RU219850U1

RU219850U1 - SILENT KETTLE

Info

Publication number: RU219850U1
Application number: RU2023116396U
Authority: RU
Inventors: ЛянЦзяньчунь
Original assignee: Акционерное Общество "Астрата"
Filing date: 2023-06-22
Publication date: 2023-08-10

Abstract

Полезная модель относится к мелкой бытовой технике для кухни, в частности к тихим чайникам. Чайник содержит нагревательную пластину, которая состоит из электрической нагревательной трубки, концентрически установленной на теплопроводящей пластине, которая закреплена на стальной нагревательной пластине, причем на стальной нагревательной пластине в области, соответствующей области расположения электронагревательной трубки, сформированы выпуклые ребра правильной формы. Технический результат заявленной полезной модели заключается в разработке нагревательного элемента электрического чайника, конструкция которого значительно упрощена в сравнении с прототипом, а также повышение мощности с одновременным снижением уровня шума при работе чайника. The utility model relates to small household appliances for the kitchen, in particular to quiet kettles. The kettle contains a heating plate, which consists of an electric heating tube concentrically mounted on a heat-conducting plate, which is fixed on a steel heating plate, and regular convex ribs are formed on the steel heating plate in the area corresponding to the location of the electric heating tube. The technical result of the claimed utility model is the development of a heating element of an electric kettle, the design of which is greatly simplified in comparison with the prototype, as well as an increase in power while reducing the noise level during operation of the kettle.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель относится к мелкой бытовой технике для кухни и может быть использована в легкой промышленности при производстве чайников, в том числе электрических чайников.The utility model relates to small household appliances for the kitchen and can be used in light industry in the production of kettles, including electric kettles.

Уровень техникиState of the art

Принцип работы электрического чайника заключается в том, что водяной пар, образующийся при кипении воды, деформирует биметаллический лист чувствительного элемента температуры пара, и эта деформация толкает выключатель питания, чтобы отключить питание по принципу рычага.The working principle of the electric kettle is that the water vapor generated by boiling water deforms the bimetal sheet of the steam temperature sensing element, and this deformation pushes the power switch to turn off the power by the lever principle.

Вместе с тем кислород (O₂), углекислый газ (СO₂), азот (N₂) и другие газы, растворенные в жидкой воде при нормальной температуре, в процессе нагревания воды в чайнике, выпадают в осадок, образуя пузырьки. Когда температура воды близка к точке кипения, молекулы воды (Н₂O) получают достаточно энергии, чтобы перейти из жидкого состояния в газообразное, образуя пузырьки. То есть в воде с повышением температуры будут образовываться пузырьки на дне чайника в процессе нагревания, причем количество пузырьков будет постепенно увеличиваться с повышением температуры. При этом вблизи узла нагрева образуется наибольшая концентрация пузырьков, весь объем которых перемещается к поверхности жидкости и затем лопаются в процессе испарения. Именно большое количество лопнувших пузырьков вызывает громкий шум в процессе работы чайника при нагревании воды. Этот шум кипящей в чайнике воды стал самой большой проблемой для пользователей.At the same time, oxygen (O ₂ ), carbon dioxide (CO ₂ ), nitrogen (N ₂ ) and other gases dissolved in liquid water at normal temperature precipitate out when the water is heated in the kettle, forming bubbles. When the water temperature is close to the boiling point, the water molecules (H ₂ O) get enough energy to go from liquid to gas, forming bubbles. That is, in the water, as the temperature rises, bubbles will form at the bottom of the kettle during the heating process, and the number of bubbles will gradually increase with increasing temperature. In this case, the highest concentration of bubbles is formed near the heating unit, the entire volume of which moves to the liquid surface and then burst during evaporation. It is a large number of bursting bubbles that causes a loud noise during the operation of the kettle when the water is heated. This noise of boiling water in the kettle has become the biggest problem for users.

Известные в уровне техники решения пытались решить указанную проблему и создать более малошумные чайники.Solutions known in the art have attempted to solve this problem and create quieter kettles.

В уровне техники известно использование специальных конструкций стенок корпуса чайника, состоящих из двух слоев, которые поглощают уровень шума. Однако такие методы являются дорогостоящими и не очень эффективными.It is known in the prior art to use special constructions of the walls of the kettle body, consisting of two layers that absorb the noise level. However, these methods are expensive and not very efficient.

Из уровня техники также известны методы уменьшения шума за счет использования теплопроводной пластины в узле нагревательного элемента чайника.Techniques are also known in the art to reduce noise by using a heat transfer plate in the kettle heating element assembly.

Так, известна конструкция электрического чайника, раскрытая в патентном документе GB2386532 А, опубликованном 17.09.2003, в котором предлагается наносить поверхностное покрытие на обращенную к воде сторону пластины электрического нагревательного элемента, чтобы ограничить размер пузырьков в процессе кипения.For example, an electric kettle structure is known as disclosed in GB2386532 A published Sept. 17, 2003, which proposes surface coating the water side of an electric heating element plate to limit bubble size during boiling.

Недостатком аналога является загрязнение воды шумопоглощающим покрытием и возникновение дополнительного пронзительного жужжания или свистящего шума после недолгого эксплуатирования чайника из-за наличия крупных частиц добавок, используемых в покрытии, средний размер которых превышает 100 микрон.The disadvantage of the analogue is the contamination of water with a noise-absorbing coating and the occurrence of an additional piercing buzz or whistling noise after a short operation of the kettle due to the presence of large particles of additives used in the coating, the average size of which exceeds 100 microns.

Наиболее близким аналогом заявленного решения является электрический чайник, известный из патента CN 201370463 Y, опубликованного 30.12.2009. Известный чайник содержит корпус чайника, в нижней части которого имеется нагревательная пластина, которая состоит из электронагревательной трубки, теплопроводящей пластины и шумопоглощающей пластины. При этом шумопоглощающая пластина либо покрывается шумопоглащающим слоем, либо на ней выполняется дополнительный элемент - съемный глушитель, который выполнен из гибкого материала и имеет форму воронки.The closest analogue of the claimed solution is an electric kettle, known from the patent CN 201370463 Y, published on 12/30/2009. Known teapot contains a kettle body, in the lower part of which there is a heating plate, which consists of an electric heating tube, a heat-conducting plate and a noise-absorbing plate. In this case, the noise-absorbing plate is either covered with a noise-absorbing layer, or an additional element is made on it - a removable muffler, which is made of a flexible material and has the shape of a funnel.

Недостатком прототипа является наличие вредных примесей, которые содержаться в покрытии, нанесенном на поверхность шумопоглощающей пластины, такие как полимеры, в частности, полиэфирсульфоны (полиэфирсульфон, ПЭС), полифениленсульфиды (полифениленсульфид, ППС), полиэтилентерефталаты (полиэтилентерефталат, ПЭТФ) и полиамид/полимиды (полиамид/имид, ПАИ), фторполимеры (политетрафторэтилен PTFE, фторированный этиленпропилен FEP и перфторированный алкокси PFA), а также акрилатные смолы. Эти вещества при использовании способствуют загрязнению питьевой воды. Помимо этого съемная конструкция глушителя является громоздкой и неудобной, а ее внушительные габариты снижают полезный объем колбы чайника, так как чайник объемом 1700 мл вмещает при наличии глушителя только объем воды от 1400 до 1500 мл в зависимости от габаритов глушителя. При этом эффективность снижения шума при такой конструкции нагревательного элемента является недостаточной для признания такого чайника тихим и малошумным в сравнении с известными из уровня техники.The disadvantage of the prototype is the presence of harmful impurities that are contained in the coating applied to the surface of the noise-absorbing plate, such as polymers, in particular, polyethersulfones (polyethersulfone, PES), polyphenylene sulfides (polyphenylene sulfide, PPS), polyethylene terephthalates (polyethylene terephthalate, PET) and polyamide / polyamides ( polyamide/imide, PAI), fluoropolymers (polytetrafluoroethylene PTFE, fluorinated ethylene propylene FEP and perfluorinated alkoxy PFA), and acrylate resins. These substances, when used, contribute to the contamination of drinking water. In addition, the removable muffler design is bulky and inconvenient, and its impressive dimensions reduce the useful volume of the teapot flask, since a 1700 ml kettle with a muffler can only hold a volume of water from 1400 to 1500 ml, depending on the dimensions of the muffler. At the same time, the efficiency of noise reduction with such a design of the heating element is insufficient for recognizing such a kettle as quiet and low-noise in comparison with those known from the prior art.

При этом следует отметить, что, например, чайники, имеющие нагревательную поверхность открытого типа, представляющую собой пластину из нержавеющей стали, которая располагается на дне корпуса и имеет непосредственный контакт с водой, являются самыми малошумными из всех электрических чайников, которые имеют трубчатый электронагреватель (ТЭН). Однако такие чайники имеют существенные недостатки, а именно:It should be noted that, for example, kettles with an open type heating surface, which is a stainless steel plate, which is located at the bottom of the body and has direct contact with water, are the quietest of all electric kettles that have a tubular electric heater (TEH). ). However, such kettles have significant drawbacks, namely:

открытый нагревательный элемент представляет потенциальную опасность для безопасности пользователей. Поскольку элемент находится в прямом контакте с водой, существует риск поражения электрическим током, если вода попадает на открытую спираль или нагревательный элемент неисправен. Это особенно опасно, если чайник не правильно использован или находится вблизи детей или животных.an exposed heating element is a potential safety hazard for users. Since the element is in direct contact with water, there is a risk of electric shock if water gets on the open coil or the heating element is defective. This is especially dangerous if the kettle is not properly used or is near children or animals.

у открытых нагревательных элементов может возникать проблема с накоплением накипи и других отложений, особенно если вода содержит много минералов. При накоплении накипи эффективность нагрева снижается, и это может привести к увеличению энергопотребления и повышению времени нагрева воды. Очистка открытого нагревательного элемента может потребовать специальных средств и дополнительного времени.Exposed heating elements can have a problem with scale and other deposits, especially if the water contains a lot of minerals. When scale builds up, the heating efficiency decreases and this may lead to increased energy consumption and longer water heating time. Cleaning an exposed heating element may require special tools and additional time.

открытый нагревательный элемент может влиять на качество воды, особенно если он изготовлен из материалов, которые могут выделяться в воду при нагревании. Это может привести к неприятному запаху или вкусу воды, а также возможному попаданию в воду химических веществ, которые не следует употреблять.An exposed heating element can affect water quality, especially if it is made from materials that can be released into the water when heated. This can lead to an unpleasant odor or taste in the water, as well as the possible introduction of chemicals into the water that should not be consumed.

из-за открытого нагревательного элемента может происходить большая потеря энергии при нагревании воды. Часть тепла расходуется в окружающую среду, а не попадает в воду. Это может привести к повышенному энергопотреблению и увеличению электрических затрат.due to the open heating element, a large energy loss can occur when heating water. Part of the heat is spent in the environment, and does not enter the water. This can lead to increased power consumption and increased electrical costs.

открытый нагревательный элемент может ограничивать функциональные возможности чайника. Например, некоторые чайники с закрытым нагревательным элементом могут иметь функцию автоматического отключения при достижении определенной температуры или функцию поддержания определенной температуры.an exposed heating element may limit the functionality of the kettle. For example, some kettles with a covered heating element may have a function to automatically turn off when a certain temperature is reached, or a function to maintain a certain temperature.

Такие функции могут быть недоступны в чайниках с открытым нагревательным элементом.Such functions may not be available in kettles with an open heating element.

Учитывая вышеизложенное, очевидно, что низкое шумоизлучение чайника с открытым типом нагревательного элемента никак не может компенсировать существенные недоставки, которые ему присущи.Given the above, it is obvious that the low noise emission of a kettle with an open type of heating element cannot in any way compensate for the significant shortcomings that are inherent in it.

Таким образом, задача, поставленная перед заявителем, состоит в разработке электрического чайника, лишенного вышеуказанных недостатков.Thus, the task assigned to the Applicant is to develop an electric kettle free of the above disadvantages.

Так как одним из самых серьезных недостатков современных электрических чайников с нагревательными элементами закрытого типа - это повышенный уровень шума, который они дают во время закипания, причем чем выше уровень мощности чайника, тем он более шумный, задача настоящей полезной модели создать конструкцию, способную устранить и решить эти проблемы.Since one of the most serious shortcomings of modern electric kettles with closed type heating elements is the increased noise level that they give during boiling, and the higher the power level of the kettle, the noisier it is, the aim of the present utility model is to provide a design capable of eliminating and solve these problems.

В этой связи задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции электрического чайника, обладающего высокой мощностью с одновременным обеспечением низкого уровня шума. При этом задача настоящего решения также направлена на отказ от использования вредных шумопоглощающих покрытий для повышения безопасности использования чайника человеком.In this regard, the object of the present utility model is to provide a design for an electric kettle having a high power while ensuring a low noise level. At the same time, the task of this solution is also aimed at refusing to use harmful noise-absorbing coatings to increase the safety of using the kettle by a person.

В отличие от ближайшего аналога, предложенное решение предполагает изготовление нагревательной пластины простой конструкции без наличия вредных шумопоглощающих покрытий.Unlike the closest analogue, the proposed solution involves the manufacture of a heating plate of a simple design without the presence of harmful noise-absorbing coatings.

Техническим результатом заявленной полезной модели является разработка нагревательного элемента электрического чайника, конструкция которого значительно упрощена в сравнении с прототипом, а также обеспечение низкого уровня шума при работе чайника. При этом низкий уровень шума обеспечивается как при использовании чайника малой мощности (от 600 до 1000 Вт) и малого объема (от 1,0 до 1,5 литра), так и при использовании высокомощного чайника (мощность от 2000 до 3000 Вт) и большого объема (от 1,8 до 2,5 литра), включая термоподы объемом от 2,0 до 5,0 литров.The technical result of the claimed utility model is the development of an electric kettle heating element, the design of which is significantly simplified in comparison with the prototype, as well as ensuring a low noise level during operation of the kettle. At the same time, a low noise level is ensured both when using a kettle of low power (from 600 to 1000 W) and a small volume (from 1.0 to 1.5 liters), and when using a high-power kettle (power from 2000 to 3000 W) and a large volume (from 1.8 to 2.5 liters), including thermopods with a volume of 2.0 to 5.0 liters.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании полезной модели технический результат достигаются тем, чтоThe set goal, the technical result required and obtained when using the utility model are achieved by the fact that

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На приведенных чертежах использованы следующие обозначения:The essence of the utility model is illustrated by drawings. The following designations are used in the drawings:

1 - трубчатый электронагреватель (ТЭН);1 - tubular electric heater (TEN);

2 - теплопроводящая пластина;2 - heat-conducting plate;

3 - стальная платина;3 - steel platinum;

4 - выпуклое ребро;4 - convex rib;

5 - корпус,5 - body,

6 - канавка.6 - groove.

На фиг. 1 схематически отображен заявленный нагревательный элемент.In FIG. 1 schematically shows the claimed heating element.

На фиг. 2 показан вид сверху заявленного нагревательного элемента.In FIG. 2 shows a top view of the claimed heating element.

На фиг. 3 показан разрез 1-1 нагревательного элемента.In FIG. 3 shows a section 1-1 of the heating element.

На фиг. 4 показан узел А - стык выпуклых ребер стальной пластины с теплопроводящей пластиной нагревательного элемента, где вариант а) сечение выпуклого ребра имеет трапециевидную форму, вариант б) сечение выпуклого ребра имеет прямоугольную форму, вариант в) сечение выпуклого ребра имеет изогнутую дугообразную форму.In FIG. 4 shows node A - the junction of the convex ribs of the steel plate with the heat-conducting plate of the heating element, where option a) the cross section of the convex rib has a trapezoidal shape, option b) the cross section of the convex rib has a rectangular shape, option c) the cross section of the convex rib has a curved arcuate shape.

На фиг. 5 показан общий вид чайника, содержащего узел нагревательного элемента заявленной конструкции.In FIG. 5 shows a general view of a kettle containing a heating element assembly of the claimed design.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Нагревательный элемент чайника обычно представляет собой спиральный нагревательный элемент, изготовленный из металла, который подключается к источнику электрического тока. Когда чайник включается, электрический ток проходит через спираль и создает тепло, нагревая воду внутри чайника до нужной температуры.The heating element of a kettle is usually a spiral heating element made of metal that is connected to an electrical current source. When the kettle is turned on, an electric current passes through the coil and creates heat, heating the water inside the kettle to the right temperature.

Наиболее распространенным материалом, используемым для нагревательных элементов, является никелевая хромовая проволока, также известная как нихром. Нихром обладает высокой электрической сопротивляемостью, что позволяет ему генерировать значительное количество тепла при прохождении тока.The most common material used for heating elements is nickel chromium wire, also known as nichrome. Nichrome has a high electrical resistance, which allows it to generate a significant amount of heat when current is passed through.

Спиральный нагревательный элемент обычно расположен в нижней части чайника, окруженный защитным слоем из изоляционного материала, чтобы предотвратить контакт с водой. Указанный вариант выполнения называют нагревательная поверхность открытого типа.The spiral heating element is usually located at the bottom of the kettle, surrounded by a protective layer of insulating material to prevent contact with water. This embodiment is called an open type heating surface.

Чайники также могут иметь скрытый нагревательный элемент, который находится внутри стенок чайника и не имеет видимой спирали. Это обеспечивает легкую очистку и предотвращает накопление накипи на поверхности нагревателя.Kettles may also have a hidden heating element that sits inside the walls of the kettle and has no visible coil. This ensures easy cleaning and prevents scale build-up on the heater surface.

Заявленное решение относится именно к скрытым нагревательным элементам, используемым в электрических чайниках.The claimed solution relates specifically to hidden heating elements used in electric kettles.

Общеизвестно, что скрытый нагревательный элемент - это тип нагревательного элемента, который расположен внутри стенок чайника и не виден снаружи. В отличие от традиционных спиральных нагревательных элементов, скрытый элемент не имеет видимой спирали или проводов, выступающих внутрь чайника.It is generally known that a hidden heating element is a type of heating element that is located inside the walls of the kettle and is not visible from the outside. Unlike traditional coiled heating elements, the hidden element has no visible coil or wires protruding into the kettle.

Скрытый нагревательный элемент обычно состоит из плоской пластины или трубки, которая изготовлена из материала с высокой теплопроводностью, такого как нержавеющая сталь. Когда чайник включается, электрический ток проходит через эту пластину или трубку, нагревая ее до высокой температуры. Тепло затем передается на воду, находящуюся внутри чайника через стенки.A concealed heating element usually consists of a flat plate or tube that is made of a highly thermally conductive material such as stainless steel. When the kettle is turned on, an electric current passes through this plate or tube, heating it to a high temperature. The heat is then transferred to the water inside the kettle through the walls.

Преимущества скрытого нагревательного элемента заключаются в улучшении безопасности, так как отсутствие видимой спирали снижает риск случайного прикосновения к нагревательному элементу и возникновения ожогов; в удобстве очистке, поскольку отсутствие видимого нагревательного элемента упрощает очистку внутренней поверхности чайника и предотвращает накопление накипи на самом элементе.The benefits of a hidden heating element are improved safety, since the absence of a visible coil reduces the risk of accidentally touching the heating element and causing burns; in ease of cleaning, since the absence of a visible heating element simplifies cleaning of the inner surface of the kettle and prevents the accumulation of scale on the element itself.

При этом в чайнике присутствует термостат, который регулирует температуру нагрева и автоматически отключает нагревательный элемент, когда вода достигает заданной температуры или когда чайник снят с подставки.At the same time, the kettle has a thermostat that regulates the heating temperature and automatically turns off the heating element when the water reaches the set temperature or when the kettle is removed from the stand.

Устройство скрытого нагревательного элемента в чайнике может варьироваться в зависимости от конкретной модели и производителя. Однако, в общем случае, скрытый нагревательный элемент обычно включает следующие компоненты: нагревательная пластина или трубка (ТЭН), который является основным компонентом скрытого нагревательного элемента; электрический провод, который подключается к нагревательной пластине или трубке для передачи электрического тока; термостат - устройство, обычно расположенное рядом с нагревательным элементом, которое контролирует температуру нагрева; защитный изоляционный слой, а также датчики и электроника для измерения температуры и контроля нагрева.The design of the hidden heating element in the kettle may vary depending on the specific model and manufacturer. However, in general, a hidden heating element usually includes the following components: a heating plate or tube (TEH), which is the main component of a hidden heating element; an electrical wire that connects to a heating plate or tube to transmit electrical current; thermostat - a device, usually located next to a heating element, that controls the heating temperature; a protective insulating layer, as well as sensors and electronics for temperature measurement and heating control.

Настоящая заявка направлена на вариант конструкции скрытого нагревательного элемента показанного на фиг. 1, которая состоит из электронагревательной трубки (ТЭН) 1, пластины с хорошей теплопроводностью 2 и стальной электронагревательной пластины 3, сваренных вместе.The present application is directed to a design variant of the concealed heating element shown in FIG. 1, which consists of an electric heating tube (ET) 1, a plate with good thermal conductivity 2, and a steel electric heating plate 3 welded together.

При таком выполнении ТЭН 1 служит для передачи электрического тока, который нагревает стальную нагревательную пластину 3. Теплопроводящая пластина 2 выполнена из материала с высокой электропроводностью, и обеспечивает эффективное распределение тепла по стальной нагревательной пластине 3. Стальная нагревательная пластина 3 также используется для усиления компонентов нагревательного элемента.In this embodiment, the heating element 1 serves to transmit electric current, which heats the steel heating plate 3. The heat-conducting plate 2 is made of a material with high electrical conductivity, and ensures efficient heat distribution over the steel heating plate 3. The steel heating plate 3 is also used to strengthen the components of the heating element .

Однако следует отметить, что конкретные материалы выполнения могут варьироваться в зависимости от модели чайника и его мощности.However, it should be noted that specific execution materials may vary depending on the model of the kettle and its power.

Принцип работы конструкции заявленной нагревательной пластины, состоящей из ТЭН 1, теплопроводящей пластины 2 и стальной нагревательной пластины 3, сваренных вместе, имеет следующий принцип работы.The principle of operation of the design of the claimed heating plate, consisting of a heating element 1, a heat-conducting plate 2 and a steel heating plate 3, welded together, has the following principle of operation.

Электронагревательная трубка ТЭН 1 является основным компонентом, который служит для передачи электрического тока. Внутри ТЭН 1 находится нагревательный элемент (на чертеже не показано), который нагревается при подаче электрического тока. Теплопроводящая пластина 2 выполнена из материала с высокой теплопроводностью. Примером материала с высокой теплопроводностью, который может использоваться в нагревательных элементах, является медь. Медь обладает отличной теплопроводностью и является одним из наиболее распространенных материалов, применяемых в технике и промышленности для передачи тепла. Медь обладает теплопроводностью около 400 Вт/(м К), что делает его очень эффективным в распределении тепла. Он может быстро и равномерно распространять тепло по своей структуре, что делает его прекрасным выбором для материала, который контактирует с нагревательным элементом и передает тепло на другие части системы. Кроме меди, могут использоваться другие материалы с высокой теплопроводностью, включая алюминий, серебро и золото. В некоторых случаях может использоваться также платина или другие специальные сплавы. Важно отметить, что выбор конкретного материала для теплопроводящей пластины 2 в нагревательном элементе зависит от различных факторов, включая требования к теплопроводности, стоимость материала, его химическую стойкость и другие технические характеристики, учитываемые при производстве чайника.The electric heating tube TEN 1 is the main component that serves to transmit electric current. Inside the heater 1 is a heating element (not shown), which heats up when an electric current is applied. The heat-conducting plate 2 is made of a material with high thermal conductivity. An example of a high thermal conductivity material that can be used in heating elements is copper. Copper has excellent thermal conductivity and is one of the most common materials used in engineering and industry for heat transfer. Copper has a thermal conductivity of about 400 W/(m K), making it very efficient in distributing heat. It can quickly and evenly distribute heat throughout its structure, making it an excellent choice for material that comes into contact with the heating element and transfers heat to other parts of the system. In addition to copper, other materials with high thermal conductivity can be used, including aluminum, silver, and gold. In some cases, platinum or other special alloys may also be used. It is important to note that the choice of a specific material for the heat transfer plate 2 in the heating element depends on various factors, including the requirements for thermal conductivity, the cost of the material, its chemical resistance and other technical characteristics taken into account in the manufacture of the kettle.

Теплопроводящая пластина 2 располагается в контакте с ТЭН 1 и служит для эффективного распределения тепла по поверхности стальной нагревательной пластины 3.The heat-conducting plate 2 is located in contact with the heating element 1 and serves to efficiently distribute heat over the surface of the steel heating plate 3.

Стальная нагревательная пластина 3 служит для эффективной передачи тепла жидкости, с которой она контактирует. Помимо этого стальная нагревательная пластина 3 служит для усиления и повышения стабильности структуры конструкции нагревательного элемента при соединении с теплопроводящей пластиной 2 и ТЭН 1 в процессе сварки. Этому способствует и наличие множества канавок 6, расположенных на теплопроводящей пластине 2. Роль канавок 6 на теплопроводящей пластине 2 заключается в облегчении отвода воздуха во время сварки, что делает сварку более надежной.The steel heating plate 3 serves to efficiently transfer heat to the fluid with which it is in contact. In addition, the steel heating plate 3 serves to strengthen and increase the stability of the structure structure of the heating element when connected to the heat-conducting plate 2 and the heating element 1 during welding. This is facilitated by the presence of a plurality of grooves 6 located on the heat-conducting plate 2. The role of the grooves 6 on the heat-conducting plate 2 is to facilitate the removal of air during welding, which makes welding more reliable.

В результате подачи электрического тока через ТЭН 1 нагревательный элемент нагревается, а тепло передается на пластину с хорошей теплопроводностью 2. Затем тепло распространяется по всей стальной нагревательной пластине 3 и передается на воду или другую среду, находящуюся в контакте с нагревательной пластиной.As a result of the supply of electric current through the heating element 1, the heating element heats up, and the heat is transferred to the plate with good thermal conductivity 2. Then the heat spreads throughout the steel heating plate 3 and is transferred to the water or other medium in contact with the heating plate.

Как следует из фиг. 5 узел нагревателя, содержащего нагревательную пластину, расположен на дне чайника. В процессе нагрева вода, находящаяся внутри колбы чайника будет образовывать пузырьки на дне в месте нагрева. При этом количество пузырьков будет постепенно увеличиваться с повышением температуры. В процессе нагревания воды пузырьки газа поднимаются на поверхность жидкости и лопаются. При этом пузырьки воздуха концентрируются на нагревательной пластине в месте наибольшей концентрации тепла. Ввиду того, что конструкция ТЭН 1 имеет форму концентрической трубки, очевидно, что температура места соприкосновения стальной нагревательной пластины 3 и теплопроводящей пластины 2 с электронагревательной трубкой 1 намного выше, чем температура остальной поверхности стальной нагревательной пластины 3 и теплопроводящей пластины 2. В этом месте наибольших температур образуется наибольшее количество пузырьков, и они имеют больший объем. При этом лопнувшие пузырьки создают очень громкий шум.As follows from FIG. 5, a heater assembly containing a heating plate is located at the bottom of the kettle. During the heating process, the water inside the flask of the kettle will form bubbles at the bottom at the place of heating. The number of bubbles will gradually increase with increasing temperature. When water is heated, gas bubbles rise to the surface of the liquid and burst. In this case, air bubbles are concentrated on the heating plate in the place of the highest heat concentration. Due to the fact that the design of the heating element 1 has the shape of a concentric tube, it is obvious that the temperature of the contact point of the steel heating plate 3 and the heat-conducting plate 2 with the electric heating tube 1 is much higher than the temperature of the rest of the surface of the steel heating plate 3 and the heat-conducting plate 2. At this point, the greatest temperature, the largest number of bubbles is formed, and they have a larger volume. The bursting bubbles create a very loud noise.

Таким образом, для обеспечения равномерного прогрева стальной нагревательной пластины и снижения количества пузырьков газа в воде в процессе нагрева, в области стальной нагревательной пластины 3, соответствующей области расположения электронагревательной трубки 1, сформировано множество выпуклых ребер 4 правильной формы. При этом установлено, что для увеличения площади рассеивания тепла в зоне высоких температур поперечное сечение выпуклых ребер должно иметь правильную форму, например, прямоугольную, либо трапециевидную, либо изогнутую дугообразную форму. При этом высота h выпуклого ребра должна быть не менее 0,3 мм и не более 3 мм. Именно такая конструкция выпуклых ребер стальной нагревательной пластины в месте наибольшего прогрева обеспечит снижение температуры в данной зоне, поскольку приподнятая часть выпуклых ребер 4 не соприкасается с теплопроводной пластиной 2 и отделена от нее на определенное расстояние, которое составляет от 0,3 мм до 2,0 мм в зависимости от материала изготовления теплопроводной пластины 2.Thus, in order to ensure uniform heating of the steel heating plate and reduce the number of gas bubbles in the water during heating, in the area of the steel heating plate 3 corresponding to the location of the electric heating tube 1, a plurality of convex ribs 4 of the correct shape are formed. It has been established that in order to increase the heat dissipation area in the high temperature zone, the cross section of the convex ribs must have a regular shape, for example, a rectangular, or trapezoidal, or curved arcuate shape. In this case, the height h of the convex rib must be at least 0.3 mm and not more than 3 mm. It is this design of the convex ribs of the steel heating plate in the place of greatest heating that will ensure a decrease in temperature in this area, since the raised part of the convex ribs 4 does not come into contact with the heat-conducting plate 2 and is separated from it by a certain distance, which ranges from 0.3 mm to 2.0 mm depending on the material of the heat-conducting plate 2.

Помимо этого поверхности выступов 4' выпуклых ребер 4, находящиеся на стороне, удаленной от дна чайника увеличивают площадь нагрева между теплопроводом и водой, так что тепло, выделяемое ТЭН 1, передается воде более равномерно. С другой стороны, пузырьки образуются в разделительной канавке 4" выпуклых ребер 4, причем размер разделительной канавки 4" ограничивает размер пузырьков и, как следствие, уменьшает громкость звука, генерируемого при разрыве пузырьков. Тем самым контролируется уровень громкости звука электрического чайника в процессе нагрева воды.In addition, the surfaces of the protrusions 4' of the convex ribs 4 located on the side remote from the bottom of the kettle increase the heating area between the heat conduit and the water, so that the heat generated by the heating element 1 is transferred to the water more evenly. On the other hand, bubbles are formed in the separation groove 4″ of the convex ribs 4, the size of the separation groove 4″ limiting the size of the bubbles and consequently reducing the volume of the sound generated when the bubbles burst. This controls the sound level of the electric kettle during the heating process.

Как показано на фиг. 4, ширина разделительной канавки 4" представляет собой расстояние между двумя противоположными боковыми стенками двух смежных приподнятых частей выпуклого ребра 4. При этом установлено, что разделительная канавка 4" имеет ширину, сопоставимую с высотой h выпуклого ребра, и зависит также от материала изготовления теплопроводящей пластины 2. Предпочтительно, чтобы расстояния между двумя соседними разделительными канавками 4" были одинаковыми. При этом, если ширина разделительной канавки 4" больше 2 мм или меньше 0,3 мм не будет наблюдаться эффективное ограничение объема пузырьков воздуха и, таким образом, не может быть обеспечено эффективное снижение шума электрического чайника в процессе кипячения воды.As shown in FIG. 4, the width of the dividing groove 4" is the distance between two opposite side walls of two adjacent raised parts of the convex rib 4. It is found that the dividing groove 4" has a width comparable to the height h of the convex rib, and also depends on the material of manufacture of the heat-conducting plate 2. Preferably, the distances between two adjacent separation grooves 4" are the same. In this case, if the width of the separation groove 4" is greater than 2 mm or less than 0.3 mm, there will be no effective limitation of the volume of air bubbles and thus cannot be effective reduction of the noise of the electric kettle in the process of boiling water is ensured.

Используя конструкцию нагревательной пластины, показанную на фиг. 1, которая содержит ТЭН 1 кольцеобразно свернутый и установленный на теплопроводящей пластине 2, которая соединена со стальной нагревательной пластиной 3, приведем примеры выполнения нагревательной пластины и результаты измерения уровня шума кипящего чайника разного объема и разной мощности.Using the heating plate design shown in FIG. 1, which contains a heating element 1 annularly rolled and installed on a heat-conducting plate 2, which is connected to a steel heating plate 3, we will give examples of the heating plate and the results of measuring the noise level of a boiling kettle of different volumes and different powers.

Пример 1:Example 1:

Стальная нагревательная пластина содержит N выпуклых ребер 4 правильной прямоугольной формы, где N=5, расположенных концентрически относительно центральной оси стальной нагревательной пластины 3. Нагревательная пластина 3 выполнена из нержавеющей стали. Теплопроводящая пластина 2 выполнена из алюминия (AI) и содержит канавки 6, расположенные с шагом π/5 по окружности теплопроводящей пластины 2. Высота h каждого выпуклого ребра 4 составляет 1,2 мм. Ширина разделительной канавки 4" выпуклых ребер 4 составляет 1,2 мм.The steel heating plate contains N convex ribs 4 of regular rectangular shape, where N=5, arranged concentrically with respect to the central axis of the steel heating plate 3. The heating plate 3 is made of stainless steel. The heat-conducting plate 2 is made of aluminum (AI) and contains grooves 6 arranged with a pitch of π/5 along the circumference of the heat-conducting plate 2. The height h of each convex rib 4 is 1.2 mm. The width of the separating groove 4" of the convex ribs 4 is 1.2 mm.

Мощность нагрева чайника 1700 Вт, количество воды в чайнике - 1,7 л.The heating power of the kettle is 1700 W, the amount of water in the kettle is 1.7 liters.

Проведение измерений.Taking measurements.

1) В чайник помещается максимально допустимое количество воды;1) The maximum allowable amount of water is placed in the kettle;

2) Датчик температуры находится посередине уровня воды в центре чайника;2) The temperature sensor is in the middle of the water level in the center of the kettle;

3) Нажимаем кнопку «Старт», чтобы начать измерение времени;3) Press the "Start" button to start measuring time;

4) Когда температура воды в чайнике поднимется до 85°С, измерение времени прекращается;4) When the temperature of the water in the kettle rises to 85°C, the time measurement stops;

5) Обеспечить проведение измерений уровня мощности шума в помещении, где отсутствует шум или его значение мощности менее 40 ДБ.5) Provide measurements of the noise power level in a room where there is no noise or its power value is less than 40 dB.

6) Провести измерение уровня громкости шума от работающего чайника шагом в 10°С и вычислить среднюю мощность звука в качестве значения оценки.6) Measure the noise level of the operating kettle in 10°C increments and calculate the average sound power as the evaluation value.

Максимальное значение звуковой мощности при работе электрочайника составило 52 дБ, а среднее значение звуковой мощности - 47,3 дБ.The maximum value of the sound power during the operation of the electric kettle was 52 dB, and the average value of the sound power was 47.3 dB.

Также для осуществления сравнения уровня громкости работы чайника, был использован обычный чайник с мощностью нагрева 1700 Вт, количеством воды в чайнике - 1,7 л. со стандартным нагревательным элементом. Проведение измерений осуществлялось согласно предыдущим шагам 1)-6).Also, to compare the volume level of the kettle, an ordinary kettle was used with a heating power of 1700 W, the amount of water in the kettle was 1.7 liters. with standard heating element. The measurements were carried out according to the previous steps 1)-6).

В результате проведенных измерений установлено, что максимальное значение звуковой мощности при работе электрочайника с обычным нагревательной пластиной составило 69 дБ, а среднее значение звуковой мощности - 64,3 дБ.As a result of the measurements, it was found that the maximum value of the sound power during the operation of an electric kettle with a conventional heating plate was 69 dB, and the average value of the sound power was 64.3 dB.

Результат сравнительных испытаний показал, что шум электрического чайника согласно заявленной конструкции нагревательной пластины в процессе нагревания воды явно меньше, чем у традиционного электрического чайника без устройства шумоподавления.The result of comparative tests showed that the noise of the electric kettle according to the claimed design of the heating plate in the process of heating water is clearly less than that of a conventional electric kettle without a noise reduction device.

Пример 2.Example 2

Стальная нагревательная пластина содержит N выпуклых ребер 4 правильной изогнутой дугообразной формы, где N=6, расположенных концентрически относительно центральной оси стальной нагревательной пластины 3. Нагревательная пластина 3 выполнена из пищевой нержавеющей стали. Теплопроводящая пластина 2 представляет собой медную пластину, имеющую теплопроводность не менее 100 Вт/м⋅К и содержит канавки 6, расположенные с шагом π/4 по окружности теплопроводящей пластины 2. Высота h каждого выпуклого ребра 4 составляет 2,0 мм. Ширина разделительной канавки 4" выпуклых ребер 4 составляет 2,0 мм.The steel heating plate contains N convex ribs 4 of a regular curved arcuate shape, where N=6, arranged concentrically with respect to the central axis of the steel heating plate 3. The heating plate 3 is made of food grade stainless steel. The heat-conducting plate 2 is a copper plate with a thermal conductivity of at least 100 W/m⋅K and contains grooves 6 arranged with a pitch of π/4 along the circumference of the heat-conducting plate 2. The height h of each convex rib 4 is 2.0 mm. The width of the separation groove 4" of the convex ribs 4 is 2.0 mm.

Мощность нагрева чайника 2100 Вт, количество воды в чайнике - 2,0 л.The heating power of the kettle is 2100 W, the amount of water in the kettle is 2.0 liters.

Проведение измерений осуществлялось также как и в примере 1 в порядке проведения шагов 1)-6).Measurements were carried out as in example 1 in the order of steps 1)-6).

Максимальное значение звуковой мощности при работе электрочайника составило 52,2 дБ, а среднее значение звуковой мощности -48,8 дБ.The maximum value of the sound power during the operation of the electric kettle was 52.2 dB, and the average value of the sound power was -48.8 dB.

Также для осуществления сравнения уровня громкости работы чайника, был использован обычный чайник с мощностью нагрева 2100 Вт, количеством воды в чайнике - 2,0 л. со стандартным нагревательным элементом. Проведение измерений осуществлялось согласно предыдущим шагам 1)-6).Also, to compare the volume level of the kettle, an ordinary kettle was used with a heating power of 2100 W, the amount of water in the kettle was 2.0 liters. with standard heating element. The measurements were carried out according to the previous steps 1)-6).

В результате проведенных измерений установлено, что максимальное значение звуковой мощности при работе электрочайника с обычным нагревательной пластиной составило 66,3 дБ, а среднее значение звуковой мощности - 62,4 дБ.As a result of the measurements, it was found that the maximum value of the sound power during the operation of an electric kettle with a conventional heating plate was 66.3 dB, and the average value of the sound power was 62.4 dB.

Пример 3.Example 3

Стальная нагревательная пластина содержит N выпуклых ребер 4 правильной трапециевидной формы, где N=4, расположенных концентрически относительно центральной оси стальной нагревательной пластины 3. Нагревательная пластина 3 выполнена из пищевой нержавеющей стали. Теплопроводящая пластина 2 представляет собой серебряную пластину, имеющую теплопроводность не менее 240 Вт/м⋅К и содержит канавки 6, расположенные с шагом π/8 по окружности теплопроводящей пластины 2. Высота h каждого выпуклого ребра 4 составляет 0,3 мм. Ширина разделительной канавки 4" выпуклых ребер 4 составляет 0,5 мм.The steel heating plate contains N convex ribs 4 of regular trapezoidal shape, where N=4, arranged concentrically with respect to the central axis of the steel heating plate 3. The heating plate 3 is made of food grade stainless steel. The heat-conducting plate 2 is a silver plate with a thermal conductivity of at least 240 W/m⋅K and contains grooves 6 arranged with a step of π/8 along the circumference of the heat-conducting plate 2. The height h of each convex rib 4 is 0.3 mm. The width of the separating groove 4" of the convex ribs 4 is 0.5 mm.

Мощность нагрева чайника 2400 Вт, количество воды в чайнике - 2,5 л.The heating power of the kettle is 2400 W, the amount of water in the kettle is 2.5 liters.

Максимальное значение звуковой мощности при работе электрочайника составило 53,1 дБ, а среднее значение звуковой мощности - 47,2 дБ.The maximum value of the sound power during the operation of the electric kettle was 53.1 dB, and the average value of the sound power was 47.2 dB.

Также для осуществления сравнения уровня громкости работы чайника, был использован обычный чайник с мощностью нагрева 2400 Вт, количеством воды в чайнике - 2,5 л. со стандартным нагревательным элементом. Проведение измерений осуществлялось согласно предыдущим шагам 1)-6).Also, to compare the volume level of the kettle, an ordinary kettle was used with a heating power of 2400 W, the amount of water in the kettle was 2.5 liters. with standard heating element. The measurements were carried out according to the previous steps 1)-6).

В результате проведенных измерений установлено, что максимальное значение звуковой мощности при работе электрочайника с обычным нагревательной пластиной составило 70 дБ, а среднее значение звуковой мощности - 64,3 дБ. При этом при температуре нагрева воды 65°С появился кратковременный свистящий резкий звук высокой частоты.As a result of the measurements, it was found that the maximum value of the sound power during the operation of an electric kettle with a conventional heating plate was 70 dB, and the average value of the sound power was 64.3 dB. At the same time, at a water heating temperature of 65 ° C, a short-term whistling sharp sound of high frequency appeared.

Таким образом, установлено, что конструкция нагревательной пластины заявленной конструкции не только обеспечивает эффективный нагрев воды в чайнике, но и значительно снижает уровень шума при нагреве воды даже в случае повышения мощности нагрева и увеличения объема нагреваемой воды. При этом заявленная конструкция нагревательной пластины имеет простую форму и прочное соединение всех составных элементов.Thus, it has been established that the design of the heating plate of the claimed design not only provides efficient heating of water in the kettle, but also significantly reduces the noise level when heating water, even in the case of an increase in heating power and an increase in the volume of heated water. At the same time, the claimed design of the heating plate has a simple shape and a strong connection of all constituent elements.

Принцип работы конструкции нагревательного элемента следующий.The principle of operation of the design of the heating element is as follows.

Когда чайник включается, электрический ток поступает через электронагревательную трубку ТЭН 1. Ток вызывает электрическое сопротивление в нагревательном элементе, что приводит к его нагреву. Внутри ТЭН 1 находится материал с высокой электрической проводимостью, например, такой как никромовая спираль. При прохождении электрического тока через этот материал, он нагревается до высокой температуры, преобразуя электрическую энергию в тепло. Теплопроводящая пластина 2 имеет хорошую теплопроводность и выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например, меди, серебра, платины или алюминия и их сплавов. Она контактирует с электронагревательной трубкой 1 и эффективно распределяет тепло по своей поверхности. Стальная нагревательная пластина 3, сваренная с теплопроводящей пластиной 2 и ТЭН 1, образует прочную структуру нагревательной пластины. Когда нагревательный элемент ТЭН 1 нагревается, тепло передается через теплопроводящую пластину 2 на стальную нагревательную пластину 3 и далее на воду или другую жидкость, находящуюся внутри чайника. Причем вода прогревается равномерно за счет выполнения на стальной нагревательной пластине 3 множества выпуклых ребер 4 правильной формы, расположенных концентрически и расположенных в области контакта электронагревательной трубки 1. При этом на поверхности стальной нагревательной пластины 3 имеются разделительной канавки 4" выпуклых ребер 4, в которых при нагреве воды образуются пузырьки. Причем размер разделительной канавки 4" ограничивает размер пузырьков и, как следствие, уменьшает громкость звука, генерируемого при разрыве пузырьков. Тем самым контролируется уровень громкости звука электрического чайника в процессе нагрева воды. Таким образом, вода нагревается благодаря тепловому контакту с нагревательной пластиной равномерно и с образованием меньшего количества пузырьков. При этом пузырьки имеют меньший размер, и они равномерно распределены по поверхности дна чайника. Такая конструкция позволяет достичь эффективного и равномерного нагрева воды, сохраняя при этом низкий уровень шума.When the kettle is turned on, an electric current flows through the electric heating tube of the heating element 1. The current causes electrical resistance in the heating element, which leads to its heating. Inside the heating element 1 is a material with high electrical conductivity, such as a nicrom spiral. When an electric current passes through this material, it heats up to a high temperature, converting electrical energy into heat. The heat conductive plate 2 has good thermal conductivity and is made of a high thermal conductivity material such as copper, silver, platinum or aluminum and their alloys. It is in contact with the electric heating tube 1 and effectively distributes heat over its surface. The steel heating plate 3, welded with the heat-conducting plate 2 and the heating element 1, forms a strong structure of the heating plate. When the heating element of the heating element 1 is heated, heat is transferred through the heat-conducting plate 2 to the steel heating plate 3 and further to the water or other liquid inside the kettle. Moreover, the water is heated evenly due to the execution on the steel heating plate 3 of a plurality of convex ribs 4 of the correct shape, located concentrically and located in the contact area of the electric heating tube 1. At the same time, on the surface of the steel heating plate 3 there are separating grooves 4" of convex ribs 4, in which, when When the water is heated, bubbles form. Moreover, the size of the 4" separation groove limits the size of the bubbles and, as a result, reduces the volume of the sound generated when the bubbles burst. This controls the sound level of the electric kettle during the heating process. Thus, the water is heated through thermal contact with the heating plate evenly and with fewer bubbles. In this case, the bubbles are smaller, and they are evenly distributed over the surface of the bottom of the kettle. This design allows you to achieve efficient and uniform heating of water, while maintaining a low noise level.

Как следует из описания заявленного решения, при изготовлении нагревательной пластины не используются никакие шумопоглощающие покрытия, которые могут явиться причиной возникновения вредных веществ в воде, например, таких как формальдегид, либо органические вещества, которые могут образовывать в организме вредные для здоровья соединения. Тем самым повышается безопасность использования чайника человеком.As follows from the description of the claimed solution, in the manufacture of the heating plate, no noise-absorbing coatings are used, which can cause the appearance of harmful substances in water, such as formaldehyde, for example, or organic substances that can form harmful compounds in the body. This increases the safety of using the teapot by a person.

Учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, существенность всех общих и частных признаков полезной модели, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие полезной модели»; доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация полезной модели» техническую осуществимость и промышленную применимость предложенного устройства; решение поставленных задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании полезной модели, по нашему мнению, заявленное устройство удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к полезным моделям.Given the novelty of the set of essential features, the technical solution of the task, the materiality of all general and particular features of the utility model, proven in the sections "Prior Art" and "Disclosure of the utility model"; proven in the section "Implementation and industrial implementation of the utility model" technical feasibility and industrial applicability of the proposed device; solution of the tasks and confident achievement of the required technical result in the implementation and use of the utility model, in our opinion, the claimed device satisfies all the requirements for patentability for utility models.

Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки полезной модели являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели полезной модели, но и позволяют реализовать ее промышленным способом.The analysis also shows that all general and particular features of the utility model are essential, since each of them is necessary, and together they are not only sufficient to achieve the purpose of the utility model, but also allow it to be implemented industrially.

Claims

1. A kettle, characterized in that it contains a heating plate, which consists of an electric heating tube concentrically mounted on a heat-conducting plate, which is fixed on a steel heating plate, characterized in that on the steel heating plate in the area corresponding to the area of the electric heating tube, formed convex ribs of the correct form.

2. Kettle according to claim 1, characterized in that each convex rib has a height of 0.3 mm to 2.0 mm, depending on the material of the heat-conducting plate.

3. Kettle according to claim. 1, characterized in that the convex ribs have separating grooves.

4. Kettle according to claim 1, characterized in that there are grooves on the heat-conducting plate.

5. Kettle according to claim. 1, characterized in that the heat-conducting plate is made of a material with high thermal conductivity.