УСТРОЙСТВО ПОРТАТИВНОЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ

Область техники
Полезная модель относится к тепловым генераторам малой мощности, а именно к портативным устройствам для приготовления пищи и горячей воды, предназначенным для использования преимущественно в походах, на рыбалке, на охоте, в местах кратковременных стоянок, при сплавах на плотах, а также в условиях чрезвычайных ситуаций - боевых условиях и на местах привалов при недостатке или невозможности заготовить дрова в достаточных для обычного костра объемах, для маскировки (при необходимости) присутствия на природе от дымового следа и отблесков пламени.
Уровень техники
Известна (патент РФ №1779284, МПК F24C 1/16, опубл. 30.11.1992) походная печь, содержащая корпус, в нижней части которого расположены отверстия для подвода воздуха и топка, сообщенная с дымоходом, а в верхней части боковой поверхности корпуса расположены отверстия для выхода дымовых газов. Корпус выполнен разъемным с подвижной по высоте верхней частью, оснащенной фиксаторами положения относительно неподвижной нижней части, верхняя кромка которой выполнена в виде заслонки, перекрывающей сечения отверстий для выхода дымовых газов. В верхней части корпуса расположено отверстие для установки теплоприемника в виде бака с крышкой-сковородкой, причем бак расположен симметрично относительно стенок корпуса. Печь установлена на разборных ножках и имеет дверцу для загрузки топлива.
Недостатком известной печи является ее низкая теплоотдача, из-за отсутствия теплоизоляции топки, что приводит к большой потере тепла, и как следствие к большому расходу топлива. Кроме того, температура в зоне горения небольшая, так как из-за крайнемалой суммарной площади дымоходов, создание сильной тяги невозможно.
Из патента РФ №2275555, МПК F24C 1/16, F24C 1/06, опубл. 27.04.2006, известна походная печь, содержащая, цилиндрический корпус с топкой, в нижней части которой расположены отверстия для подвода воздуха, а на боковой поверхности заслонка, перекрывающая окно для загрузки топлива. Печь содержит по меньшей мере две теплоприемных емкости, имеющих цилиндрическую форму и снабженных крышкой. Емкости предназначены для установки на кромку корпуса. Отверстия для выхода дымовых газов представляют собой зазор между емкостью и корпусом. Печь установлена на опорах.
Недостатком устройства является то, что его конструкция не обеспечивает достижение высокой температуры в зоне горения из-за недостаточного для создания сильной тяги сечения дымохода. Как следствие для достижения и поддержания необходимой температуры в зоне горения печь расходует большое количество топлива. Кроме того, известная печь является сложной в технологическом плане конструкцией и неудобной для транспортировки в походных условиях.
Известна портативная походная печь (патент США №6520173, МПК F24B 1/26, F24B 21/00, F24C 1/16, опубл. 18.02.2003), содержащая корпус, имеющий форму усеченного конуса. Корпус выполнен открытым с двух концов, причем диаметр верхней части корпуса меньше диаметра его основания. В нижней части корпуса расположены отверстия для подвода воздуха и колосниковая решетка. В верхней части боковой поверхности корпуса расположено по меньшей мере одно отверстие для выхода дымовых газов. Печь содержит средство для нагнетания воздуха внутрь корпуса представляющее собой гибкий шланг с насадкой предназначенной для установки в соединительную муфту, расположенную на боковой поверхности корпуса в его средней части. Пользователь ртом нагнетает воздух в корпус через указанный шланг. Печь расположена на трех съемных ножках.
Недостатком известного устройства является низкая теплоотдача из-за отсутствия теплоизоляции. В результате, для создания и поддержания высокой температуры в рабочей зоне (зона контакта горячих газов с нагреваемым объектом) затрачивается большое количество твердого топлива. Кроме того, в случае повреждения гибкого шланга в процессе эксплуатации - печь не сможет работать, так как достаточная для этого сильная тяга не обеспечивается конструкцией печи, в частности, конструкцией корпуса.
В качестве ближайшего аналога выбрана (патент США №4026265, МПК F24B 1/20, опубл. 31.08.1977) портативная печь, содержащая корпус, представляющий собой дымоход в форме усеченного конуса, обращенного большим основанием вниз, а более узким основанием вверх. Верхняя часть корпуса выполнена открытой и содержит на своей боковой поверхности отверстия для выхода дымовых газов. В нижней части корпуса расположено два диаметрально противоположных отверстия для подвода воздуха, а также пазы для установки съемной ручки и колосниковая решетка. Нагреваемый объект устанавливают непосредственно на верхнюю часть корпуса или на съемную жаровню, которую при необходимости устанавливают в верхней части корпуса.
Недостатками известной печи является ее низкая теплоотдача из-за отсутствия теплоизоляции. Поэтому для работы такой вертикально ориентированной печи необходимо создавать высокую температуру в зоне горения, что существенно увеличивает расход твердого топлива.
Раскрытие полезной модели
Задачей на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка высокоэффективного портативного устройства для приготовления пищи, предназначенного для использования в походных, полевых условиях, в местах чрезвычайных ситуаций и бедствий.
Техническим результатом, достигаемым при использовании полезной модели, является уменьшение расхода топлива при одновременном увеличении эффективности теплоотдачи устройства в рабочем режиме.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата предложено новое портативное устройство для приготовления пищи, содержащее корпус-дымоход, по меньшей мере, два отверстия для подвода воздуха внутрь корпуса, расположенных на боковой поверхности корпуса в его нижней части, выполненной расширяющейся книзу, и, по меньшей мере, одно отверстие для выхода дымовых газов. От прототипа предложенное устройство отличается тем, что содержит множество отверстий для подвода воздуха, выполненных в виде продольных прорезей, расширяющихся книзу, а корпус дополнительно снабжен защитной теплоизоляционной оболочкой.
Прорези выполнены до края нижней части корпуса.
Суммарная площадь прорезей больше площади поперечного сечения корпуса на уровне высоты прорезей h не менее чем в 1,3 раза, предпочтительно, не менее чем в 1,5 раза.
Боковая поверхность нижней части корпуса, расширяющейся книзу, имеет образующую в виде кривой.
Верхняя часть корпуса снабжена, по меньшей мере, тремя опорами для установки нагреваемого объекта, причем опоры расположены с образованием отверстий для выхода дымовых газов. Опоры предпочтительно расположены симметрично относительно друг друга и могут быть выполнены заодно целое с корпусом.
Защитная теплоизоляционная оболочка расположена с внешней стороны корпуса с образованием воздушного зазора, предпочтительно заполненного теплоизоляционным материалом.
Существенным отличием устройства является новое конструктивное исполнение его нижней части, а именно наличие множества отверстий для подвода воздуха, выполненных в виде продольных прорезей расширяющихся книзу, и наличие защитной теплоизоляционной оболочки. Защитная теплоизоляционная оболочка обеспечивает значительное повышение температуры в зоне горения, в результате которого возникает сильная тяга и воздух извне начинает интенсивно поступать через множество продольных прорезей, расширяющихся книзу, внутрь корпуса-дымохода, что в свою очередь ускоряет нагревание твердого топлива, расположенного в упомянутой зоне, до перехода в его испарение и возгорание. Это позволяет, в отличие от прототипа, значительно сократить объем потребляемого топлива. При этом образующиеся при сгорании горячие газы за счет сильной тяги с большой скоростью концентрируются в рабочей зоне устройства (преимущественно в верхней части корпуса-дымохода, в зоне контакта горячих газов с нагреваемым объектом), где из-за расширения газов их направленное быстрое течение становится турбулентным, как следствие, горячие газы, выходя наружу через отверстия для выхода дымовых газов, дольше по времени находятся в контакте с нагреваемым объектом, омывая его дно и боковые стенки, за счет чего, в отличие от прототипа, при уменьшенном расходе топлива увеличивается эффективность теплоотдачи устройства в рабочем режиме.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 - изображен общий вид портативного устройства для приготовления пищи и горячей воды с защитной теплоизоляционной оболочкой снабженной крышкой.
На Фиг.2 - изображено продольное сечение портативного устройства для приготовления пищи и горячей воды с защитной теплоизоляционной оболочкой снабженной крышкой.
На Фиг.3 - изображен вид сверху портативного устройства для приготовления пищи и горячей воды с защитной теплоизоляционной оболочкой снабженной крышкой.
Портативное устройство для приготовления пищи и горячей воды содержит корпус-дымоход 1, в нижней части которого расположено множество отверстий для подвода воздуха выполненных в виде продольных прорезей 2, расширяющихся книзу (Фиг.1, 3). Прорези 2 выполнены предпочтительно до края 3 нижней части корпуса 1 для облегчения поступления воздуха внутрь корпуса 1. При этом конструкция нижней части корпуса 1 предпочтительно выполнена таким образом, что суммарная площадь прорезей 2 больше площади поперечного сечения корпуса 1 на уровне высоты h прорезей 2 не менее чем в 1,3 раза, предпочтительно, не менее чем в 1,5 раза (Фиг.2). Такая конструкция способствуют созданию максимальной тяги. Боковая поверхность 4 нижней части корпуса 1 расширяется книзу и предпочтительно имеет образующую в виде кривой, которая способствует организации движения потоков воздуха и горячих газов преимущественно от нижней части корпуса-дымохода 1 к его центру.
Корпус-дымоход 1 дополнительно снабжен защитной теплоизоляционной оболочкой 5,, расположенной с внешней стороны корпуса 1 с образованием воздушного зазора 6 (Фиг.2), предпочтительно заполненного теплоизоляционным материалом (на чертежах не показано). Оболочка 5 в своей верхней части может быть снабжена крышкой 7 (Фиг.2, 3), а в нижней части защитным экраном (на чертежах не показано) предназначенным для защиты теплоизоляционного материала от воздействия пламени.
Верхняя часть корпуса 1 снабжена, по меньшей мере, тремя опорами 8 (Фиг.1), которые предназначены для установки на них нагреваемого объекта (на чертежах не показано). Поверх опор 8 может также располагаться конфорка 9 для еще большего удобства установки нагреваемого объекта (Фиг.1, 2). Опоры 8 расположены с образованием отверстий 10 для выхода дымовых газов, предпочтительно симметрично относительно друг друга, и могут быть выполнены заодно целое с корпусом 1 (на чертежах не показано).
Портативное устройство для приготовления пищи и горячей воды работает следующим образом.
Перед началом работы заготавливают сухие ветки, щепку, щепу и другое твердое топливо. Затем зажигают скомканную и смятую бумагу, газету, бересту или смоченную легковоспламеняющейся жидкостью ветошь. После возгорания растопки устанавливают корпус 1 устройства на горящий объем. При этом, за счет наличия защитной теплоизоляционная оболочки 5 обеспечивается значительное повышение температуры в зоне горения, в результате которого возникает сильная тяга и воздух извне начинает интенсивно поступать через множество продольных прорезей 2, расширяющихся книзу, внутрь корпуса-дымохода 1. Создание максимальной тяги, в частности, обусловлено тем, что суммарная площадь прорезей 2 больше площади поперечного сечения корпуса 1 на уровне высоты прорезей h не менее чем в 1,3 раза, предпочтительно, не менее чем в 1,5 раза. Затем постепенно добавляют сухое твердое топливо приблизительно до 1/4 объема корпуса 1 и дожидаются пока устройство разгорится. За счет интенсивного поступления воздуха ускоряется нагревание твердого топлива. В результате чего, в отличие от прототипа, оно достаточно быстро переходит в состояние испарения и возгорания, создавая достаточно высокую температуру (~ до 650°С) в рабочей зоне устройства (преимущественно верхняя часть корпуса 1). Это позволяет значительно сократить расходуемый объем топлива. После этого на конфорку 9 или непосредственно на опоры 8 устанавливают нагреваемый объект (на чертежах не показано). Горячие газы, образующиеся при горении топлива, за счет сильной тяги начинают с большой скоростью концентрироваться в корпусе-дымоходе 1, преимущественно в его верхней части (рабочая зона устройства), где за счет расширения газов их направленное быстрое течение становится турбулентным, как следствие, выходя наружу через отверстия 10 горячие газы дольше по времени находятся в контакте с нагреваемым объектом, омывая его дно и боковые стенки, за счет чего повышается эффективность теплоотдачи устройства в рабочем режиме. Таким образом, при добавлении меньшего в отличие от прототипа количества твердого топлива осуществляется эффективный и быстрый нагрев установленного на опорах 8 объекта.
В частности, эффективность передачи тепла нагреваемому объекту, повышается за счет того, что поверхность расширяющейся книзу нижней части корпуса 1 имеет образующую в виде кривой, которая способствует организации движения потоков воздуха и горячих газов преимущественно от нижней части корпуса-дымохода 1 к его центру (Фиг.1, 2).
Степень теплоизоляции также можно повысить за счет использования теплоизоляционного материала (на чертежах не показано), который может быть размещен в воздушном зазоре 6, причем для защиты теплоизоляционного материала от воздействия пламени оболочка 9 в своей нижней части может быть снабжена защитным экраном, выполненным, например, в виде металлической шайбы шириной достаточной для изоляции указанного материала (на чертежах не показано).
По мере затухания пламени подбрасывают нужное количество твердого топлива через отверстия 10 в верхней части корпуса 1. Мощность устройства зависит от объема загружаемого топлива и может регулироваться потребителем. При необходимости уменьшения пламени, мощности и температуры нагрева внутрь подают немного воды. Температура нагрева рабочей зоны доходит до температуры 650°С, а температура защитной теплоизоляционной оболочки 5 до 300°С, поэтому при эксплуатации устройства следует соблюдать меры пожарной безопасности, как при работе с открытым огнем.
По завершению приготовления пищи или нагрева воды устройство очищают от остатков топлива и сажи и, например, убирают в специально предназначенный для этого чехол или место для хранения до следующего использования.
Ниже с целью иллюстрации отдельных аспектов осуществления полезной модели приведены примеры, которые не предназначены для того, чтобы каким-либо образом ограничивать объем настоящей полезной модели.
Пример 1.
Устройство состоит из корпуса, множества продольных прорезей для подвода воздуха, отверстий для выхода дымовых газов, опор, выполненных заодно целое с корпусом, конфорки и защитной теплоизоляционной оболочки с крышкой. Корпус изготовлен из трубы ГОСТ 10704-91 диаметром 108 мм, высотой 360 мм, толщиной стенки 3,5 мм. Причем в корпусе сформированы продольные прорези для подвода воздуха, отверстия для выхода дымовых газов и опоры, например, посредством известных из уровня техники устройств, предназначенных для резки металла. Защитная теплоизоляционная оболочка, а также ее крышка выполнены из нержавеющей стали марки 08х18н10 т с толщиной стенки 0,5 мм. Вес изделия 4100 гр. Высота изделия с конфоркой составляет 400 мм, причем диаметр корпуса в основании составляет 200 мм. При работе устройства при температуре окружающей среды (20°С) температура в зоне горения составляет 600-650°С, а в рабочей зоне 500-550°С. Расход топлива (сухие дрова в виде чурочек, щепок, шишек и т.д) на закипание 3-литровой емкости с водой при температуре окружающей среды (20°С.) около 400 г, время закипания 8 минут.
Пример 2.
Устройство состоит из корпуса, множества продольных прорезей для подвода воздуха, отверстий для выхода дымовых газов, опор, выполненных заодно целое с корпусом, защитной теплоизоляционной оболочки с крышкой и защитным экраном, и конфорки. Корпус изготовлен из трубы ГОСТ 10704-91 диаметром 108 мм, высотой 360 мм, толщиной стенки 3,5 мм. Причем в корпусе сформированы продольные прорези для подвода воздуха, отверстия для выхода дымовых газов и опоры, например, посредством известных из уровня техники устройств, предназначенных для резки металла. Теплоизоляционная оболочка с крышкой и защитным экраном выполнены в виде отдельных сборных элементов, изготовленных из нержавеющей стали для печных дымоходов. Воздушный зазор между корпусом и защитной теплоизоляционной оболочкой заполнен теплоизоляционным материалом, применяемым для дымоходов. Высота устройства вместе с конфоркой 400 мм, а диаметр в основании 200 мм. Вес - 4300 гр. При работе устройства при температуре окружающей среды (20°С) температура в зоне горения составляет 700-750°С, а в рабочей зоне 600-650°С.Расход топлива (сухие дрова в виде чурочек, щепок, шишек и т.д) топлива 350 гр. Время нагрева 3-литровой емкости с водой при температуре окружающей среды (20°С) 6 минут.
Из приведенного описания, очевидно, что настоящая полезная модель обладает существенными преимуществами перед прототипом. Прежде всего, существенным отличием заявленного устройства является новое конструктивное исполнение его нижней части, а именно наличие множества продольных прорезей 2, расширяющихся книзу, и наличие защитной теплоизоляционной оболочки 5, обеспечивающей сильную тягу, в результате которой, воздух извне с большой скоростью начинает интенсивно поступать через множество указанных прорезей 2 внутрь корпуса-дымохода 1. Нагревание твердого топлива при этом ускоряется и горячие газы, концентрируясь в рабочей зоне устройства, дольше по времени находятся в контакте с нагреваемым объектом, за счет чего, в отличие от прототипа, при уменьшении расхода топлива одновременно увеличивается эффективность теплоотдачи устройства в рабочем режиме, т.е. обеспечивается достижение заявленного технического результата.
Данная полезная модель не ограничена описанными вариантами осуществления, а наоборот, она охватывает различные модификации и варианты в рамках сущности и объема предлагаемой формулы полезной модели.