DE60203268T2

DE60203268T2 - Impulsdampf-bügeleisen

Info

Publication number: DE60203268T2
Application number: DE60203268T
Authority: DE
Inventors: Ernst-Otto GÖHRE; Axel Wehrwein; Norbert Voss
Original assignee: Rowenta Werke GmbH
Current assignee: Rowenta Werke GmbH
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: ATE291118T1; ES2237666T3; US20040128873A1; RU2248420C1; FR2821369B1; FR2821369A1; EP1366228B1; WO2002068748A1; EP1366228A1; CN1263918C; HK1057586A1; MXPA03007448A; DE60203268D1; JP2004527288A; US6807756B2; CN1505716A; JP4067968B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Dampfbügeleisen, bei dem das Wasser quasi-augenblicklich verdampft.
Bekannte Dampfbügeleisen umfassen im allgemeinen einen Wasserbehälter, eine geheizte Dampfkammer zur schnellen Verdampfung des tropfenweise aus dem Wasserbehälter zugeführten Wassers, eine erhitzte, die Bügelfläche aufweisende Sohle, in welcher Dampfaustrittsöffnungen angeordnet sind.
Bügeleisen einfachster Bauart umfassen ein Ventil zur Durchflussregulierung, durch welches das Wasser unter Einfluss der Schwerkraft vom Wasserbehälter in die Dampfkammer fällt. Der erzeugte Dampf tritt über Kanäle und Austrittsöffnungen eines Dampfausstoßsystems aus dem Bügeleisen an die Luft aus. Der Dampf nimmt aber ein großes Volumen ein und strömt mit großer Geschwindigkeit durch das System. Infolge des Druckverlustes im System erhöht sich der Dampfdruck in der Dampfkammer. Zudem wird beim Aufsetzten des Bügeleisens auf das Bügelgut der Dampfaustritt aus den Öffnungen in der Sohle behindert und der Druck in der Dampfkammer nimmt weiterhin zu.
Dieser Innendruck in der Dampfkammer widersetzt sich dem Durchlaufen des Wassers durch das Durchflussregulierungsventil, was die Quantität an erzeugtem Dampf verringert. Der innere Überdruck kann einen Wert, welcher der Höhe der Wassersäule zwischen dem Wasseraustritt aus dem Ventil und dem Wasserspiegel im Wasserbehälter entspricht, nicht übersteigen, wobei dieser Wert im allgemeinen von einigen Zentimetern ist. Aus diesem Grund schwankt die Dampfmenge erheblich während des Bügelns, entsprechend der Stoffart und der Bügelunterlage. Da der Druckverlust proportional ist zum Quadrat der Dampfgeschwindigkeit im System, ist die Geschwindigkeit begrenzt, insbesondere die Austrittsgeschwindigkeit beim Austritt aus den Öffnungen in der Sohle, was sich für das Eindringen des Dampfs in den Stoff des Bügelguts nachteilig auswirken kann. Zudem kann der Dampf nicht in Verbindung mit einem Zerstäuber verwendet werden, da dessen Funktionieren einen viel zu hohen Druck erfordert.
Diese Nachteile rechtfertigen bei komplexeren Bügeleisen den Einsatz einer Pumpe, welche das Durchlaufen des Wassers ausgehend vom Wasserbehälter bis in die Dampfkammer beschleunigt, wobei der von der Pumpe erzeugte Druck weit höher ist als der aus dem Druckverlust resultierende Druck. Aber dieser Bauvorschlag führt zu einer Erhöhung des Bügeleisenpreises, wobei die Preiserhöhung dem Wert der Pumpe, deren Einbau und deren Energieversorgungsvorrichtung entspricht, falls es sich um eine elektrische Pumpe handelt.
Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei welchen die in der Dampfkammer zwischen den Zeitabschnitten, während denen das Bügeleisen auf das Bügelgut aufgesetzt ist und denjenigen, während denen dies nicht der Fall ist, auftretenden Dampfdruckveränderungen zur Beschleunigung des Wasserdurchlaufs ausgenutzt werden. Eine Vorrichtung dieser Art ist z.B. aus der Patenschrift FR 2626901 bekannt. Vorrichtungen dieser Art sind aber ebenfalls kostspielig und empfindlich.
Aus dem Patent JP 01262899 ist ein Bügeleisen mit einem Dampfüberschussventil bekannt, dessen Betätigungsstift über einen Elektromagnet angesteuert ist. Das Ventil wird periodisch angetrieben, um Dampfüberschuss zum Reinigen der Dampfkammer zu erzeugen. Bei Schließen des Ventils wird ein Überdruck erzeugt. Aber die Vorrichtung ist nicht zum kontinuierlichen Erzeugen von hochwirksamem Dampf geeignet.
Der Dampf kann auch unter hohen Druck gesetzt werden, um die erwähnten Probleme zu lösen. Dies ist bei Bügeleisen der Fall, welche einen Dampferzeuger aufweisen oder mit einem Dampferzeuger in Verbindung stehen, und dieser Dampferzeuger einen geschlossenen Siedkessel umfasst, in dem eine Wassermenge sanft siedet. Auch solche Vorrichtungen sind teuer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die eingangs genannten Nachteile zu beheben und ein kostengünstiges Bügeleisen zu schaffen, bei welchem der Durchschnittsdruck des erzeugten Dampfs genügend hoch ist, um sich von dem durch das Bügeln verursachten Überdruck zu befreien und/oder um eine große Austrittsgeschwindigkeit des Dampfs und/oder den Einsatz des Dampfs in Verbindung mit einem Zerstäuber zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Bügeleisen gelöst, welches einen Behälter für bei Luftdruck gehaltenes Wasser aufweist, wobei das Wasser durch eine zwischen dem Wasserbehälter und der erhitzten, regulierten Dampfkammer angeordneten kalibrierten Öffnung fließt, sowie eine die Bügelfläche aufweisende Sohle, in welcher Dampfaustrittsöffnungen angeordnet sind, wobei sich das Bügeleisen dadurch auszeichnet, dass es mit Mitteln ausgestattet ist, die das Wasser- und Dampfleitungssystem in Resonanz oder Entspannungsschwingungen versetzen, wobei die periodischen Dampfdruckschwankungen selbsttätig beibehalten werden bei einem Durchschnittsdruck, der höher ist als der Druck, welcher der im Bügeleisen verfügbaren Wassersäule entspricht.
1 zeigt, wie ein solches Bügeleisen auf erstaunliche Weise erzielt wird. Die Figur zeigt ein Diagramm der spezifischen Dampfleistungen Q in Gramm pro Minute als Funktion des Gesamtquerschnitts S der Dampfaustrittsöffnungen in Quadratmillimeter, wobei bei einem Prototyp kalibrierte Öffnungen verschiedener Durchmesser in Betracht gezogen werden. Jede Kurve entspricht einem anderen Durchmesser.
Die kalibrierte Öffnung des Prototyps besitzt anfangs einen Durchmesser von 0,95 mm, wobei der Gesamtquerschnitt der Dampfaustrittsöffnungen 80 mm² beträgt. Danach werden die Dampfaustrittsöffnungen schrittweise neutralisiert, um den Gesamtquerschnitt der Austrittsöffnungen zu verringern. Bei diesem Vorgehen konnte festgestellt werden, dass bis Erreichen eines Gesamtquerschnitts der Austrittsöffnungen von 25 mm² die Dampfleistung ohne Überraschung langsam abnimmt. Wird der Gesamtquerschnitt der Dampfaustrittsöffnungen anschließend weiter verringert, erzeugt das Bügeleisen überraschenderweise plötzlich immer mehr Dampf bis eine Leistung von 24 Gramm pro Minute erreicht wird, wobei der Gesamtquerschnitt der Dampfaustrittsöffnungen nur 10 mm² beträgt und die Dampfaustrittsgeschwindigkeit hoch ist. Gleichzeitig ist festgestellt worden, dass das Bügeleisen ein Geräusch hervorbringt und dass sich der Durchschnittsdruck in der Dampfkammer erheblich erhöht und den der Wassersäule zur Speisung der kalibrierten Öffnung entsprechenden Wert weit übersteigt. Es wird mit Genugtuung festgestellt, dass der Dampf eine große Geschwindigkeit besitzt und ein gutes Eindringen in das Bügelgut ermöglicht, ohne dass das Aufsetzen des Bügeleisens auf den Stoff die Dampfleistung erheblich verringert. Es ist eine periodische Druckveränderung festgestellt worden. Es ist auch ein Zurückdrängen des Dampfs durch die kalibrierte Öffnung festgestellt worden. Der Dampf kondensiert sofort wieder im Wasserbehälter und bewirkt kleine, in kurzen Abständen auftretende Implosionen.
Dieses Phänomen kann nicht deutlich erklärt werden. Einerseits ist es denkbar, dass sich die Dampfkammer mit den Dampfaustrittsöffnungen wie ein durch die Verdampfung des Wassers stimulierter Helmholtz-Resonator verhält. Andererseits ist es denkbar, dass die in der Dampfkammer direkt oberhalb der kalibrierten Öffnung stattfindenden Dampfimplosionen das Wasser gleich einer Pumpe kraftvoll in die Kammer treiben. Da die Dampfkammer nicht als Resonanzraum mit einer akustisch tiefen Resonanzfrequenz gestaltet ist, ist es denkbar, dass sich die Phänomene vereinen; wird im so entstandenen Resonator genügend Energie beibehalten, bewegt sich letzterer hin und her und verursacht einen beachtlichen Überdruck, der seinerseits einen hohen Durchschnittsdruck verursacht.
Dies wird dadurch erreicht, dass der Durchlass der Dampfaustrittsöffnungen in Bezug auf den Durchlass der kalibrierten Öffnung korrekt justiert wird. Im Vergleich zu bekannten Bügeleisen muss der Dampfaustritt merklich verringert und der Durchlass der kalibrierten Öffnung vergrößert werden, was ohne die vorhin beschriebene Wirkung könnte befürchten lassen, dass der durch den Wasserüberfluss verursachte Dampfüberdruck das Funktionieren verhindern würde.
Der Überdruck wird erzielt, wenn der Gesamtquerschnitt der Austrittsöffnungen kleiner ist als eine kritischer Wert. Bei einem größeren, sich diesem kritischen Wert nähernden Gesamtquerschnitt der Austrittsöffnungen wird das Starten der oben beschriebenen Funktionsweise durch Rütteln oder plötzliches Öffnen der kalibrierten Öffnung ausgelöst. Die Funktionsweise kann dann eine gewisse Instabilität aufweisen, die durch einen übermäßigen Energieverlust durch die Austrittsöffnungen oder durch die Schwierigkeit, die Druckenergie in eine ausreichende kinetische Energie umzuwandeln, erklärt werden könnte. Diese Energie übernimmt normalerweise die Aufgabe, in der Dampfkammer vorübergehen einen Unterdruck zu erzeugen und das Wasser über die kalibrierte Öffnung anzusaugen.
Auf 1 sind für einen Prototyp unterschiedlichen Durchmessern der kalibrierten Öffnung entsprechende Kurven gezeigt. Der Bereich, in welchem die angestrebte Funktionsweise stabil ist und selbsttätig startet, ist rechts durch die gestrichelte Linie A begrenzt. Die Kurve stellt die Lösungen der Funktion f(S,Q) = 0 dar, die durch ein Polynom im Wirkungsbereich interpoliert werden kann. Beim Prototyp gemäß 1 z.B. lautet diese Funktion wie folgt F(S,Q) = 0,00027Q – 0,035Q2 + 1,258Q – S + 8,18wobei S in Quadratmillimeter und Q in Gramm an Dampf pro Minute ausgedrückt ist. Die Funktion F(S,Q) ist null für die auf der gestrichelten Kurve liegenden Punkte, positiv bei dem dem stabilen Funktionieren entsprechenden Punkt M(S1,Q1) und negativ bei unstabilem Funktionieren.
Der Durchlass der Dampfaustrittsöffnungen und der Durchmesser der kalibrierten Öffnung werden vorzugsweise so justiert, dass die Funktion F(S,Q) = m10–4Q3 – n10–2Q2 + pQ – S + q positiv ist, wobei

Q die spezifische Dampfleistung (g/min) ist
S der Gesamtquerschnitt der Öffnungen (mm²) ist,
bei dem beschriebenen Prototyp mit einer bestimmten Anordnungs- und Sohlenart, wobei
m zwischen 1,5 und 3,5 liegt und vorzugsweise 2,5 beträgt
n zwischen 2 und 4,5 liegt und vorzugsweise 3,5 beträgt
p zwischen 1 und 2 liegt und vorzugsweise 1,25 beträgt
q zwischen 7 und 10 liegt und vorzugsweise 8 beträgt.

Die Parameter sind je nach Bügeleisengestaltung verschieden und es müssen andere Wertbereiche ausgerechnet werden, um das Verhalten bei anderen Konstruktionsarten genau wiederzugeben.
Demzufolge wird der Durchlass der Öffnungen so justiert, dass man sich in dem Bereich zu befindet, in dem die beschriebene Funktion F(S,Q positiv ist und auf 1 links der gestrichelten Linie liegt. Es ist möglich, nicht nur den Querschnitt der Öffnungen sondern auch deren Länge zu justieren, um die Trägheit des mit großer Geschwindigkeit durch diese Öffnungen strömenden Dampfs zu regulieren.
Vorzugsweise wird die kalibrierte Öffnung durch die Durchlassöffnung eines Ventils zur Durchflussregulierung gebildet ist.
Der Querschnitt der Dampfaustrittsöffnungen ist so gewählt, dass er für eine ganze Reihe verschiedener Ventilöffnungen geeignet ist, um im Rahmen der vorhin beschriebenen Funktionsweise die Einstellung der Dampfleistung auf einfache Weise beibehalten zu können.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung weist das Bügeleisen ein zwischen dem Wasserbehälter und der Dampfkammer angeordnetes Rückschlagventil auf.
Eine zu hohe Wassertemperatur beeinträchtigt das gute Oszillieren. Das Rückschlagventil besitzt den Vorteil, das Rückströmen des Dampfs in den Wasserbehälter und demzufolge dessen langsame Erhitzung zu verhindern.
Das Rückschlagventil und das Durchflussregulierungsventil können vorteilhaft miteinander kombiniert werden und eine Baugruppe bilden. Bei dieser Ausführungsform ist das Funktionieren in Verbindung mit bekannten Dampfkammern und Dampfleitungssystemen weit kritischer, da das Rückschlagventil die erwähnten kleinen Implosionen beseitigt.
Vorteilhaft weist das Dampfleitungssystem längliche Durchgänge oder Kanäle auf, in denen sich der Dampf schnell fortbewegt und die zusammen mit dem Rückschlagventil und der Dampfkammer ein selbsttätig oszillierendes, stabiles Dampfleitungssystem bilden.
So kann die Funktionsstabilität selbst bei geringer Dampfleistung wieder erreicht werden. Vor seinem Austreten ist der Dampf gezwungen, mit großer Geschwindigkeit einen oder mehrere ziemlich lange Durchgänge oder Kanäle mit im Vergleich zu bekannten Dampfleitungssystemen kleinem Durchmesser zu durchströmen. Während des Verdampfungsvorgangs strömt deshalb eine große Dampfmenge in den Durchgängen und erwirbt, durch Umwandlung der in der Dampfkammer erzeugten Druckenergie, kinetische Energie. Bei Beendigung der Verdampfung des der Dampfkammer zugeführten Wassers, trägt die kinetische Energie dazu bei, während einer ausreichenden Zeitspanne den Restdampf aus der Dampfkammer zu entleeren, was das Öffnen des Rückschlagventils bewirkt und somit eine neue Wasserzufuhr und einen neuen Verdampfungsvorgang, so dass ein neuer Zyklus beginnt. Die Arbeitsfrequenz entspricht nicht der Frequenz der akustischen Resonanz im Dampfleitungssystem, denn der hohe Druck dauert so lange an bis das plötzlich zugeführte Wasser verdampft ist. Das Funktionieren des Systems setzt deshalb lediglich voraus, dass es genügend kinetische Energie besitzt, um das Rückschlagventil gegen Ende des Verdampfungsvorgangs zu öffnen.
Eine spezifische, der auf 1 gezeigten ähnliche Funktionsweise wird erzielt, wenn auf der Abszisse der Querschnitt S durch ein Produkt ersetzt wird, das den Querschnitt und den umgekehrten Wert der Länge des Austrittsystems umfasst. Die ganze Einheit kann folglich so justiert werden, dass stabile Oszillationen selbsttätig ausgelöst werden.
Gemäß einer Ausführungsvariante mit einem Klappenventil wird eine stabile oszillierende Funktionsweise wieder erreicht, indem zum Ausgleich der fehlenden kleinen Implosionen die Abmessung der Öffnung wesentlich vergrößert und ein sehr leichtes Ventil verwendet wird, ohne dabei die allgemein übliche Gestaltung des Dampfleitungssystems der Bügeleisensohle zu verändern, wobei das Ventil und die Eintropfvorrichtung hintereinander angeordnet sind. Bei diesem Pulsationen erzeugenden Betriebszustand ist die erreichte Leistung hoch, was bei schwer zu bügelnden Wäschestücken vorteilhaft ist.
Vorteilhaft umfasst die vor dem Ventil angeordnete Tropfvorrichtung eine Baueinheit zum Verschließen eines großen Durchgangs, welcher das schnellere Durchlaufen einer größeren Wassermenge ermöglicht, wobei die die eigentliche Eintropfvorrichtung bildende Öffnung in der Baueinheit vorgesehen ist. Die Öffnung wird durch die Bewegung einer Schwimmernadel über den ersten Teil ihrer Hublänge nach und nach freigegeben, während die größte Wasser- und Dampfleistung durch die Bewegung über den zweiten Teil der Hublänge der Schwimmernadel erzielt wird, wobei die Baueinheit nach und nach angehoben wird.
Werden keine andere Abänderungen vorgenommen, erhöht das vorhandene Ventil die Biegung nach unten und nach links einer der auf 1 gezeigten Kurve ähnlichen Kurve und verringert bei gleichbleibendem Öffnungs- und Dampfaustrittsquerschnitt die Leistung, so dass das Funktionieren bei geringer Leistung Q die selbsttätige Auslösung der Oszillation nicht ermöglicht. Das Vorhandensein des Ventils erfordert deshalb bei gleicher Leistung wie bei der ersten Ausführungsform größere Öffnungen. Es hat auch das Verlegen des oberen Teils der Stabilitätskurve A nach rechts auf dem Diagramm zur Folge. Die Stabilität wird bei größeren Öffnungen und hoher Leistung verbessert, was dadurch erklärt werden kann, dass der Dampf nicht rückwärts strömen kann und deshalb im Behälter kein Energieverlust auftritt. Der Querschnitt der Dampfaustrittsöffnungen S kann somit größer bemessen sein.
Wenn die Schwimmernadel die Öffnung nach und nach freigibt, ist die Dampfleistung Q verhältnismäßig gering, reicht aber zum Bügeln von leicht zu bügelnden Wäschestücken aus. Die geringe Dampfmenge ist unfähig, eine Druckerhöhung, das Schließen des Ventils oder das Oszillieren zu bewirken. Wird die Weite der Öffnung bei gleichbleibendem Austrittsquerschnitt S0 vergrößert, wird der Arbeitspunkt in den Bereich verschoben, in dem der Dampf das oben erwähnte selbsttätige Oszillieren auslöst. Das schnell in die Kammer eintretende Wasser erzeugt einen Dampfstoß, der teilweise von der kalibrierten Öffnung zurückgehalten wird; der Druck steigt, indem das Ventil und der Wassereingang geschlossen werden und die Verdampfung wird fortgesetzt, bis die zugelassene Wassermenge aufgebraucht und der Dampf ausgestoßen ist; danach kann ein neurer Zyklus beginnen. Die oszillierende Funktionsweise gewährleistet eine hohe, wirksame Dampfleistung und einen hohen und wirksamen Dampfdruck, was für das Bügeln von schwer zu bügelnden Wäschestücken geeignet ist. Der Benutzer des Bügeleisens verfügt somit über zwei den verschiedenen Bügelschwierigkeiten entsprechenden Funktionsweisen.
Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung weist das Bügeleisen ein Ventil mit unveränderlicher Durchlassöffnung auf, welches die Aufgabe der zwischen dem Wasserbehälter und der Dampfkammer angeordneten kalibrierten Öffnung übernimmt.
Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist mit derjenigen der vorangehend beschriebenen Ausführungsform identisch, wobei aber die Dampfleistung durch das Dampfaustrittsystem beschränkt wird.
Vorzugsweise umfasst das Bügeleisen zusätzlich ein im Dampfleitungssystem angeordnetes Ventil zur Dampfleistungsregulierung.
Die Dampfleistung wird durch einen Eingriff auf das Dampfleitungssystem begrenzt und nicht durch einen Eingriff auf das Wasserleitungssystem wie gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Oszillation erfolgt wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben.
1 zeigt, wie bereits erwähnt, bei einem erfindungsgemäßen Bügeleisen ein Diagramm der die spezifische Dampfleistung wiedergebenden Kurven in Abhängigkeit des Dampfaustritts.
2 zeigt bei einem erfindungsgemäßen Bügeleisen ein Diagramm der die spezifische Dampfleistung wiedergebenden Kurven in Abhängigkeit des Dampfaustritts, wobei letzterer dem konstanten Wert S0 nahe ist.
3 zeigt bei einem erfindungsgemäßen Bügeleisen ein Diagramm der die spezifische Dampfleistung wiedergebende Kurve, bei maximalem und konstantem Wasserdurchlass und einem veränderbaren Querschnitt der Dampfaustrittsöffnungen.
4 zeigt einen Längsschnitt durch ein Bügeleisen gemäß einer ersten Ausführungsform.
5 zeigt einen Schnitt durch die Eintropfvorrichtung und das Rückschlagventil eines Bügeleisens gemäß einer zweiten Ausführungsform.
6 zeigt einen Längsschnitt durch ein Bügeleisen gemäß einer zweiten Ausführungsform.
7 zeigt einen Längsschnitt durch ein Einzelteil des Bügeleisens gemäß einer dritten Ausführungsform.
8 zeigt einen Längsschnitt durch eine Bügeleisen gemäß einer dritten Ausführungsform.
9 zeigt ein Diagramm der die spezifische Dampfleistung wiedergebenden Kurven in Abhängigkeit des Dampfaustritts gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung.
10 zeigt einen Schnitt durch die Eintropfvorrichtung und das Rückschlagventil gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung.
Gemäß einer ersten auf 4 dargestellten Ausführungsform umfasst das Bügeleisen 1 einen Wasserbehälter 2 sowie eine mit einem Heizkörper 4 in thermischer Verbindung stehende Sohle 3, wobei der Heizkörper eine durch eine Platte 6 geschlossene Dampfkammer 5 und ein Heizelement 7 aufweist. Die Temperatur des Heizkörpers wird durch einen Thermostat 22 reguliert. Es ist eine Vorrichtung 8 zur tropfenweisen Zufuhr des Wassers aus dem Behälter 2 in die Dampfkammer 5 vorgesehen. Die Eintropfvorrichtung 8 besitzt eine Öffnung 9, deren Querschnitt durch eine Schwimmernadel 10 verringert werden kann. Der in der Dampfkammer 5 durch Augenblicksverdampfung erzeugte Dampf wir von Durchgängen oder Kanälen 11 aufgenommen. Er entweicht an die Luft durch eine oder mehrere kalibrierte Austrittsöffnungen 12. Vorteilhaft wird der Dampf danach über eine Verteilerkammer 13 unter der Sohle 3 verteilt und gelangt durch die Löcher 14 in der Sohle auf das Bügelgut.
Bei dem auf 1 dargestellten Prototyp ist festgestellt worden, dass bei ausreichender Verringerung des Querschnitts S der Dampfaustrittsöffnungen 12 Funktionsweisen erzielt werden, welche eine Pulsationen erzeugende Komponente umfassen und gleichzeitig einer maximalen Dampfleistung und einem maximalen Durchschnittsinnendruck des Dampfs entsprechen. Werden Werte gewählt, die auf dem Diagramm links der gestrichelten Kurve A liegen, wird ein selbsttätiges und stabiles Funktionieren erzielt.
Für die Öffnung 9 der Eintropfvorrichtung 8 wird ein maximaler Durchlass gewählt, der z.B. der Kurve C0 auf 2 entspricht, und die Dampfaustrittsöffnung 12 wird auf einen auf der Abszisse der 2 eingetragenen Querschnitt S0 justiert. Der Punkt M stellt somit die Funktionsweise mit maximaler Verdampfung dar. Der Querschnitt S0 wird in Verbindung mit der Kurve C0 so gewählt, dass sich der Punkt M im stabilen Bereich befindet. In konkreter Ausgestaltung wird beispielsweise bei einem Bügeleisen mit einer Leistung von 1900 W für den Querschnitt S0 ein Wert von 13 mm² gewählt und für die Tropfeinrichtung ein maximaler Durchgangsquerschnitt von 1,5 mm², wobei die selbsttätige Oszillation bei Werten von S0 erzielt wird, die kleiner als 24 mm² sind.
Bei Verschließen der kalibrierten Öffnung durch die Schwimmernadel und der dadurch bewirkten Verringerung des Wasserflusses, verschiebt sich der Arbeitspunkt m auf dem Diagramm der 2, indem er die Kurve C0 vertikal verlässt und sich der Achse der Abszissen parallel zu der Achse der Ordinaten nähert. Der Querschnitt S0 ist so gewählt, dass das Verschieben des Arbeitspunkts eine Höchstzahl an dem Stabilitätsbereich entsprechenden Kurven schneidet, um eine zufallsfreie Regulierung zu gewährleisten.
Wird das Bügeleisen unter diesen Bedingungen erhitzt und die Dampffunktion eingestellt, wird der Dampf selbsttätig durch Pulsationen erzeugt, deren Oszillieren nicht wahrgenommen wird. Der unter hohem Druck erzeugte Dampf durchquert die engen Austrittsöffnungen 12, wobei der Druckverlust weit größer ist als der durch das Bügeln verursachte Druckverlust. Der Dampf wird kraftvoll ausgestoßen und dringt leicht in den zu bügelnden Stoff ein, was das Bügeln erleichtert oder bei gleicher Bügelarbeit weniger Dampf erfordert.
Außerdem ist festgestellt worden, dass die Druckveränderungen das Absetzen von Kesselstein auf empfindlichen Teilen wie z.B. der Schwimmernadel verhindern, wobei der Kesselstein zum großen Teil in feinpulvriger Form leicht mit dem Dampf abgeführt wird.
Aus diesem Grund konnte gemäß einer zweiten, auf 5 dargestellten Ausführungsform die Wasserzufuhröffnung mit einem Ventil versehen werden. Das Ventil besteht z.B. aus einer in einer Bohrung am Ende der kalibrierten Öffnung 9 vorgesehenen Kugel 15. Normalerweise wird das Ventil durch das Gewicht der Kugel geöffnet und lässt das im Behälter 2 enthaltene Wasser solange durchlaufen, als der Druck in der Dampfkammer gering ist, und schließt sich danach.
Gemäß einer auf 6 dargestellten Ausführungsform sind die Kanäle 11 länglich ausgebildet und ebenso sorgfältig kalibriert wie die Austrittsöffnungen 12, so dass mehr Dampf eine große Fortbewegungsgeschwindigkeit erhält. Nach Verdampfung des in die Dampfkammer eingelaufenen Wassers, verfügt das System über mehr Energie, um in der Dampfkammer 5 einen Unterdruck zu bewirken und das Ventil zu öffnen. Der Eingang 16 der Kanäle 11 ist somit vom Ausgang durch die Austrittsöffnungen 12 entfernt angeordnet. Gegebenenfalls können die Kanäle 11 noch verlängert werden, z.B. durch ein eingerolltes Röhrchen 17 mit einem Eingang in die Dampfkammer 5, wie aus 7 ersichtlich.
Die Funktionsweise hat mit derjenigen gemäß der vorangehenden Ausführungsform viel Ähnlichkeit und bietet zugleich den Vorteil, dass kein Rücklaufen in den Wasserbehälter stattfindet, der die übliche Temperatur beibehält.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Klappenventil ist das Bügeleisen dem auf 4 dargestellten Bügeleisen ähnlich, ist aber mit einer Eintropfvorrichtung mit weitem Durchgang und einem auf 10 dargestellten Klappenventil 15 versehen. Der Querschnitt des Dampfaustritts, welcher auf einer der 2 gleichwertigen Figur mit S0 eingetragen würde, wird nur reduziert, um das selbsttätige Auslösen des Oszillierens zu bewirken, wenn die Öffnung 9 der Eintropfvorrichtung eine mittlere Weite aufweist. Das hinter der Eintropfvorrichtung angeordnete Klappenventil 15 aus Silikonelastomer ist vorteilhaft sehr leicht. Es weist eine große gegen die Dampfkammer hin gerichtete Oberfläche auf, auf welcher der Dampfdruck ansetzt, um es leicht zu schließen. Die Eintropfvorrichtung kann nach Wahl eine mit der Öffnung 9 versehene Baueinheit aufweisen, welche sich am Ende des Öffnungswegs der Schwimmernadel 10 anhebt, um schnell einen größeren Durchlass aus dem Wasserbehälter frei zu geben. In konkreter Ausgestaltung wird beispielsweise bei einem Bügeleisen mit einer Leistung von 1900 W für den Querschnitt S0 ein Wert von 40 mm² gewählt und für die Eintropfvorrichtung ein maximaler Durchgangsquerschnitt von 1,8 mm², solange die Baueinheit auf ihrem Sitz bleibt, und von 25 mm², wenn die Baueinheit vollkommen angehoben ist. Bei einem Querschnitt der Dampfdurchgänge S0 von maximal 60 mm² erfolgt das Oszillieren selbsttätig.
Für leichte Bügelarbeiten stellt der Benutzer die Dampfleistung auf ein niedriges Niveau ein. Auf Diagramm 9 befindet sich der Arbeitspunkt zwischen den Bezugszeichen M0 und M1. Das Bügeleisen funktioniert in diesem Fall auf herkömmliche Weise ohne Druckschwankungen. Zum Bügeln von schwer zu bügelnden Wäschestücken mit viel Dampf erhöht der Benutzer die Dampfleistung durch Betätigung der Schwimmernadel. Somit wird die Funktionsweise des Bügeleisens gewechselt; der Arbeitspunkt überschreitet die Stabilitäts- und Selbstauslösungsgrenzlinie A in Punkt M1 und befindet sich nun zwischen den Punkten M1 und M2 auf Diagramm 9. Die maximale Stellung des Arbeitspunkts befindet sich bei M auf Kurve C0, was der maximalen Öffnungsstellung des Ventils entspricht. Das Bügeleisen arbeitet gemäß der oszillierenden Funktionsweise, wobei die Frequenz der Oszillationen beim Prototyp ungefähr zwischen 20 und 30 Pulsierungen pro Minute liegt. Der mit großer Geschwindigkeit austretende Dampf dringt gut ins Bügelgut ein und ist sehr wirksam. Der mit einer großen Wasserzufuhröffnung und einem Klappenventil ausgestattete Prototyp gibt 35 Gramm Dampf pro Minute ab, wenn das Bügeleisen aufgehoben wird und noch 32 Gramm pro Minute, wenn es auf das Bügelgut aufgesetzt ist. Demzufolge verändert sich die Dampfleistung sehr wenig entsprechend der Bügelbedingungen.
Gemäß einer dritten, von der auf 6 dargestellten Ausführungsform abgeleiteten und auf 8 dargestellten Ausführungsform der Erfindung fließt das Wasser vom Wasserbehälter 2 durch eine kalibrierte Öffnung 9 mit einem Kugelventil 15 in die Dampfkammer 5. Aber die so gebildete kalibrierte Öffnung umfasst keine Organ zur Regulierung des Wasserflusses auf. Das Dampfleitungssystem umfasst eine Vorrichtung zur Dampfleistungsregulierung 20, welche z.B. durch eine im Verbindungsbereich der Kanäle 11 mit den Austrittsöffnungen 12 wirkende Schwimmernadel oder einen Stift gebildet ist.
Da der Durchlauf des Wassers durch die kalibrierte Öffnung 9 konstant ist, wird nur eine der den vorher beschrieben Kurven ähnliche, spezifische Kurve verwendet, z.B. die Kurve C0 von 3, welche den maximalen Verdampfungsmöglichkeiten entspricht. Da die Regulierungsvorrichtung 20 ganz offen ist, entspricht sie in Punkt Sm dem Kennzeichen des Ausgangs und in Punkt M dem Funktionieren. Die Kanäle 11 werden so kalibriert, dass sich dieser dem Funktionieren mit voller Leistung entsprechende Punkt im Stabilitätsbereich befindet.
Wird der Ausgang durch die Regulierungsvorrichtung geschlossen, nähert dich der Punkt S'm dem Nullpunkt der Abszissen und der Arbeitspunkt m folgt der Kurve C0 mit einer entsprechenden Dampfleistung und nähert sich dem Nullpunkt des Diagramms. Gemäß den durchgeführten Versuchen, ist die den Stabilitätsbereich begrenzende Kurve A gegen den Nullpunkt hin konkav. Diese Ausführungsvariante der Erfindung erhöht bei geringer Leistung die Genauigkeit und die Stabilität der oszillierenden Funktionsweise, wobei die Anordnung kaum komplizierter ist. Bei dieser Bauart kann zusätzlich ein Ventil 21 vorgesehen sein, um den Durchlass des Wassers in die Dampfkammer 5 zu schließen, falls der Benutzer trocken bügeln will.
Bei allen Ausführungsformen der Erfindung tritt der Dampf mit genügen Kraft aus, um in Verbindung mit einem Zerstäuber verwendet werden zu können. Hierzu genügt es, den Dampfaustritt mittels eines Schalters in den Zerstäuber und nicht in die Dampfverteilerkammer 13 zu lenken.
Im Rahmen der Erfindung können zahlreiche Ausführungsvarianten vorgesehen sein. So könnte z.B. in Verbindung mit der ersten Ausführungsform eine Dampfleistungsreguliervorrichtung eingesetzt werden. Die Erfindung kann auch problemlos andersartigen Bügeleisensohlen oder Dampfkammern angepasst werden, wie z.B. Bügeleisen mit mehreren Heizelementen.

Claims

Bügeleisen (1) mit einem Behälter (2) für bei Luftdruck gehaltenes Wasser, wobei das Wasser durch eine zwischen dem Wasserbehälter (2) und der erhitzten, regulierten Dampfkammer (5) angeordneten kalibrierten Öffnung fließt, und mit einer die Bügelfläche aufweisenden Sohle (3), in welcher Dampfaustrittsöffnungen (12) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Bügeleisen (1) mit Mitteln ausgestattet ist, die das Strömen von im Wasser- bzw. Dampfleitungssystem enthaltenen Wasser oder Dampf in Resonanz oder Entspannungsschwingungen versetzen, wobei die periodischen Dampfdruckschwankungen selbsttätig beibehalten werden bei einem Durchschnittsdruck, der höher ist als der Druck, welcher der im Bügeleisen verfügbaren Wassersäule entspricht.
Bügeleisen nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfaustrittsöffnungen (12) und der Durchmesser der Durchlassöffnung (9) des Ventils (8) derart bemessen sind, dass eine selbsttätig oszillierende Funktionsweise erwirkt wird.
Bügeleisen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kalibrierte Öffnung durch die Durchlassöffnung (9) eines Ventils (8) zur Durchflussregulierung gebildet ist.
Bügeleisen nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bügeleisen ein zwischen dem Wasserbehälter (2) und der Dampfkammer (5) angeordnetes Rückschlagventil (15, 9) aufweist.
Bügeleisen nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampfleitungssystem längliche Durchgänge oder Kanäle (11) aufweist, in denen sich der Dampf schnell fortbewegt und die zusammen mit dem Rückschlagventil (15, 9) und der Dampfkammer (5) ein selbsttätig oszillierendes, stabiles Dampfleitungssystem bilden.
Bügeleisen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bügeleisen eine oszillierende und eine nicht oszillierende Funktionsweise aufweist.
Bügeleisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bügeleisen ein Ventil mit unveränderlicher Durchlassöffnung (9) aufweist, welches als zwischen dem Wasserbehälter (2) und der Dampfkammer (5) angeordnete kalibrierte Öffnung dient.
Bügeleisen nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es zusätzlich ein im Dampfleitungssystem angeordnetes Ventil (20) zur Dampfleistungsregulierung aufweist.
Bügeleisen nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampfleitungssystem längliche Durchgänge oder Kanäle (11) aufweist, in denen sich der Dampf schnell fortbewegt und die zusammen mit dem Rückschlagventil (15, 9) und der Dampfkammer (5) ein selbsttätig oszillierendes, stabiles Dampfleitungssystem bilden.