ЧАЙНИК

Область техники
Полезная модель относится к мелкой бытовой технике для кухни и может быть использована в легкой промышленности при производстве чайников, в том числе электрических чайников.
Уровень техники
Известен ряд технических решений, направленных на разработку чайника, конструкция которого позволяет осуществлять долив воды без открытия крышки.
Так из документа CN 206462819 U известен чайник, в крышке которого выполнено отверстие, закрываемое заслонкой. Заслонка имеет два фиксированных положения - открытое и закрытое. Чайник снабжен датчиком температуры, переводящим заслонку из закрытого положения в открытое, когда температура воды достигает определенного значения. Заслонку также можно перемещать вручную. Механизм для перемещения заслонки имеет сложную конструкцию, включающую шестерни и пружины.
Недостатком известного решения является сложность механизма перемещения заслонки, а также необходимость приложения усилий со стороны пользователя для открытия заслонки.
Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является чайник, описанный в документе CN 202022585212. В крышке этого чайника выполнена заслонка, которая может быть смещена вниз под действием давления воды, доливаемой, например, из-под крана. Заслонка жестко закрепляется в пазу, выполненном в крышке чайника. Смещение под действием давления воды и возвращение в исходное положение осуществляется за счет упругости непосредственно самого материала заслонки.
К недостаткам данного технического решения относится ненадежность фиксации и быстрый износ заслонки: при частом использовании заслонка быстро приобретет необратимую деформацию и перестанет плотно прилегать к отверстию для долива воды, что приведет к снижению энергоэффективности чайника, а также к уменьшению гигиеничности его использования.
В отличие от ближайшего аналога, предложенное решение предполагает фиксацию заслонки в закрытом положении за счет использования противовеса, а не за счет упругости материала, что увеличивает срок службы механизма долива. Каплевидная форма и тщательно подобранные размеры противовеса обеспечивают надежную фиксацию заслонки во время нагрева воды, и, вместе с тем, позволяют сместить заслонку напором воды средней интенсивности и быстро наполнить чайник. Так как функционирование механизма долива не связано с упругими свойствами материала заслонки, заслонка может быть выполнена из любого, не обязательно эластичного, материала, применяемого в пищевой промышленности. В частности, заслонка может быть изготовлена из пищевого пластика, пищевой резины или стекла.
Таким образом, задачей настоящей полезной модели является создание чайника, позволяющего осуществлять долив воды без открытия крышки, и характеризующегося простой конструкцией и высокой надежностью механизма долива, допускающего выполнение из широкого спектра материалов.
Техническим результатом заявленной полезной модели является разработка заслонки, параметры которой обеспечивают надежную герметизацию крышки в ходе нагрева воды.
Раскрытие полезной модели
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании полезной модели технический результат достигаются тем, что чайник содержит крышку, в которой выполнено сквозное отверстие, а на внутренней стороне крышки чайника закреплена подвижная заслонка, снабженная противовесом, имеющим форму капли и выполненным из более плотного материала, чем остальные части заслонки.
При этом заслонка закреплена на внутренней стороне крышки чайника с помощью вала.
Кроме этого отверстие в крышке расположено в центре.
В свою очередь, стенки крышки выполнены коническими, сужающимися к заслонке.
При этом пластина заслонки, закрывающая отверстие в крышке, выполнена дугообразно выгнутой в направлении внешней стороны крышки.
Кроме этого, дополнительное уплотнение между крышкой и заслонкой обеспечивается с помощью уплотнительного кольца, размещаемого в углублении на внутренней стороне крышки чайника.
Также часть заслонки, закрывающая отверстие в крышке, выполнена из пластика, резины или стекла.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На приведенных чертежах использованы следующие обозначения:
1 - корпус чайника;
2 - крышка;
3 - сквозное отверстия для долива воды;
4 - заслонка;
5 - противовес;
6 - деталь, соединяющая заслонку и противовес;
7 - ушки для крепления заслонки;
8 - вал.
На фиг. 1 представлен пример общего вида заявленного чайника.
На фиг. 2 показан вариант крышки с заслонкой для долива воды.
На фиг. 3 показан вариант механизма крепления заслонки к крышке чайника. На данном чертеже изображены заслонка 4 и соединительная часть 6. Противовес 5 на данном чертеже не показан.
Осуществление полезной модели
В настоящее время широкое распространение получили электрические чайники с крышкой, открывающейся путем нажатия на кнопку или путем приложения непосредственного мускульного усилия со стороны пользователя. Долив воды в чайник с крышкой такой конструкции не самое практичное решение, так как требует много времени на открытие крышки, затрудняет осуществление долива одной рукой, что бывает необходимо при работе на кухне. Указанное осложняет использование чайника людьми с ограниченными возможностями и пожилыми людьми. Кроме того, открытая крышка также может создавать дополнительные неудобства при доливе воды, задевая кран или самопроизвольно закрываясь при наклоне чайника.
Предложенный чайник характеризуется наличием крышки, конструкция которой позволяет осуществлять долив воды без ее открытия. Данный эффект достигается за счет выполнения в крышке 2 сквозного отверстия 3 и включения в конструкцию заслонки 4, располагающейся непосредственно под указанным отверстием 3 и в закрытом положении вплотную прилегающей к его нижней кромке. Заслонка 4 снабжена противовесом 5 и соединяется с ним с помощью соединительного элемента 6 с вырезом, выполненным для уменьшения сопротивления при воздействии потоков пара. Крепление заслонки 4 к крышке чайника может осуществляться с помощью поворотного механизма. При реализации этого варианта крепления в соединительной части 6 выполняют сквозное отверстие для размещения вала 8, как это показано на фиг. 2 и фиг. 3, а на внутренней стороне крышки 2 выполняют ушки 7 для крепления вала 8.
Открытие и возвращение заслонки в исходное, закрытое, положение осуществляется по принципу рычага: в процессе долива вода оказывает давление на заслонку 4, тем самым перевешивая груз 5 и открывая заслонку 4. После прекращения действия воды, момент силы со стороны груза 5 возвращает заслонку 4 в закрытое положение.
Заслонка 4 может быть выполнена из любого материала, применяемого для изготовления элементов кухонной бытовой техники, контактирующих с пищей. В частности, она может быть выполнена из пищевой резины, пластика или стекла.
Для изготовления противовеса 5 может быть использован любой материал, применяемый в пищевой промышленности, плотность которого превышает плотность заслонки 4. Размер противовеса 5 подбирается в соответствии с плотностью материала заслонки 4, а также ее геометрическими размерами: чем больше масса заслонки 4, тем большей массы требуется противовес 5. Противовес 5 имеет форму капли. Такая форма позволяет компактно разместить противовес под крышкой, сохраняя максимальный объем для воды. Также каплевидная форма противовеса создает наименьшее сопротивление при взаимодействии с паром или воздухом, за счет обтекаемой формы, что имеет значение при кипении воды, когда на противовес действует выталкивающая сила со стороны потоков пара. Компактный противовес не занимает большого объема внутри чайника и не касается линии воды, что делает его использование гигиеничным, а сам чайник более долговечным, так как благодаря отсутствию контакта с водой, в том числе нагретой до высоких температур 80-100°С, износ противовеса происходит медленнее.
Герметичность крышки, обеспечиваемая плотным контактом между пластиной и нижней частью сквозного отверстия, повышает энергоэффективность чайника, а также делает его использование более безопасным. Плотный контакт между пластиной и крышкой обеспечивается за счет использования противовеса точно рассчитанных массы и размеров. При расчете параметров противовеса учитывают коэффициент фиксации заслонки - безразмерную величину, прямо пропорциональную отношению момента сил, закрывающих заслонку, к минимальному моменту сил, необходимому для смещения заслонки на величину от 0.8 до 1.5 см. Смещение заслонки на величину из этого диапазона обеспечивает быстрое наполнение чайника при среднем напоре воды. Оптимальные значения коэффициента фиксации составляют от 0.3 до 0.85. В случае выбора коэффициента фиксации более 0.85, открытие заслонки осуществляется даже слабым потоком воды, а в ходе работы чайника такая заслонка будет совершать колебания под действием потоков пара и общей вибрации чайника при закипании воды, что уменьшает герметичность крышки, и, как следствие, ведет к снижению энергоэффективности устройства. В случае выбора значения коэффициента менее 0.35, для открытия заслонки требуется сильный напор воды, что приведет к разбрызгиванию воды, а также к скоплению большого количества воды на самой заслонке после долива, что снижает удобство пользования чайником.
Оптимальные значения коэффициента фиксации были получены в ходе тестирования работы макета с заслонками, изготовленными из разных материалов.
При изготовлении крышки чайника сначала проектируют заслонку из выбранного материала, задают ее форму и размеры. Затем рассчитывают массу полученной заслонки, и с учетом коэффициента фиксации, подбирают материал противовеса и его размеры. Следует отметить, что объем для размещения противовеса в чайнике ограничен, так что предпочтительным способом изменения массы противовеса является выбор более плотного материала.
Таким образом, как следует из всего вышеизложенного, существенным с позиции заявленного технического результата и решаемой задачи являются:
1) выполнение сквозного отверстия в крышке чайника, которое плотно закрыто подвижной заслонкой;
2) заслонка и противовес имеют разные плотности, причем противовес выполнен из материала, более плотного, чем остальные части заслонки;
3) противовес имеет обтекаемую форму капли, что уменьшает сопротивление противовеса при воздействии давления со стороны потоков пара, и обеспечивает надежную фиксацию заслонки, и, как следствие, герметичность крышки чайника во время нагрева воды;
4) для снижения давления со стороны потоков пара в элементе, соединяющем заслонку и противовес, может быть выполнено отверстие.
Для дополнительного уплотнения контакта между закрытой заслонкой 4 и крышкой чайника 2 могут быть использованы стандартные уплотнительные элементы. В частности, это может быть уплотнительное кольцо, размещаемое на внутренней стороне крышки в специальном углублении (на чертежах не показано).
Заслонка 4 может быть выполнена выпуклой. В этом случае вес воды распределяется таким образом, что наибольшее давление приходится на края заслонки 4, и заслонка открывается быстрее. Также для увеличения давления воды отверстие в крышке может быть выполнено сужающимся к низу.
Как следует из описания возможных выполнений заявленной полезной модели, предложенный чайник с возможностью долива без открывания крышки обеспечивает достижение заявленного технического результата, а именно разработку заслонки, параметры которой обеспечивают надежную герметизацию крышки в ходе нагрева воды. Такое выполнение заслонки приводит к увеличению срока службы чайника.
Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, существенность всех общих и частных признаков полезной модели, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие полезной модели»; доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация полезной модели» техническую осуществимость и промышленную применимость предложенного устройства; решение поставленных задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании полезной модели, по нашему мнению, заявленное устройство удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к полезным моделям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки полезной модели являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели полезной модели, но и позволяют реализовать ее промышленным способом.