Изделие из древесного угля
PRODUCT OF WOOD COAL

Изобретение относится к разновидности твёрдого топлива, а именно к древесному углю, адаптированному для его применения  при курении кальяна.
Известен из публикации WO2013098380 (А1)  составной источник тепла для использования в статье курение и включает: негорючий пористый керамический Матрикс (16); и частицы сгораемого топлива (18), встроенные в негорючий пористый керамический Матрикс (16). Негорючий пористый керамический Матрикс формируется из одного или более твёрдых материалов, имеющих средний размер частиц D50 с, по меньшей мере, в пять раз меньше, чем средняя Д50 крупность частиц сгораемого топлива. Желательно, чтобы негорючая пористая керамическая матрица (16) состояла из одного или более оксидов переходных металлов.
Но данное устройство не обеспечивает требуемого распределения температуры между различными частями угля для равномерного прогрева курительной смеси или табака. Кроме того, топливо располагается в непосредственной близости от табачной смеси, а это является крайне нежелательным и вызывает перегрев табака.
Самым близким по своей технической сущности является изделие из древесного угля, описанное в источнике  US2016262444 (А1), которое  содержит корпус, проходящий между верхней и нижней частями. Несколько ножек отходят наружу от базовой поверхности, заключённой между верхней и нижней частью. Ножки разделены друг от друга промежутками в виде каналов, а предусмотренное углубление распространяется внутрь тела от базовой поверхности. Внутренняя камера задана в пределах тела стенками ножек и стенками углубления. Ножки сформированы для размещения их на фольгу, имеющую, по крайней мере, одно перфорационное отверстие, и покрывающую чашу с курительным материалом. При размещении изделия из древесного угля на фольге нагревательная камера изделия должна совпадать с расположенными на фольге перфорационными отверстиями.
Недостатком данного изделия является то, что заявленная конструкция не обеспечивает равномерного прогрева поступающего воздуха во всем объеме нагревательной камеры. Обусловлено это тем, что та часть воздушного потока, которая обтекает стенки каналов, принимает температуру нагретых стенок каналов, а та часть потока, которая проходит по центру канала, в силу низких теплопроводных свойств воздуха остается непрогретой и претерпевает нагрев лишь попадая в центральную часть нагревательной камеры, где происходит смешение с прогретым воздухом, тем самым временно понижая температуру воздуха в нагревательной камере. В результате чего появляется градиент температур между воздушной смесью центрального углубления и воздушными потоками, проходящими внутри каналов, разделяющих ноги. Учитывая то, что перфорационные отверстия в фольге находятся, в том числе, и под воздушными каналами, разделяющими ноги/зубцы, в которых воздух нагревается только вблизи стенок каналов, непрогретый воздух через перфорационные отверстия в фольге, будучи втянутым внутрь табачной чаши, понижает в ней температуру, охлаждая часть табака. А это не соответствует заявленным выводам и не приводит к равномерному прогреву табака или курительной смеси.
Предлагаемое изобретение направлено на получение следующего технического результата - создание изделия из древесного угля, используемого при курении кальяна, обеспечивающего  равномерное  распределение температуры по всему телу угля и позволяющего равномерно прогреть табак или курительную смесь, что приводит к полному раскрытию их вкусовых и ароматических качеств.
Поставленная задача решается за счёт того, что изделие из древесного угля содержит цилиндрическое тело и опорные элементы, причём его донная поверхность выполнена в форме вогнутой линзы, а опорные элементы разделены воздушными проходами-диффузорами, имеющими с внешней стороны арочно-криволинейную конфигурацию и расширяющимися вовнутрь. Нижняя часть изделия из древесного угля сформирована путём выемки из цилиндрического корпуса части его тела фигурной формы, которая формирует в нем пять отдельных одинаковых опорных элементов и дно, выполненное в форме вогнутой линзы. Опорные элементы служат для размещения изделия на перфорированной фольге или жаростойкой поверхности, имеющей, по крайней мере, одно отверстие и покрывающей табачную чашу, образуя при этом вместе с фольгой камеру для прогрева поступающего воздуха. Каждый опорный элемент изделия представляет собой часть шарового слоя, отсечённого от целого шарового слоя боковой цилиндрической поверхностью изделия. У шарового слоя стенки радиальные и радиус стенок равен радиусу шара, из которого он вырезан. Каждый воздушный проход-диффузор с наружной стороны изделия имеет арочно-криволинейную форму и расширяется к центру нагревательной камеры, что обусловлено конфигурацией каждого опорного элемента. Диффузор представляет собой часть канала, в котором происходит замедление и расширение потока воздуха. Выполнение донной поверхности в форме вогнутой линзы и воздушные проходы-диффузоры создают условия разряжения, перемешивания, прогрева и выравнивания температуры воздуха поступающего через воздушные проходы-диффузоры. При увеличении угла раскрытия диффузора происходит отрыв потока от стенок прохода, вблизи которых образуются вихри, т.е. образуются, как бы зоны затенения, в которых движение воздуха становится хаотичным - турбулентным, что способствует перемешиванию поступающего воздуха и выравниванию температуры в поступающем потоке. Учитывая то, что воздушных проходов-диффузоров пять и поступление воздуха через них идёт одновременно, воздушные потоки смешиваются между собой, усредняя и выравнивая температуру поступившего воздуха внутри нагревательной камеры и обеспечивая  равномерное  распределение температуры по всему телу угля. При отсутствии движения воздуха через нагревательную камеру донная поверхность, выполненная в форме вогнутой линзы аккумулирует тепло между собой и перфорированной фольгой. При этом фольга поддерживается разогретой и продолжает передавать тепло путём излучения внутрь табачной чаши, содержащей табак или курительную смесь, таким образом, поддерживая постоянную температуру табака внутри чаши в промежутках между втягиванием дыма курильщиком, обеспечивает равномерный прогрев табака или курительной смеси. При понижении давления в системе кальяна во время втягивания курильщиком дыма через шланг, через воздушные проходы-диффузоры внутрь нагревательной камеры втягивается воздух, стремясь восстановить равновесие системы. Нагревательная камера за счёт формы опорных элементов  изделия и формы донной поверхности  расширяется начиная от наружной стороны воздушного прохода-диффузора. Это делает движение поступившего воздушного потока подобным движению потока воздуха в диффузоре, при котором по законам аэродинамики скорость воздушных потоков в расширяющемся пространстве уменьшается, из-за возникновения локальных областей разрежения, что порождает турбулентное движение воздуха внутри нагревательной камеры и, в данном случае, обеспечивает выравнивание температуры воздушных потоков перед поступлением их во внутреннее пространство табачной чаши.  Втягивая табачный дым через шланг, курильщик создаёт тягу и понижение давления в системе кальяна, а возникшие при этом разрежение, турбулентность и повышение температуры воздуха, входящего внутрь нагревательной камеры, облегчают его проникновение через перфорационные отверстия в фольге внутрь табачной чаши, увеличивая, таким образом, и делая основной конвекционную составляющую теплопередачи. Это приводит к тому, что разогретый воздух, поступивший внутрь табачной чаши с курительными смесями через перфорационные отверстия в фольге путем конвекции передаёт своё тепло не только верхним слоям курительной смеси, а прогревает его равномерно во всем объёме табачной чаши, а также способствует более равномерному прогреву самой чаши, что дополнительно стабилизирует и выравнивает температуру курительной смеси и способствует более полному раскрытию её вкуса и аромата.
Суть технического решения поясняется чертежами, где
Фиг. 1 - Изделие из древесного угля изометрическая проекция;
Фиг. 2 - Изделие из древесного угля вид снизу;
Фиг. 3 - Изделие из древесного угля вид в разрезе;
Фиг. 4 - Изделие из древесного угля вид с боку.
На фигуре 1 и 3 изображена изометрическая проекция изделия из древесного угля, цилиндрическое тело 1, опорные элементы 2, донная поверхность 3, воздушные проходы-диффузоры 4. На фигуре 2 и 4  изображено тело 1, опорные элементы 2, воздушные проходы-диффузоры 4.
Равномерный прогрев изделия из древесного угля происходит следующим образом. В устройство в виде малой чаши подготовленного к использованию кальяна закладывают табак или курительную смесь, накрывают перфорированной фольгой и размещают на ней,  вниз опорными элементами 2, разожжённое  изделие из древесного угля. Опорные элементы 2 служат для размещения изделия на перфорированной фольге или жаростойкой поверхности, имеющей, по крайней мере, одно отверстие и покрывающей табачную чашу, при этом нижняя часть изделия и перфорированная фольга вместе образуют нагревательную камеру для прогрева поступающего воздуха.  При отсутствии движения воздуха через воздушные проходы-диффузоры 4  донная поверхность 3, выполненная в форме вогнутой линзы, аккумулирует тепло между собой и перфорированной фольгой. При этом фольга поддерживается разогретой и передаёт тепло путём излучения внутрь табачной чаши, содержащей табак или курительную смесь, таким образом поддерживая постоянную температуру табака внутри чаши в промежутках между втягиванием дыма курильщиком. Втягивая табачный дым через шланг, курильщик создаёт тягу, и воздух через воздушные проходы-диффузоры 4 поступает в нагревательную камеру, воздушные потоки смешиваются между собой, усредняя и выравнивая температуру поступившего воздуха внутри нагревательной камеры и обеспечивая  равномерное  распределение температуры по всему цилиндрическому телу  угля 1. Прогретый воздух через перфорационные отверстия в фольге втягивается внутрь табачной чаши, осуществляя конвекционный перенос тепла от тела угля к табаку или курительной смеси. Это обеспечивает равномерный их прогрев и прогрев самой чаши, что приводит к полному раскрытию  вкусовых и ароматических качеств курительного материала.
Совокупность признаков нова и позволяет улучшить качество прогрева табака и сделать его прогрев постоянным и равномерным для полноценного раскрытия вкуса и аромата табака или курительной смеси.