ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ САМОВАР

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к области устройств для нагревания воды, а именно к электрическим самоварам.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известно устройство для нагревания воды, согласно патенту RU 150962 (опубл. 10.03.2015), а именно электрический самовар, содержащий крышку, корпус, с вмонтированным в него электронагревательным элементом, основание, в котором смонтировано устройство автоматического отключения, отличающийся тем, что устройство автоматического отключения выполнено в виде термостата с порогом срабатывания в 90°С, поджатого к нижней стенке корпуса, с помощью подпружиненной металлической пластины, при этом устройство автоматического отключения электрически связано со схемой, состоящей из электромеханического реле, нормально-разомкнутой кнопки без фиксации, и светодиода, расположенного в основании, сигнализирующего работу схемы, исключающей самопроизвольное включение электронагревателя при достижении температуры воды ниже предела сброса термостата.
Датчик температуры в известном решении устанавливается на внешнюю стенку корпуса. Температура срабатывания датчика составляет 90 градусов. При этом в описании публикации патента указано: «При достижении температуры воды 100 градусов в течение 60-90 секунд, срабатывает термодатчик 5, разрывая цепь, в свою очередь снимая напряжение с катушки электромеханического реле 8. Повторное включение цепи возможно только при достижении температуры воды ниже 70 градусов Цельсия». Таким образом, при значении уставки датчика 90°С вода известном самоваре кипит более 1 минуты. Объясняется это временем, в течение которого нагревается вода в нижних слоях емкости, нагревается стенка емкости и элементы самого датчика. Повторное автоматическое включение нагревательного элемента происходит, когда датчик охладится от 70°С. Действительно, испытания самовара известной конструкции показали, что несмотря на значение уставки датчика 90°С, отключение питания нагревательного элемента происходит через несколько секунд после закипания воды.
При этом необходимо понимать, при высокой температуре воды, а особенно при ее кипении происходит интенсивное отложение накипи на стенках корпуса, что приводит к дополнительному снижению теплопроводности стенки емкости, следовательно, к еще более длительному кипению воды до срабатывания датчика. Самовар имеет объем не менее 3 литров, и неиспользованная вода из него обычно не сливается, а нагревается повторно и многократно. Это делает влияние условий нагревания воды критичным для ее качества. Вода в течение длительного времени кипит, и по мере использования устройства время кипения становится продолжительнее.
РАСКРЫТИЕ 1
Задача, стоявшая перед разработчиками раскрытого технического решения, заключалась в создании устройства для нагревания воды, которое оказывало бы минимальное воздействие на качество воды.
Указанная задача решена за счет создания электрического самовара, включающего в себя металлический корпус с емкостью для воды, при этом объем емкости составляет не менее 3 литров; крышку емкости; электрический нагревательный элемент, мощность которого не превышает 1 кВт; датчик температуры, чувствительный элемент которого соединен с возможностью передачи тепла с внешней стороной стенки емкости для воды; основание, соединенное с корпусом; блок питания, расположенный в основании; средство коммутации, расположенное в основании; отличающийся тем, что средство коммутации выполнено с возможностью отключения питания нагревательного элемента при определении температуры на чувствительном элементе выше уставки отключения величиной от 40 до 80°С.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в снижении влияния на качество воды. Главным образом это достигается посредством контроля температуры воды, исключения возможности и/или снижения вероятности закипания воды.
Далее в настоящем описании раскрытое техническое решение будет описано более детально со ссылкой на прилагаемые фигуры чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичное изображение взаимного расположения компонентов самовара.
Фиг. 2 - схема электрической цепи самовара в одном из вариантов осуществления полезной модели.
Фиг. 3 - схема электрической цепи самовара в одном из вариантов осуществления полезной модели.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В соответствии с настоящей полезной моделью электрический самовар включает в себя металлический корпус 1 с емкостью для воды, при этом объем емкости составляет не менее 3 (трех) литров. Корпус может быть выполнен из серебра, меди или латуни, при этом внутренняя поверхность емкости может быть по меньшей мере частично покрыта оловом.
Электрический самовар также может содержать крышку 2 емкости. Крышка в предпочтительном варианте осуществления полезной модели содержит конфорку 3. Также самовар содержит кран 4, отверстие для которого располагается в нижней части емкости.
Электрический самовар в соответствии с настоящей полезной моделью содержит электрический нагревательный элемент 5, мощность которого не превышает 1 кВт. Такая небольшая мощность нагрева при емкости от 3 литров приводит к медленному и равномерному нагреванию воды, что также минимизирует влияние на качестве воды в результате нагревания.
Электрический самовар содержит датчик 6 температуры, чувствительный элемент которого соединен с возможностью передачи тепла с внешней стороной стенки емкости для воды. При этом для повышения теплопроводности соединения стенки емкости с датчиком 6 чувствительный элемент датчика 6 может быть соединен со стенкой емкости посредством теплопроводящего состава, например,
теплопроводного клея или теплопроводной пасты. Благодаря соединению с помощью теплопроводящего состава повышается точность определения датчиком 6 температуры, и, следовательно, снижается время между достижением требуемой температуры воды и отключением нагревательного элемента 5. Таким образом, соединение чувствительного элемента датчика 6 со стенкой емкости посредством теплопроводящего состава также снижает негативное влияние на качество воды.
Также электрический самовар содержит основание 7 (шею самовара), соединенное с корпусом 1, блок 8 питания и средство коммутации. Блок 8 питания выполнен с возможностью подачи питающего напряжения на нагревательный элемент 5. Средство коммутации выполнено с возможностью отключения питания нагревательного элемента при определении температуры на чувствительном элементе выше уставки отключения величиной от 40 до 80°С.
Основание 7 (шея самовара) служит в качестве подставки для удержания корпуса 1 самовара на высоте, достаточной для размещения чашки под краном 4 самовара, а также для вмещения элементов самовара, таких как блок 8 питания, средство коммутации, по меньшей мере часть нагревательного элемента 5, датчик 6 и др.
Средство коммутации может содержать как отдельный вычислительный блок, реле или может быть выполнено в виде любого известного схемного решения, обеспечивающего возможность замыкания и/или размыкания электрической цепи при определении температуры уставки датчика. В качестве средства коммутации быть использован термостат. В некоторых вариантах осуществления полезной модели средство коммутации может состоять только из проводников и коммутационных элементов, которые размыкают цепь при определении датчиком температуры, равной или превышающей уставку отключения.
В некоторых вариантах осуществления полезной модели уставка отключения (температура, при достижении или превышении которой на чувствительном элементе датчика 6 средство коммутации отключает нагревательный элемент 5) статична. В этих вариантах осуществления она может определяться температурой срабатывания датчика 6, содержащего, например, биметаллическую пластину в качестве чувствительного элемента.
В отдельных вариантах осуществления полезной модели самовар может быть выполнен с возможностью изменения уставки отключения в пределах от 40 до 80°С. Это может быть реализовано с использованием датчика 6 с изменяемой температурой срабатывания; либо с помощью датчика, измеряющего значение температуры (например электронный термометр), средства коммутации, которое отключает питание нагревательного элемента 5 при достижении измеряемой температурой значения, равного или большего, чем значение уставки отключения.
Разработчики настоящей полезной модели опытным путем выяснили, что при значении уставки отключения от 70 до 80°С температура воды в емкости в момент отключения нагревательного элемента 5 достигает 90-97°С (в зависимости от конструкции самовара). Таким образом, при предпочтительном значении уставки отключения 75°С нагрев воды прекращается, когда она достигает температуры 90-94°С, при этом она не доводится до кипения. Более высокие значения уставки отключения приводят к кипению воды и резкому снижению ее качества, особенно при многократном нагревании воды. При этом для заваривания некоторых видов чая требуется более низкая температура. Для этих случаев полезная модель может быть осуществлена в вариантах, в которых уставка отключения составляет от 40 до 75°С.
В некоторых вариантах осуществления настоящей полезной модели датчик температуры и/или средство коммутации обеспечивают статичное значение уставки отключения от 70 до 80°С. Под признаком «статичное» понимается то, что значение уставки отключения не регулируется.
В некоторых вариантах осуществления полезной модели средство коммутации выполнено с возможностью включения нагревательного элемента при определении на чувствительном элементе датчика 6 значения температуры воды равного или ниже значения уставки включения от 30 до 60°С.
В варианте осуществления, схема которого представлена на фиг. 2, самовар работает в режиме поддержания температуры следующим образом. При нажатии на кнопку 9 включения самовара, замыкается цепь, ток проходит по проводу 10 в обход реле 11 через нормальнозамкнутый термопрерыватель (датчик 6). Далее ток попадает на катушку реле 11, которое срабатывает и замыкает контакты 12. После этого, ток проходит уже через само реле 11, нагревательный элемент 5, термопрерыватель (датчик 6) и катушку реле 11. При достижении термопрерывателем температуры в 75°С он размыкает цепь, ток перестает попадать на катушку реле 11, следовательно реле срабатывает и размыкает контакты 12. После этого ток не идет через реле 11, нагревательный элемент 5 не работает. Пока термопрерыватель не остынет до определенной температуры, его контакты будут разомкнуты. Процесс повторяется, пока кнопка 9 не будет выключена.
В варианте осуществления, схема которого представлена на фиг. 3, самовар работает в режиме автоотключения следующим образом.
При нажатии на кнопку 13 включения самовара, замыкается цепь, ток проходит через нормальнозамкнутый термопрерыватель (датчик 6). Далее ток попадает на катушку реле 11, которое срабатывает и замыкает контакты 12. После этого, ток идет через реле, нагревательный элемент 5, термопрерыватель и катушку реле. При достижении термопрерывателем температуры в 75°С он размыкает цепь, ток перестает попадать на катушку реле, следовательно реле 11 срабатывает и размыкает контакты. Теперь ток не идет через реле 11, нагревательный элемент 5 не работает, пока кнопка 13 не будет снова нажата.
Настоящее техническое решение было подробно описано со ссылкой на отдельные варианты его осуществления, однако очевидно, что оно может быть осуществлено в различных вариантах, не выходя за рамки заявленного объема правовой охраны, определяемого формулой полезной модели.