электронагревательное устройство для кипячения воды

Формула изобретения

I. Электронагревательное устройство для кипячения воды, содержащее емкость, имеющую отверстия для заливания и выливания воды, электронагреватель и сетевой электровыключатель, соединенные по последовательной схеме с внешним источником напряжения, отличающееся тем, что оно содержит экранирующий элемент, теплопоглощающий экран и внешний по отношению к емкости полый корпус, изготовленный из термостойкого материала и соединенный с емкостью фиксирующим кольцевым элементом, охватывающим зауженную и имеющую цилиндрическую форму горловину емкости, расположенную вблизи одного из отверстий, емкость изготовлена из термостойкого стекла и имеет сообщающуюся с атмосферой полость произвольной формы, обращенную во внутрь емкости и расположенную вблизи ее донной части, электронагреватель выполнен термоизлучающим, имеет произвольную форму, расположен в полости вне емкости и закреплен в полости посредством упругих фиксаторов, вставленных в распор в полость и охватывающих цокольную часть электронагревателя, экранирующий элемент изготовлен из термостойкого и отражающего тепловое излучение материала, вставлен в распор между стенкой полости и цоколем электронагревателя и расположен между упругими фиксаторами и термоизлучающей частью электронагревателя, теплопоглощающий экран, полностью находящийся в среде воды, изготовлен из листового термостойкого материала и закреплен внутри емкости на стенках полости посредством его упругих лепестковых элементов, охватывающих края полости.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит дополнительный экранирующий элемент и термовыключатель, соединенный в электрическую цепь по последовательной схеме с термоизлучающим электронагревателем, сетевым электровыключателем и внешним источником напряжения, термовыключатель и сетевой электровыключатель закреплены в полом корпусе, полость имеет форму трубчатого сквозного канала, соединяющего противоположные стенки емкости, электронагреватель имеет трубчатую форму и дополнительный цоколь, цоколи токовводов разнесены, на последних установлены экранирующие элементы, теплопоглощающий экран состоит из двух элементов, имеющих трубчатую форму, продольные вырезы и разные поперечные размеры, допускающие их частичную вложенность один в другой, верхний по отношению к днищу емкости элемент теплопоглощающего экрана имеет тепловод в виде упругого лепестка с отогнутой концевой частью, плоскость которой совмещена с внутренней поверхностью емкости напротив термочувствительного элемента термовыключателя, поверхность термочувствительного элемента поджата к внешней поверхности емкости, при этом параметры термовыключателя настроены на его срабатывание в режиме размыкания электрической цепи при достижении величины температуры его термочувствительного элемента, большей температуры кипения воды, и на его срабатывание в режиме замыкания цепи при снижении температуры его термочувствительного элемента ниже температуры кипения воды, сетевой выключатель имеет устройство автовыключения, срабатывающее при отсутствии тока в цепи сетевого выключателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бытовым электронагревательным приборам, используемым для нагрева и кипячения воды.

Известны электронагревательные устройства типа чайник, которые содержат терморезистивные нагревательные элементы, установленные в герметичной емкости, и используются для кипячения воды, заливаемой в емкость.

Аналог заявляемого изобретения раскрыт в [1]

Ближайший аналог заявляемого изобретения раскрыт в [2]

Совокупность существенных признаков аналога и прототипа, совпадающих с существенными признаками заявляемого устройства, является наличие емкости для размещения воды, имеющей сообщающиеся с атмосферой отверстия для заливания и выливания воды, наличие электронагревателя и сетевого электровыключателя, соединенных по последовательной схеме с внешним источником напряжения.

Основной технический результат, достигаемый при использовании прототипа, заключается в нагреве находящейся в емкости воды до температуры кипения тепловым потоком, передаваемым способом теплопроводности от токопроводящего резистивного нагревателя через электроизолирующий материал и металлическую стенку кожуха, расположенного внутри емкости.

В результате такого технического решения, после подключения резистивного нагревателя к цепи внешнего источника напряжения, на начальной стадии нагрева, определенное количество теплоты поглощается системой нагреватель -изолятор-кожух и поступление теплового потока к воде осуществляется с некоторой задержкой по времени.

Заявляемое изобретение направлено на достижение основного технического результата, заключающегося в нагреве воды, иным по отношению к прототипу способом, а именно: передачей тепловой энергии в виде теплового излучения, создаваемого термоизлучающим электрическим элементом ( в частности, например, галогенной лампой), а также на устранение отмеченной в разделе 2 задержки по времени в процессе нагрева воды.

Дополнительным техническим результатом, предлагаемого основного технического решения является практически мгновенная передача теплового потока от электрического нагревателя к воде на начальной стадии ее нагрева.

Техническим результатом, предлагаемого дополнительного технического решения, является автоматическое отсоединение электронагревателя от внешнего источника напряжения при перегреве элементов электронагревательного устройства в отсутствии воды в емкости.

Существенными признаками изобретения являются:

наличие герметичной емкости, имеющей отверстия для заливания и выливания воды;

наличие электронагревателя, соединенного по последовательной схеме с сетевым выключателем и внешним источником напряжения.

Существенными признаками, отличительными от наиболее близкого аналога, обеспечивающими получение основных технических результатов во всех случаях, на которые испрашивается режим патентной защиты являются:

наличие герметичной емкости, которая изготовлена из термостойкого стекла, имеет зауженную горловину цилиндрической формы, расположенную вблизи отверстия, и сообщающуюся с атмосферой полость произвольной формы, обращенную во внутрь емкости и расположенную вблизи ее донной части;

наличие теплопоглощающего экрана, изготовленного из листового термостойкого металла и закрепленного внутри емкости на стенках полости посредством его упругих лепестковых элементов, охватывающих края полости;

наличие внешнего по отношению к емкости полого корпуса, изготовленного из термостойкого материала и соединенного с емкостью фиксирующим кольцевым элементом, охватывающим зауженную горловину емкости.

наличие термоизлучающего электронагревателя произвольной формы, соединенного с внешним источником напряжения, расположенного в полости, вне емкости и закрепленного в полости посредством упругих фиксаторов, вставленных в распор в полость и охватывающих цокольную часть электронагревателя;

наличие элемента, экранирующего тепловое излучение электронагревателя, вставленного по тугой посадке в полость между упругими фиксаторами и термоизлучающей частью электронагревателя;

Перечисленные признаки относятся к основному техническому решению и обеспечивают получение основного и дополнительного технических результатов.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретной форме его выполнения:

полость имеет форму трубчатого сквозного канала, соединяющего противоположные стенки емкости и сообщающегося с атмосферой;

электронагреватель, размещенный в полости, имеет трубчатую форму и разнесенные цоколи токовводов, на которых установлены упругие фиксаторы и экранирующие элементы;

теплопоглощающий экран состоит из двух элементов, имеющих трубчатую форму, продольные вырезы и упругие лепестковые элементы, которые фиксируют элементы экрана на стенках полости внутри емкости;

элементы теплопоглощающего экрана имеют разные поперечные размеры, допускающие их частичную вложенность друг в друга;

верхний по отношению к днищу емкости элемент теплопоглощающего экрана имеет тепловод, реализованный в виде упругого лепестка с отогнутой концевой частью, плоскость которой совмещена с внутренней поверхностью емкости напротив термочуствительного элемента термовыключателя;

термовыключатель и его термочувствительный элемент закреплены в корпусе нагревательного устройства и соединены в электрическую цепь последовательно с термоизлучающим электронагревателем, поверхность термочувствительного элемента поджата к внешней поверхности емкости;

параметры термовыключателя настроены на его срабатывание в режиме размыкания электрической цепи при достижении величины температуры в его термочувствительной части, большей температуры кипения воды и на его срабатывание в режиме замыкания цепи при снижении температуры термочувствительной части ниже температуры кипения воды;

сетевой выключатель, имеет устройство автовыключения, срабатывающее при отсутствии тока в цепи сетевого выключателя.

На фиг. 1 представлена конструкция электронагревательного устройства в общей форме его выполнения; на фиг. 2 вид устройства в разрезе по линии А-А, показанной на фиг. 1; на фиг. 3 конструкция электронагревательного устройства в частной форме его выполнения; на фиг. 4 вид устройства в разрезе по линии С-С, показанной на фиг.3; на фиг. 5 вид устройства в разрезе по B-B, показанной на фиг. 3.

Электронагревательное устройство (фиг. 1 и 2) содержит емкость 1 для воды, изготовленную из термостойкого стекла, имеющую по крайней мере одно отверстие для заливания и выливания воды и сообщающуюся с атмосферой полость 2 произвольной формы, обращенную во внутрь емкости и расположенную вблизи ее донной части, содержит термоизлучающий электронагреватель 3 произвольной формы, расположенный вне емкости 1 в полости 2 и закрепленный в ней посредством упругих фиксаторов 4 способом, показанным на фиг.4, содержит экранирующий элемент 5, изготовленный из термостойкого и отражающего тепловое излучение материала, вставленный по тугой посадке в полость 2 между упругим фиксатором 4 и термоизлучающей частью электронагревателя 3,содержит теплопоглощающий экран 6, изготовленный из листового термостойкого металла, закрепленный внутри емкости 1 на стенках полости 2 посредством его упругих лепестковых элементов 7 способом, показанным на фиг.4, содержит полый корпус 10, изготовленный из термостойкого материала и соединенный с емкостью 1 фиксирующим кольцевым элементом 11, охватывающим зауженную горловину емкости, содержит сетевой электровыключатель 12, соединенный по последовательной схеме с электронагревателем 3 и внешним источником напряжения.

Электронагревательное устройство работает следующим образом:

В общем случае функционирования устройства, емкость содержит некоторый объем воды, достаточный для того, чтобы теплопоглощающий экран 6 полностью находился в воде. После соединения токоведущих выводов электронагревателя 3 с внешним источником напряжения, тепловое излучение практически мгновенно поступает от электронагревателя через стеклянную стенку полости 2 на внутреннюю поверхность экрана 6, вызывая его нагрев и теплоотдачу от экрана 6 к воде. Выключение устройства осуществляется вручную, отсоединением электронагревателя 3 от внешнего источника напряжения выключателем 12.

Таким образом, достигается основной технический результат, состоящий в нагреве воды и дополнительный технический результат, состоящий в сокращении времени поступления теплового потока от нагревателя к воде на начальном этапе функционирования нагревательного устройства.

В частном случае реализации электронагревательного устройства (фиг.3) электрические выводы термоизлучающего электронагревателя 3 соединены по последовательной схеме с выводами термовыключателя 9, сетевым выключателем 12, закрепленными в корпусе 10, и внешним источником электрического напряжения. Поверхность термочувствительного элемента термовыключателя 9 совмещена с внешней поверхностью емкости 1 и поджата к ней. Верхняя часть теплопоглощающего экрана 6 имеет тепловод 8, реализованный в виде упругого лепестка с отогнутой концевой частью, плоскость которой совмещена с внутренней поверхностью емкости 1 напротив термочувствительного элемента термовыключателя 9. Параметры термовыключателя 9 настроены на его срабатывание в режиме размыкания электрической цепи при достижении величины температуры в его термочувствительной части, большей температуры кипения воды и на его срабатывание в режиме замыкания цепи при снижении температуры термочувствительной части ниже температуры кипения воды. Сетевой выключатель 12, включаемый вручную, имеет устройство автовыключения, срабатывающее при отсутствии тока в цепи выключателя 12.

В частном случае реализации устройства и в случае, когда теплопоглощающий экран 6 полностью находится в воде, электронагревательное устройство работает изложенным выше образом, соответствующим общей форме реализации устройства.

В частном случае реализации устройства, при выкипании воды в работающем электронагревательном устройстве, когда верхняя по отношению к днищу емкости часть теплопоглощающего экрана 6 находится выше поверхности воды, либо в случае отсутствия воды в емкости 1 работающего устройства, происходит быстрый разогрев теплопоглащающего экрана 6, передача части теплового потока через тепловод 8 к стенке емкости 1 и термочувствительной части термовыключателя 9, повышение температуры термочувствительной части до пороговой величины и размыкание электрической цепи термовыключателем 9.

Таким образом достигается дополнительный технический результат, состоящий в автоматическом выключении электронагревателя и предохранении элементов электронагревательного устройства от перегрева и теплового повреждения.

В конкретной форме выполнения электронагревательного устройства ( фиг. 4 и 5) полость 2 имеет форму трубчатого сквозного канала, сообщающегося с атмосферой, электронагреватель 3 имеет трубчатую форму и разнесенные цоколи токовводов, на которых установлены упругие фиксаторы 4 и экранирующие элементы 5, теплопоглощающий экран 6 состоит из двух частей трубчатой формы, имеющих продольные вырезы и упругие лепестковые элементы 7, фиксирующие части экрана на стенках полости 2 внутри емкости 1. Части теплопоглощающего экрана 6 имеют разные поперечные размеры, допускающие их частичную вложенность друг в друга. Верхняя часть теплопоглощающего экрана 6 имеет тепловод 8.

В конкретной форме выполнения электронагревательное устройство работает изложенным выше образом, соответствующим частному случаю его реализации и всем перечисленным техническим результатам.