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Elektrisch beheizter Dampferzeuger Die Erfindung bezieht sich auf
einem elektrisch beheizten Dampferzeuger, bei dem ein elektrischer Heizsatz in gut
wärmeleitendem Kontakt von einem ebenfalls gut wärmeleitenden Körper mit wenigstens
einem Verdampfungskanal ausreichender Länge umfaßt ist und bei dem der Verdampfungskanal
am einen Ende einen Anschluß für die Zufuhr der zu verdampfenden Flüssigkeit und
am anderen Ende wenigstens eine Dampfaustrittsöffnung aufweist.
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Dampferzeuger dieser Art werden insbesondere bei Geräten zur Bearbeitung
von Textilien zur Wasserdampferzeugung benötigt. In diesem Zusammenhang sind vor
allem das Dampfbügeleisen, mit Neißdampf arbeitende Bügel- und Formpressen, sowie
Dampfpistolen zu nennen. Das Bügeln von Stoffen bzw. das Formen von Kleidungsstücken
mit Heißdampf ermöglicht eine weitgehende Schonung des zu bügelnden bzw.
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zu formenden Textilgutes und gestattet außerdem ein rationelles Arbeite.
Darüber hinaus kommt elektrisch beheizten Dampferzeugern überall dort eine Bedeutung
zu, wo im Zuge der Herstellung eines Produktes, insbesondere im Bereich der chemischen
Industrie, Verdampfungsprozesse vom Flüssigkeiten durchgeführt werden müssen. Auch
ist in diesem Zusammenhang auf Sterilisatiensapparate im Bereich der Medizin hinzuweisen,
bei denen zum Reinigen und Sterilisieren von Instrumenten Heißdampf zur Anwendung
gelangt.
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An die Betriebseigenschaften elektrisch beheizter Dampferzeuger müssen
im allgeminen hohe Anforderungen gestellt werden- Das gilt insbesondere hinsichtlich
einer einwandfreien Dampferzeugung. Bei vielen Anwendungsfällen wird verlangt werden
Busse, daß einerseits der aus dem Dampferzeuger austretende Dampf eine bestimmte
obere Temperaturgrenze nicht überschreitet und andererseits nicht mit unverdampfer
Flüsigkeit vermischt ist. Wie die Praxis zeigt, bereitet es erhebliche Schwierigkeiten,
beide Forderungen dann in ausreichendem Maße zu erfüllen, wenn, wie das beispielsweise
bei der Anwendung socher Dampferzeuger in Dampjbügeleisen der Fall ist, der Wasserdampf
nicht ständig benötigt wird, also ein intermittierender Betrieb vorliegt. Gerade
bei der Wasserdampferzeugung kommt als weitere Schwiereigkeit hinzu, daß sich die
Verdampfungskanäle im Verlaufe einer länderen Betriebszeit allmählich mit Wasserrückständen,
insbesondere Kalk, zusetzen und als Folge hierven eben falls die einwandfreie Dampferzeugung
beeinträchtigt wird. Bemühungen, diesen Vorgang dadurch zuunterbinden, daß das dem
Dumpfbügeleisen zugeführte zu verdampfende Wasser in besonderer Weise gefiltert
bzw. gereinigt wird haben nur teilweise Erfolg.
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Das Zusetzem der Verdampfungskanäle läßt sich zwar auf diese Weise
hinauszögern, jedoch nicht verhindern. Das Reinigen der zugesetzten Dampfkanäle
ist im allgemeinen nicht möglich, weil, wie das gerade bei Dampfbügeleinen gegeben
ist, der erforderliche gut wärmeleitende Kontakt zwischen dem Heizsatz und den Verdampfungskanälen
zu einer praktisch untrennbaren Kinheit zwischen dem Heizsatz und der die Verkdampfungskanäle
enthaltenden Bügeleisenschle führt. Zugesetzte Verdampfskanäle oder auch ein defekt
gewerdener Heizsatz bedingen somit einem Verlust des gesamtem Gerätes.
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Es ist gerade im Hinblick auf Dampfbügeleisen bereits vorgeschlegen
worden, den Heizsatz zusammen mit der Verdampfungseinrichtung auswechselbar in dr
Gesamtanordnung unterzubringen. Die Abmessungen für eine soche austauschbare Einheit
sind begrenzt. Diese Begrenzung wirkt sich u.a. auf die Abmessungen des Verdampfungskanals
aus. Wie sich zeigt, bereitet es erheblliche Schwiereigkeiten, einwandfrei Dampf
in ausreichenden Mengen zu erzeugen, ohne die für die Dampferzeugung erforderlichen
Heizsätze erheblich überzudimensionieren. Der verschlechterte Wirkungsgrad eines
solchen Dampferzeugers hat hinsichtlich seiner Anwendung bei Dampbügeleisen den
weiteren Nachteil, daß die über die Bügeleisenschle abzustrahlenden erhöhten Verluste
zu einer unerwünschten Temperaturerhöhung der Bügeleisensohle führen und damit den
eigentlichen Dampfbügelvorgang beeinträchtigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen elektrisch beheizten
Dampferzeuger der einleitend beschriebenen Art eine insbesondere für Dampfbügelgeräte
geeignete konstruktive Lösung anzugeben, die einersetz die an eine einwandfreie
Dampferzeugung zu stellenden Anforderungen bei gutem Wirkungsgrad erfüllt und darüber
hinaus als selbständige Einheit austauschbar in der gesamten Geräteanordnung untergebracht
werden kann.
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Ausgehend von einem elektrisch beheizten Dampfzeuger, bei dem ein
elektrischer Heizsatz in gut wärmeleitendem Kontakt von einem ebenfalls gut wärmeleitenden
Körper mit wenigstens einem Verdampfungskanal ausreichender Länge umfaßt ist und
bei dem der Verdampfungskanal an einem Ende einem Anschluß für die Zufuhr der zu
verdampfenden Flüssigkeit
und am anderen Ende wenigstens eine Dampfaustrittsöffnung
aufweist, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der rohrförmige
Heizsatz in gut wärmeleitendz Kontakt formschlüssig von einem Rohr aus gut weleitende
Material umgeben ist, das in seiner Erstreokung am Umfang eine VielL£hi von Durchbrechungen
aufweist, die in ihrer Gesamtheit wenigstens einen zwischen beiden Rohr enden verlaufenden
labyrinthartig en Verdampfung skanal ergeben und daß dieser Verdampfungskanal dadurch
an seiner Oberseite abgedeckt ist, daß das durchbrochene Rohr mit de von ihm umfaßten
rohrförmigen Heizsatz wenigstens im Bereich des Rohraußenmatels formschlüssig in
einen Formkörper aus gut wärmeleitendem oder gut wärmeisolierendem Material eingelassen
ist.
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Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, daß die zur
Verfügung stehende elektrische Heizleistung eines elektrischen Heizsatzes dann in
optimaler Weise zur Dampferzeugung ausgenutzt werden kann, wenn einerseits die Verdampfungskanäle
unmittelbar am Heizsatz angeordnet werden und andererseits durch eine labyrinthartig.
Ausbildung dafür gesorgt wird, daß im Zuge eines Verdampfungskanals die zu verdampfende
Flüssigkeit eine größere Anzahl von Prallflächen und Flüssigkeitsfallen aufweist.
Durch die Prallflächen wird die Durchgangsgeschwindigkeit der zu verdampfenden Flüssigkeit
durch den Verdampfungskanal verzögert. Die Flüssigkeitsfallen ihrerseite unterbinden
in außerordentlich vorteilhafter Weise das Austreten eines mit Flüssigkeitspartikeln
vrnischten Dampfes und fördern darüber hinaus den Verdampfungsprozess.
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Die rohrförmige Gesamtanordnung des Dampferzeugers nach der Erfindung
eriaglicht mit anderen Worten in außerordentlich
vorteilhafter
Weise eine austauschbare Dampferzeugereinheit im Gesamtverband eines von einr sochen
Einheit Gebrauch machenden Gerätes, die aufgrund ihres guten Wirkungsgrades bei
der von ihr zu fordernden mittleren Dampfleistung slt sehr geringen Abie:isun£en
au*-kommt.
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Sei einer ersten bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Durchbrechungen
des Rohres sowohl in dessen Erstreckung al in dessen Umfangsrichtung.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Durchbrechungen
unter vorgegebenen Wirkeln zur Rohrachse.
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Selbstverständlich kann auch von einer Mischform der beiden genennten
Ausführungsformen des durchbrochenen Rohres Gebrauch gemacht werden.
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Damit die erwähnten Prallflächen im Zuge eines labyrinthartigen Verdampfungskanals
möglichst vol zur Wirkung kommen, ist es zweckmäßig, daß sich die Wandungen der
Durchbrechungen des Rohres in zur Rohrachse senkrechten Ebenen erstrecken.
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Zur Vergrößerung der seitlichen Wandungen des Verdampfungskanals,
wie auch zur Bemessung des Durchgangswider standes des erfindungsgemäßen Verdampfungskanals
für die zu verdampfende Flüssigkeit können die Wandungen der Durchbrechungen des
Rohres in vorteilhafter Weise glatte und/oder profilierte Flächen sein. Zweckmäßig
sind die profilierten Wandungen bzw. Wandungsteile der Durchbrechungen des Rohres
als gezahnte Flächen ausgeführt.
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Wenn auch der rohrförmige Heizsatz mit dem von ihm formsohltissig
umfaßten durchbrochenen Rohr bereits als austauschbare Einheit angesehen werden
kann - in diesem Fall. wird der das durchbrochen. Rohr von außen umfassende Formkörper
wenigstens von einem Teil das Gesamtgerätes gebildet, in de der Dampferzeuger zur
Anwendung gelangen soll - so ist es doch in Hinblick auf eine universelle austauschbare
Einheit sinnvoll, wenn der Formkörper eine Rohrhülse aus gut wärmeleitendei Material
ist, die an ihre offenen Ende in den Flüssigkeitsanschluß fUr den Verdampfungkanal
übergeht.
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Zweckmäßig bestehen das durch brochene Rohr und gegebenenfalls auch
der Forik5rper au einem gut wärmeleitenden Metall, vorzugsweise Aluminium.
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Für manche Anwendungszwecke, aber auch im Hinblick auf eine möglichst
geringe Anzahl von Grundtypen, ist es sinnvoll, den Dampferzeuger in der Weise zu
gestalten, daß zwei und nehr rohrförmige, Jeweils von eine durohbrochenen Rohr umschlossene,
in einen Formkörpr eingelassene Heizsätze, vorzugsweise gleiche Heizsätze, hinsichtlich
ihrer Verdampfungskanäle einander parallel oder in Serie geschaltet werden.
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Bei der Verwendung eines Dampferzeugers nach der Erfindung in eine
Dampfbügeleisen ist es vorteilhaft, zwei rohrförmige, jeweils von einem durchbrochenen
Rohr umschlossene Heizsätze, die gegebenenfalls in eine Rohrhülse eingelassen sind,
in entsprechend bemessenen rohrförmigen öffnungen der Bügeleisenschle unterzubringen.
Hierbei erstrocken sich die Öffnungen symetrisch zu beinen Seiten
des
Dampfaustrittskanals von der Schlenrückseite zur Schlenspitze und stehen hinsichtlich
ihrer Verdampfungskanäle einerseits mit einer Wasserversorgungseinrichtung und andererseits
über ein steuerbares Dampfventil mit dem Dampfaustrittskanal in der Bügeleisensohle
in Verbindung.
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Bei einer solchen Verwendung ergibt sich dadurch eine besonders günstige
Gestaltung der Gesamtanordnung, daß lediglich einer der beiden Heizsätze an seine
einen Ende im Bereich der Schlenrückseite mit einem Wasseranschluß versehen ist,
dessen Verdampfungskanal am anderen Ende unmittelbar mit der entsprechenden anderen
Ende des rdampfungskanals des anderen Heizsatzes in Verbindung gebracht ist, und
daß dieser andere Neizsatz mit seine Verdampfungskanal an seine Ende ii Bereich
der Sohlenrückseite an das mit den Dampfaustrittskanal in Verbindung stehende Daspfventil
angeschlossen ist.
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An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll
die Erfindung in folgenden loch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 ein Ausschnitt eines Dampferteugers in perspektivisher Darstellung nach der
Erfindung, Fig. 2 der Längsschnitt eines Dampferzeugers nach der Erfindung, Fig.
3 das labyrinthartig durchbrochene Rohr eines Dztpierzeugers nach der Erfindung,
Fig. 4 das in eine Ebene aufgeroflte Rohr nach Fig. 3, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform
eines labyrinthartig durchbrochenen Rohres nach der Erfindung in der Darstellungsform
nach Fig. 4
Fig. 6 die schematische Darstellung der Verwendung eines
Dampferteugers nach der Erfindung bei einem Dampfbügeleisen.
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In Fig. 1 ist der eigentliche rohrförmige Heizsatz sit 1, und das
ihn umspannende durchbrochene Rohr mit 2 bezeichnet.
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Das durchbrochene Rohr 2 ist einschließlich des rohrförmigen Heizsatzes
1 formschlüssig von dem Rohr 3 umgeben, an dessen Außenmantel das Material eines
weiteren Körpers 3', beispielsweise einer Bügeleisensohle, angrenzt.
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Die Durchbrechungen 4 und 5 des Rohres 2 in Erstreckung der Rohrachse
und senkrecht hierzu bilden zusammen mit der Mantelfläche des rohrtbrslgen Heizsatzes
1 und der Innenwandung des Rohres 3 einen in Umfangsrichtung geschlossenen Verdampfungskanal.
Da dieser Verdampfungskanal einfettig unmittelbar an den Heitsatz angrenzt, und
darüber hinaus auch das durchbrochene Rohr 2 mit da rohrförmigen Heitsatz 1 in gut
wärmeleitendem Kontakt steht, wird der im Verdampfungskanal geführten verdampfenden
Flüssigkeit die Verdampfungswärme auf bestmögliche Weise zugeführt.
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Wie die perspektivische Darstellung nach Fig. 1 erkennen läßt, sind
die sich in Richtung der Rohrachse erstreckenden Durchbrechungen 4 des durchbrochenen
Rohres 2, die miteinander über die in Umfangsrichtung sich erstreckenden Durchbrechungen
5 verbunden sind, längs des Rohres in Umgangsrichtung gegeneinander versetzt. Die
in der angedeuteten Pfeilrichtung von links nach rechts durch da von der Summe der
Durchbrechungen 4 und 5 gebildeten labyrinthartigen Verdampfungskanal strömende,
zu verdampfende Flüssigkeit findet somit nach Durchtritt jeder sich in Achsrichtung
erstreckenden Durchbrechung 4
eine hierzu senkrecht verlaufende
Prallfläche 6 vor, die die Durchflußgeschwindigkeit im Sinne der gewünschten vollständigen
Verdampfung verzögert. Dabei bilden die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Durchbrechungen
5 Flüssigkeitsfallen, in denen sich die nicht verdampfte Flüssigkeit sammelt und
in diesen Fallen ebenfalls verdampft wird.
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Die durch den Pfeil angegebene Flußrichtung der zu verdampfenden Flüssigkeit
ist in Fig.1 willkürlich gewählt.
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Der Verdampfungskanal hat für eine von links nach rechts strömende
zu verdampfende Flussigkeit die gleichen Eigenschaften.
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Das in Fig. 2 ii Schnitt dargestellte Ausführungsbeispiel stellt eine
besonders bevorzugte austauschbare Einheit dar, bei der das Rohr 3 nach Fig. 1 als
Rohrhülse 31 ausgebildet ist. Der rohrförmige Heitzsatz 1 ragt aus der Rohrhülse
3" auf seiten ihres offenen Endes heraus. An diese. Ende sind auch die Anschlüsse
1' der Heizweicklung stirnseitig herausgeführt. Die Rohrhülse 31 besitzt an diesem
ihrem offenen Ende außerdem einen Anschlußflansch 7 für die Zufuhr der zu verdampfenden
Flüssigkeit. Der Anschlußflansch 7, in den die Rohrhülse 3U nit dem robrförmigen
Heitzsatz 1 und dem durchbrochenen Rohr 2 eingesetzt ist, weist eine obere stirnseitige
Öffnung 8 mit Innengewinde auf, die über eine senkrecht zur Rohrachse verlaufende
Bohrung 9 und eine entsprechende Öffnung 10 mit dem einen Ende des labyrinthartigen,
von den Durchbrechungen 4 und 5 des durchbrochenen Rohres gebildeten Verdampfungskanal
in Verbindung steht. Vi. Fig. 2 ferner erkennen läßt, weist der Anschlußflansch
7 im Bereich
seiner das offene Ende der Rohrhülse 3" aufnehmenden
unteren Öffnung auf seiten der Durchführung des die Heizanschlüsse aufweisenden
Endes des rohrförmigen Heizsatzes 1 einen Innenflansch auf, mit dessen Hilfe im
zusammenhang sit einer Ringdichtung 12 der Verdampfungskanal auf dieser Seite verschlossen
ist. Die Dampfaustrittsöffnung ii gegenüberliegenden Ende ist durch die Öffnung
10' in der Rohrhülse 3' gegeben. Der Verlauf der zu verdampfenden Flüssigkeit längs
des durch die Durchbrechungen 4 und 3 gegebenen labyrinthartigen Verdampfungskanals
ist in Fig. 2 durch eine ausgezogene uni. eingetragen. Von den Flüssigkeitsfallen
darstellenden Durchbrechungen g in Umfangsrichtung des durchbrochenen Rohres 2 abgesehen,
hat der Verdampfungskanal einen mäanderbandförmigen Verlauf. Selbstverständlich
kann dieser Verlauf durch entsprechend. Anordnung der Durchbrechungen auch anders
verlaufen. Beispielsweise stufenförmig nach Art einer Wendeltroppe, also einer gestuften
Spirale.
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Zur besseren Veranschaulichung des durchbrochenen Rohres 3, ist dieses
in Fig. 3 mit einen Durchbrechungsmuster, entsprechend ion Fig. 1 und 2 nochmals
für sich dargestellt.
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Es kann in einfacher Weise aus einem zusammengerollten Blechstreifen
hergestellt sein, der, wie das in eine Ebene aufgerollte Rohr 2 nach Fig. 4 zeigt,
in Bereich beider Länsseiten ein Rochteckzahnprofil mit unterschiedlichen Längen
der aufeinanderfolgenden Zähne aufweist. Gegebenenfalls kann das Rohr 2 auch aus
zwei und mehr hintereinander angeordneten Teilrohren bestehen.
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Zur Vergrößerung der Weglänge des Verdampfungskanals können die Durchbrechungen
des durchbrochenen Rohres 2
auch unter vorgegebenen Winkeln zur
Rohrachse verlaufen.
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Darüber hinaus kann es mitunter zweckmäßig sein, die als Prallflächen
wirksamen Wandungen der Durchbrechungen des Rohres 2 durch eine Profilgebung zu
vergrößern. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel in der Darstellung nach Fig.
4 zeigt Fig. 5. Die nunmehr schräggestellten Zähne des in eine Ebene aufgerollten
Rohres 2' tragen hier zusätzlich ein gezahntes Profil. Andere Muster sit anderer
Profilgebung kannen in gleicher Weise zur Anwendung gelangen. Die Herstellung bereitet
dabei keine Schwierigkeinen, da hierfür lediglich ein geeignet bemessenes Stanzwerkzeug
erforderlich ist.
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Bei der in Fig. 6 scheatisCh dargestellten Anwendung des Dampferzeugers
nach der Erfindung bei einem Dampfbügeleisen bedeutet 13 die Sohle des Dampfbügeleisens.
Ein solches Dampfbügeleisen besitzt einen Dampfaustrittskanal 14, der im unteren
Bereich der Bügeleisensohle in der Mitte dieser Sohle sich von hinten nach vorn
zur Spitze erstreckt und ii Bereich der Spitze durch Seitenarme in eine Kreuzform
erweitert ist. In diese Bereich weist der Dampfaustrittskanal Dampfaustrittsöffnungen
15 zur Schlenfläche hin auf. Im oberen hinteren Bereich der Bügeleisensohle 13 sind
in Erstreckung des Dampfaustrittskanals 14 zu beiden Seiten zwei Dampferzeugereinheiten
16 und 16' in entsprechenden Bohrungen angeordnet, von denen die rechte Dampferzeugereinheit
16 beispielsweise in der in Fig. 2 dargestellten Weise ausgebildet sein kann. Der
Anschlußflansch für den Wasseranschluß ist hier mit 7' bezeichnet. Die linke Dampferzeugereinheit
16' unterscheidet sich in ihre Aufbau von der rechten Dampferzeugereinheit 16 lediglich
dadurch, daß hier der Anschlußflansch 7" alt eine
steuerbaren Dampfventil
17 vereinigt ist, das Uber eine Bohrung 18 in der Bügeleisensohle 13 mit dem hinteren
Ende des Dampfaustrittskanals in Verbindung steht. Die Dampferzeugereinheiten 16
und 16' sind an ihre von den Anschlußflanschen 7' und 7" fernen Ende unmittelbar
über einen in der Bügeleisensohle vorgesehenen Kanal 19 hinsichtlich ihrer Verdampfungskanäls
miteinander verbunden.
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Das Ueber die Öffnung 8' des Anschlußflansches 7' des Verdampfungskanal
der Dampferzeugereinheit 16 zugeführte Wasser wird ii Durchgang duroh den Verdampfungskanal
dieser Dampferzeugereinheit aufgeheizt und teilweise verdampft, tritt anschließend
am anderen Ende dieses Verdampfungskanals über die Bohrung 19 in den Verdampfungskanal
der linken Dampferzeugereinheit 16' ein und erscheint als reiner Wasserdampf am
anderen Ende dieses Verdampfungskanals am Eingang des steuerbaren Dampfventils 17.
In Abhängigkeit einer Betätigung des Dampfventils 17 gelangt der Wasserdampf dann
Uber die Bohrung 18, den Dampfaustrittskanal 14 und die Dampfaustrittsöffnungen
15 in der Spitze der Bügeleisensohle 13 in das hiermit zu behandelnde Textilgut.
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12 PatentansprUche 6 Figuren