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 известен переносной бассейн с подогревом, содержащий емкость  в виде складного бассейна, выполненного из водонепроницаемой ткани и печь с дымоходом, которая смонтирована через отверстие в боковой стенке емкости, причем загрузочное отверстие печи выполнено снаружи бассейна, а часть корпуса печи расположена внутри бассейна с возможностью нагрева от него воды при сгорании внутри печи топлива. Патент РФ № RU 2778500 C1, МПК E04H 4/00; A61H 33/00; F24B 9/00, опубликован 22.08.2022.
Недостатком данного технического решения является монтаж печи в боковой стенке емкости, что замедляет нагрев общего объема жидкости, так как нагретые слои жидкости, за счет естественной конвекции, самопроизвольно движутся от боковой поверхности бассейна сразу к верхним слоям жидкости, не проходя через весь объем жидкости и не перемешивая ее равномерно для последующего нагрева более холодной части жидкости, в связи с чем значительно увеличивается время нагрева полного объема жидкости. Также указанное расположение печи снижает безопасность использования устройства, так как корпус печи находится непосредственно в емкости, где находится пользователь, что при случайном контакте может привести к ожогам.
Из уровня техники известно устройство для купания со встраиваемой печью, выбранное в качестве ближайшего аналога, включающее чан для купания, и съемный подножник открытого типа, расположенный между печью и чаном для купания, при этом встраиваемая печь состоит из внутреннего сектора, включающего крышу печи, внутренние стенки и переднюю стенку с дверцей для загрузки топлива, и внешнего сектора, состоящего из внешних стенок и сливного отверстия, при чем внешний сектор выполнен полым с возможностью заполнения его водой. Дно встраиваемой печи устройства выполнено единым для внутреннего и внешнего секторов. Патент РФ № RU 204385 U1, МПК A61H 33/06; F24B 1/00, опубликован 21.05.2021.
Недостатком данного технического решения является выполнение дна встраиваемой печи единым для внутреннего и внешнего секторов в связи с тем, что оно напрямую контактирует с окружающей средой и часть тепловой энергии от дна печи рассеивается в окружающую среду и не используется для нагрева жидкости во внешнем полом секторе печи. Кроме того, такое выполнение дна встраиваемой печи не обеспечивает охлаждения дна печи и при установке данного устройства, например, на землю может способствовать прогоранию дна и повышению пожароопасности при скоплении, например, сухих листьев и травы вблизи источника нагрева и раннему выходу устройства из строя.
Задачей заявленного решения является создание устройства для принятия горячих ванн с повышенной долговечностью, дополнительно увеличивающего безопасность использования и позволяющего эффективно использовать тепловую энергию, производимую печью, для нагрева жидкости, наполняющей устройство.
Технический результат заявленного решения заключается в увеличении долговечности устройства.
Увеличение долговечности определяется, в частности увеличением эффективности охлаждения стенок печи, а также увеличением жесткости конструкции.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что устройство для принятия горячих ванн включает металлическую емкость для жидкости и металлическую печь, расположенную с внешней стороны емкости, в нижней ее части и жестко соединенную с емкостью, корпус печи содержит полость для нагрева жидкости, расположенную в боковой части печи, сообщающуюся с полостью внутри емкости посредством отверстия, при этом включает дополнительную полость, расположенную в донной части печи, сообщающуюся с полостью для нагрева жидкости. Предпочтительно печь выполнена в форме объемной многогранной фигуры. Корпус печи может включать резервуары, соединенные с его боковыми стенками и сообщающиеся с полостью для нагрева жидкости и полостью внутри емкости. Резервуары могут быть расположены в корпусе печи симметрично. Резервуары предпочтительно выполнены в форме объемных многогранных фигур. Предпочтительно внешняя стенка камеры сгорания печи является одной из внутренних стенок полости для нагрева жидкости. Стенки емкости могут быть выполнены из рядов граней, расположенных под углом друг к другу.
Заявляемое устройство для принятия горячих ванн включает емкость для жидкости и печь, что необходимо для использования устройства по целевому назначению. Изготовление емкости для жидкости и печи из металла, за счет высоких показателей его механических свойств, таких как прочность и твердость, позволяют емкости и печи быть устойчивыми к механическим повреждениям, царапинам и нарушениям целостности конструкции при эксплуатации и транспортировке устройства, что обеспечивает его долговечность. Кроме того, емкость для жидкости, выполненная из металла, за счет его невысоких адгезионных свойств легко подвергается обработке и чистке, препятствуя закреплению на поверхности емкости различных загрязнений и дальнейшей  коррозии материала, что также обеспечивает долговечность и дополнительно облегчает уход за устройством. При этом, исполнение емкости и печи из металла, за счет его высокой теплопроводности, способствует уменьшению времени нагрева жидкости в устройстве, эффективной передаче тепла от металла жидкости и обеспечению равномерности нагрева всего объема жидкости, что в дополнение увеличивает эффективность нагрева жидкости в устройстве, уменьшая время его подготовки к эксплуатации.
Расположение печи с внешней стороны емкости, в отличие от расположения печи, например, в объеме полости емкости, предотвращает возможное повреждение печи при подготовке устройства к эксплуатации, например, в процессе монтажа сидений или подножника, во время которого специальными инструментами или конструкциями может быть повреждена поверхность печи, появиться царапины, которые, как известно, могут способствовать возникновению ржавчины, являться центром ее локализации и дальнейшей коррозии металла, например при повреждении защитного покрытия металла, в отличие от обработанной гладкой поверхности без повреждений, - таким образом обеспечивается высокий срок службы устройства и, как следствие, его долговечность. Кроме того, такое расположение печи с внешней стороны емкости увеличивает безопасность устройства в процессе эксплуатации - пользователи не получат ожогов и травм, а также увеличивает ремонтопригодность за счет облегченного доступа к конструкции печи при поломке для проведения технических и ремонтных работ. Расположение печи с внешней стороны емкости в нижней ее части, необходимо для обеспечения оптимального теплообмена, так как вследствие конвекции в жидкости более нагретые слои всегда поднимаются вверх из-за уменьшения плотности жидкости, а менее нагретые, холодные слои опускаются вниз, таким образом, расположение печи именно снизу от объема нагреваемой жидкости способствует оптимальной скорости и равномерности ее нагрева, что уменьшает время подготовки устройства к использованию и тем самым уменьшается общее время контакта устройства с жидкостью в процессе эксплуатации, что также снижает риски возникновения ржавчины на металлических поверхностях устройства, тем самым обеспечивая его долговечность.
Жесткое соединение печи с нижней частью емкости, например, с помощью сварки или посредством крепежных элементов, обеспечивает фиксированное прочное соединение печи и емкости между собой, которое препятствует возникновению трения между ними в процессе транспортировки с последующим истиранием металлических поверхностей, возникновению трещин и царапин и нарушению целостности конструкции, что обеспечивает долговечность устройства. Кроме того, такое соединение упрощает процесс изготовления устройства, что дополнительно повышает его технологичность.
Корпус печи заявляемого устройства, содержащий полость для нагрева жидкости, расположенную в боковой части печи, способствует увеличению площади соприкосновения жидкости и горячих стенок полости, нагреваемых исходящим теплом от печи, тем самым обеспечивая эффективный отвод тепла от печи, препятствуя перегреву стенок и их возможному прогоранию, что может привести к раннему выходу устройства из строя, таки образом обеспечивая его долговечность. Кроме того, наличие полости для нагрева жидкости, за счет увеличения площади соприкосновения нагреваемой поверхности и жидкости, дополнительно увеличивает объем одновременно нагреваемой жидкости, что значительно уменьшает время нагрева общего объема, тем самым дополнительно увеличивая эффективность нагрева жидкости в устройстве. Сообщение полости для нагрева жидкости с полостью внутри емкости посредством отверстия обеспечивает постоянную циркуляцию жидкости между полостями за счет конвекции, при которой холодные слои жидкости опускаются на дно емкости и переходят в полость для нагрева, тем самым обеспечивая постоянное охлаждение стенок печи новыми порциями холодной жидкости из емкости, что также предотвращает перегрев стенок печи и их возможное прогорание, тем самым обеспечивая долговечность устройства.
Предпочтительно стенки емкости выполнены из рядов граней, расположенных под углом друг к другу, которые формируют дополнительные ребра жесткости в емкости, что распределяют часть оказываемой на устройство нагрузки, предотвращая возможную деформацию емкости при эксплуатации или транспортировке, что дополнительно увеличивает долговечность устройства. Кроме того, такое предпочтительное исполнение стенок, что предполагает чашеобразную форму емкости, выполненной из металла, вследствие его более высокой теплопроводности, чем у воды, способствует нагреванию сначала тех слоев жидкости, которые расположены по площади поверхности емкости ближе к горячим стенкам, в связи с чем нагреваемые потоки воды с нижней части емкости от печи начинают подниматься к поверхности вдоль наклонных стенок емкости, так как затраты энергии на подъем нагретой массы воды от нагреваемого дна и перемещение сквозь холодные слои больше, чем при движении потоков жидкости вдоль постоянно подогреваемых стенок к поверхности, что, в дополнение ко всему, ускоряет процесс естественной конвекции и улучшает равномерность нагревания жидкости в емкости.
В предпочтительном варианте исполнения заявляемого технического решения внешняя стенка камеры сгорания печи, в которой преимущественно располагается и поджигается топливный материал, например, дрова, является одной из внутренних стеной полости для нагрева жидкости, что способствует прямому контакту жидкости и горячей поверхности камеры сгорания, увеличивая эффективность охлаждения стенок печи напрямую, за счет постоянной циркуляции и конвекции слоев жидкости, что дополнительно снижает риск прогорания стенок, их потемнения и раннему выходу устройства из строя, что повышает долговечность устройства.
Дополнительная полость печи заявляемого устройства, расположенная в донной части печи, обеспечивает эффективное охлаждение донной части печи, также предотвращая ее прогорание, потемнение и преждевременный износ, что обеспечивает долговечность устройства, а также снижает пожароопасность при установке устройства, например, на землю, где вблизи источника тепла могут находиться сухие листья, трава и т.д., которые могут привести к возгоранию, что в дополнение повышает безопасность устройства. Кроме того, сообщение дополнительной полости, расположенной в донной части печи, и полости для нагрева жидкости обеспечивает постоянную циркуляцию жидкости в полостях, постоянно охлаждая печь новыми порциями холодной воды, что также обеспечивает долговечность устройства. При этом наличие дополнительной полости повышает КПД печи за счет использования тепловой энергии от донной части печи для нагрева жидкости, что дополнительно увеличивает эффективность нагрева жидкости в устройстве. В зависимости от конструкции печи, а именно наличия или отсутствия в ней зольника под камерой сгорания в донной части печи, дополнительная полость может располагаться под зольником, при его наличии, либо напрямую под камерой сгорания, в случае его отсутствия. Расположение дополнительной полости под зольником также позволяет эффективно снимать тепло с донной части печи и непосредственно с зольника, в котором накапливаются горячие твердые продукты горения топливного материала, приводящие к разогреванию зольника и его последующему прогоранию и потемнению за счет очень медленного остывания, а расположение дополнительной полости непосредственно под камерой сгорания, в случае отсутствия у печи зольника, также повышает КПД печи благодаря прямому контакту нагреваемой поверхности и жидкости в полости печи, что эффективно снимает с дна печи тепло от медленно остывающих раскаленных углей и также предотвращает его быстрое прогорание, приводящее к раннему выходу устройства из строя, что обеспечивает высокую долговечность устройства.
Предпочтительное исполнение печи в форме объемной многогранной фигуры по сравнению, например, с печью, выполненной  в форме параллелепипеда,  дополнительно увеличивает жесткость конструкции, способствующей удерживать большой вес емкости с жидкостью, не деформироваться и не допускать возникновение трещин в корпусе печи и преждевременно не выходить из строя, что, к тому же, повышает долговечность заявляемого технического решения.
Предпочтительное наличие резервуаров в корпусе печи, соединенных с его боковыми стенками и сообщающихся с полостью для нагрева жидкости в корпусе печи и полостью внутри емкости, улучшает циркуляцию жидкости между емкостью и полостью для нагрева жидкости и способствует ускоренному перемещению холодных слоев жидкости к зоне нагрева, что дополнительно увеличивает эффективность охлаждения стенок печи и, как следствие, ее долговечность. Предпочтительно исполнение резервуаров в форме многогранных фигур дополнительно повышает жесткость конструкции, не допускает ее раннего выхода из строя за счет деформации, возникновения изломов и трещин, что увеличивает долговечность устройства и снижает вероятность возникновения необходимости в ремонте. Кроме того, в предпочтительном варианте исполнения устройства, в котором резервуары в корпусе печи расположены симметрично, равномерно распределяется весовая нагрузка на нижнюю часть устройства, что также предотвращает возможную его деформацию, и дополнительно снижает риск опрокидывания устройства из-за несимметрично распределенного веса конструкции, как как резервуары тоже содержат некоторый объем воды, что может привести к опасной ситуации, повлекшей за собой травмы пользователей и деформацию устройства, что приведет к его невозможной дальнейшей эксплуатации, тем самым, дополнительно повышается долговечность устройства.
Далее представлен один из предпочтительных вариантов конструкций заявляемого устройства для принятия горячих ванн.
Устройство для принятия горячих ванн представляет собой емкость для жидкости и печь, выполненные из металла, например, нержавеющей стали. Стенки емкости предпочтительно выполнены из трех рядов граней, расположенных под углом друг к другу. Печь расположена с внешней стороны емкости в нижней ее части и жестко с ней соединена, например, путем сварки. Корпус печи содержит полость для нагрева жидкости, расположенную в боковой части печи и сообщающуюся с полостью внутри емкости посредством отверстия. Предпочтительно, внешняя стенка камеры сгорания печи является одной из внутренних стенок полости для нагрева жидкости. В предпочтительно варианте исполнения корпус печи включает резервуары, соединенные с его боковыми стенками и сообщающиеся с полостью для нагрева жидкости и полостью внутри емкости и расположенные симметрично, выполненные в форме объемных многогранных фигур. Печь также предпочтительно выполнена в форме объемной многогранной фигуры. Корпус печи включает дополнительную полость, расположенную в донной части печи, сообщающейся с полостью для нагрева жидкости.
Далее представлен один из предпочтительных вариантов использования заявляемого устройства.
Перед использованием устройства металлическую емкость наполняют водой. Нагрев воды осуществляется с помощью металлической печи, расположенной с внешней стороны емкости в нижней ее части, посредством расположения и поджога топливного материала в камере сгорания печи. Благодаря наличию полости для нагрева жидкости в боковой части печи, выполненной в форме объемной многогранной фигуры, а также наличию дополнительной полости для нагрева жидкости в донной части печи, сообщающейся с полостью для нагрева жидкости, тепловая энергия при сжигании топлива передается через металлические стенки камеры сгорания, вследствие высокой теплопроводности металла, и начинает нагревать воду в полостях для нагрева жидкости. Нагретая вода вследствие более низкой плотности поднимается в верхнюю часть полости для нагрева жидкости и переходит в емкость устройства через отверстие, посредством которого полость сообщается с емкостью. Далее нагретая вода поднимается на поверхность, а холодные слои жидкости опускаются вниз. Вследствие предпочтительного выполнения стенок емкости из рядов граней, расположенных под углом друг к другу, вода, нагреваемая от стенок емкости, легко поднимается на поверхность и вытесняет более холодную воду, направляя ее в нижнюю часть емкости, где расположена печь. Более холодная вода перемещается в полость для нагрева жидкости и дополнительную полость, где также нагревается посредством передачи тепла от стенок камеры сгорания и перемещается обратно в емкость, таким образом, обеспечивается постоянная естественная циркуляция нагревающейся воды в устройстве за счет конвекции. Наличие дополнительной полости, расположенной в донной части печи, сообщающейся с полостью для нагрева жидкости, увеличивает КПД печи за счет того, что тепловая энергия из донной части печи также используется для нагревания жидкости, тем самым ускоряя прогрев полного объема жидкости в устройстве, а не рассеивается в виде тепла в окружающую среду. Кроме того, предотвращается прогорание стенок камеры сгорания и их потемнение, что предотвращает ранний выход устройства из строя. Предпочтительное наличие симметрично расположенных резервуаров, выполненных в форме объемных многогранных фигур, соединенных с боковыми стенками корпуса печи и сообщающихся с полостью для нагрева жидкости и полостью внутри емкости, позволяют улучшить циркуляцию воды между полостями за счет естественной конвекции и расположения вблизи источника тепловой энергии, что улучшает охлаждение стенок печи и ускоряет процесс равномерного нагрева жидкости в устройстве.
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.
Представленное описание конструкции и использования устройства для принятия горячих ванн не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения в объеме заявляемой формулы.