УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОНАГРЕВАЕМОМ СОСУДЕ
SEAL FOR USE IN ELECTRICALLY HEATED VESSEL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к уплотнению для использования в электронагреваемом сосуде, содержащем пространство контейнера для содержания жидкости и нагревательный элемент для подачи тепла в пространство контейнера, при этом уплотнение предназначено для использования внутри сосуда с целью защиты участка сосуда, находящегося на стороне нагревательного элемента, обращенной от пространства контейнера, от проникновения жидкости из пространства контейнера, при этом уплотнение имеет кольцевую форму и содержит, по меньшей мере, один упругий окружной выступ, продолжающийся наружу.
Настоящее изобретение также относится к электронагреваемому сосуду, содержащему пространство контейнера для содержания жидкости, нагревательный элемент для подачи тепла в пространство контейнера, а также упомянутое уплотнение, при этом уплотнение расположено внутри сосуда для защиты участка сосуда, находящегося на стороне нагревательного элемента, обращенной от пространства контейнера, от проникновения жидкости из пространства контейнера.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Электронагреваемый сосуд - известное и широко используемое изделие, пригодное для применения в ситуациях, при которых требуется нагреть жидкость, такую как вода или молоко. В число практических примеров электронагреваемых сосудов входят чайники, кружки для горячей воды, пароварки и молоковзбиватели. Вообще, электронагреваемый сосуд содержит пространство контейнера, предназначенное для содержания жидкости, которую требуется нагреть, и нагревательный элемент для подачи тепла в пространство контейнера. Во многих случаях нагревательный элемент представляет собой так называемый плоский нагревательный элемент, т.е. нагревательный элемент, содержащий пластину, а также средство генерирования тепла, расположенное на стороне пластины, обращенной от пространства контейнера, при этом средство генерирования тепла может содержать, например, проволочный резистивный нагреватель или резистивную нагревательную дорожку.
Нагревательный элемент обычно располагается на стороне электронагреваемого сосуда, представляющей собой нижнюю сторону сосуда при нормальной ориентации сосуда, т.е. ориентации, связанной с нагревательным процессом. В этом случае сторона пластины нагревательного элемента, обращенная к пространству контейнера, фактически образует нижнюю часть пространства контейнера. С целью предотвращения протечки жидкости из пространства контейнера на другую сторону нагревательного элемента применяется уплотнение. Типичное уплотнение известно из документа EP 1314385. Такое уплотнение представляет собой упругое уплотнение, предусмотренное вокруг нагревательного элемента, которое уплотняет его периферию относительно стенки сосуда. В частности, уплотнение имеет один или более упругих окружных выступов, именуемых в описании EP 1314385 пальцеобразными выступами или ребрами, выступающими наружу и соприкасающимися со стенкой сосуда.
Известное уплотнение в особенности пригодно для использования с плоскими нагревательными элементами. Если размер пластины нагревательного элемента подобран так, чтобы по существу соответствовать размеру сосуда в его установочном положении, уплотнение охватывает окружной участок пластины, в той или иной степени продолжаясь в нижнем направлении. Если размер пластины составляет меньшую величину, между пластиной и уплотнением может использоваться кольцевой установочный фланец. Следовательно, в этом случае уплотнение охватывает окружной участок фланца, продолжаясь в нижнем направлении, при этом уплотнение может быть выполнено заодно с фланцем, если это требуется.
Уплотнение, используемое с нагревательным элементом или комбинацией нагревательного элемента и упомянутого установочного фланца, имеет один или более относительно тонких упругих радиально продолжающихся окружных выступов, о которых говорилось ранее, деформирующихся для принятия формы стенки сосуда, которую они облегают, и компенсирующих многочисленные вариации размера и формы стенки сосуда, обычно выполненной из пластика. Кроме того, существует проблема обеспечения безопасности при применении уплотнения, заключающаяся в том, что нагревательный элемент не должен касаться стенки сосуда или других объектов, связанных со стенкой сосуда, кроме уплотнения, так, чтобы снизить опасность повреждения стенки сосуда от нагревания. В противном случае упомянутое повреждение от перегрева может произойти, например, при высокой точке кипения.
Уплотнение может содержать эластомерный термоизоляционный материал, такой как силиконовый каучук, и может включать в себя установочную канавку или иное образование для приема и точного расположения окружной части нагревательного элемента.
На практике случается, что хотя уплотнение и является упругим уплотнением и соприкасается с нагревательным элементом на внутренней стороне, а со стенкой сосуда - на наружной стороне, по-прежнему остается возможность протечки, при которой жидкость проходит уплотнение и достигает стороны нагревательного элемента, на которой расположено само средство генерирования тепла. Такая ситуация неприемлема, поскольку может приводить к коррозии металлических компонентов, находящихся за пределами пространства контейнера, и/или может представлять опасность, если жидкость достигнет электрических компонентов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения заключается в создании уплотнения, подобного уплотнению, известному из документа EP 1314385, которое позволить достичь более высоких результатов в плане недопущения протечки. Данная задача решается посредством уплотнения, имеющего кольцевую форму и содержащего, по меньшей мере, один упругий окружной выступ, продолжающийся наружу, при этом выступ имеет, по меньшей мере, одно нарушение непрерывности формы на своей поверхности.
Настоящее изобретение основано на идее о том, что при применении уплотнения, известного из документа EP 1314385, протечка может произойти в результате фактической некруглости стенки сосуда, т.е. в результате фактического радиального отклонения формы стенки сосуда от идеально круглой формы. Обнаружено, что некруглость стенки сосуда приводит к тому, что на уплотнение воздействует высокое давление в такой степени, что может вызвать необратимую деформацию уплотнения, при этом между уплотнением и стенкой сосуда может внедриться известковый налет.
Вообще, уплотнение согласно настоящему изобретению имеет ту же конструкцию, что и уплотнение, известное из документа EP 1314385. Однако существенное отличие заключается в том, что согласно настоящему изобретению на поверхности выступа уплотнения имеется, по меньшей мере, одно нарушение непрерывности формы. В общеизвестном уплотнении поверхность выступа имеет гладкую непрерывную форму, однако в уплотнении согласно настоящему изобретению это не так. Имея нарушение непрерывности формы, такое как выемка или выпуклость, появляется возможность придать выступу функцию сдерживания миграции накипи в области присутствия уплотнения и недопущения проникновения накипи между уплотнением и стенкой сосуда. Следует понимать, что обычные, встречающиеся на практике явления, такие как шероховатость поверхности, не подпадают под понятие "нарушение непрерывности формы", использованное в настоящем описании, и что этот термин подразумевает возможные отличия от предшествующего уровня техники в том смысле, что на поверхности выступа в действительности можно видеть, по меньшей мере, одно отклонение от, в общем, гладкой формы поверхности.
В одном практическом варианте осуществления уплотнения согласно настоящему изобретению выступ может иметь, по меньшей мере, одну выпуклую область. В этом случае выпуклая область может быть кольцевой, тем самым образуя на выступе периферийное ребро. Таким образом, выпуклая область может быть эффективно создана по всей периферии уплотнения. Количество выпуклых областей может составлять, по меньшей мере, две, при этом выпуклые области могут располагаться так, чтобы образовывать на выступе концентрические периферийные ребра, если они имеют кольцевую форму. Что же касается количества выступов, следует отметить, что оно может быть равно, по меньшей мере, одному, однако предпочтительно иметь, по меньшей мере, два выступа, чтобы создать достаточно надежное уплотнение.
В случае уплотнения, известного из документа EP 1314385, накипь также может проникнуть между уплотнением и нагревательным элементом, так что в этом месте также может произойти протечка. Чтобы избежать этой проблемы, предлагается оборудовать уплотнение конусообразной областью, расположенной на его внутренней поверхности, и сделать так, чтобы уплотнение содержало упругий материал в месте расположения конусообразной области. При расположении уплотнения на своем месте вокруг нагревательного элемента конусообразная область постепенно сжимается и между уплотнением и нагревательным элементом создается дополнительное давление. Следовательно, соединение уплотнения с нагревательным элементом может быть более плотным, чем в случае отсутствия конусообразной области. Для полноты описания материала уплотнения следует отметить, что уплотнение может быть полностью выполнено из упругого материала, причем именно в этом случае можно достичь наиболее эффективного функционирования уплотнения.
Настоящее изобретение также относится к электронагреваемому сосуду, содержащему пространство контейнера для содержания жидкости, нагревательный элемент для подачи тепла в пространство контейнера, а также уплотнение, имеющее, по меньшей мере, одно нарушение непрерывности формы на поверхности выступа, а кроме того, возможно, вышеописанную конусообразную область, расположенную внутри сосуда для защиты участка сосуда, находящегося на стороне нагревательного элемента, обращенной от пространства контейнера, от проникновения жидкости из пространства контейнера. Уплотнение установлено вокруг нагревательного элемента и уплотняет наружную периферию нагревательного элемента относительно внутренней поверхности сосуда путем соприкосновения с внутренней поверхностью через выступ.
Помимо вышеописанных конкретных аспектов к настоящему изобретению также применимы аспекты уплотнения и электронагреваемого сосуда, оборудованного уплотнением, известные из документа EP 1314385. В число этих аспектов входят тот факт, что уплотнение может быть выполнено полностью из пригодного упругого материала, который предпочтительно также является термоизоляционным материалом, тот факт, что уплотнение может включать в себя кольцевой установочный фланец для полного перекрытия расстояния между внутренней поверхностью сосуда и нагревательным элементом в том случае, когда диаметр нагревательного элемента существенно меньше диаметра сосуда в установочном положении нагревательного элемента в сосуде, а также тот факт, что уплотнение может содержать установочную канавку или иное образование для приема и размещения периферийной части нагревательного элемента, как говорилось ранее.
Вышеописанные и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего подробного описания уплотнения, предназначенного для использования в электронагреваемом сосуде.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение далее будет рассмотрено более подробно со ссылкой на фигуры, на которых одинаковые или схожие детали имеют одинаковые ссылочные позиции, при этом
на фиг.1 схематично показан вид в разрезе электронагреваемого сосуда, содержащего пространство контейнера для содержания жидкости, нагревательный элемент для подачи тепла в пространство контейнера, а также уплотнение для защиты нижнего участка сосуда от проникновения жидкости из пространства контейнера, при этом большинство других компонентов для простоты опущено;
на фиг.2 показана деталь A, представленная на фиг.1;
на фиг.3 показан вид в разрезе уплотнения в не смонтированном состоянии.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На фиг.1 схематично показан вид в разрезе электронагреваемого сосуда 1, содержащего пространство 10 контейнера для содержания жидкости, нагревательный элемент 20 для подачи тепла в пространство 10 контейнера, а также уплотнение 30 для защиты участка 2 сосуда 1, находящегося на стороне нагревательного элемента 20, обращенной от пространства 10 контейнера, от проникновения жидкости из пространства 10 контейнера. На фиг.1 сосуд 1 показан в нормальном вертикальном положении, при котором открытая сторона сосуда 1 для приема жидкости из некоторого источника, такого как водопроводный кран, находится сверху. Кроме того, на фиг.1 показаны только компоненты электронагреваемого сосуда 1, значимые в контексте настоящего изобретения, с учетом того, что подобный сосуд 1 представляет собой хорошо известное и широко распространенное изделие.
Помимо прочего, известно, что сосуд 1 представляет собой часть беспроводного электрического водонагревателя, который, кроме того, содержит базу, служащую опорой сосуду 1 и подающую питание на нагревательный элемент 20, когда сосуд 1 помещен на базу. Кроме того, известно, что сосуд 1 сверху оборудован крышкой или другим пригодным накрывающим предметом и содержит ручку или подобный предмет, позволяющий пользователю легко удерживать сосуд 1, если это требуется. На нижнем участке 2 сосуда 1, помимо прочего, имеются электрические соединители для взаимодействия с соединителями на базе, как упоминалось ранее. Однако база и другие упомянутые компоненты на фиг.1 не показаны. Единственный компонент, который показан помимо определяющей границы стенки 11 сосуда 1, нагревательного элемента 20 и уплотнения 30, - круговая скоба 12 для крепления нагревательного элемента 20 и уплотнения 30 к сосуду 1. Функциональное назначение скобы 12 можно легко понять, исходя из того, что внутренняя поверхность 13 стенки 11 сосуда может быть оборудована, например, соответствующими пазами для размещения скобы 12. Следует понимать, что в объеме настоящего изобретения можно использовать иное средство для поддерживания нагревательного элемента 20 и уплотнения 30 внутри сосуда 1. Кроме того, следует понимать, что в объеме настоящего изобретения сосуд 1 не обязательно должен быть частью беспроводного водонагревателя или иметь, в общем, известную форму с крышкой и ручкой.
Обычно сосуд 1 имеет конусообразную форму, причем диаметр сосуда 1 больше на его нижнем участке, чем на верхнем участке. Кроме того, сосуд 1 обычно имеет круговое сечение и круговую внешнюю периферию. Нагревательный элемент 20, показанный на фиг.1, представляет собой плоский нагревательный элемент 20, содержащий нагревательную пластину 21 и трубчатый резистивный нагреватель 22, расположенный на нижней стороне нагревательной пластины 21. Нагревательная пластина 21 имеет вид круга и по размеру выполнена так, чтобы встраиваться внутрь сосуда 1, имея лишь очень малый круговой зазор. Пригодный материал для нагревательной пластины 21 - алюминий. Следует отметить, что вместо показанного нагревателя 22 может использоваться другое пригодное средство. Например, можно использовать резистивную нагревательную дорожку.
Как показано, нагревательная пластина 21 имеет ступенчатую форму. На нижней стороне имеется участок 23, продолжающийся практически параллельно стенке 11 сосуда, как ясно видно на фрагменте фиг.1, представленном на фиг.2, имеющий наружную поверхность 24 и изогнутую в наружном направлении нижнюю кромку 25. В принципе, сосуд 1 согласно настоящему изобретению может быть таким же, как сосуд в документе EP 1314385, и иметь в своем составе те же компоненты, за исключением того, что уплотнение 30 имеет иную, усовершенствованную конструкцию, как будет показано ниже со ссылкой на фиг.2 и 3, на которых уплотнение 30 по настоящему изобретению показано подробно. Кроме того, конкретный способ установки уплотнения 30 в положении между наружной поверхностью 24 нижнего участка 23 нагревательной пластины 21 и внутренней поверхностью 13 стенки 11 сосуда станет понятен из фиг.2.
Уплотнение 30 имеет кольцевую форму и выполнено из упругого материала, такого как резина. Для полноты описания следует отметить, что термин "кольцевая" следует понимать в том смысле, что уплотнение 30 имеет форму кольца, при этом внутренняя периферия и внешняя периферия кольца могут иметь любую пригодную форму, не обязательно круглую, причем кромки, расположенные внизу и наверху, если смотреть в аксиальном направлении кольца, не обязательно должны находиться в плоскостях, пересекающих продольную ось кольца перпендикулярно, но могут, например, располагаться в плоскостях, ориентированных наклонно, и/или могут иметь рифленую форму. В случае уплотнения 30, помимо прочего, от формы стенки 11 сосуда будет зависеть то, какая форма является наиболее приемлемой, чтобы уплотнение 30 могло выполнять требуемую функцию герметизации.
Как и уплотнение, известное из документа EP 1314385, уплотнение 30 согласно настоящему изобретению содержит, по меньшей мере, один упругий окружной выступ 31, продолжающийся наружу. В представленном примере предусмотрено два выступа 31, причем оба служат цели установления контакта с внутренней поверхностью 13 стенки 11 сосуда, когда уплотнение 30 установлено. Кроме того, внутренняя поверхность 32 уплотнения 30 служит цели установления контакта с наружной поверхностью 24 нижнего участка 23 нагревательной пластины 21 в смонтированном состоянии. Таким образом, в результате того, что уплотнение 30 обладает упругими свойствами и представляет собой непрерывный компонент, соприкасающийся как со стенкой 11 сосуда, так и с нагревательной пластиной 21, будучи установленным внутри сосуда 1, достигается положение, при котором протечка жидкости из пространства 10 контейнера в пространство 2 под нагревательной пластиной 21 произойти не может, поскольку уплотнение 30 полностью блокирует прохождение жидкости через пространство между нижним участком 23 нагревательной пластины 21 и стенкой 11 сосуда, которое имело бы место в случае отсутствия уплотнения 30.
Уплотнение 30 имеет канавку 33 для размещения нижней кромки 25 нагревательной пластины 21. Таким образом, канавка 33 выполняет функцию задания правильного положения уплотнения 30 относительно нагревательной пластины 21. Для полноты описания следует отметить, что в объеме настоящего изобретения уплотнение 30 не обязательно должно иметь показанную канавку 33, при этом специалист в данной области техники сможет предложить различные пути обеспечения правильного расположения уплотнения 30.
Далее будут описаны два конкретных аспекта уплотнения 30 согласно настоящему изобретению. Во-первых, следует отметить, что выступы 31 уплотнения 30 имеют выпуклые области 34. Предпочтительно выпуклые области 34 являются кольцевыми, тем самым образуя периферийные ребра на выступах 31, при этом может быть реализовано концентрическое расположение ребер. В представленном примере число выпуклых областей 34, приходящихся на один выступ 31, равно трем, однако также возможно иное число выпуклых областей 34. Кроме того, существует возможность, что только один выступ 31 оснащен, по меньшей мере, одой выпуклой областью 34. Так или иначе, согласно настоящему изобретению имеется нарушение 34 непрерывности формы поверхности 35, по меньшей мере, одного выступа 31 уплотнения 30, которое может представлять собой выпуклую область 34, как показано, но которое также может представлять собой, например, выемку. Предпочтительно упомянутое нарушение 34 непрерывности формы должно быть ориентировано так, чтобы быть обращенным к пространству 10 контейнера, как в представленном примере.
Выпуклые области 34, как говорилось в предшествующем описании, выполняют функцию недопущения внедрения известкового налета между уплотнением 30 и стенкой 11 сосуда. Хорошо известно, что с течением времени эксплуатации электронагреваемого сосуда 1 образуется накипь. Согласно идее, лежащей в основе настоящего изобретения, протечка жидкости из пространства 11 контейнера в нижнем направлении через уплотнение 30 может происходить, когда частицы накипи оказываются между уплотнением 30 и стенкой 11 сосуда, а также когда частицы накипи оказываются между уплотнением 30 и нагревательным элементом 20. Выпуклые области 34 не допускают того, чтобы частицы накипи фактически достигли положения, при котором они застревают между уплотнением 30 и стенкой 11 сосуда, создавая проходы для проникновения жидкости.
Чтобы избежать проникновения известкового налета между уплотнением 30 и нагревательным элементом 20, уплотнение 30 согласно настоящему изобретению оснащено конусообразной областью 36 на своей внутренней поверхности 32. В представленном примере упомянутая конусообразная область 36 находится на верхней стороне уплотнения 30, как можно видеть на фиг.3. Когда уплотнение 30 находится в смонтированном состоянии, конусообразная область 36 сжата, при этом в месте расположения конусообразной области 36 создается дополнительное давление, так что осуществляется более плотное прилегание уплотнения 30 к нагревательному элементу 20 по сравнению с тем, когда конусообразная область 36 отсутствует.
Благодаря наличию выпуклых областей 34, выступающих в качестве нарушений непрерывности формы поверхности 35 выступов 31 уплотнения 30, и присутствию конусообразной области 36 на внутренней поверхности 32 уплотнения 30 реализуется усовершенствованное стойкое уплотнение 30, которое не так легко нарушить вследствие внедрения известкового налета, как в случае традиционных сопоставимых уплотнений, таких как уплотнение, известное из документа EP 1314385. Для полноты описания следует отметить, что аспект наличия нарушения 34 непрерывности формы поверхности 35 выступа 31 и аспект наличия конусообразной области 36 на внутренней поверхности 32 сами по себе являются решением проблемы протечки, хотя следует понимать, что сочетание этих аспектов позволяет получить положительные результаты, поскольку такое сочетание оказывает влияние как на внешнюю периферию уплотнения 30, так и на внутреннюю периферию уплотнения 30.
Специалистам в данной области техники ясно, что объем настоящего изобретения не ограничивается примерами, рассмотренными в предшествующем описании, при этом возможны различные изменения без отхода от объема настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано и подробно рассмотрено на фигурах и в описании, такие иллюстрации и описание следует рассматривать как приведенные лишь в качестве примера, но не ограничивающие. Настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.
Специалисты в данной области техники смогут предложить и осуществить изменения в раскрытых вариантах осуществления на основе изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения термин "содержащий" не исключает наличия других этапов или элементов, а единственное число не исключает множественного числа. Тот факт, что определенные средства приведены во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетание этих средств не может быть использовано с выгодой. Ни одна из ссылочных позиций в формуле изобретения не должна рассматриваться в качестве ограничения объема настоящего изобретения.
Настоящее изобретение сводится к следующему. Уплотнение 30 для использования в электронагреваемом сосуде 1, содержащем пространство 10 контейнера для содержания жидкости и нагревательный элемент 20 для подачи тепла в пространство 10 контейнера, предназначено для использования внутри сосуда 1 для защиты участка 2 сосуда 1, находящегося на стороне нагревательного элемента 20, обращенной от пространства 10 контейнера, от проникновения жидкости из пространства 10 контейнера. С этой целью уплотнение 30 имеет кольцевую форму и содержит, по меньшей мере, один упругий окружной выступ 31, продолжающийся наружу. Выступ 31 имеет, по меньшей мере, одно нарушение 34 непрерывности формы на своей поверхности 35, благодаря чему имеется возможность не допустить проникновения частиц накипи между уплотнением 30 и внутренней поверхностью 13 сосуда 1, которое в противном случае может произойти и создать проблему протечки. Кроме того, предпочтительно внутренняя поверхность 32 уплотнения 30 оснащена конусообразной областью 36, обладающей упругими характеристиками, так что можно обеспечить достаточно плотное прилегание уплотнения 30 к нагревательному элементу 20, что также снижает риск протечки через уплотнение 30.