УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ И СОХРАНЕНИЯ ЕЕ В ГОРЯЧЕМ СОСТОЯНИИ

Область техники, к которой относится полезная модель. Полезная модель относится к устройствам для приготовления пищи и сохранения ее в горячем состоянии и предназначена для использования преимущественно в автотранспортной технике и быту.
Уровень техники
В качестве аналогов предлагаемого технического решения известны устройства для приготовления пищи и сохранения ее в горячем состоянии, содержащие теплоизолированный кожух, внутри которого помещена металлическая емкость для продукта, а в качестве электронагревателя используется ТЭН, расположенный внутри емкости для продукта (см., например, авторское свидетельство SU 1113087, МПК A47J 39/02 и патент 2089050, МПК Н05В 1/02). ТЭН - трубчатый электронагреватель, он состоит из металлической трубки. Внутри такой трубки расположен проволочный нагревательный элемент. Зазор между элементом нагрева и трубкой засыпан веществом с хорошей теплопроводностью.
Недостатками известных устройств-аналогов для приготовления пищи и сохранения ее в горячем состоянии с использованием ТЭН внутри емкости для продукта являются: долгое время выхода на режим, что требует дополнительных непроизводительных затрат электроэнергии во время выхода на режим, когда ТЭН работает сам на себя, а наружу тепло практически не отдает; малая площадь теплоотдачи трубки ТЭН и излишне большая температура нагревательного провода и ТЭН в целом и избыточная пиковая мощность электропотребления; образование нерастворимой накипи на поверхности ТЭН, снижающей теплопередачу и КПД изделия в целом, что приводит к дополнительным непроизводительным затратам электроэнергии, а также образованию вредных для человека нерастворимых осадков на ТЭН и в емкости; трудность очистки нагреваемой камеры из-за наличия ТЭН внутри камеры; низкая надежность ТЭН в условиях действия вибраций и ударов при использовании устройства на автотранспортном средстве, что приводит к нарушению герметичности и снижению ресурса; большая пиковая мощность энергопотребления, требующая иметь в автотранспортном средстве преобразователь 12/220 В, удорожающий изделие.
В качестве прототипа предлагаемого технического решения возьмем устройства для приготовления пищи и сохранения ее в горячем состоянии, в которых электронагреватель (ТЭН либо нагревательная спираль) расположен между стенками кожуха (наружного корпуса) и варочной камеры вблизи дна камеры (см., например, авторское свидетельство SU 1007646, МПК A47J 39/02). В устройстве-прототипе устраняется образование на нагревателе накипи и упрощается очистка от остатков пищи нагреваемой рабочей камеры, однако сохраняются следующие недостатки: долгое время выхода ТЭН на режим, что требует дополнительных непроизводительных затрат электроэнергии во время выхода на режим; малая площадь теплоотдачи трубки ТЭН снижает эффективность нагрева емкости с продуктами и для передачи тепла с малой площади требует излишне большой температуры нагревательного провода и трубки ТЭН и избыточной пиковой мощности электропотребления для ускорения процесса нагрева, что снижает ресурс и надежность устройства и приводит к проблемам использования устройства, например, на автомобилях где ограничена мощность бортовой сети, а также требует иметь в автотранспортном средстве преобразователь 12/220 В; низкая надежность ТЭН и спиральных проволочных нагревателей в условиях действия вибраций и ударов при использовании устройства на автотранспортном средстве, что приводит к нарушению герметичности ТЭН и снижению ресурса.
Указанные недостатки известных устройств устраняются при выполнении полезной модели «Устройство для приготовления пищи и сохранения ее в горячем состоянии», позволяющей повысить быстродействие при выходе на режим нагревательного элемента, коэффициент полезного действия (КПД), а также виброудароустойчивость, ресурс и надежность устройства, в том числе и при использовании в автотранспортных средствах, поскольку нагревательный элемент выполнен из углеродно-волокнистого материала, установлен по наружной, в том числе боковой, поверхности нагреваемой камеры посредством электроизоляционного материала, а между нагревателем и наружным корпусом установлен с натягом электроизоляционный материал.
Выполнение нагревательного элемента из углеродно-волокнистого материала позволяет: обеспечить виброудароустойчивость устройства, так как материал не критичен к переменным изгибающим механическим нагрузкам от транспортных ударов и вибраций; обеспечить повышение КПД, быстродействия и уменьшение непроизводительных затрат электроэнергии на разогрев самого нагревательного элемента, так как такой нагревательный элемент не требует большого времени для разогрева, а сразу (через несколько секунд, вместо нескольких минут в нагревателях с использованием ТЭН) начинает отдавать тепло по всей поверхности, что снижает время готовности; исключить растрескивание нагревательного элемента при термоциклах «включение-выключение».
Установка нагревательного элемента по наружной, в том числе и боковой, поверхности нагреваемой камеры позволяет увеличить площадь теплоотдачи нагревательного элемента в десятки раз по сравнению с использованием ТЭН, практически до размера всей площади наружной, в том числе и боковой, поверхности нагреваемой камеры с продуктами, что ускоряет подогрев пищи, а также позволяет снизить температуру нагревательного элемента до безопасной для окружающих материалов-проводов, теплоизоляционных материалов и повысить их ресурс и надежность. Кроме того, большая поверхность теплоотдачи позволяет использовать устройство при пониженных напряжениях питания, например, 12 В и 24 В на автотранспортных средствах без блока преобразования напряжения 12/220 В, что удешевляет устройство.
Установка между нагревательным элементом и наружным кожухом электроизоляционного материала с натягом позволяет поджать нагревательный элемент к стенкам корпуса и емкости и повышает виброудароустойчивость устройства в целом.
Сущность полезной модели.
Полезная модель представляет собой конструкцию, состоящую из теплоизолированного наружного корпуса (например, из термостойкой пластмассы или в виде металлического сосуда, в том числе с двойными стенками (сосуд Дьюара)), внутри которого помещена нагреваемая емкость для продукта, например, металлическая. На наружной, в том числе боковой, поверхности нагреваемой емкости установлен электроизоляционный материал. В качестве слоя электроизоляционного материала может устанавливаться, например, тонкая слюдяная пластина, имеющая высокий коэффициент теплопередачи или другие соответствующие материалы. Поверх электроизоляционного материала устанавливается нагревательный элемент из углеродно-волокнистого материала, охватывающий большую часть наружной поверхности нагреваемой емкости. Поверх всей поверхности нагревательного элемента устанавливается еще слой электроизоляционного материала, например, из слюдяной пластины или другого термостойкого материала. Затем вся вышеуказанная сборка, состоящая из нагреваемой емкости с установленными на ней последовательно слоем электроизоляционного материала, слоем нагревательного элемента, слоем электроизоляционного материала устанавливается с натягом внутрь наружного корпуса. Для обеспечения натяга выбираются соответствующие размеры наружного корпуса и толщины электроизоляционных материалов.
Электрические выводы нагревательного элемента соединены с проводами питания, которые могут быть выведены через отверстие в наружном корпусе.
За счет большей в десятки раз площади теплоотдачи нагревательного элемента, охвата нагревательным элементом практически всей площади наружной поверхности нагреваемой камеры, быстрого выхода нагревательного элемента на рабочий режим (в течение нескольких секунд вместо нескольких минут в известных устройствах), сниженной по сравнению с ТЭН температурой нагревательного элемента, меньшей пиковой мощности электропотребления, повышенной виброудароустойчивости, возможности работать при пониженных напряжениях питания без преобразователя напряжения 12/220 В на автотранспортных средствах полезная модель обеспечивает в целом лучшие эксплуатационные характеристики по КПД, быстродействию, надежности и ресурсу и возможности использования на транспортных средствах по сравнению с известными устройствами для приготовления пищи и сохранения ее в горячем состоянии.