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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Haushaltsdampferzeuger mit
einem stabilisierten Dampfkessel-Wasserpegel, insbesondere für Bügeleisen.
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Ein
solcher Dampferzeuger ist aus DE-A-43 04 532 bekannt. Es ist zunehmend üblich, daß in modernen
Haushalten Dampf zur Reinigung des Bodens, von Sesseln, Bad und
Vorhängen
und insbesondere zum Bügeln
zu verwenden. Dampf wird im allgemeinen in einem Wasserbehälter erzeugt,
der einen elektrischen Widerstandserhitzer aufweist, dessen Hitze
das Wasser verdampft, bis Temperatursensoren (Thermostate) oder
Drucksensoren (Druckschalter) ihn deaktivieren, um eine Explosion
durch Drucküberschreitung
zu verhindern. Die weit verbreitete Verwendung von Dampf im Haushalt
führte
zu einer beachtlichen technologischen Entwicklung auf diesem Sektor,
so daß momentan
eine große
Anzahl technischer Hilfsmittel vorhanden sind, die zum Ziel haben,
perfektere und ökonomischere
elektrische Haushaltsdampferzeuger vorzusehen, um den kommerziellen
Wettbewerb zwischen zahlreichen Herstellern anzuführen. Daher
können
auch nur kleine Details dazu führen,
daß der
hinzugefügte
Unterschied ein exzellentes Produkt mit geringen Kosten und einer
hohen Leistungsfähigkeit
ausmacht.
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Die
meisten Dampfkessel sind mit einem robusten Stöpsel versehen, um diese periodisch
mit Wasser zu füllen,
wobei der Stöpsel
an dem Körper des
Dampfkessels angeschraubt und von diesem abgeschraubt wird. Um das
Ausbrennen des elektrischen Wasserheizungs-Widerstandselements durch seinen starken
Temperaturanstieg zu verhindern, werden Vorrichtungen zum Anzeigen
einer ungenügenden
in dem Dampfkessel verbleibenden Wassermenge vorgesehen. Gemäß dieser
Anzeige muß der Stöpsel des
Dampfkessels abgeschraubt werden und eine vorgegebene Menge kalten
Wassers muß in den
Dampfkessel eingefüllt
werden. Da dieses Restwasser selbst Dampf erzeugt, ist der Arbeitsschritt des
Abschraubens des Stöpsels
gefährlich,
da ein starker Dampfaustritt die Hände verbrühen kann. Eine ähnliche
Gefahr ergibt sich beim Füllen
von kaltem Wasser in den Dampfkessel, da dessen Kontakt mit den
sehr heißen
Wänden
ein Verspritzen verursachen kann, das zu Verbrennungen führt.
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Diese
typische Methode zum Befüllen
normaler Dampfkessel hat den weiteren deutlichen Nachteil, daß eine beachtliche
Zeit benötigt
wird, bis kaltes Wasser, das in einer großen Menge in den Dampfkessel
eingefüllt
wird, erhitzt und in Dampf umgewandelt wird. Dadurch ergibt sich
eine nicht-kontinuierliche Verfügbarkeit
des Dampfes. Um die Anzahl der Füllungen
zu verringern, müßte der
Dampfkessel sehr groß sein,
jedoch weist diese theoretische Lösung Grenzen auf, nicht nur
wegen des Nachteils der verlängerten
Wartezeit zum Erhitzen des Wassers, sondern auch wegen der Tatsache, daß die Elastizitätsenergie
um so größer ist,
je größer das
innere Volumen des Kessels ist, wodurch sich bei einer Explosion
eine größere Gefahr
ergibt. Ferner muß die
Wanddicke des Dampfkessels um so stärker sein, je größer das
Dampfkesselvolumen ist, wenn der gleiche Druck wie bei einem kleineren
Dampfkessel erzeugt werden soll. Dies bedeutet höhere Kosten des Dampfkessels
und ferner ein ungünstiges
Gewicht.
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Um
diese Nachteile zu vermeiden, wurden verschiedene technische Anstrengungen
unternommen, um den eigentlichen Dampfkessel von dem Kaltwasserreservoir
zu trennen, jedoch waren diese hinsichtlich der Kosten und der Zuverlässigkeit
unbefriedigend. Bei diesen Erzeugertypen besteht ferner der Nachteil,
daß die
Pumpe einen „Kanal" für das Wasser
bildet, welches von dem Reservoir in den Dampfkessel läuft, wenn
dieser das typische durch Kühlen
verursachte Vakuum entwickelt. In dieser Beziehung wird dadurch
eine übermäßige Wasserbefüllung des
Dampfkessels verursacht, wodurch sich, wenn der Dampfkessel wieder
angeschaltet wird, nicht nur eine erhöhte Erhitzungszeit ergibt,
sondern auch anfänglich
sehr heißes
Wasser verspritzt wird, bevor der Dampf in der richtigen Weise abgegeben wird.
Dieses Verspritzen ergibt sich durch die Verringerung oder die Abwesenheit
einer freien Wasseroberfläche,
die notwendig für
dessen Verdampfung ist.
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Bei
den meisten Dampfkesseln wird das Heizwiderstandselement durch übliche Bimetall-Thermostate an- und
ausgeschaltet oder durch Druckschalter, die es bei Erreichen eines
Grenzdrucks deaktivieren, der nicht überschritten werden darf, um
keine Explosion zu riskieren. Jedoch haben diese Steuereinrichtungen
einen zu großen
Betriebsbereich und eine geringe Zuverlässigkeit und sind daher unbefriedigend.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Haushaltsdampferzeuger
vorzusehen, der mit einem kleinen Dampfkessel eine große Dampfmenge
liefern kann. Ein weiteres Ziel ist es, einen Dampferzeuger vorzusehen,
wie der oben beschriebene, der vom Anfang der Abgabe an Dampf vorsieht,
in dem keine Wassertröpfchen
eingemischt sind. Ein weiteres Ziel ist es, einen Dampferzeuger vorzusehen,
wie der oben beschriebene, der insbesondere präzise Temperatursteuervorrichtungen
verwendet. Ein weiteres Ziel ist es, einen Dampferzeuger vorzusehen,
wie der oben beschriebene, der kostengünstige Temperatursteuervorrichtungen
verwendet, die über
die Zeit zuverlässig
bleiben.
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Aus
der folgenden detaillierten Beschreibung ist ersichtlich, daß diese
und andere Ziele erreicht werden, wobei die Beschreibung einen elektrischen Haushaltsdampferzeuger
insbesondere für
Bügeleisen
darstellt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wasserpegel in dem Dampfkessel
durch eine elektronische und/oder pneumatische Maßnahme stabilisiert
wird, wobei die elektronische Maßnahme durch einen Temperatursensor
ausgelöst
wird, der auf demjenigen Abschnitt des Körpers eines normalen geschützten Widerstandselements
angeordnet ist, welcher bei der Verringerung des Wasserpegels auftaucht,
um eine Miniaturpumpenvorrichtung zu aktivieren, die kaltes Wasser
von einem Reservoir bezieht und in den Dampfkessel überleitet,
wobei die pneumatische Maßnahme
durch ein Schwimmerventil ausgelöst
wird, welches gestattet, daß Luft
während
des Abkühlens
des Dampfkessels in diesen eintritt, um zu verhindern, daß der Dampfkessel
durch den Körper
der angehaltenen Miniaturpumpe von dem Reservoir Wasser bezieht.
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Die
Erfindung ist anhand eines nicht einschränkenden Beispiels mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen dargestellt, die im einzelnen zeigen:
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1 ist eine schematische
Darstellung, die den Betrieb der Vorrichtung darstellt;
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2 ist eine seitliche Querschnittsansicht eines
Dampfkessels, welche das Verhältnis
zwischen dem geschützten
Widerstandselement und einer Stützkonstruktion
für den
Temperatursensor darstellt;
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3 ist eine Draufsicht, die
nur die Stützkonstruktion
des Temperatursensors und das geschützte Widerstandselement darstellt;
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4 zeigt das Innere der Stützkonstruktion des
Temperatursensors an dem Endbereich, an welchem der Sensor angeordnet
ist;
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5 ist ein Schnitt durch
ein beispielhaftes pneumatisches Schwimmerventil;
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6 zeigt das Schwimmerventil
von 5 in Kombination
mit einem druckbegrenzenden Sicherheitsventil;
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7 zeigt die Funktionsweise
des Temperatursensors mit dem Erzeuger;
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8 zeigt den elektronischen
Schaltplan, der die Funktion des Erzeugers festlegt; und
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9 zeigt die Veränderung
der Dampfkesseltemperatur über
die Zeit, wie sie von dem beschriebenen elektronischen Steuersystem
hervorgerufen wird.
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Mit
Bezug auf 1 ist ein übliches
Reservoir 1 dafür
vorgesehen, kaltes Wasser 2 bei atmosphärischem Druck zu enthalten.
Es kann daher aus jedem üblichen
und preiswerten Kunststoffmaterial aufgebaut sein. Eine elektrische
Miniaturpumpe 3, beispielsweise vom Vibrationstyp, zieht
durch eine Leitung 4 kaltes Wasser aus dem Reservoir 1 und füllt dieses über eine
weitere Leitung 6 in einen Dampfkessel 5. Innerhalb
des Dampfkessels wird ein übliches
geschütztes
Widerstandselement 7 betrieben, das zum Heizen des enthaltenen
Wassers vorgesehen ist, um es in Dampf zu verwandeln. Der Dampfkessel
ist mit einem Benutzergerät 8,
beispielsweise ein Bügeleisen, über eine
Leitung verbunden, die einen ersten Abschnitt 9A und einen zweiten
Abschnitt 9B umfaßt,
zwischen denen ein manuell betriebenes Magnetventil 10 vorgesehen
ist. Dessen Betrieb blockt entweder den in dem ersten Abschnitt 9A vorliegenden
Dampf ab oder erlaubt diesem, durch den zweiten Abschnitt 9B zu
passieren, der frei mit den Ausgängen
des Benutzergeräts verbunden
ist. Dies findet nicht nur bei manuellem Bedienen statt, sondern
erfolgt auch während
einer anfänglichen
Vorheizphase automatisch durch eine elektronische Steuerung, um
zu gestatten, daß in dem
Dampfkessel vorliegende Luft graduell nach außen getrieben wird, bis innerhalb
des Dampfkessels eine Temperatur von 95°C erreicht ist.
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Was
während
der Temperaturzunahme stattfindet, kann gemäß elektronischer Vorrichtungen auch
während
einer Temperaturabnahme stattfinden, wobei die Vorrichtungen entweder
bereits bekannt sind oder wie in dem beigefügten Schaltkreisbeispiel ausgestaltet
sind. Innerhalb des Reservoirs 1 arbeitet ein Wasserpegelsensor 11,
der entweder vom Typ eines Pegelschalters oder eines Druckschalters
ist, der das Vorliegen von Wasser über den hydrostatischen Druck
erfaßt.
Der Sensor ist im wesentlichen ein elektrischer Schalter, der den
Schaltkreis unterbricht, bevor das Reservoir 1 komplett
leer ist, um die Miniaturpumpe 3 und das geschützte Widerstandselement 7 zu
deaktivieren. Die Miniaturpumpe 3 wird von einem Temperatursensor 12 gesteuert,
der auf dem höchsten
Abschnitt 7A (2)
des geschützten Widerstandselements 7 angeordnet
ist, so daß dort ein
signifikanter Temperaturanstieg auftritt und von dem Temperatursensor 12 erfaßt wird,
sobald dieser Abschnitt wegen des Absenkens des Wasserspiegels 13 in
dem Dampfkessel auftaucht. Dieser Temperaturanstieg ergibt sich aus
der geringeren thermischen Leitfähigkeit
von Dampf (der den aufgetauchten Abschnitt umgibt) im Vergleich
zu der thermischen Leitfähigkeit
von Wasser (welches in Kontakt mit dem eingetauchten Abschnitt des
geschütztes Widerstandselements
ist). Daher erfaßt
der Sensor 12 den Temperaturanstieg, sobald dieser in dem
aufgetauchten Abschnitt 7A des geschütztes Widerstandselements auftritt,
und aktiviert die Miniaturpumpe 3, so daß diese
dem Dampfkessel 7 eine Wassermenge zuführt, wodurch die Temperatur durch
die Erhöhung
des Wasserpegels fällt,
der ausreicht, den höchsten
Abschnitt 7A des geschützten Widerstandselements
zu bedecken.
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Bei
normalem Betrieb arbeitet das geschützte elektrische Widerstandselement
immer im wesentlichen im Wasser eingetaucht und wird keiner Temperaturerhöhungen unterworfen,
die dessen Funktionalität
gefährden
würde.
Ferner muß das
in dem Dampfkessel zur Verfügung
stehende Wasservolumen nicht derart sein, daß eine „Reserve" gebildet wird, da die Reserve-Wassermenge (oder
Selbstversorgung der Vorrichtung) in den Dampfkessel 1 im kalten
Zustand zur Verfügung
steht. Das heißt,
daß die
Wassermenge, welche in dem Dampfkessel zur Verfügung stehen muß, sehr
gering ist, da nur die zum Erzeugen von Dampf benötigte Wassermenge in
den Dampfkessel gefüllt
werden muß,
sobald sie benötigt
wird. Daher ist zur Umwandlung des Wassers in Dampf durch das geschützte elektrische
Widerstandselement 7 nur eine sehr kurze Zeit notwendig.
Das heißt,
daß das
geschützte
Widerstandselement mit einer geringen Leistung ausgestattet sein kann,
da die elektrische Leistung gering ist, welche zum Erzeugen einer
sehr kleinen Dampfmenge benötigt
wird, beispielsweise 900 W. Die „sehr geringe Dampfmenge" ist sehr gering
im Vergleich zu der insgesamt erforderlichen Menge, so daß das elektrische Widerstandselement
keine große
Dampfmengen erzeugen muß,
die in dem Dampfkessel unbenutzt verbleibt, während nur ein sehr kleiner
Teil entnommen wird, wie es üblicherweise
der Fall ist, wohingegen nur der Dampf erzeugt werden muß, der tatsächlich extern
verwendet wird.
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Auch
bei der Annahme, daß der
gesamte Dampf schnell verbraucht werden muß, ergäbe sich bei einem üblichen
Dampferzeuger immer noch der Nachteil, daß der Betrieb unterbrochen
werden muß, er
neu mit kaltem Wasser gefüllt
werden muß und
gewartet werden muß,
bis die gesamte große
Wassermenge auf Dampftemperatur erhitzt ist. Ferner bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung
daher auch den Vorteil, daß keine „Auszeiten
zum Erhitzen nach dem Auffüllen" entstehen, die typisch
für übliche Dampfkessel
sind. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist, daß eine große Dampfmenge
kontinuierlich von einem Dampfkessel mit minima lem Volumen erzeugt werden
kann, wobei zum einem der verwendete Dampfkessel wegen der inhärenten Materialstärkegesetze
eine geringe Wanddicke aufweisen kann, zum anderen die Gefahr einer
Explosion geringer ist, da der in dem Dampfkessel vorliegende Dampf
eine geringere Elastizitätsenergie
aufweist.
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Die 2 und 3 zeigen ein Beispiel eines geschützten Widerstandselements,
das in dem Dampfkessel 5 vorgesehen ist. Es ist ersichtlich,
daß eine externe
Stützkonstruktion 12A für den Temperatursensor
an einem Kontaktpunkt 14 am höchsten Teil des Abschnitts 7A angeschweißt ist.
Diese Schweißung
kann durch Hartlöten
oder anderen üblichen Verfahren
vorgesehen werden. Die externe Struktur 12A besteht aus
einem Rohr aus rostfreiem Stahl, die an einem Ende 12B durch
Abflachung und Verschweißung
verschlossen ist, um zu verhindern, daß Wasser oder Dampf in das
Rohr eindringen kann. Ein weiteres Ende 12C ist an einem
Ende 5B des Dampfkessels 5 angeschweißt, an dem
ferner die typischen Schlaufen des für diese Zwecke verwendeten
geschützten
Widerstandselements angeschweißt
sind. Durch eine Biegung 7C des Widerstandselements und
eine Krümmung
der externen Stützkonstruktion 12A für den Sensor
ist die Verbindung zwischen den zwei Teilen trotz der thermischen
Ausdehnung, die sich während
des Betriebs ergibt, dauerhaft.
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Anhand
der 4 ist ersichtlich,
daß der Temperatursensor 12,
an dessen Enden 12C und 12D elektrische Kabel 15 und 16 angelötet sind,
in dem Halterungsrohr 12A innerhalb einer durch Hitze schrumpfbaren
Platikummantelung 17 angeordnet ist. Diese Ummantelung
isoliert ferner den Sensor 12 und drückt die verschiedenen Teile
aneinander, um eine maximale strukturelle Stabilität zu erreichen, wodurch
sich eine verlängerte
Lebensdauer ergibt. Aus konstruktionstechnischer Sicht besteht der Dampfkessel 5 aus
einem Metallrohr 5C, an dessen zwei Enden zwei Endstücke angeschraubt
oder angeschweißt
sind. An diesen Endstücken
sind die zwei Schlaufen des geschützten Widerstandselements 7 und
das externe geschützte
Rohr 12A für
den Sensor befestigt. Die verschiedenen Verbindungselemente zum
Befestigen des Rohrs 6 und des Rohres 9A (1) sind ebenfalls an diesen
Endstücken
vorgesehen.
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An
einem dieser Endstücke
ist ein spezielles „Schwimmerventil" montiert, das in 5 dargestellt ist und das
eine Präzisionskugel 18 umfaßt, die
innerhalb eines kurzen horizontalen zylindrischen Verbindungsstücks 19 rollt,
welches durch zwei Dichtungsringe des O-Ring-Typs 20 und 21 verbunden
ist. Die Kugel 18 ist so angeordnet, daß sie gegen den ersten Dichtungsring 21 drückt, um
ein äußeres Loch 22 zu schließen, oder
daß sie
gegen den gegenüber liegenden
Dichtungsring 20 drückt,
um ein inneres Loch 23 auch bei einem geringen Fluß einer
gasförmigen Substanz
zu verschließen.
Die gasförmige
Substanz kann entweder Umgebungsluft oder Luft sein, die sich innerhalb
des Dampfkessels als Folge der Aktivierung des geschützten Widerstandselements 7 ausdehnt,
wenn dieses beginnt, das Wasser zu erhitzen. Das Element zum Schließen entweder
des äußeren Lochs 22 oder
des inneren Lochs 23 ermöglicht, daß das Ventil die wichtige Funktion
des Einlassens von Luft in den Dampfkessel 5 durchführen kann,
wenn der Dampfkessel vollständig
abgekühlt ist,
nachdem die Vorrichtung verwendet wurde. In dieser Hinsicht ergibt
sich in diesem Zustand die Möglichkeit,
daß im
Inneren üblicher
Dampfkessel ein Vakuum erzeugt wird.
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Wenn
die Dampfkessel von dem Typ sind, der ein Füllen durch Miniaturpumpen vorsieht,
ergibt sich der Nachteil, daß diese
in ihren Inneren den atmosphärischen
Druck wiederherstellen, indem sie Wasser über den Pumpenkörper von
dem Reservoir beziehen. Daher steigt den Wasserpegel innerhalb des
Dampfkessels auf einen Pegel, der höher als derjenige ist, der
für einen
korrekten Betrieb notwendig ist. Bei dem nächsten Aktivieren des Dampfkessels
verursacht dieser Pegel ein verzögertes
Erhitzen, wobei statt lediglich eines Dampfausstoßes anfänglich Wasser
spritzt. Mit dem Schwimmerventil von 5 wird
dieser Nachteil beseitigt, indem Luft in eine Richtung 24 gezogen
wird, wodurch die Kugel 18 von dem Dichtungsring 21 entfernt
wird, ohne jedoch genug Energie zu haben, diese wirksam gegen den
Dichtungsring 20 zu drücken.
Allerdings weist ein entgegengesetzter Fluß 25 genug Energie
auf, wobei dieser durch die Aktivierung des geschützten Widerstandselements 7 erzeugt
wird. In dieser Beziehung bietet dieses Widerstandselement eine
Erwärmungsrate
des Wassers und des Dampfkessels, in dem dieses enthalten ist, die
wesentlich höher
als die Abkühlrate
ist. Daher ergibt sich einen merklichen Raten-Unterschied zwischen
den zwei Flüssen,
wobei dies dazu verwendet wird, die Kugel 18 innerhalb
der Kurzverbindung 19 zu bewegen. Diese Energiedifferenz
zwischen den zwei Flüssen 24 und 25 kann
offensichtlich auch in anderer Weise ausgenutzt werden. Beispielsweise
kann eine Gummikugel 18 verwendet werden, welche die Metallkanten
der zwei Verbindungen 22 und 23 abdichtet. Wenn
die Kugel 18 leicht genug ist, könnte das Schwimmerventil auch
in einer vertikal angeordneten Verbindung 19 arbeiten,
wobei die nach außen
führende
Verbindung 23 darunter angeordnet ist, so daß die leichte Kugel durch das
Vakuum innerhalb des Dampfkessels angehoben wird.
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Um
die Löcher
zu verkleinern, die in den Dampfkessel-Endstücken 5A, 5B ausgebildet
sind, könnte
das pneumatische Schwimmerventil mit dem Anti-Explosions-Sicherheitsventil
kom biniert werden, das in allen Dampfkesseln vorgesehen ist, in
denen durch Hitze Druck erzeugt wird.
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Ein
Beispiel einer solchen Kombination ist in 6 dargestellt. In dieser Figur ist zu
erkennen, daß das
Schwimmerventil von 5 selbst
innerhalb einer zylindrischen Führung 27 beweglich
ist, wobei diese gegenüber
den befestigten Wänden 28 durch die
Wirkung einer Druckfeder 26 in Ruhelage gehalten wird.
In dieser Hinsicht ist es ausreichend, daß ein Druck in Richtung des
Flusses 24 wirkt, um innerhalb des Schwimmerventils eine
Kraft zu erzeugen, die größer als
diejenige ist, welche von der Feder 26 ausgeübt wird,
um das Ablösen
von dem Ring 21 zu erreichen und damit zu ermöglichen,
daß der
Druck in die äußere Umgebung 29 abfließen kann.
In diesem Entladezustand liegt die Kugel 18 an dem Dichtungsring 20,
um das Loch 23 zu verschließen. Sobald innerhalb des Dampfkessels
(oder in der Zuleitung 22) die Neigung entsteht, ein durch
Kühlen
verursachtes Vakuum auszubilden, wird die Kugel 18 von
dem Ring abgelöst,
um den Druck der äußeren Umgebung
in dem Dampfkessel dringen zu lassen. In der 1 ist das Sicherheitsventil mit Bezugszeichen 30 und
das pneumatische Schwimmerventil mit Bezugszeichen 31 gekennzeichnet.
Das Ventil 30 bewirkt ein Verbinden des Inneren des Dampfkessels mit
der äußeren Umgebung,
wenn der Druck in dem Dampfkessel ungefähr 4 Bar erreicht. Dieser Dampfkessel
ist mit einer Leitung 32 verbunden, die den von dem Dampfkessel
entnommenen Dampf in das Kaltwasser-Reservoir 1 zurückführt. Eine übliche Temperatursicherung 33 ist
in Kontakt mit der Zuleitung und unterbricht die elektrische Leistungszufuhr zu
dem Widerstandselement 7, wenn diese eine Fehlerbedingung
durch die Erfassung einer Temperatur von ungefähr 70°C feststellt.
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Der
Temperatursensor 12 ist vorzugsweise vom Typ NTC-MURATA
100K-VETRO mit 1% Toleranz, dessen elektrischer Widerstand sich
mit der Temperatur merklich ändert.
Dieser wird mit drei Widerständen
R13, R14, R15 betrieben, die in Serie geschaltet sind, um drei Temperaturniveaus
durch drei Spannungen V1, V2, V3 zu steuern, wie in der 7 dargestellt ist.
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Die
Spannung V1, die einer Temperatur von 95°C entspricht, steuert einen
TRIAC, der das Magnetventil 10 in dem EIN-Zustand hält. Wird
diese Temperatur überschritten,
wird das Magnetventil in den AUS-Zustand geschaltet.
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Die
Spannung V2, die einer Temperatur von 135°C entspricht, steuert einen
TRIAC, der die AN-/AUS-Zustände
vorsieht, welche notwendig sind, um einen Betriebsdruck im Dampfkessel
von ungefähr
2 Bar zu erreichen.
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Die
Spannung V3 entspricht einer Temperatur von 136°C, die das Ergebnis einer Verringerung des
Wasserpegels 13 ist, der in dem Dampfkessel 5 vorliegt,
bei dem der höchste
Bereich 7A des geschützten
Widerstandselements 7 auftaucht. Die Spannung V3 steuert
daher den Betrieb der Miniaturpumpe 3 für eine spezielle AN-Zeitdauer,
die im allgemeinen nur wenige Sekunden dauert.
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In
dieser Hinsicht kühlt
das dadurch in den Dampfkessel 5 zugeführte Wasser den Bereich 7A sowie
die damit verschweißte
Sensorhalterung sofort ab. Das Magnetventil 10 wird durch
die Spannung V1 offengehalten, so daß die Luft aus dem Dampfkessen austreten
kann, die sich während
des anfänglichen Erhitzens
ausdehnt.
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Für die restliche
Benutzungsdauer der Vorrichtung wird das Magnetventil durch den
Benutzer mittels eines Drucktasters (der beispielsweise auf dem
Bügeleisen
angebracht ist) gesteuert, um zu ermöglichen, daß Dampf aus dem Dampfkessel
austritt. Mit Bezug auf 1 kennzeichnet
das Bezugszeichen 34 eine zweite Temperatursicherung, die
den elektrischen Schaltkreis der Vorrichtung unterbricht, wenn eine
innere Dampfkesseltemperatur von ungefähr 170°C auftritt. Dadurch wird verhindert,
daß der innere
Druck des Dampfkessels beispielsweise 10 Bar übersteigt, der auftreten kann,
wenn die anderen oben genannten Sicherheitsvorrichtungen nicht funktionieren,
wobei dieser Druck allerdings wesentlich geringer ist als der Druck,
welcher eine Explosion des Dampfkessels 5 zur Folge hätte.
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Die 8 zeigt einen elektronischen
Schaltkreis zum korrekten Betrieb der Vorrichtung im Detail. Der
dargestellte elektronische Schaltkreis besteht aus einem einzelnen
integrierten Schaltkreis LM 324. Die vier Operationsschaltkreise
sind mit den Buchstaben A, B, C, D gekennzeichnet. Von denen sind üblicherweise
A, B, C geschlossen, wobei D normalerweise offen ist. Die Schaltkreise
A, C, D werden von dem Sensor 12 des bekannten 100 K NTC-Typs gesteuert, der über drei
Dioden D1, D2, D3 und zwei Widerstände R13, R15 in Kaskade geschaltet
ist. Der Schaltkreis B wird durch den Pegelsensor 11 gesteuert
(beispielsweise ein magnetischer Schalter). Im Betrieb tritt bei
einem sich verändernden
Widerstand des NTC-Sensors
folgendes auf:
- i) der NTC-Sensor + D 1 bewirken
am Anschluß 9 (Operationsschaltkreis
C), daß der
Schaltkreis C (von normalerweise geschlossen nach geöffnet) schaltet,
an den das Magnetventil 10 zum Benutzergerät (beispielsweise ein Bügeleisen)
angeschlossen ist;
- ii) der NTC-Sensor + R13 + D3 bewirken am Anschluß 2,
daß der
Schaltkreis A (normalerweise von geschlossen nach offen) geschaltet
wird, an den das geschützte
Widerstandselement 7 des Dampfkessels 5 angeschlossen
ist;
- iii) der NTC-Sensor + R13 + D2 + R15 bewirken am Anschluß 12 (Operationsschaltkreis
D), daß der
Schaltkreis D schaltet (normalerweise von offen nach geschlossen),
an den die Miniaturpumpe 3 angeschlossen ist, die automatisch
Wasser von dem Reservoir 1 in den Boiler 5 pumpt.
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Ein
Kontakt 11 eines Pegelschalters ist mit dem Pin 6 des
Operationsschaltkreises B verbunden, wobei dieser normalerweise
geschlossen ist, wenn Wasser in dem Reservoir vorliegt und in den
offenen Zustand schaltet, wenn dieses Wasser ausreichend ist. In
diesem Zustand bewirkt dieser über
die Dioden D4 und D5, daß die
Schaltkreise A und D unterbrochen werden, so daß weder das geschützte Widerstandselement 7 noch
die Pumpe 3 Strom erhalten.
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Die
verwendeten Komponenten können
wie folgt spezifiziert werden (R = Ohm):
R1, R2, R3, R4, R9,
R10, R11, R16, R17 = 100 K
R5, R12 = 10 K
R6, R7, R8,
R18 = 330
R13 = 1500
R14 = 470 K
R15 = 220
R19
= 1500/15 W
R20 = 100
Drehpotentiometer TRM = 22 K
D1,
D2, D3, D4, D5 = 1 N 4148
D6 = 1 N 4007
DZ = V12
C
1 = 2000 nF/400 V
C2 = EL μF
25/220 V
C5 = 100 nF/400 V
TRIAC T1 = BT 137 600 PH
TRIAC
T2, T3 = ZO 105 DA
INTEGRIERTER SCHALTKREIS = LM 324
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Normale
lichtemittierende Dioden (LED) sind mit DL1, DL2, DL3 und DL4 gekennzeichnet.
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Die 9 zeigt die Veränderung
der Dampfkesseltemperatur über
die Zeit, wie sie durch das beschriebene elektronische Steuersystem
hervorgerufen wird. Es ist eine Folge von Punkten a, b, c, d, e,
f, g dargestellt, welche die verschiedenen Auswirkungen kennzeichnen,
wobei diese zu den folgenden Temperaturen und Widerstandswerte des
NTC-Sensors korrespondieren:
a = 25°C = 100 K
b = 135°C = 5 K
c
= 134°C
= 5,2 K
d = 135°C
= 5 K
e = 136°C
= 4,7 K
f = 134°C
= 5,2 K
g = 135°C
= 5 K
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Die
Miniaturpumpe 3, die mit einer Leistung von 50 W bei 230
V gekennzeichnet ist, wird zwischen den Punkten d) und e) betrieben.
Das geschützte
Widerstandselement 7 ist zwischen den Punkten a) und b);
c) und d); f) und g) aktiv. Zwischen den Punkten b) und c); e) und
f) ist es inaktiv.