугольной формы в плане. Форм-фактор выполнения пластин и устройства в целом не является существенным для достижения технического результата. Сведения о форм-факторе устройства и пластин приведены для демонстрации возможности применения устройства для чилимов различных форм.
Особенностью исполнения этого устройства является то, что в нем поступление теплового потока от разогретых кальянных углей в зону чилима проходит через щелевидные сквозные прорези шириной от 100 до 350 мкм. Прорези такого размера в области пневмодинамики относятся к виду пневмодросселей, используемых для изменения расхода путем создания местного пневматического сопротивления перемещаемому потоку воздуха. В данном случае, эти пневмодроссели являются постоянными, то есть нерегулируемыми, сопротивление которых (величина проходного сечения, форма или длина канала) не может быть изменено в процессе эксплуатации. Пневмодроссели используют главным образом для регулирования скорости перемещения и скорости заполнения или опорожнения емкостей в целях создания временных задержек и обеспечения постоянства расхода. Прорези выполняют с помощью лазерной резки. Кроме того, эти прорези обеспечивает фильтрацию, не пропуская крупные частицы угля и пепла, защищая табачную смесь в чилиме от вредных примесей. Выбор поперечного размера прорезей (шириной от 100 до 350 мкм) обусловлен следующим. При размере менее 100 мкм образуются проходы, которые. По сути, практически не пропускают тепловой поток, а задерживают его, затрудняя сам процесс курения. При этом этот размер ограничен техническими возможностями лазерной резки. При увеличении поперечного размера прорезей более 350 мкм видна картина увеличения поступления нагретого потока в зону чилима. По сути, при превышении верхнего предела щели переходят в микроотверстия. И с учетом того, что этих щелей много образуется увеличение передаваемого жара в чилим. Выбор указанного диапазона сочетается с тем, что возможно не контролировать длину каждой прорези, а всю центральную часть пластины 1 выполнить с прорезями, как это показано на фиг. 3. Покрытие всей центральной части пластины 1 прорезями необходимо с учетом тог, что, как правило, на пластину 1 укладывают от двух до четырех углей и неизвестно как они разместятся на пластине 1 по отношению к рисунку прорезей. А подача теплового потока через прорези проходит только на тех участках, на которых лежат угли.
Рассмотренное по первому варианту устройство относится к категории устройств открытого горения, под которым понимается свободный обмен между окружающей внешней средой и источником выделения тепла. На фиг. 4 показано схематично прохождение свежего и разогретого воздушных потоков в устройстве. В зоне размещения разогретых кальянных углей формируется тепловой поток, поступающий по всем направлениям одинаково: во внешнюю среду и в каналы прорезей. Одновременно потоки свежего воздуха направляются в зону кальянных углей для поддержания горения/тления углей и смешивания холодного и разогретого потоков воздушных масс. Это зона открытого типа горения/тления углей. Так как процесс смешивания теплового потока с потоком свежего воздуха неконтролируем (процесс окислительных реакций стильно зависит от типа углей и температуры и воздуха окружающей среды), то при открытом режиме температура жара смешанного потока может колебаться от 600 до 700°С (для кокосового угля), или находиться в диапазоне температур тления (для древесного угля) около 450-500°С. Часть смешанного теплового потока конвективным путем выводится в окружающую среду, но температурный уровень горения тления углей остается прежним (поддерживается процессом самопроизвольного тления самих кальянных углей).
Другая часть теплового потока, сформированного в нижней зоне кальянных углей со стороны примыкания к прорезям 4, принудительно направляется через щелевые проходы этих прорезей в полость 7 в момент курения (затяжки), когда в полости образуется зона низкого давления. Прорези 4 используются в качестве элементов ограничения объема подаваемого в чилим теплового потока и в качестве элементов регулирования темпа втягивания теплового потока в полость 7.
Из полости 7 тепловой поток по периферийно расположенным проемам 8 подается в чилим на периферийную зону табака или курительной смеси. При нахождении в полости 7 тепловой поток частично отдает часть тепла через металл устройства, а при выходе из проемов происходит смешивание теплового потока с воздухом из внешней среды со снижением общей температуры потока до температуры, примерно 100-105°С. Таким образом тепловой поток на выходе из устройства снижается до уровня, при котором в процессе паровыделения из курительной смеси не происходит пережигание входящих в смесь компонентов.
Таким образом, рассмотренная конструкция устройства позволяет при открытом тлении/горении кальянных углей обеспечить понижение температуры поступающего от углей жара до близких к нормированным из-за того, что тепловой поток проходит лабиринтный путь, на котором происходит отбор тепла структурами конструкции емкости, и за счет нормированной (то есть подачи постоянными порциями дозированно) подачи жара в сторону чилима через пневмодроссели.
В рассмотренном варианте исполнения тление кальянных углей происходит в режиме открытого доступа воздуха за счет свободно протекающей окислительной реакции с кислородом воздуха. Ограничение доступа воздуха в зону тления кальянных углей позволяет увеличить жар за счет ограничения выхода теплового потока в атмосферу.
Этот режим работы иллюстрируется на примере второго и третьего вариантов исполнения устройства (фиг. 7-11).
Особенностью этих вариантов исполнения является то, что в отличие от первого варианта исполнения устройство выполнено с боковыми стенками, дно которого повторяет конструкцию устройства по первому примеру исполнения.
В общем случае, устройство для размещения разогретых кальянных углей по фиг.7-11 содержит емкость с дном для размещения разогретых кальянных углей и отходящей от дна боковой стенкой 9, в которой выполнены сквозные отверстия 10 для подачи воздуха из внешней среды внутрь емкости. В самой емкости выполнены проходы для направления теплового потока от разогретых кальянных углей в зону, расположенную под дном емкости. Сквозные отверстия 10 для пропуска воздушного протока из внешней среды внутрь емкости выполнены в боковой стенке емкости в зоне над дном.
Дно этой емкости с боковыми стенками полностью повторяет конструкцию основания по фиг. 1-5 (первый вариант).
Боковая стенка емкости для примера ее выполнения по фиг. 10 выполнена круглой формы в плане и представляет собой полый цилиндр (второй вариант исполнения), а для примера по фиг. 7 и 8 боковые стенки емкости выполнены квадратной формы в плане (прямые или с наклоном вверх от дна) (третий вариант исполнения). При этом возможны разные примеры исполнения боковой стенки. Например, боковая стенка 9, как отдельная деталь, емкости может быть соединена со второй пластиной 2 (фиг. 10) или краевые участки второй пластины 2 отогнуты для образования боковой стенки емкости (фиг. 8).
Вторая пластина, несущая боковые стенки, может быть выполнена с ручкой 11 (фиг. 13), а боковая стенка 9 емкости выполнена в виде отдельной детали и закреплена на этой пластине с ручкой. Это позволит безопасно снимать емкость с чилима или ставить емкость с углями.
Так же устройство может быть снабжено располагаемой внутри емкости на первой пластине 1 решеткой 12 (без ручки) для укладки разогретых кальянных углей над прорезями первой пластины (фиг. 12 и 14).
При размещении разогретые кальянные угли внутри емкости опираются либо непосредственно на пластину 1 на части поверхности с прорезями пластины либо на решетку на первой пластине. Воздух в полость емкости поступает через открытый верхний проем емкости (фиг. 9 и 11), обеспечивая тление углей. Разогретый воздух/жар от углей конвективно поднимается вверх. Стенки емкости используются для направления потока вверх и исключения бокового распространения. Процесс не имеет динамического характера, так как большая часть жара уходит вверх в окружающую среду. При подъеме теплового потока вверх в зоне под углями возникает зона низкого давления, что вызывает поддув воздуха через отверстия 10. Происходит стабильное тление углей.
Динамический процесс перемещения потока жара возникает в момент всасывания трубки кальяна, при котором внутри трубки и в чашке (чилиме) образуется зона низкого давления. Так как при конвекционном перемещении разогретых масс, образуется зона низкого давления, то воздух из внешней среды принудительно начинает поступать в полость емкости через открытый проем и через сквозные отверстии 10 в боковой стенке емкости, обеспечивая процесс тления/горения углей на сторонах, обращенных к дну. Поступающий из внешней среды воздух смешивается в верх поднимающимся тепловым потоком, идущим от углей, и смешанный проток поступает в полость 7, откуда поток жара выходит наружу, направляясь на курительную смесь.
При этом надо учитывать, что пластина 3 является наружной и находится в контакте с внешней средой, температура которой существенно ниже температуры разогретого потока. Происходит передача части тепла от жара наружной пластине, которая по отношению к потоку является элементом понижения температуры теплового потока. Температурный график изменения при затяжке выглядит примерно следующим образом. Температура на поверхности углей примерно 600°С, при затяжке поток жара смешивается с воздухом из внешней среды через открытый верх емкости. Происходит понижение температуры на входе в зоне входа в полость 7 примерно до 300-350°С. Тепловой поток поступает в воздушную полость 7, где из-за теплообмена пластины 2 с внешней средой, температура понижается до 120-150°С. Затем выходящий через проемы 8 в пластине 3 тепловой поток попадает в зону воздушного зазора между емкостью и чилимом (эта зона составляет примерно 5 см) и направляется на поверхность курительной смеси (на периферийную зону), температура которой существенно ниже температуры поступающего теплового потока. Происходит теплопередача между смесью и потоком, при которой температура падает до нормированных 100-105°С. При каждой затяжке динамический процесс повторяется. По правилам курения между затяжками должны быть паузы, в момент которых динамический процесс плавно переходит в стационарный без наддува жара в курительную смесь.
Таким образом, рассмотренная конструкция устройства позволяет при открытом тлении/горении кальянных углей обеспечить понижение температуры поступающего на угли жара до близких к нормированным из-за того, что тепловой поток проходит достаточно длинный (лабиринтный) путь, на котором происходит отбор тепла структурами конструкции емкости.
В рассмотренном примере тление кальянных углей происходит в режиме открытого доступа воздуха в емкость за счет свободно протекающей окислительной реакции с кислородом воздуха. Ограничение доступа воздуха в зону тления кальянных углей позволяет увеличить жар за счет ограничения выхода теплового потока в атмосферу. Для ограничения выходящего во внешнюю среду жара от кальянных углей используется крышка 13 (фиг. 14), одеваемая на емкость.
Крышка 13 выполнена в виде связанной с ручкой 14 пластины 15, являющейся верхней деталью крышки, и боковой стенки 16, повторяющей по форме в плане боковую стенку емкости. С ручкой может быть связана боковая стенка крышки. По сути крышка - это перевернутая дном вверх емкость, стенка которой или дно связан с ручкой. Пластина 15 крышки может быть выполнена со сквозными отверстиями 17 (прорези) для прохода воздуха из внешней среды внутрь емкости устройства или для выпуска жара из емкости в окружающую среду. Сквозные отверстия 17 решают задачу выпуска жара из емкости в окружающую среду при стационарном режиме курения кальяна и поступления внутрь емкости воздуха при динамическом режиме курения. Как правило, крышка выполняется из материала с низкой теплопроводностью (для исключения ожогов) или из материала емкости, но при этом ручка крышки выполняется из материала, обеспечивающего ее нагрев не более 40°С градусов при нормальном использовании кальяна. Крышка выполняется с удерживающими и/или центрирующими элементами 19 для ее удержания сверху на боковой стенке емкости.
При стационарном режиме курения (временная пауза между затяжками) тепловой проток от тления/горения кальянных углей поднимается вверх и большей частью проходит через отверстия в крышке наружу. Другая часть проходит неестественным течением и попадает в полость 7 между пластинами 1-3 в зону нахождения курительной смеси. Таким образом, поддерживается режим разогрева смеси.
Настоящее изобретение промышленно применимо. Особенностью изобретения является многослойная конструкция дна емкости с лабиринтным выводом теплового потока. Двойное дно защищает кальянную смесь от локального перегрева, а также попадания раскаленных (горящих) частиц угля в табачную смесь. Емкость имеет двойное дно, горячий воздух от углей проходит в двойное дно емкости, распределяется в пространстве двойного дна и выходит через отверстия в нижней пластине дна. Данная конструкция обеспечивает равномерный разогрев кальянной смеси за счет изменения температуры теплового потока, поступающего из устройства в эту смесь.