Паровое устройство

Изобретение относится к паровому нагревателю и чайнику, содержащему паровой нагреватель. Паровой нагреватель содержит нагревательный элемент, выполненный в нем канал с внутренними стенками и имеющий вход и выход, насадку по меньшей мере с одним отверстием на входе, при этом по меньшей мере одно из отверстий насадки обращено к одной из внутренних стенок, причем паровой нагреватель выполнен с возможностью нагрева поступающей в канал воды с образованием пара. Изобретение направлено на повышение тепловой производительности. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение служит для усовершенствования водонагревательных приборов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В WO 2009047772 описан парогенерирующий механизм, встроенный в водонагревательную систему, содержащую корпус, по меньшей мере один нагревательный элемент, выключатель включения/выключения и источник питания, при этом парогенерирующий механизм содержит: полую трубку, имеющую первую сторону и вторую сторону, расположенную вблизи по меньшей мере одного нагревательного элемента; одноходовой клапан, соединенный с первой стороной трубки и обеспечивающий поступление воды в полую трубку; однонаправленный насос, соединенный со вторым концом трубки и выполненный с возможностью отвода образующегося пара из полой трубки; трубу, соединенную с указанным однонаправленным насосом и проходящую, через корпус для вывода пара наружу.

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованных парогенерирующих устройств для парогенерирующих механизмов по WO 2009047772, а также других систем и устройств.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлена трубка с переменным внутренним диаметром и различными внутренними средствами, предназначенными для создания потоку препятствий;

На фиг. 2 представлены две трубки: одна трубка внутри другой;

На фиг. 3A проиллюстрировано поступление воды под давлением в паронагревательную трубку в форме капель;

На фиг. 3B представлено изображение насадки специального исполнения для подачи воды в трубку;

На фиг. 3С показана еще одна специальная насадка в такой трубке;

На фиг. 3D показана паронагревательная трубка со специальными перегородками для увеличения нагрева воды;

На фиг. 3Е показаны поворотные перегородки в трубке;

На фиг. 3F показаны три примера перегородок в трубке;

На фиг. 4 схематично представлена электрическая схема нагрева воды с образованием пара в трубке;

на фиг. 5 изображен разобранный вид перколятора с паровым устройством;

На фиг. 6 изображен разобранный вид чайника с паровым устройством, а

На фиг. 7 изображен разобранный вид устройства для воды с паровым устройством;

На фиг. 8 изображен вид в перспективе вертикального нагревательного элемента и соответствующей трубки, а также насадок и электростата, а

на фиг. 9 изображен вид в перспективе горизонтального нагревательного элемента и соответствующей трубки, а также насадок и электростата.

ПОДРОБНОЕ РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 изображен схематичный чертеж варианта осуществления парового нагревателя 100. Паровой нагреватель содержит нагревательный блок 110, нагревательный элемент 120, трубку 130, насадки и перегородки, при этом описание последних приведено далее. Нагреватель 100 также содержит насос, не показанный, который подает воду под давлением в трубку 130 и/или отводит пар из трубки 130. Нагреватель также содержит электрическую систему, раскрытую далее.

Паровой нагреватель может быть расположен под основанием или в основании чайника, в таком случае нагревательный блок потребляет при нагреве от 1300 до 2300 Ватт.

Внутренний диаметр входа 131 в трубку 130 обычно составляет 3-4 мм; при этом внутренний диаметр выхода 137 обычно составляет 1-3 мм либо 1-2 мм, что более предпочтительно. Тем не менее, трубка 130 может содержать сужающуюся часть 134 перед расширяющейся частью 136, сужающаяся и расширяющаяся части могут обеспечивать увеличение передачи тепла от трубки 130 к воде, протекающей от входа 131 до выхода 137.

Вода поступает в нагреватель 100 посредством насоса и/или самотеком и входит в трубку по меньшей мере через одну насадку. Одна насадка 142 имеет герметизированный конец 152 и отверстия, обращенные к внутренним стенкам входа 131 в трубку. Другая насадка 144 имеет отверстие 154, имеющее ту же ширину, что и отверстие вдоль насадки; еще одна насадка 145 также имеет боковые отверстия, обращенные к внутренним стенкам трубки, но при этом она имеет меньший незадействованный объем, чем насадка 142. Насадка 146 является резьбовой с отверстиями вдоль резьбы, что может увеличивать турбулентность потока и, таким образом, увеличивать скорость нагрева воды в процессе ее движения в трубе.

В предпочитаемых вариантах осуществления изобретения трубка 130 содержит по меньшей мере один змеевик.

В некоторых вариантах осуществления изобретения, не показанных на иллюстрациях, паровой нагреватель содержит лабиринтную конструкцию, через которую проходит поток воды/пара; лабиринт может быть выполнен из двух блоков нагревательных элементов, совмещаемых друг с другом благодаря соответствующим углублениям и выступам, либо только из одного блока с лабиринтной конструкцией, уплотненного совместимой пластиной. Некоторые варианты осуществления изобретения могут содержать более одного лабиринта, например, блок нагревателя может быть расположен между двумя лабиринтами таким образом, что вода, поступающая в первый лабиринт с его периферийной части, движется к центральной части лабиринта, сначала проходит через весь лабиринт, затем выходит из первого лабиринта через канал, отходящий от указанного центра, проходит через блок нагревателя и поступает в центр второго лабиринта, далее, вода проходит через весь второй лабиринт и выходит в виде пара. Такой нагреватель может содержать вышеупомянутые насадки или насадки аналогичные вышеупомянутым, перегородки, описанные далее по тексту, с целью интенсификации передачи тепла от лабиринта в воду.

На фиг. 2 показан еще один вариант осуществления изобретения. Нагреватель 200 содержит нагревательный блок 210, нагревательный элемент (не показан), трубку 130, насадки и перегородки. Нагреватель 200 содержит насос, не показанный на чертежах, который подает воду под давлением в первую трубку 202, на конце 203 которой установлена вторая трубка 230, таким образом, что обеспечена подача из первой трубки 202 во вторую трубку 203. В некоторых вариантах осуществления изобретения соединение первой трубки 202 со второй трубкой 230 обеспечено через клапан. Пользователь имеет возможность управления клапаном или переключателем на клапане для выбора подачи горячей воды из первой трубки 202, например, в чайник или непосредственно в чашку, либо для подачи горячей воды во вторую трубку 230. В некоторых вариантах осуществления изобретения, предпочтительно между клапаном и второй трубкой 230, установлен подкачивающий насос, который возможно использовать для повышения давления воды во второй трубке 230. В некоторых вариантах осуществления изобретения подкачивающий насос работает в автоматическом режиме, даже если переключатель установлен в положение подачи воды во вторую трубку, например, при помощи такого же переключателя, задающего подачу горячей воды из первой трубки во вторую трубку; в прочих вариантах осуществления изобретения подкачивающий насос может работать независимо от клапана; предпочтительным в таких вариантах осуществления является применение микропереключателя, прекращающего работу подкачивающего насоса, если клапан находится в положении подачи горячей воды не во вторую трубку. В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая трубка 230 закручена вокруг первой трубки 202.

Нагреватель также содержит электрическую систему, описание которой приведено далее.

На фиг. 3A изображен схематический чертеж части нагревателя 300' с паровой трубкой 330'. Насадка 340' герметизирована на конце и имеет кольцо 342', выступающее вокруг насадки и обеспечивающее узкое пространство между внутренними стенками трубки 330' и насадкой 340'.

Отверстия 344' обеспечивают выход воды из насадки 340' и ее контакт с внутренними стенками трубки 330' перед ее прохождением через узкое пространство.

В варианте 300ʺ осуществления изобретения насадка 340ʺ выполнена штопорообразной формы и также герметизирована на конце и имеет отверстия 344ʺ, при этом штопорообразная форма и расположение отверстий, обеспечивающих турбулентность потока воды и/или большую длину пути ее прохождения, улучшает передачу тепла воде и создает условия для контакта воды с внутренними стенками трубки 330ʺ.

В другом варианте осуществления нагревателя 300ʺ' насадка 340ʺ' имеет конец очень малого сечения 342ʺ', обращенный и направленный в одно место на стенке. Это место может быть нагрето посредством местного подогрева до температуры выше, чем вся остальная поверхность трубки 330ʺ'.

Нагреватель 300ʺʺ содержит в трубке 330ʺʺ неподвижные перегородки 360ʺʺ. Перегородки 360ʺʺ расположены друг напротив друга с образованием узкого зазора, через который вода проходит по трубке 330ʺʺ.

В другом варианте осуществления изобретения 300ʺʺ', показанном на фиг. 3Е, предусмотрены вращающиеся перегородки 370ʺʺ' и/или 374ʺʺ', которые установлены в трубке 330. Первая перегородка 370ʺʺ' имеет призматическую форму, в то время как вторая перегородка 374ʺʺ' имеет форму колеса.

Предпочтительно перегородки имеют выступы на своей поверхности для облегчения взаимодействия воды с перегородками и, соответственно, для дополнительного нагрева воды. В предпочтительном варианте осуществлении изобретения перегородки установлены в блоке нагревателя лабиринтного типа, а не в трубке, что упрощает конструкцию.

На фиг. 3F показаны три типа стационарных перегородок 362ʺʺʺ, 364ʺʺʺ и 366ʺʺʺ. Согласно требованиям по снижению энергопотребления, размерам нагревателя и ограничениям, температуре и подаче пара, возможен выбор одной или нескольких перегородок.

На фиг. 4 показана электрическая схема 480, выполненная с возможностью использования в варианте осуществления с нагревателем 400. Электрическая схема 480 включает нагревательный элемент 420, переключатели 481, насос 482, индикаторные лампы 483, печатную плату 484, по меньшей мере один термостат 485, блок питания 486.

Предпочтительно, электрические схемы настроены на доведение пара до определенной температуры для оптимального его использования по назначению, например, для вспенивания молока для добавления в кофе. Паровые нагреватели могут быть встроены в конструкцию электрических чайников, капельных кофеварок или вспенивания молока, либо для таких аппаратов, как Tami 4® и т.п.

На фиг. 5 показана модифицированная капельная кофеварка 1000 в разобранном виде. Перколятор имеет известный контейнер 10, нагреватель 11, который находится в контакте с паровой трубой 12, крышку 13, держатель фильтра 14 и приемный контейнер для кофе 15, который расположен на держателе 16. Паровое устройство 1400 содержит узел 1492, идущий от трубы 12 к насосу 1482, который при работе подает воду через насадку, такую как одну из насадок 1142-1146, в лабиринт 1130.

На фиг. 6 показан модифицированный чайник 2000. Чайник имеет корпус 17, который показан на чертежах в разрезе. Контейнер 2195 для холодной воды (также показанный в разрезе) размещен внутри корпуса 17, который термически изолирован от пространства внутри корпуса 17 и снаружи контейнера 2195 таким образом, что температура воды в нем ниже 50°C. Чайник содержит пластину 2196, которая во всех коммерчески доступных чайниках удерживает нагревательный элемент и уплотняет днище корпуса 17. Однако, в отличие от коммерчески доступных пластин для чайников, пластина 2196 имеет отверстие, соединяющее по текучей среде емкость 2195 с насосом парового нагревателя 2482. Вода поступает из насоса 2482 в лабиринт 2130. Лабиринт может быть размещен внутри днищевой пластины 2197.

На фиг. 7 показан модифицированное устройство для воды, в котором вода может быть подана для парообразования из основного водопровода через клапан с электро- или ручным приводом (либо магнитным и т.п.) в лабиринт 1130 или из резервуара 2484 через насос 2482 в лабиринт 1130.

На фиг. 8 в перспективном виде показаны вертикальный нагревательный элемент 520 и соответствующая трубка 530, насадки 545а и 545b, и электростат 590. Элемент 520 установлен вертикально по отношению к основанию чайника (не показан). Вода поступает при помощи днищевой насадки 545а, которая имеет отверстие (не показано на чертежах), направленное на нагревательный элемент 520, т.е. в данном конкретном случае насадка имеет отверстие на конце, и вода обычно протекает в трубке 530 в другом направлении. Отверстие 555b на верхней насадке 545b, из которой выходит пар, предпочтительно направлено вверх, что необязательно означает в направлении, противоположном нагревательному элементу (вертикально), но обычно, из практических соображений, направлено от нагревательного элемента. Насадки 545а и 545b могут иметь резьбу 546, которая совмещаемую резьбами (не показаны на чертежах) на отводах 534а и 534b на трубке 530, для обеспечения надежного винтового соединения насадок 545а, 545b с трубкой 530 с последующим облегчением их удаления для очистки трубки от загрязнений, отложений и т.п.

На фиг. 9 показаны в разобранном виде горизонтальный нагревательный элемент 620 и соответствующей трубка 630, а также насадки 645а и 645b.

Выходные насадки 545а и 645b имеют отверстия 555b и 655b, направленные вверх, такая ориентация обеспечивает улучшение отвода жидкости из нагревателя, поскольку жидкость находится обычно в нижней части трубок 530, 630.

В предпочтительных вариантах осуществления чайника паровой нагреватель с горизонтально расположенными трубками 630 имеет полое основание (под корпусом, где обычно происходит нагрев воды). Нагревательный элемент и трубка расположены внутри основания таким образом, что пользователю обеспечен только доступ к переключателю, функционально соединенному с нагревателем, для включения режима генерирования пара. В экспериментах с такими вариантами осуществления, в которых трубка 630 имела длину около 250 мм и внутреннюю высоту 8 мм (между нагревательным элементом 520 и верхней стенкой трубки 530, ширина трубки обычно немного меньше), поступающая из крана вода при температуре 25°C подавалась насосом с расходом, соответствующим давлению около 5 бар. Достаточное количество пара вырабатывалось в течение 10-20, которого достаточно для удовлетворительного кремообразования на чашку кофе.

Обычно нагревательный элемент 520, 620 имеет мощность 600-900 В, что обеспечивает выработку необходимого количества пара в этом варианте осуществлении изобретения.

Необходимо отметить, что изобретение не ограничивается описанными предпочтительными вариантами осуществления изобретения, но ограничивается только объемом формулы изобретения.

Специалисты в данной области техники понимают, что способ и система согласно настоящему изобретению имеют множество областей применения, могут быть использованы различными способами, и, таким образом, не ограничены вариантами осуществления, описанными выше и ниже, включая примеры. Кроме того, функциональные средства компонентов вариантов осуществления изобретения, упомянутых выше или далее, могут быть выполнены различными способами. Кроме того, необходимо понимать, что этапы осуществления могут иметь любую последовательность и быть выполнены в любом количестве. Таким образом, объем настоящего изобретения охватывает известные и потенциальные возможные варианты выполнения компонентов системы, описанной в настоящем документе, что также представляется очевидным для специалистов в данной области техники.

1. Паровой нагреватель, содержащий

нагревательный элемент,

выполненный в нем канал с внутренними стенками и имеющий вход и выход,

насадку по меньшей мере с одним отверстием на входе, при этом по меньшей мере одно из отверстий насадки обращено к одной из внутренних стенок,

причем паровой нагреватель выполнен с возможностью нагрева поступающей в канал воды с образованием пара.

2. Нагреватель по п. 1, в котором канал представляет собой лабиринт, выполненный в виде двух взаимодополняющих нагревательных блоков.

3. Нагреватель по п. 1, дополнительно содержащий в канале перегородки.

4. Нагреватель по п. 3, в котором по меньшей мере одна из перегородок выполнена с возможностью поворота под действием потока воды в канале.

5. Нагреватель по п. 4, в котором перегородки имеют форму, выбранную из группы, содержащей: призму и колеса с выступами.

6. Нагреватель по п. 1, дополнительно содержащий насос, выполненный с возможностью повышения давления воды, поступающей в канал.

7. Нагреватель по п. 1, в котором канал представляет собой первую трубку.

_{8. Нагреватель по п. 1, в котором канал содержит первую трубку и вторую трубку, при этом}

внутренний диаметр первой трубки меньше, чем внутренний диаметр второй трубки,

указанный нагреватель содержит насадку, соединяющую вторую трубку с первой трубкой, и

указанный паровой нагреватель выполнен с возможностью преобразования воды в пар в первой трубке.

9. Нагреватель по п. 7, в котором первая трубка частично расположена внутри второй трубки.

10. Нагреватель по п. 8, в котором вторая трубка частично обернута вокруг первой трубки.

11. Нагреватель по любому из пп. 1, 2, 7 или 8, дополнительно содержащий термостат, выполненный с возможностью регулирования температуры пара с достижением заданной необходимой температуры.

12. Нагреватель по любому из пп. 7-8, в котором первая трубка соединена со второй трубкой через клапан, а нагреватель выполнен с возможностью его переключения посредством клапана из режима подачи горячей воды в режим подачи пара и обратно в режим подачи горячей воды.

13. Нагреватель по любому из пп. 7-8, в котором первая трубка имеет внутренний диаметр 1-2 мм.

14. Паровой нагреватель, содержащий:

трубку, имеющую первый конец, второй конец и внутренние стенки;

нагревательный элемент, проходящий через трубку, при этом внутренними стенками и соседним нагревательным элементом образован канал, который проходит через трубку;

первую полую насадку, присоединенную к первому концу трубки и имеющую отверстие, обращенное к нагревательному элементу;

вторую полую насадку, присоединенную ко второму концу трубки и имеющую отверстие, обращенное от нагревательного элемента; причем

паровой нагреватель имеет тепловую производительность, достаточную для преобразования воды, поступающей в канал через первую полую насадку, в пар, выходящий через вторую полую насадку.

15. Нагреватель по п. 14, в котором канал представляет собой лабиринт, выполненный в виде двух взаимодополняющих нагревательных блоков.

16. Нагреватель по любому из пп. 14 или 15, дополнительно содержащий термостат, выполненный с возможностью регулирования температуры пара с достижением заданной необходимой температуры

17. Нагреватель по п. 14, дополнительно содержащий в канале перегородки.

18. Нагреватель по п. 17, в котором по меньшей мере одна из перегородок выполнена с возможностью поворота под действием потока воды в канале.

19. Нагреватель по п. 18, в котором перегородки имеют форму, выбранную из группы, содержащей: призму и колеса с выступами.

20. Нагреватель по п. 14, дополнительно содержащий насос, выполненный с возможностью повышения давления воды, поступающей в канал.

21. Чайник, содержащий нагреватель по п. 1 или 14.

22. Чайник по п. 21, в котором нагреватель установлен в основании чайника.