DE2223362A1 - Elektrisches Buegeleisen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. Roger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348 12. Mai 1972

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ΡΛ 84 η akb Telegramme Patentschutz

Esslingenneckar

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady New York, 12 305 N.Y. / USA

Elektrisches Bügeleisen

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bügeleisen mit einem die Temperatur der Sohlenplatte durch vorübergehendes Abschalten der Sr.annungszufuhr auf eine vorbestimmte Höchsttemperatur begrenzenden, thermostatischen Schalter und mit einer die Spannungszufuhr beim Auftreten einer gefährlichen übertempjeratur dar Sohlenplatte endgültig unterbrechenden übertemperaturschutzeinrichtung.

Bei Bügeleisen der verschiedenen Art, wie sie heutzutage gebräuchlich sind, z. B. den üblichen Trockenbügeleisen oder den Bügeleisen mit Dampfbetrieb und/oder einer Sprühvorrichtung ist ein thermostatischer Schalter vorgesehen, der den Stromkreis zu der elektrischen Heizvorrichtung öffnet und schließt and auf diese Weise die Temperatur der Sohlenplatte gemäß den für die verschiedenen zu bügelnden Textilstoffe auszuwählenden Temperaturen bestimmt. Es besteht immer die entfernte und leich-

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te Gefahr, daß der thermostatische Schalter aufgrund einer Störung den elektrischen Stromkreis nicht wieder öffnet, mit dem Ergebnis, daß das Bügeleisen überhitzt wird, üblicherweise v/eisen Bügeleisen eine Sohlenplatte aus Aluminium auf, die poliert sein kann oder mit einer Schicht aus nichtklebendem Material oder aus nichtrostendem Stahl überzogen sein kann. In jedem Falle besteht jedoch der Körper der Sohlenplatte aus Aluminium. Der Verwendete Aluminiumguß hat im allgemeinen einen Schmelzpunkt von etwa 1220° F., wird jedoch schon gefährlich heiß und weich unterhalb dieser Temperatur und beginnt

zwischen 900 und 1100 F. zu schmilzen. Aus diesem Grunde ist es im allgemeinen notwendig, die höchste zulässige Temperatur solcher Bügeleisen mit 900 F. anzunelimen.

Es sind Bügeleisen bekanntgeworden, bei denen im Stromkreis der Heizvorrichtung eine Art Schmelzsicherung angeordnet worden ist, um das Entstehen einer Ubertemperatur zu vermeiden. Das hat sich jedoch als völlig unbefriedigend erwiesen wegen der außerordentlichen Unzuverlässigkeiz einer solchen SchmeIzsicherung und vor allen Dingen auch deswegen, weil es praktisch nicht möglich ist, eine solche Schmelzsicherung derart zu gestalten, daß sie in der Massenfertigung herstellbar ist und jede der hergestellten Schmelzsicherungen jeweils die gewünschten Betriebseigenschaften aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, eine übertemperaturschutzeinrichtung für ein elektrisches Bügeleisen zu schaffen, die unbedingt zuverlässig arbeitet und die darüberhinaus in der Massenfertigung einfach herstellbar ist mit der Gewähr, daß jedes einzelne Stück die zuverlässigen Betriebseigenschaften besitzt.

Gemäß der Erfindung besteht die übertemperaturschutzein-209849/0774

richtung aus zwei in dem Heizstroinkreis des Bügeleisens liegenden stromführenden Gliedern, die unter einer ihnen erteilten Vorspannung bestrebt sind, sich voneinander zu trennen, hieran jedoch durch einen sie zusammenhaltenden Fühler einer Legierung einer eutektischen Zusammensetzung gehindert sind, deren Schmelzpunkt zumindest so hoch ist wie die vorbestimmte Höchsttemperatur der Sohlenplatte, jedoch niedriger ist als alle ungewöhnlich hohen Temperaturen der Sohlenplatte, wobei die beiden stromführenden Glieder und der Fühler derart angeordnet sind, daß der Fühler infolge einer beschränkten Wärmeübertragung von der Sohlenplatte eine Temperatur besitzt, die niedriger ist als die Temperatur der Sohlenplatte während des normalen Betriebes bei der vorbestimmten Höchsttemperatur, während ein elektrischer Widerstand in dem Heizstromkreis zusätzlich angeordnet ist, durch den den stromführenden Gliedern und dem Fühler eine zusätzliche Wärmemenge zugeführt wird, die nicht so groß ist, daß sie die Temperatur des Fühlers bei Anwendung der normalen höchsten Betriebstemperatur unter der Kontrolle des thermostatischen Schalters bis zum Schmelzpunkt erhöht, jedoch ausreicht, die Temperatur des Fühlers auf den vorbestimmten Schmelzpunkt zu steigern, wenn die Sohlenplatte bei Versagen des thermostatischen Schalters eine gefährliche Übertemperatur erreicht.

Zweckmäßig stehen die stromführenden Glieder unter einer Federwirkung, die den Heizstromkreis unterbricht, bevor die Sohlenplatte eine Temperatur von 950° F. erreicht. Vorteilhaft sind die stromführenden Glieder in Reihe geschaltet, und wenigstens eines dieser Glieder besitzt einen elektrischen Widerstand, der die zusätzliche Wärmemenge erzeugt. Zweckmäßig besteht das die zusätzliche Wärmemenge erzeugende, stromführende Glied aus einem Federblatt, während das andere stromführende

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Glied aus einem Draht besteht, der mit dem Heizelement verbunden ist. Vorteilhaft überlappen das einen elektrischen Widerstand bildende Federblatt und der Draht sich teilweise und sind sie an der Überlappungsstelle durch den aus der Legierung bestehenden Fühler über eine Öse des Drahtes verbunden. Zweckmässig steht das Federblatt unter Spannung und ist derart vorgespannt, daß es sich scharf von dem Draht trennt, wenn der Fühler schmilzt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 ein Bügeleisen gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht und teilweise in einem seitlichen Schnitt,

Fig. 2 den inneren Teil des Bügeleisens gemäß Fig. mit der Übertemperaturschutzeinrichtung in einer Draufsicht,

Fig. 3 die übertemperaturschutzeinrichtung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 die Fühlertemperatur in Abhängikeit von der Sohlenplattentemperatur im Zustand des fortlaufenden Aufheizens des Bügeleisens in einem Diagramm,

Fig. 5 die Fühlertemperatur in Abhängigkeit von der Sohlenplatten temperatur in einem Dauerbetriebszustand des Bügeleisens in einem Diagramm und

Fig. 6 das zeitliche Ansteigen der Temperatur des Fühlers im Vergleich zu dem zeitlichen Ansteigen der Temperatur der Sohlenplatte in einem Diagramm.

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In Fig. 1 ist ein typisches Bügeleisen dargestellt, von der Art, bei welcher die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. Ohne Rücksicht hierauf kann der übertemperaturschutz bei jedem beliebigen elektrischen Bügeleisen verwendet werden, vom einfachen Trockenbügeleisen bis zu den verschiedenartigen Luxusmodellen/ die mit Dampf, Sprühvorrichtungen oder anderen Spezialeinrichtungen arbeiten.

Das Bügeleisen weist eine Sohlenplatte IO auf, die aus einem Aluminiumguß besteht, der, wenn die Temperatur der Sohlenplatte außergewöhnlich hoch wird, in dem Bereich von 900 bis 1100°F. schmilzt die Sohlenplatte ist demgegenüber üblicherweise höchstens bei einer ausgewählten Temperatur in der Größenordnung von 550 F. Betrieb, welches die normale Höchsttemperatur ist, mit der eine Leinenware auf die Dauer gebügelt wird. Naturgemäß kann diese Höchsttemperatur bei verschiedenen Bügeleisen verschieden sein. Die üblichen thermostatischen Temperaturwähleinrichtungen an den Bügeleisen ermöglichen es, einen Bereich von Betriebstemperaturen für die Sohlenplatte einzustellen. Wenn die Sohlenplatte Bedingungen unterworfen ist,· bei denen die Wärme schneller erzeugt wird als sie abgeführt wird, kann eine außergewöhnlich hohe Sohlenplattentemperatur auftreten.

In einer Haube 12 dieses Bügeleisens sind verschiedene Bestandteile enthalten, und an der Haube 12 ist ein Handgriff 14 aus wärmeisolierendem Material in geeigneter Weise befestigt. Die elektrische Spannung wird dem Bügeleisen über ein übliches Kabel 16 zugeführt, das in das Bügeleisen in bekannter Weise über den Handgriff 14 eintritt. Um das Bügeleisen der An-

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Wendung für verschiedene Textilstoffe anpassen zu können, ist an dem Handgriff 14 ein Temperaturwähler 18 angeordnet, und zwar,um ihn bequem betätigen zu können,oben an der Vorderseite des Handgriffes. Das Bügeleisen weist auch einen Druckknopf 20 auf, der dazu dient, das Bügeleisen vom Trockenauf den Dampfbetrieb umzustellen oder umgekehrt.

Thermostatische Schalter zum überwachen der Betriebstemperatur von Bügeleisen sind allgemein bekannt. Eine vollständige Beschreibung eines solchen Schalters und seiner Wirkungsweise findet sich z. B. in der US-PS 3 188 757. In der Zeichnung ist ein Bimetallblatt 22 eines solchen thermostatischen Schalters in Wärmeverbindung mit der Sohlenplatte 10 dargestellt. Das Bimetallblatt 22 verbiegt sich nach unten, wenn die Temperatur der Sohlenplatte steigt, während ein kürzeres Ausgleichblatt 24 sich nach oben ausbiegt, wenn die Temperatur ansteigt, um die Temperaturveränderung auszugleichen, wenn sich das Eisen aufheizt. Die Bewegung der Blätter wird über einen Stellbügel 26 auf eine Schalteinrichtung 28 übertragen, die ihrerseits auf einem Isolierblock 30 sitzt und mit einer Anschlußschraube 32 (Fig. 2) an der Rückseite des Bügeleisens verbunden ist. Ein federnder Arm 36, der einen Teil der Schalteinrichtung 28 darstellt, ist mit dem Kontakt 38 über einen festen Arm 40 verbunden. Das andere Ende des Armes 36 enthält einen Anschluß 42, an dem eine der hereingeführten elektrischen Leitungen befestigt ist. Unterhalb eines Isolators 34 ist eine Temperaturwählscheibe 44 angeordnet, die durch eine Welle 46 verdrehbar ist, die sich nach oben durch den Körper des Bügeleisens in den vorderen Teil des Handgriffes er-

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streckt und durch dem Temperaturwähler 18 verstellt werden kann. Die Temperatureinstellvorrichtung ist in geeigneter Weise geeicht, so daß der Temperaturwähler 18 aus einer Aus-Stellung in darauffolgende Stellungen verdreht werden kann, um die beschriebene thermostatische Schalteinrichtung derart einzustellen, daß sie beliebige Temperaturen bis zu der auszuwählenden höchsten Betriebstemperatur aufrechterhält, üblicherweise ist eine Wählscheibe 48, die mit dem Temperaturwähler 18 zusammenwirkt, mit den Namen der verschiedenen Arten von Textilstoffen geeicht, die bei den niedrigen Temperaturen und mit den Bezeichnungen von verschiedenen Chemiefaserstoffen beginnen und sich über Rayon, Wolle und Baumwolle bis zu Leinen an dem Ende der Skala mit der hohen Temperatur fortsetzen.

Die Heizvorrichtung für die Sohlenplatte, die bei einem Dampfbügeleisen eine Dampferzeugungsmulde 50 enthält, in welche Wasser über das Mundstück 52 eintropft, hat die Gestalt eines verkleideten, rohrförmigen Heizkörpers. Ein derartiger Heizkörper kann mit der Sohlenplatte 10 aus einem Stück gegossen sein, und es wurde gefunden, daß Aluminium oder eine Aluminiumlegierung besonders geeignet für die Gußsohlenplatte ist, da dieses Metall ein sehr großes Wärmeleitvermögen hat. In der heutigen Zeit wird verlangt, daß ein Bügeleisen ein kleines Gewicht und eine sehr schnelle Aufheizcharakteristik besitzt. Typischerweise soll die Sohlenplatte eines Bügeleisens eine

Fläche von nicht mehr als 194 cm mit einer elektrischen Heizvorrichtung von 1100 W besitzen bei einer

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Spannungsdichte von 5,7 W/cm . Bei einem modernen Bügeleisen, das eine Heizvorrichtung aufweist, wie sie in der oben genannten US-PS 3 188 757 beschrie-

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ben und dargestellt ist, können so hohe Spannungs-

dichten wie 9,2 W/cm verwendet werden. Wenn derart hohe Spannungen bei einem kleinen Aluminiumvolumen angewendet werden, kann das zu außergewöhnlich hohen Temperaturen der Sohlenplatte führen, wenn die Heizvorrichtung fortlaufend arbeitet und wenn die Abführung der Wärme beschränkt ist , z.B. wenn sich das Bügeleisen in seiner Ruhestellung befindet. Wenn dabei das Bügeleisen auf eine hohe Temperatur eingestellt ist und aus irgendeinem Grunde der Thermostat die elektrische Spannung nicht an-und abschaltet, um eine normale höchste Bügeltemperatur zu überwachen und aufrecht zu erhalten , heizt sich das Bügeleisen fortlaufend bis zu der abnormal hohoi Temperatur auf. Infolgedessen erweicht* sich und schmilzt die Sohlenplatte in dem Temperaturbereich zwischen 900 und 1100 F.

Das Heizelement selbst besteht aus dem gewundenen Widerstandsdraht 54, der in typischer Weise die Gestalt einer Spirale besitzt. Dieser Widerstandsdraht ist durch eine Masse von sehr dichtem elektrischem Widerstandsmaterial 58, z. B. granuliertem Magnesiumoxyd innerhalb einer äußeren Schutzhülle im Abstand gehalten. An den beiden Enden der Heizvorrichtung ist der Widerstandsdraht in geeigneter Weise mit Anschlußstiften 60 und 62 verbunden (Fig. 2). Der Anschlußstift 62 steht mit einer Anschlußklemme 64 für die anderen Leitungen zum Zuführen der Spannung in Verbindung. Der andere Anschlußstift 60 ist über eine Ubertemperaturschutzeinrichtung 66 mit der Anschlußschraube 32 auf einer Seite des Schalters verbunden. Wenn der thermostatische Schalter geschlossen ist, fließt daher der elektrische Strom von der Anschlußklemme 64 durch den Widerstandsdraht 54, die übertemperaturschutzeinrichtung, die Schalteinrichtung 28 und zurück zum

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Anschluß 42 zur anderen Seite der Spannungszuführung. Bei einem Bügeleisen der beschriebenen Art hat das Heizelement einen Verbrauch von etwa 1100 W. Bei einem Dampfbügeleisen ist es zweckmäßig/das Temperaturfühlelement des Thermostaten in unmittelbarer Nähe der Dampferzeugungsmulde 50 anzubringen, wie dies in der oben erwähnten US-PS 3 188 757 beschrieben und dargestellt worden ist.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine übertemperaturschutzeinrichtung vorzusehen, die zum Schutz des Bügeleisens dient, wenn der Thermostat aus irgendeinem Grunde den elektrischen Stromkreis nicht öffnet. Eine solche Störung kann vorkommen, wenn lose Teile, die zufällig in das Bügeleisen hineingeraten, die Einrichtung hemmen oder kurzschließen.. Sie kann auch vorkommen durch Fehlgebrauch des Bügeleisens, wenn bei diesem die Eichung des Temperaturwählers 18 oder des Stellbügels 26 unrichtig ist infolge einer Beschädigung oder infolge einer Verfälschung der Eichung. Schließlich kann die Störung noch auftreten, wenn das keramische Material des Isolators 34 oder Stücke des Isolierblocks 30 zerbrechen und die Funktion des Thermostaten behindern, derart, daß das Bügeleisen fortlaufend aufgeheizt wird. Der Thermostatschalter 28 schließt und öffnet langsam und ist nur für den Gebrauch mit Wechselstrom ausgelegt. Beim versehentlichen Betrieb mit Gleichstrom ergibt sich ein Flaramenbogen, wenn die Kontakte sich in die Offenstellung bewegen, was zur Folge hat, daß die Kontakte beim Schließen des Stromkreises ausbrennen. Während es einerseits ein ungewöhnliches und unerwartetes Ereignis ist, wenn die übertemperaturschutzeinrichtung wirksam wird, bedeutet deren Anwesenheit andererseits eine Sicherheitsmaßnahme, die mit Bezug auf die be-

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schriebene Gestaltung und Kombination zum Schutz von Bügeleisen gegen als Folge einer Störung auftretende hohe Temperaturen in Bügeleisen bisher nicht bekannt war.

Um demgemäß die Sohlenplatte des Bügeleisens im Falle einer Störung vor dem überhitzen zu schützen, ist die Übertemperaturschutzeinrichtung 66 (Fig.3) in Reihe zwischen dem Anschlußstift 60 und der einen Seite des Thermostatschalters angeordnet, so daß sie voll vom elektrischen Strom durchflossen wird. Aus der Beschreibung wird klarwerden, daß die übertemperaturschutzeinrichtung 66 die Wärme in dem Bereich ihrer Wirksamkeit durch Ableitung, Abstrahlung und übertragung von der Sohlenplatte und den diese umgebenden Teilen aufgrund ihrer Anordnung und ihrer Verbindung mit dem Anschlußstift GO aufnimmt und abführt. Um die Beschreibung nicht zu komplizieren und mit Rücksicht darauf/ daß die Sohlenplatte die Hauptwärmequelle ist, soll davon ausgegangen werden, daß die übertemperaturschutzeinrichtung von der Sohlenplatte erwärmt wird. Zusätzlich erwärmt sich die übertemperaturschutzeinrichtung naturgemäß infolge des durch sie hindurchflieS-senden Stromes in gewissem Umfange auch von selbst, wie später erläutert werden wird, und zwar in einem Maße, das sich aus dem Produkt der Stromstärke und ihres Wi-

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derstandes ergibt (=1 R). Der Zweck der übertemperaturschutzeinrichtung besteht darin, eine schnelle, saubere und scharfe Unterbrechung des Stromkreises herbeizuführen, wenn die Temperatur der Sohlenplatte eine Größe erreicht hat, die unterhalb einer zulässigen vorbestimmten Maximalgröße liegt.

Die Übertemperaturschutzeinrichtung ist weit mehr als ein Stromfühl- oder Wärmefühlelement, wie sich aus der

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folgenden Erläuterung der Wirkungsweise ergeben wird. Wenn ein Thermostat nicht funktioniert, z. B. in der eingeschalteten Stellung festsitzt und nicht mehr ein- und ausschaltet, wird das Bügeleisen fortlaufend aufgeheizt und wird immer heißer, bis die Sohlenplatte schmilzt, weil die Wärme fortlaufend schneller erzeugt wird als die abgeführt wird. Da die Stromstärke die gleiche bleibt, ist eine Stromschmelzsicherung kein Schutz. Es ist auch möglich, die Anbringung einer Wärmefühleinricbtung zu erwägen, die hohe Temperaturen der Sohlenplatte abfühlt und die Störung anzeigt. Die Anbringung eines eutektischen Fühlers unmittelbar an der Sohlenplatte als Teil des elektrischen Stromkreises ist unannehmbar, weil hierdurch die Gefahr entstehen würde, daß die Sohlenplatte elektrisch leitend wird. Es ist möglich, den Fühler elektrisch zu isolieren, derart, daß er die Wärme aus seiner Umgebung durch Ableitung, Übertragung und Abstrahlung aufnimmt und ihn in der Nähe der Sohlenplatte, jedoch nicht auf dieser, anzubringen, mit dem Ergebnis, daß eine Temperaturnacheilung eintritt oder der Fühler immer eine etwas niedrigere Temperatur besitzt als die Sohlenplatte. Die übertemperaturschutzeinrichtung 66 besteht wie Fig. 3 erkennen läßt aus zwei gegenüber der Sohlenplatte elektrisch isolierten Teilen, einem stromführenden Federblatt 68 und einem stromführenden Draht 70. Das Federblatt 68 besitzt eine vorbestimmte Größe und ist derart vorgespannt, daß es seine Federspannung ausübt, wenn es wie bei 69 angedeutet ist, an seinem freien Ende deformiert wird, daß mit dem einen Ende des Thermostatschalters über die Anschlußschraube 32 verbunden ist. Die flache Gestalt gibt dem Federblatt die Eigenschaft, die Wärme gut abzustrahlen, wie auch sie aufzunehmen und zu leiten. Das Federblatt 68 besteht aus einem Mate-,

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rial wie nichtrostendem Stahl, in dessen Innerem wegen seines verhältnismäßig großen spezifischen elektrischen Widerstandes Wärme erzeugt wird. Der stromführende Draht 70 besteht z. B. aus Mangannickel wegen dessen kleinen elektrischen Widerstandes,seiner Korrosionsfestigkeit und seiner leichten Lötbarkeit. Er ist mit dem Federblatt 68 verbunden, so daß dieses in der übertemperaturschutzeinrichtung fast die gesamte Wärme erzeugt. Das Federblatt 6 8 besteht vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl wegen dessen Festigkeit und geringer Oxydierbarkeit. Andere Materialien, wie Bronze oder Messing haben bei hohen Temperaturen unbrauchbare Charakteristiken, so daß nichtrostendem Stahl der Vorzug gebeben wird. Um eine gute elektrische Verbindung herzustellen,ist der Draht 70 an seinem E*nde zu einer öse umgebogen, so daß ein Bereich guten elektrischen Kontaktes mit dem Federblatt 68 zustandekommt, indem das ösenartige Ende des Drahtes 70 überlappend gegen das Federblatt anliegt. Hierbei wird das ösenförmige Ende durch eine eutektische Legierung 72 in seiner Lage gehalten, welche die beiden stromführenden Glieder unlösbar miteinander verbindet, was z. B. durch eine Lötung zustandekommt. Die eutektische Legierung ist hierbei wohlgemerkt nicht ein wesentliches stromführendes Element, sondern dient nur zur Herstellung der mechanischen Verbindung. Mit anderen Worten, der Kontakt zwischen der verhältnismäßig großen Fläche der öse des Drahtes 70 und dem Federblatt 68 stellt den elektrischen Weg her, bevor das Eutektikum aufgebracht wird, und das Eutektikum ist somit kein wesentliches stromführendes Element, sondern stellt nur die körperliche Verbindung her, um die elektrische Verbindung sicherzustellen. In Fig.3 sind die beiden stromführenden Glieder im ungespannten

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Zustand miteinander verbunden dargestellt. Anschliessend wird das Federblatt 68 abgebogen und unter der Anschlußschraube 32 befestigt. Bezüglich des Winkels der Abbiegung des Federblattes 68 bei 69 gilt, daß dem Federblatt hierdurch eine Vorspannung erteilt werden soll, die bestrebt ist, es von dem Draht 70 zu trennen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird nunmehr die Wirkungsweise der übertemperaturschutzeinrichtung erläutert. Die gestrichelte Linie zeigt die Temperatur der Sohlenplatte in Abhängigkeit von der Temperatur an der Vereinigungsstelle der beiden Glieder 68 und 70 der übertemperaturschutzeinrichtung·oder an dem eutektischen Fühler 72 bei einer fortdauernden konstanten Aufheizung und unter Nichtberücksichtigung der Selbsterwärmung infolge des Stromdurchflusses, wie unten erläutert werden wird. Die horizontal verlaufende gestrichelte Linie oben in Fig. 4 gibt die vorbestimmte Temperatur von 588 F. an, bei der das Eutektikum schmilzt. Es ist zu erkennen, daß zwischen den Temperaturen der Sohlenplatte und des Fühlers eine große Nacheilung besteht und die Nacheilung nichtlinear wächst. Wenn man die Kurve verlängert, nähert sich die Sohlenplatte einer Temperatur von 1000 F., bevor sich die gestrichelte Kurve und die den Schmelzpunkt des Eutektikums anzeigende gestrichelte waagerechte Gerade kreuzen, und der Fühler unterbricht den Stromkreis bei 588° F. Natürlich ist der Schaden dann eingetreten, und die Sohlenplatte schmilzt. Ein 400 F.Fühler mit einer entsprechend niedriger liegenden Schmelztemperaturgeraden würde das Problem offensichtlich lösen, weil, wie Fig. 4 zeigt, die Temperatur der Sohlenplatte in diesem Falle 84o F. beträgt, also unter dem Schmelzpunkt liegen würde.

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Außerdem ist jedoch noch ein weiterer in diesem Zusammenhang interessanter Zustand des Bügeleisens zu betrachten, der sich ergibt, wenn das Bügeleisen über lange Zeit bei normaler Funktion des Thermostaten benutzt wird. Das Bügeleisen sei z. B. auf seine höchste Sohlenplattentemperatur von 550 f. für Leinen eingestellt. Nachdem das Bügeleisen für längere Zeit auf diese Temperatur eingestellt geblieben ist, bleiben die Bestandteile des Bügeleisens, die in der Nähe des wärmewirksamen Bereiches des Bügeleisens liegen, schließlich bei einer sich stabilisierenden niedrigeren Temperatur, die von der Lage dieser Bestandteile in dem Bügeleisen und davon abhängt, welche Wärmemenge sie durch Ableitung, Übertragung und Abstrahlung absorbieren. Fig. 5 zeigt einen typischen Dauerbetriebszustand dieser Art , und es ist erkenntlich, daß, wenn der 400 F.-Fühler verwendet werden wür'e er zma Schmelzen käme, wenn die Temperatur der Sohlenplatte nur 510° F. beträgt, was eine normale Betriebstemperatur für das Bügeleisen ist, die unterhalb der höchsten auszuwählenden Temperatur der Sohlenplatte von 550 F. liegt.Irgendein niedrigerer Schmelzpunkt des Fühlers ist naturgemäß für einen Dauerbetriebszustand des Bügeleisens, wie er vorstehend beschrieben wurde, unbrauchbar, Wenn der Schmelzpunkt des Fühlers auf 450° F. erhöht wird, so ist gemäß Fig. 4 die entsprechende Temperatur der Sohlenplatte auf der gestrichelten verlängerten Kurve etwa 885 F., was offensichtlich eine Sicherheit darstellt, jedoch liegt diese Temperatur unerwünscht nahe bei dem 900 F.-Maximum und ist demgemäß abnormal hoch, wie oben erläutert worden ist.

üblicherweise wird in den Bügeleisen ein Sicherheitsbereich von 100° F. vorgesehen, innerhalb dessen

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der Thermostat abweichen ^ann, wenn die Kontakte sich abnützen, oder wenn sie vorübergehend kleben, oder wenn jemand törichterweise versucht, den Thermostaten zu · justieren. Daher kann eine einstellbare Höchsttemperatur der Sohlenplatte von 550° F. plötzlich auf 650° F. ansteigen, wobei das Bügeleisen noch betriebsbereit

bleiben muß, da es sich noch weit unter der 900 F.Grenze befindet. Jedoch zeigt die gestrichelte Kurve der Fig. 5, daß der 450 F.-Fühler einen Betrieb über 600° F. oder 50° F. unterhalb der gewünschten Sicherheitsgrenze nicht zulassen würde. Hierin bestehen die schwierigen Bedingungen, ,welche die übertemperaturschutzeinrichtung in einem jahrelangen Betrieb erfüllen muß.

Das Problern besteht daher darin, eine übertemperaturschutzeinrichtung zu schaffen, die der Temperatur der Sohlenplatte unmittelbar mit einer so kleinen Nacheilung wie möglich folgt und somit den Stromkreis in dem Aufheizzustand gemäß Fig. 4 rechtzeitig unterbricht. Dies darf jedoch nicht so schnell geschehen, daß sie den Stromkreis (der nicht wiederhergestellt werden kann) auch bei einem Dauerbetriebszustand gemäß Fig. 5 unterbricht. Hierbei soll die übertemperaturschutzeinrichtung einfach im Aufbau sein, aus wenigen Teilen bestehen, billig und v/iederholt herstellbar sein, und, was besonders wichtig ist, völlig zuverlässig arbeiten. Im folgenden wird dargetan, daß eine Schmelzsicherung oder ein Wärmefühler diese Bedingungen einfach nicht erfüllen kann.

Die Lösung des vorgenannten Problemes besteht darin, daß bewußt eine zusätzliche Steigerung der Wärme in der Ubertemperaturschutzeinrichtung selbst hervorgerufen wird, um ein schnelleres Ansprechen zu erzielen und das Nacheilen zu beseitigen, das oben in Be-

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zug auf Fig. 4 geschildert woi'den ist. Wie jedoch im Hinblick auf Fig. 5 erläutert wurde, darf die Wärme das Bügeleisen nicht beim normalen Betrieb funktionsunfähig machen. Demgemäß benutzt die Er-

findung die I R-Wärme der Fühlglieder in der Ubertemperaturschutzeinrichtung selbst als Quelle für die zusätzliche Steigerung der Wärme der übertemperaturschutzeinrichtung, und dies geschieht in ei nem Bereich, in dem die oben genannten sich sonst gegenseitig ausschließenden Bedingungen erfüllt werden können. Auf diese Weise ist es möglich, zusätzliche Teile zu ersparen und zu erreichen, daß die Übertemperaturschutzeinrichtung selbst das zu-

2 sätzliohe Signal in Gestalt der 1 ~R--Wärmo co ::eu<j t, die sodann von der jJbertemperaturschutzoi nri ehtun-j selbst mit der anderen aus der Umgebung stüitimondnn Wärme dazu benutzt wird, um ihre Funktion unter den erläuterten Bedingungen befriedigend auszuüben.

Wählend die aus /woi Teilen bestehende Übertomper.atur.sohutr-oiMrichtunj CG sich infolge des durch .•no iii ndurch'-j' -h"nden Stromes selbst erwärm 1 , ortoi It: mau rnj :-■:.;■ v, . inom ihrer stromführend η 0] j oder einen ¹Ji üßt,· on Widerstand als dem anderen, um die zusätzliche »Steigerung der I"K-Wärmo. zu (.erreichen und dieses <"]iod v<ird als "sich selbst erwärmend" bcziiichnet. Wegen des höheren Widerstandes des Fedorblattes 60 erwärmt sich dienes schnel ler als der Draht 70. Das sich selbst- erwärmende Glied ist daher das Federblatt G8, das von dein in dem Heizstromkreis fließenden rtrom erwärm, wird Eine begrenzte Wärmeübertragung durch Ableitung un. Abitrahlung von der Sohlenplatte auf beide strom"H

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renden Glieder kommt durch die Verbindung des Drahtes 70 mit dem Anschlu stift 60 und die Anordnung der
übertemperaturschutzeinrichtung in einem erwärmten
Raum innerhalb des Bügeleisens zustande.

Die besondere eutektische Legierung 72 verbindet die beiden stromführenden Glieder aufeinanderfolgend und hält sie in elektrisch leitender Verbindung. Die Legierung ist von solcher Art, daß sie in ihrer Umgebung, in der sie sich im Bügeleisen befindet, unterhalb der normalerweise auszuwählenden höchsten Betriebstemperatur des Bügeleisens nicht schmilzt, dagegen aber dann schmilzt, wenn eine abnormal hohe
Temperatur erreicht wird, d. h. bevor die Temperatur der Sohlenplatte 950 F. erreicht. Bei einer praktischen Ausführung der Erfindung ist zur Erreichung
dieses Zieles ein Eutektikum mit einem Schmelzpunkt
von 588 F. verwendet worden, wie schon oben erwähnt worden ist. Wie ebenfalls oben erläutert wurde, wird das Federblatt 68 durch die Abbiegung bei 69 unter
Vorspannung gehalten, wenn es unter der Anschlußschraube 32 befestigt ist, so daß es sich von dem Draht 70 trennt, wenn das Eutektikum schmilzt. Diese Vorspannung geht in die Richtung nach oben, wie dies durch
den Pfeil in Fig. 3 angedeutet ist, und weg vom Draht 70, der unterhalb des Federblattes 6 8 befestigt ist
und daher diesem erlaubt, von ihm wegzuschnappen, wenn er durch das Eutektikum nicht mehr befestigt ist.

Die vorgenannte übertemperaturschutzeinrichtung unterbricht den Stromkreis sogar dann, wenn in unvorschriftsniäßiger Weise Gleichstrom verwendet wird, da der Gleichstroia-Flaiamenbogen das Ende des Federblattes 68 wegbrennt, bis er sich nicht mehr aufrecht erhalten kann. Um ilLc; nt-.romführuny vollständig zu machen, ist der

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Draht 70 mit dem Anschlußstift 60 der Heizeinrichtung durch Punktschweißen verbunden, wobei der Draht mit einer Schlaufe um etwa 180 abgebogen ist (Fig. 2), um irgendeine Spannung aufzuheben, die sonst durch die Befestigung an der Anschlußschraube 32 auf den Thermostaten hätte übertragen werden können. Wie früher dargelegt worden ist, ist es von Bedeutung, daß die übertemperaturschutzeinrichtung 66 den Stromkreis nicht nur als eine vom Strom abhängige Schmelzsicherung unterbricht. Vielmehr muß das Schmelzen des Eutektikums vorherrschend von der Temperatur der Sohlenplatte abhängen und erst in zweiter Linie von der Steigerung der Selbsterwärmung infolge des Stromflusses in der übertemperaturschutzeinrichtung selbst.

Als nächstes ist es notwendig, zu bestimmen, welche

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Steigerung der I R-Erwärmung der übertemperaturschutzeinrichtung selbst hervorgerufen werden muß, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, wenn immer die übertemperaturschutzeinrichtung in dem Bügeleisen angebracht wird. Aus den früheren Erläuterungen geht hervor, daß zunächst ein Diagramm angefertigt v/erden muß, das die Temperatur des Fühlers selbst in Abhängigkeit von verschiedenen Temperaturen der Sohlenplatte zeigt, wenn keine Selbsterwärmung stattfindet. Praktisch ist dies dadurch möglich, daß der Fühler durch Verbindung des Anschlußstiftes 60 mit dem A-schluß 42 durch einen Draht^curzgeschlossen wird. Der Strom fließt dann unmittelbar zur Anschlußklemme 64, durch das Ileizelemnt über den Anschlußstift 60 zum Anschluß 42 und damit au£ die andere Seite des Stromkreises. Die Wärme in der UbertemperaturschutzeLnrich-

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tung 6C geht dann ausschließlich auf Ableitung, Übertragung und Abstrahlung zurück und ist nicht durch eine Selbsterwärmung verursacht. Unter äußeren Kontrollen kann die Temperatur der .Sohlenplatte sodann nach Gutdünken verändert werden, und es kann hiernach die gestrichelte Kurve der Fig. 4 gezeichnet werden. Ebenso kann die gestrichelte Kurve der Fig. 5 für den Dauerbetriebszustand ermittelt werden. Sodann wird die Temperaturgerade in das Diagramm eingetragen, welche die erwünschte Schmeltemperatur wiedergibt, die in dem dargestellten Beispiel die ausgewählte eutektische Temperatur von 588° F. ist. Als nächstes ist es notwendig, zu erreichen, daß diese Kurven in Richtung der Y-Achse mehr parallel verlaufen und angehoben v/erden, damit die oben erläuterten sich gegenseitig ausschließenden Bedingungen des Betriebes erfüllt werden können. Mit anderen Worten i.sL es notwendig, zu erreichen, daß die Temperatur dos Fühlers der Temperatur der Sohlenplatte dichter foJgt, und die Nacheilung bei einer fortlaufenden Aufheizung zu verringern, nie jedoch nicht zu klein werden zu lasssnn, um ein Funktionsloswerden des Bügeleisens bein Dauerbetrieb zn verhindern. Die zu erzielende Steigerung der SelbsterwärmuiKj muß also von solchem Maße sein, daß nie nicht ausreicht, um die Temperatur des Fühlers bei der normalen höchsten Betriebstemperatur entweder über längere Zeit, wie beim fortwährenden Aufheizen, oder beim Dauerbetriebszustand_/jewel's unter Thermostatkontrolle, bis zum Schmelzpunkt zu erhöhen. Die Steigerung der Selbsterwärmung muß jedoch groß genug sein, um die Fühlertemperatur bis zu dem ausgewählten Schmelzpunkt, z. B. 588 F., zu erhüben und den Heizstromkreis zu unterbrechen, wenn der Thermostat nicht wirksam wird, bevor er eine abnormal hohe Sohlenplatten-

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temperatur erreicht hat. Der Abstand zwischen den ausgezogenen und gestrichelten Kurven stellt daher die erforderliche zusätzliche Wärme dar, die aus der Über-

temperaturschutzeinrichtung selbst als I R-Wärme bezogen v/erden kann. Die übertemperaturschutzeinrichtung muß sodann derart ausgelegt werden, daß sie diese Wärme zusätzlich liefert. Es ist gefunden worden, daß die Menge der zusätzlich zuzuführenden Wärme einer Temperaturerhöhung von 125 bis 250 F. beim fortdauernden Aufheizen und von 75 bis 90 F. im Dauerbetriebszustand entspricht. Wenn die Übertemperaturschutzeinrichtung derart ausgelegt worden ist , daß sie diese zusätzliche Wärme erzeugt, kann eine Bestätigung dafür, daß nach der ausgezogenen Selbsterwärmungskurve gearbeitet wird, dadurch gefunden werden, indem man einen zusatz— liehen Draht an der Übertemperaturschutzeinrichtung, z. B. an dem Verschlußstift 60 K und' diesen Draht ohne Verbindung nach oben ragen läßt. Er nimmt die Temperatur der überteiaperaturschutzeinrichtung an, welche

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diese aufgrund der I R-Erwärmung hat. Diese kann leicht gemessen werden, um die ausgezogenen Kurven zeichnen zu können. Als Ergebnis wird sich sodann zeigen, daß sämtliche Kurven um den gewünschten Betrag angehoben

2 worden sind, weil zusätzliche I R-Wärme zugeführt worden iijt, die in der gewünschten Menge in der übertemperaturschutzeinrichtung selbst erzeugt worden ist.

In Fig. 6 sind die typischen Betriebscharakteristiken dargestellt, die sich bei einer praktischen Verwirklichung der Erfindung ergeben. In dem Diagramm ist die Temperatur der Sohlenplatte in Abhängigkeit von der Zeit im Vergleich zu der Temperatur der Vereinigungsstelle von Blattfeder und Draht bei der erfindungsgemäßen Libertemperaturschutzeinrichtung dargestellt, um die Beziehung zwischen den beiden Temperaturen zu

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zeigen. Wie oben erläutert worden ist, muß die überteraperaturschutzeinrichtung der Temperatur der Sohlenplatte dicht genug folgen, damit das Außerfunktionsetzen durch die Schutzeinrichtung das Eisen und die Benutzerin vor einer übermäßigen Temperatur beim fortlaufenden Aufheizen oder beim Dauerbetrieb schützen kann. Es ist zu erkennen, daß zunächst die Ubertemperaturschutzeinrichtung wegen der in ihr enthaltenen sich selbst erwärmenden Elemente und ihrer niedrigeren Wärmesenkecharakteristiken' sich schneller aufheizt als die Sohlenplatte und daß nach etwa 1 1/2 Minuten die beiden Temperaturen die gleiche Größe haben. Hiernach erwärmt sich die Sohlenplatte auf höhere Temperaturen als die übertemperaturschutzeinrichtung.Gemäß den gezeichneten Kurven ist das Eutektikum der übertemperaturschutzeinrichtung etwa nach 6 1/2 Minuten geschmolzen, wenn es eine Temperatur von 588 P. erreicht hatte, wobei die Temperatur der Sohlenplatte bei etwa 810 ° P. lag. Diese Werte liegen durchaus in dem Bereich, der den gewünschten Schutz bietet.

Eine zuverlässige Wirkungweeise der übertemperaturschutzeinrichtung hängt auch von der Auswahl und dem Gebrauch einer geeigneten Legierung ab, die aus verschiedenen Metallen besteht, und zwar mit Anteilen, die eine eutektische Zusammensetzung ergeben, so daß die Legierung den erwünschten niedrigen Schmelzpunkt besitzt. Eine derartige Legierung behält den größten Teil ihrer Festigkeit bis hinauf zu einer Temperatur, die nahezu dem Schmelzpunkt entspricht, wobei sie diese zuverlässige Auslösetemperatur selbst über eine Lange. Zeitspanne hinweg behält. Eine für den vorgenannten Zweck brauchbare Legierung besteht z. B. aus

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1,5 % Silber, 1 % Zinn, 97,5 % Blei und weniger als 0,4 % Antimon. Diese eutektische Legierung hat einen Schmelzpunkt von etwa 588 F.

Wenn die übertemperaturschutzeinrichtung einmal geschmolzen ist, kann sie als typische Sicherheitseinrichtung nur durch Reparatur in einer geeigneten Werkstatt ersetzt werden, da sie bewußt nicht derart gestaltet ist, daß sie sich selbst zurückstellt. Diese zusätzliche übertemperaturschutzeinrichtung an üblichen Bügeleisen bietet eine Sicherheit gegen das Schmelzen der Sohlenplatten aus Aluminium oder gegen gefährlich hohe Temperaturen von Sohlenplatten, die aus Eisen, Stahl oder anderen hochschmelzenden Materialien bestehen.

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Claims (12)

Patentansprüche

1.7 Elektrisches Bügeleisen mit einem die Temperatur der Sohlenplatte durch vorübergehendes Abschalten der Spannungszufuhr auf eine vorbestimmte Höchsttemperatur begrenzenden, thermostatischen Schalter und mit einer die Spannungszufuhr beim Auftreten einer gefährlichen Übertemperatur der Sohlenplatte endgültig unterbrechenden Übertemperaturschutzeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertemperaturschutzeinrichtung (66) aus zwei in dem Heizstromkreis des Bügeleisens liegenden stromführenden Gliedern (68,70) besteht, die unter einer ihnen erteilten Vorspannung bestrebt sind, sich voneinander zu trennen, hieran jedoch durch einen sie zusammenhaltenden Fühler (72) einer Legierung einer eutektischen Zusammensetzung gehindert sind, ^eren Schmelzpunkt zumindest so hoch ist wie die vorbestimmte Höchsttemperatur der Sohlenplatte, jedoch niedriger ist als alle ungewöhnlich hohen Temperaturen der Sohlenplatte, wobei die beiden stromführenden Glieder (68,70) und der Fühler (72) derart angeordnet sind, daß der Fühler (72) infolge einer beschränkten Wärmeübertragung von der Sohlenplatte (10) eine Temperatur besitzt, die niedriger ist als die Temperatur der Sohlenplatte (10) während des normalen Betriebes bei der vorbestimmten Höchsttemperatur, während ein elektrischer Widerstand (68) in dem Heizstromkreis zusätzlich angeordnet ist, durch den den stromführenden Gliedern (68,70) und dem Fühler (72) eine zusätzliche Wärmemenge zugeführt wird, die nicht so groß ist, daß sie die Temperatur des Fühlers (72) bei Anwendung der normalen höchsten Betriebstemperatur unter der Kontrolle des thermostatischen Schalters (28) bis zum Schmelzpunkt erhöht, jedoch ausreicht, die Temperatur des Fühlers (72) auf den vorbestimmten Schmelzpunkt zu

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steigern, wenn die Sohlenplatte (10) bei Versagen des thermostatischen Schalters (28) eine gefährliche Übertemperatur erreicht.

2. Bügeleisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die normale höchste Betriebstemperatur etwa 550° F. beträgt.

3. Bügeleisen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführenden Glieder (68,70) unter einer Federwirkung stehen, die den Ileizstromkreis unterbricht, bevor die Sohlenplatte (10) eine Temperatur von 950° F. erreicht.

4. Bügeleisen nacty Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführenden Glieder (68,70) in Reihe geschaltet sind und wenigstens eines dieser Glieder einen elektrischen Widerstand besitzt, der die zusätzliche Wärmemenge erzeugt.

5. Bügeleisen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines der stromführenden Glieder (68,70)als Federblatt ausgebildet ist.

6.. Bügeleisen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die zusätzliche Wärmemenge erzeugende, stromführende Glied (68) aus einem Federblatt besteht.

7. Bügeleisen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere stromführende Glied (70) aus einem Draht besteht, der mit ässsn Heizelement verbunden ist.

8. Bügeleisen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblatt (68) mit dem thermostati-

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scher. Schalter (28) verbunden ist.

9. Bügeleisen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das einen elektrischen Widerstand bildende Federblatt (68) und der Draht (70) sich teilweise überlappen und an der Überlappungsstelle durch den aus der Legierung bestehenden Fühler (72) über eine öse des Drahtes (70) verbunden sind.

10. Bügeleisen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Federblatt (68) unter Spannung steht und derart vorgespannt ist, daß es sich scharf von dem Draht (70) trennt, wenn der Fühler (72) schmilzt.

11. Bügeleisen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (70) auch an seinem dem Heizelement zugewandten Ende zu einer Schlaufe abgebogen ist.

12. Bügeleisen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand eines der stromführenden Glieder (68,70) derart bemessen ist, daß die Temperatur des Fühlers (72) in einem solchen Maße gesteigert wird, daß eine die Fühlertemperatur in Abhängigkeit von der Temperatur der Sohlenplatte angebende Kurve während des Zustandes des fortdauernden Aufheizensdes Bügeleisens um einen Bereich von 125 bis 250 F. und während eines Dauerbetriebszustandes des Bügeleisens um einen Bereich von 75 bis 90°F, angehoben wird, so daß die Temperatur des Fühlers (72) der Temperatur der Sohlenplatte (10) dichter folgt.

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