ЧАЙНИК, НАГРЕВАЕМЫЙ НА КУХОННОЙ ПЛИТЕ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к предметам домашнего обихода, а именно к чайникам, нагреваемым на кухонной плите содержащим резервуар для нагреваемой жидкости, располагаемый над нагревательным элементом кухонной плиты, крышку чайника и по меньшей мере один вытяжной канал и может быть использована в домашнем хозяйстве для нагревания жидкости.
Уровень техники.
Существующие чайники имеют ряд недостатков, связанные с тем, что нагрев жидкости, находящейся в чайнике производится нерационально - только через дно чайника. Существуют решения, которые увеличивают контактную поверхность с жидкостью внутри чайника за счет введения дополнительных элементов в конструкцию чайника.
Так известен чайник, содержащий резервуар для нагреваемой жидкости, располагаемый над нагревательным элементом, крышку чайника и, по меньшей мере, один вытяжной канал (см. патент на изобретение РФ №2128808, опубликован 1999 г.)
В нем выполнено два вытяжных канала, причем вытяжные каналы, ведут из зоны над горелкой через резервуар и наружу за поверхность корпуса, так что избыточное тепло и продукты сгорания отводятся через каналы в резервуаре с обеспечением контактного теплообмена с жидкостью в резервуаре для ее дополнительного нагрева.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности использования его на кухонной плите и сложность конструкции.
Известен из уровня техники также чайник, нагреваемый на кухонной плите, содержащий резервуар для нагреваемой жидкости, располагаемый над нагревательным элементом кухонной плиты, крышку чайника и по меньшей мере один вытяжной канал (см. патент на полезную модель РФ №122003, опубликован 2012 г.)
В нем вытяжной канал образован пространством между боковой поверхностью резервуара для воды и стенкой кожуха, при этом края стенки кожуха в верхней части отвернуты наружу, на верхней части резервуара для воды расположена дополнительная стенка, охватывающая горловину резервуара для воды вместе с ручкой, края дополнительной стенки отвернуты наружу, параллельно краям стенки кожуха
Данное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели и взято за прототип к предлагаемой полезной модели.
Недостатком данного устройства является невысокая эффективность нагрева жидкости, находящейся внутри чайника и сложность конструкции. Действительно, предлагаемая конструкция обеспечивает прохождение горячих слоев воздуха от нагревательного элемента плиты по внешнем габаритам чайника, точно также как это происходит у традиционных чайников, нагреваемых на кухонной плите и не содержит каналов, проходящих внутри объема емкости чайника. Дополнительное выполнение внешнего кожуха по форме чайника является непростой технологической задачей, что говорит о сложности конструкции прототипа.
Раскрытие полезной модели.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящая полезная модель, главным образом, имеет целью предложить чайник, нагреваемый на кухонной плите, позволяющий как минимум сгладить по меньшей мере один из указанных выше недостатков, а именно повысить эффективность нагрева при обеспечении простоты конструкции
Для достижения этой цели дно резервуара имеет отверстие, края которого соединены с нижней частью вытяжного канала. Вытяжной канал расположен внутри объема резервуара. Крышка чайника имеет отверстие. Верхняя часть вытяжного канала соединена с окружающий чайник воздухом через отверстие в крышке чайника.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность увеличить площадь соприкосновения нагреваемой поверхности с жидкостью, находящейся в чайнике, обеспечить дополнительный теплообмен и таким образом ускорить нагревание жидкости.
Существует вариант полезной модели, в котором отверстие в дне резервуара и отверстие в крышке чайника выполнены круглой формы, при этом центры указанных отверстий расположены на одной вертикальной оси.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность упростить изготовление предлагаемой конструкции, так как выполнение отверстий именно круглой формы является самым простой задачей.
Существует вариант полезной модели, в котором диаметр отверстия в дне резервуара равен диаметру отверстия в крышке чайника, при этом вытяжной канал имеет форму цилиндра
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность еще упростить процесс изготовления предлагаемого чайника, так как изготовление вытяжного канала в форме цилиндра является наиболее простым.
Существует вариант полезной модели, в котором диаметр отверстия в дне резервуара больше диаметра отверстия в крышке чайника, при этом вытяжной канал имеет форму усеченного конуса
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность увеличить теплообмен между нагревательным элементом и жидкостью внутри чайника, так как сгоревший газ или горячий воздух от нагревательного элемента кухонной плиты поднимается всегда вверх, против силы тяжести и таким образом встречает препятствие в виде наклонных стенок вытяжного канала, при этом обеспечивая большую передачу тепла.
Существует вариант полезной модели, в котором диаметр отверстия в дне резервуара находится в диапазоне 0,1-0,75 от диаметра дна резервуара
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность изготовление наиболее более оптимальных размеров чайника. При диаметре отверстия в дне резервуара менее 0,1 от диаметра дна резервуара становится неэффективной теплопередача, ускорение нагревания жидкости практически незаметно. При диаметре отверстия в дне резервуара более 0,75 от диаметра дна резервуара становится неэффективным использование самого чайника - значительно падает внутренний объем резервуара чайника.
Существует вариант полезной модели, в котором диаметр отверстия в крышке чайника находится в диапазоне 0,05-1,0 от диаметра отверстия в дне резервуара.
Благодаря такой выгодной характеристике появляется возможность изготовление наиболее более оптимальных размеров чайника. При диаметре отверстия в крышке чайника менее 0,05 от диаметра отверстия в дне резервуара становится существенными побочные нежелательные эффекты, а именно -высокая скорость выхода горячего воздуха от нагревательного элемента через узкое отверстие в верхней части вытяжного канала. При диаметре отверстия в крышке чайника более 1,0 от диаметра отверстия в дне резервуара становится неэффективной теплопередача, ускорение нагревания жидкости практически незаметно. Благодаря широкому верхнему раструбу горячий воздух не соприкасается со стенками вытяжного канала.
Совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Краткое описание чертежей.
Другие отличительные признаки и преимущества полезной модели ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемый рисунок, на котором изображен чайник, нагреваемый на кухонной плите, согласно полезной модели, вид в изометрии с прорисовкой внутренних элементов, вариант исполнения вытяжного канала в виде усеченного конуса.
Согласно фигуре 1 чайник, нагреваемый на кухонной плите 1, содержит резервуар 2 для нагреваемой жидкости 3, располагаемый над нагревательным элементом 4 кухонной плиты 1, крышку чайника 5 и вытяжной канал 6. Дно резервуара имеет отверстие 7, края которого соединены с нижней частью вытяжного канала 6. Вытяжной канал 6 расположен внутри объема резервуара 2. Крышка чайника 5 имеет отверстие 8. Верхняя часть вытяжного канала 6 соединена с окружающий чайник воздухом через отверстие 8 в крышке чайника.
Дополнительно на фигуре обозначены: направление силы тяжести показано как д. Ручка чайника обозначена как 9. Уровень жидкости в чайнике как 10. Носик чайника-11.
Вертикальными сплошными стрелками показано направление движение горячего газа от нагревательного элемента 4 кухонной плиты 1. Вертикальными пунктирными стрелками показаны направления теплопередачи от дна чайника. Наклонными пунктирными стрелками показаны направления дополнительной теплопередачи от вытяжного канала 6.
В общем чайник может быть из любого материала, позволяющего ставить чайник на нагревательный элемент 4 плиты 1 - металлический, стеклянный, фарфоровый, из специальных огнеупорных материалов.
Плита 1 может быть газовая или электрическая, а ее нагревательный элемент 4 преимущественно бывает либо газовой конфоркой, либо имеет электрическую природу нагревания.
Отверстие в дне резервуара 7 и отверстие 8 в крышке 5 чайника преимущественно могут быть выполнены круглой формы, при этом центры указанных отверстий преимущественно могут быть расположены на одной вертикальной оси. При этом могут иметь другую форму, отличную от круга, а ось может составлять некоторый, преимущественно острый, угол с направлением силы тяжести.
Диаметр отверстия в дне резервуара может быть равен диаметру отверстия в крышке 5 чайника, при этом вытяжной канал будет иметь форму цилиндра. Диаметр отверстия в дне резервуара может быть больше диаметра отверстия в крышке чайника, при этом вытяжной канал будет иметь форму усеченного конуса.
Диаметр отверстия в дне резервуара находится в диапазоне 0,1-0,75 от диаметра дна резервуара. Диаметр отверстия в крышке чайника находится в диапазоне 0,05-1,0 от диаметра отверстия в дне резервуара.
В общем форма вытяжного канала может быть произвольной, ось его может быть как параллельна направлению силы тяжести, как и составлять произвольный угол с ней.
Предшествующее описание примерных вариантов осуществления полезной модели обеспечивает иллюстрацию и описание, но не предназначено быть исчерпывающим или ограничивать полезную модель описанными точными формами. Модификации и изменения возможны в свете вышеприведенного рассмотрения или могут быть получены из применения полезной модели. К модификациям относится следующее. Существует вариант исполнения полезной модели, в котором может быть несколько вытяжных каналов. Вытяжные каналы могут иметь сложную изогнутую форму и т.д.
Осуществление полезной модели.
Предлагаемый чайник, нагреваемый на кухонной плите, может работать следующим образом.
1. В чайник наливают жидкость 3, которую нужно нагреть, например, воду, чай, кофе.
2. Включают нагревательный элемент 4 кухонной плиты, чтобы он нагрелся до высокой температуры.
3. Чайник с жидкостью 3 размещают на нагревательном элементе 4.
4. Горячий воздух от электрического нагревательного элемента 4 или сгоревший газ от газовой конфорки 4 попадает в вытяжной канал 6, который расположен внутри емкости чайника.
5. Тепло от горячего воздуха, проходящего сквозь вытяжной канал 6 передается нагреваемой жидкости 3 через стенки вытяжного канала 6, тем самым обеспечивая дополнительный нагрев жидкости и обеспечивая ускорение процесса доведения жидкости до заданной температуры, например, до кипения.
Таким образом, за счет введения вытяжного канала внутри емкости чайника, и достигается повышение эффективности нагрева при обеспечении простоты конструкции.
В соответствии с предложенной полезной моделью заявителем был изготовлен опытный образец чайника, нагреваемого на кухонной плите
В качестве исходного материала был использован стандартный металлический чайник из нержавеющей стали объемом 2,5 литра. В его дне было проделано отверстие, в которое был вварен конусообразный вытяжной канал из нержавеющей стали, с диаметром нижнего круглого отверстия 7 см, и диаметром верхнего круглого отверстия 1 см, а в крышке чайника проделано соответствующее отверстие диаметром 1 см. для выпуска горячего газа.
Опытная эксплуатация чайника показала, что его конструкция позволяет:
- обеспечить более быстрое нагревание жидкости, находящегося внутри него; уменьшение времени необходимого для закипания одного литра воды составило около полутора минут (или 20% в процентном соотношении ко времени закипания чайника без вытяжного канала).
- обеспечить упрощение конструкции по сравнению с известными аналогами.
Все это, в конечном счете, обеспечивает достигаемый технический результат - повышение эффективности нагрева при обеспечении простоты конструкции.
Дополнительный полезный эффект настоящей полезной модели - экономия энергоресурсов, использующихся для нагрева жидкости в случае электрической плиты и экономия топлива (газа) для нагрева жидкости в случае газовой плиты.