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Die
vorliegende Erfindung betrifft die elektrischen Dampfbügeleisen,
mit denen es möglich
ist zu bügeln,
ohne dass sie über
eine elektrische Netzschnur angeschlossen sein müssen.
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Derartige
Bügeleisen,
die nachfolgend als schnurlose Bügeleisen
bezeichnet werden, sind im Allgemeinen einem Sockel zugeordnet,
der über
eine Netzschnur mit dem Netz verbunden ist und auf dem der Benutzer
regelmäßig das
Bügeleisen
absetzt. Es sind Mittel für
den elektrischen Anschluss vorgesehen, um den hinteren Teil des
Bügeleisens
an die mit dem Sockel verbundene elektrische Netzschnur anzuschließen, so
dass das Bügeleisen,
insbesondere seine Sohle, erwärmt
werden kann, wenn es auf dem Sockel liegt. Wenn somit das Bügeleisen
ausreichend warm ist, kann der Benutzer es vom Sockel entfernen
und bügeln,
ohne von der Netzschnur behindert zu werden.
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Während der
Bügelpausen
speichert die Sohle die für
das Bügeln
und für
das Verdampfen des Wassers benötigte
Energie. Die Energie, die für
das Verdampfen während
des Bügelns
benötigt
wird, liegt viel höher
als die Energie, die bei einem einfachen Trockenbügeln erforderlich
wäre. Die
Heizleistung und die Wärmekapazität der Sohle
müssen
angepasst werden.
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Die
Wärmekapazität der Sohle
muss ausreichend sein, so dass die Temperatur während des Bügelns nicht zu stark sinkt.
Die vollständige
Erfüllung dieser
Anforderung führt
jedoch zu dicken und schweren Sohlen, deren Kosten unerschwinglich sind.
Es wurde versucht, die latente Schmelzwärme komplexer Körper zu
verwenden, die in der Sohle enthalten sind, doch diese Körper können bei
einer Leckage gefährlich
werden.
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Die
Leistung des Sockels muss erhöht
sein, um die erforderliche Energie nur während der Pausen zu liefern.
Allerdings ist man aufgrund der vorgeschriebenen oder verfügbaren Leistung
der Einrichtung der Benutzer eingeschränkt.
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Die
Bügeleisen
besitzen außerdem
einen Behälter
für das
Verdampfungswasser mit einer relativ geringen Kapazität, was zu
häufigen
manuellen Füllvorgängen führt, bei
welchen es aufgrund der Überlaufrisiken
nicht empfehlenswert ist, das Bügeleisen
einzuschalten.
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Die
WO97/21866 beschreibt ein schnurloses Bügeleisen, bei dem die Dauer
des Aufladens mit Heizenergie etwas gesenkt wird. Im Sockel wird
die Energie erzeugt und in einer erwärmten Flüssigkeit gesammelt, die anschließend während der
Bügelpausen
rasch in das Bügeleisen
im Bereich der Sohle übertragen
wird, wobei diese erwärmte
Flüssigkeit die
abgekühlte
Flüssigkeit
aus dem vorherigen Vorgang ersetzt. Diese Vorrichtung zum Erwärmen der Sohle
benötigt
jedoch eine sehr hohe Zirkulation der erwärmten Flüssigkeit, was nur mit einer
Spezialpumpe oder durch einen genauen Druckausgleich verschiedener
Behälter
und zwei hydraulischen Anschlüssen
des Bügeleisens
an den Sockel erreicht werden kann, wodurch das Pannenrisiko erhöht wird. Die
Vorrichtung weist darüber
hinaus keine Versorgung des Bügeleisens
mit Verdampfungswasser oder mit Dampf auf.
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Die
DE 35 38 544 beschreibt
das Speichern von thermischer Energie im Sockel, wobei diese Energie
während
der Bügelpausen
durch Übertragung zum
Bügeleisen
weitergeleitet wird. Allerdings ist bei dieser Vorrichtung ein warmer
Sockel erforderlich, der beim Gebrauch gefährlich sein kann.
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Die
US5315773 beschreibt ein
schnurloses Bügeleisen,
bei dem das Auffüllen
mit Verdampfungswasser automatisch erfolgt, wenn das Bügeleisen
auf seinem Sockel liegt. Allerdings werden bei dieser Vorrichtung
die Probleme der Geschwindigkeit der Energieübertragung vom Sockel zum Bügeleisen nicht
gelöst.
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Darüber hinaus
sind die Dampfbügeleisen bekannt,
bei denen der integrierte Dampfgenerator von der Sohle thermisch
unabhängig
ist. Mit diesen Geräten
ist jedoch das Bügeln
ohne Netzschnur nicht möglich.
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Ziel
der nachfolgenden Erfindung ist ein schnurloses Dampfbügeleisen,
bei dem die Eigenständigkeit
der aktiven Bügelphase
im Vergleich zu herkömmlichen,
schnurlosen Bügeleisen
erhöht
wird, und das Dampfwasser automatisch nachgefüllt wird, damit keine Tätigkeit
des Benutzers erforderlich ist. Die Ausgestaltung eines derartigen
Bügeleisens muss
ferner relativ einfach sein, um seine Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
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Das
Ziel der Erfindung wird erreicht durch eine Bügelvorrichtung mit einem Sockel,
der unter Druck stehendes, heißes
Wasser erzeugt, und mit Mitteln für den raschen, hydraulischen
und elektrischen Anschluss eines schnurlosen Bügeleisens an den Sockel, wenn
das Bügeleisen
auf dem Sockel liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das schnurlose Bügeleisen
eine Sohle und einen inneren Dampfgenerator aufweist, die thermisch
voneinander unabhängig
sind und jeweils mit ihren eigenen Mitteln zum Heizen und zur Regulierung
versehen sind.
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Diese
Anordnung ermöglicht
das Bügeln
bei einer Sohlentemperatur, die der Anforderung angepasst werden
kann, wobei der Dampf nicht durch die in der Sohle gespeicherte
Wärme erzeugt
wird. Einerseits speichert die Sohle genügend Energie für ein Trockenbügeln ohne
Schnur und kühlt
nicht weiter ab, wenn das Bügeleisen
Dampf erzeugt, da andererseits der Generator, der sich im schnurlosen
Bügeleisen
befindet, unabhängig
davon als Vorratsbehälter
wirkt und eine weitere Energie speichert und freisetzt, die ausreicht,
um beim Bügeln
das Verdampfen des Wassers zu erzeugen.
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Im
Vergleich zu einem herkömmlichen, schnurlosen
Bügeleisen
wird die gesamte, von der Sohle gespeicherte Energie, ausgenommen
der Verdampfungsenergie, zum Bügeln
verwendet, wodurch es möglich
ist, entweder die Sohle leichter zu machen, damit sie kostengünstiger
wird, oder zu den selben Kosten vorzugsweise eine deutlich höhere Eigenständigkeit
zu haben.
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Der
innere Generator des Bügeleisens
ist vorzugsweise ein Kocher, der aus einem gegen Druck beständigen Behälter besteht,
der mit den hydraulischen Mitteln für den raschen Anschluss des Bügeleisens
an den Sockel verbunden und mit einem elektrischen Heizelement und
einem Dampfauslassventil versehen ist.
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Wenn
das Bügeleisen
auf seinem Sockel liegt, wird der innere Dampfgenerator vorzugsweise mit
unter Druck stehendem, heißem
Wasser gefüllt, das
vorher erzeugt und im Generator des Sockels gespeichert wurde.
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Das
Füllen
des Kochers erfolgt durch Druckausgleich zwischen dem Sockelgenerator
und dem Bügeleisengenerator.
Wenn das Bügeleisen
kalt ist oder beim Bügeln
Wärme verloren
hat, ist der Druck des Bügeleisenkochers
gering, während
der des Sockelgenerators kontinuierlich erhöht gehalten wird. Das im Sockel
enthaltene Wasser fließt über die
hydraulischen Anschlussmittel rasch vom Sockel zum Bügeleisenkocher
und füllt
den Kocher vollständig auf,
mit Ausnahme des ersten Zyklus, bei dem noch ein wenig Luft bleibt.
Diese Luft wird während
der nachfolgenden Bügelzyklen
vom Dampf mitgenommen.
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Das
Füllwasser
vermischt sich mit dem Restwasser des Kochers, indem es rasch eine
große Wärmemenge
bringt und das Restwasser erwärmt. Es
wäre möglich, durch
einen Druckabfall das Verdampfen eines Teils dieses Wassers zu erzeugen und
Dampf zu erhalten.
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Wenn
das Bügeleisen
auf seinem Sockel liegt, ist das Heizmittel des Dampfgenerators,
der sich im Bügeleisen
befindet, vorzugsweise in Betrieb und erwärmt das Wasser, wobei Dampf
erzeugt und der Druck auf einen höheren Druck als der des Generators
des Sockels erhöht
wird, wobei im Sockel dieser Druck einen Teil des Wassers des Kochers
bis zur Mündung
einer Leitung für
den Einlass von Wasser in den Kocher verdrängt.
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Aufgrund
dieses Merkmals wird gewährleistet,
dass die daraus folgende Mischung eine Temperatur besitzt, die geeignet
ist, um während
des gesamten, aktiven Bügelvorgangs
ein Verdampfen des Wassers in ausreichender Menge zu gewährleisten. Darüber hinaus
wird gewährleistet,
dass das Dampfauslassventil außerhalb
des Wassers liegt, um das Austreten des Dampfes zu ermöglichen.
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Das
Dampfauslassventil liegt dann immer frei. Es ist ein Dampfvolumen
verfügbar,
und wenn das Bügeleisen
vom Sockel abgenommen ist und sich in der Bügelposition befindet, kann
auf das Auslassventil gewirkt werden, um Dampf zu erhalten. Der Druck
des Wassers und der des Dampfes gleichen sich aus, so dass das Wasser
zu kochen beginnt, auch wenn es nicht erwärmt ist, und langsam abkühlt.
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Bei
diesem Vorgang wurde somit der Großteil der Verdampfungsenergie
zum Zeitpunkt des raschen Füllens
des Kochers während
der Bügelpause bereitgestellt,
wobei zusätzliche
Energie vom Heizelement des Kochers, der sich im Bügeleisen
befindet, bereitgestellt wurde. Gleichzeitig wurde die Sohle, die
weitaus weniger Energie benötigt,
unabhängig davon
erwärmt.
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Darüber hinaus
wird bei jedem Füllzyklus während der
Pause der Wasserpegel immer an die Höhe der Mündung der Leitung für den Einlass
des heißen
Wassers im Kocher angepasst, so dass der Füllpegel des Bügeleisens
mit Verdampfungswasser automatisch gehalten wird und keine Tätigkeit
vom Benutzers nötig
ist.
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Vorteilhafterweise
befinden sich die Mittel für den
raschen Anschluss, die dem Bügeleisen
zugehörig
sind, auf dem Absatz des Bügeleisens,
und der Pegel des Einlasses des heißen Wassers in den Kocher auf
seinem Sockel ist durch das Ende eines Röhrchens definiert, dessen anderes
Ende mit den Mitteln für
den hydraulischen Anschluss verbunden ist.
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Das
Röhrchen
liegt in geeigneter Weise im Kocher.
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Diese
Bauweise ermöglicht
eine einfache Einstellung des Füllpegels
und einen Platzgewinn, indem die aus dem Röhrchen bestehende Rohrleitung leicht
aufgenommen wird.
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Das
Heizelement des Generators, der sich im Bügeleisen befindet, erwärmt in geeigneter
Weise den Kocher an einer Wand oder an einem Teil einer Wand, die
sich unter der Mündung
der Leitung für den
Wassereinlass befindet, wenn das Bügeleisen auf seinem Sockel
liegt.
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Die
erwärmte
Wand ist somit ständig
mit dem Wasser in Berührung,
und es kann keine Überhitzung des
Heizelements auftreten.
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Vorteilhafterweise
ist das Dampfauslassventil auch ein Ventil, das sich öffnet, wenn
im Kocher ein ungewöhnlicher Überdruck
herrscht.
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Wenn
die Verdrängung
des Wassers in den Kocher nicht stattfinden könnte, würde man somit über eine
Sicherheitsvorrichtung verfügen.
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Der
Generator von heißem
Wasser, der im Sockel enthalten ist, weist vorzugsweise eine Heizwanne
auf, die gesättigten
Dampf enthält,
der sich über
dem heißen
Wasser befindet, das bei einem im Wesentlichen konstanten Pegel
gehalten wird.
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Das
Dampfvolumen kann unter einen Druck, der höher ist als der Druck des sättigenden
Dampfes, komprimiert und kondensiert werden. Das Vorhandensein dieses
Dampfvolumens ermöglicht
die Verdrängung
des Wassers vom Bügeleisen
zu dieser Wanne, wobei das verdrängte
Volumen kleiner ist als das in der Wanne enthaltene Dampfvolumen.
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In
einer bevorzugten Form weist der Generator von heißem Wasser
des Sockels einen Wasserbehälter
mit Umgebungsdruck und eine von diesem Behälter ausgehende Pumpe zum Füllen der
Wanne auf.
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Das
Füllen
des Bügelsystems
mit Wasser kann jederzeit erfolgen.
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Die
Erfindung wird anhand des nachfolgend beschriebenen Beispiels und
der beigefügten
Zeichnungen besser verstanden. Darin zeigen:
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1 einen
schematischen Schnitt in einer senkrechten Längsebene einer erfindungsgemäßen Bügelvorrichtung,
wenn das Bügeleisen
auf seinem Sockel liegt.
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2 einen
schematischen Schnitt in einer senkrechten Längsebene des erfindungsgemäßen Bügeleisens
in einer Bügelposition
entlang einer waagerechten Ebene.
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In
einer bevorzugten, in 1 dargestellten Form weist die
Bügelvorrichtung
ein Bügeleisen 1 und
einen Sockel 2 auf.
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Der
Sockel 2, der über
nicht dargestellte Mittel mit dem Stromnetz verbunden ist, enthält einen Generator
von unter einem relativen Druck von 2,5 bar stehendem, heißem Wasser
und einen Teil der Mittel 3 für den hydraulischen und elektrischen
Anschluss, die dazu vorgesehen sind, das Bügeleisen 1 mit heißem Wasser
und Strom zu versorgen. Der Generator weist einen Wasserbehälter 201 mit
Umgebungstemperatur auf, der eine Füllöffnung 202, eine elektrische,
vorzugsweise elektromagnetische, vibrierende Pumpe 203 aufweist,
die den Wasserpegel 205 in einer Wanne 204 für die Erwärmung des
Wassers ausgehend vom Wasserbehälter 201 auffüllen kann.
Die Pumpe 203 weist ein Ventilelement auf, das den Rücklauf des
Wassers verhindert. Die Wanne 204 wird von einem elektrischen
Heizelement 206 erwärmt,
das in einer Platte 207 versenkt ist. Sensoren 208 ermöglichen
die Regulierung des Pegels 205 und der Wassertemperatur
in der Wanne 204. Eine Leitung 209 verbindet die
Basis der Wanne 204 mit den Anschlussmitteln 3,
so dass Entnahmen von heißem
Wasser möglich
sind. Die Regulierung der Wanne 204 ist so, dass über dem
Wasserpegel 205 ständig
ein Volumen 210 von sättigendem
Dampf bleibt.
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Das
Bügeleisen 1 liegt
in einer Winkelposition, die der senkrechten Position nahe ist,
auf einer Fläche 211 des
Sockels. Dieses Bügeleisen
ist mit dem Absatz über
die Mittel 3 für
den hydraulischen und elektrischen Anschluss an den Sockel angeschlossen.
Die geneigte Position des Bügeleisens vereinfacht
den Anschluss an den Sockel. Die Struktur des Bügeleisens ist in 2 ausführlicher
gezeigt, wo er in der waagerechten Bügelposition dargestellt ist.
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Die
Sohle 101 des Bügeleisens 1 ist
mit einem Heizkörper 102,
der die thermische Speichermasse darstellt und mit einem elektrischen
Heizelement 103 versehen ist, thermisch verbunden. Die
Regulierung der Sohle ist nicht dargestellt. Löcher 104 ermöglichen
den Durchgang des Dampfes auf die Wäsche. Durch eine Kammer und/oder
Verteilungskanäle 105 ist
es möglich,
den Dampf zu den Löchern 104 zu
führen.
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Das
Bügeleisen 1 weist
einen inneren Dampfgenerator auf, der ein Kocher ist, welcher aus einem
Behälter 110 mit,
in diesem Beispiel, etwa 220 Kubikzentimetern besteht, der mit einem
Heizelement 111 versehen ist, welches das Erwärmen und die
Verdampfung des Wassers ermöglicht,
wenn das Bügeleisen
auf seinem Sockel liegt. Die Temperatur des Kochers wird durch ein
Thermostat 112 reguliert. Ein Ventil 113 ermöglicht die
Behandlung der Wäsche
mit Dampf, indem es auf Befehl den Dampf des Kochers 110 zur
Kammer 105 freisetzt. Ein Knopf 114, der mit einer
Rückstellfeder 115 versehen
ist, ermöglicht
die Steuerung des Ventils 113. Die Rückstellfeder 115 ist
vorteilhafterweise vorgespannt, damit sich das Ventil 113 öffnet, wenn
im Kocher 110 ein Überdruck
herrscht. Der Kocher 110 weist eine Füllmündung 117 auf, die
aus dem Ende eines Röhrchens 116 besteht,
welches an seinem anderen Ende mit dem dem Bügeleisen zugehörigen Abschnitt 31 der
Mittel 3 für
den hydraulischen Anschluss verbunden ist.
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In
bekannter Weise stellen die Mittel 3 für den hydraulischen Anschluss
die Stetigkeit des Kreislaufs zwischen Röhrchen 116 und Leitung 209 her,
wenn das Bügeleisen
auf seinem Sockel liegt, und schließen die entsprechenden Enden,
wenn das Bügeleisen
von seinem Sockel entfernt wird. Im Abschnitt 31 der Mittel 3 wird
ein Ventilelement 32 durch eine Feder und den Druck des
Kochers 110 gegen seinen Sitz zurückgestellt, wenn der Anschluss
nicht realisiert ist, während
dieses Ventilelement 32 im anderen Fall mechanisch geöffnet wird.
Eine ähnliche Vorrichtung
befindet sich auf dem dem Sockel zugehörigen Abschnitt der Mittel 3.
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Um
die Vorrichtung zu verwenden füllt
der Benutzer den Wasserbehälter 201 durch
die Öffnung 202 auf,
legt das Bügeleisen 1 gegen
die Fläche 211 auf
seinen Sockel und stellt dadurch über den Absatz den Anschluss
des Bügeleisens
an den Sockel her. Er schließt
den Sockel am Stromnetz an. Die Pumpe stellt den Pegel 205 in
der Wanne 204 her, und die Heizelemente 207, 103, 111 erwärmen sich
unter der Überwachung
durch die verschiedenen Regulierungsvorrichtungen. Die Sohle 101 und
die thermische Masse 102 erwärmen sich auf die vom Benutzer eingestellte
Solltemperatur.
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Da
der Druck in der Wanne 204 bis auf etwa 2,5 bar ansteigt,
fließt
das Wasser über
die Mittel 3 in den Kocher 110, den das Wasser,
mit Ausnahme eines restlichen Luftvolumens 118 mit einem
hohen Pegel 119, fast vollständig auffüllt. Durch das Heizelement 111 steigt
der Druck im Kocher des Bügeleisens 1 ein
wenig über
den in der Wanne 204 herrschenden Druck an. Dieser Überdruck
verdrängt über die
Mittel 3 das Wasser in die Wanne 204. Wenn der
Wasserpegel im Kocher 110 die Füllmündung 117 am Ende
des Röhrchens 116 erreicht,
strömt
der im Kocher 110 erzeugte Dampfüberdruck aus und stellt die
Verdrängung
des Wassers ein. Die Position der Mündung 117 ist so,
dass im Behälter 110 eine große Wassermenge
bleibt und dabei das Ventil 113 in einem Abstand freigesetzt
ist, der ausreicht, damit es keine Wassertropfen bildet, die dazu
führen,
dass das Bügeleisen
spritzt. Zu diesem Zweck können
Ablenker 120, die sich in der Nähe des Ventils 113 befinden,
vorteilhafterweise die Vorrichtung vervollständigen. In diesem Beispiel
bleiben somit etwa 150 Gramm Wasser im Kocher 110. Es hat
die maximale Menge an Energie gespeichert, es ist freier Dampf verfügbar, das
Ventil 113 befindet sich außerhalb des Wassers und das
Bügeleisen
ist somit dazu bereit, unter den besten Bedingungen verwendet zu
werden.
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Das
verdrängte
Wasser kehrt in den Kocher 204 zurück, indem er unter Druck gesetzt
wird, was die Kondensierung eines Teils des Volumens 210 an sättigendem
Dampf, der sich über
dem Pegel 205 befindet, bewirkt und Platz für das verdrängte Wasser schafft.
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Der
Benutzer greift das Bügeleisen 1 und kann
bügeln.
Da die Sohle 101 und die Masse 102 warm sind,
kann er trocken bügeln,
was relativ wenig Energie verbraucht, die von der spürbaren Wärme der
Sohle 101 und der Masse 102 geliefert wird. Wenn
er auf den Knopf 114 drückt,
strömt
der im Kocher 110 enthaltene Dampf mit der Restluft zu
den Dampflöchern 104 aus.
Der Druck im Kocher fällt
ab, und das Wasser kocht so, dass ein Druckausgleich zwischen Flüssigkeit
und Dampf erzeugt wird, obwohl das Heizelement 111 von
jeglicher Stromquelle getrennt ist. Der Dampf wird also aufgrund
der Wärmefunktion
des Wassers aus dem Behälter 110 erzeugt,
ohne dass dabei die Wärme
der Sohle verbraucht wird. Die Temperatur und der Druck im Kocher
sinken langsam mit der erzeugten Dampfmenge, bis der Benutzer das
Bügeleisen
erneut auf seinen Sockel legt. Als Beispiel für einen typischen Anwendungsfall
hat der Benutzer seine Wäsche 20 Sekunden
lang mit einem durchschnittlichen Durchsatz von 50 g/min mit Dampf
behandelt, während
der Druck im Kocher von 2.6 auf 1 bar gesunken ist.
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Da
zu diesem Zeitpunkt das Bügeleisen
abgekühlt
ist, ist der Druck im Kocher relativ gering, welcher sich vollständig füllt, da
die Restluft ausgeströmt ist,
das warme Wasser vermischt sich mit dem Restwasser, indem es das
Restwasser erwärmt,
und dann wird aufgrund der zusätzlichen
Erwärmung
durch das Heizelement 111 eine neue Verdrängung durchgeführt. Viele
Versuche haben gezeigt, dass die ergänzende Wiedererwärmungszeit
15 Sekunden nicht überschreitet.
Der Wasser- und Temperaturpegel werden wieder eingestellt, und es
können
dann neue Bügelzyklen
beginnen.