DE60029355T2

DE60029355T2 - Haushaltsdampferzeuger

Info

Publication number: DE60029355T2
Application number: DE60029355T
Authority: DE
Inventors: Arturo Morgandi; Diego Pietra
Original assignee: Imetec SpA
Current assignee: Imetec SpA
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: EP1269072B1; AU2000238354A1; US6647931B1; WO2001075360A1; ES2267511T3; EP1269072A1; DE60029355D1; PT1269072E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät zur Dampferzeugung umfassend ein Wasserreservoir mit atmosphärischem Druck, einen Dampfkessel zum Verdampfen des Wassers, Mittel zum Speisen des Wassers aus dem Reservoir in den Dampfkessel und eine Dampfzuführungsleitung von dem Dampfkessel zu einem dampfverbrauchenden Gerät.
Haushaltsgeräte zur Dampferzeugung sind bekannt.
Typischerweise umfassen die Haushaltsgeräte eine Heizquelle zum Verdampfen des Wassers des Dampfkessels und Mittel, um einen gewünschten Druckpegel und einen gewünschten Wasserpegel in dem Dampfkessel zu erhalten.
Das Dokument DE 3720583 beschreibt ein dampferzeugendes Gerät umfassend einen Dampfkessel zum Verdampfen von Wasser, eine Pumpe zum Speisen des Wassers in den Dampfkessel, eine spiralförmig um den Dampfkessel gewickelte Heizquelle, zwei Temperatursensoren, die ebenfalls spiralförmig um den Dampfkessel gewickelt sind, ein Manometer und einen Druckregulierer. Einer der beiden Sensoren wird zur Detektion der Temperatur der Heizquelle und zum Einleiten von Wasser in den Dampfkessel verwendet, wenn die ermittelte Temperatur eine erste Schwellwerttemperatur übersteigt. Der zweite Sensor wird zur Ermittlung der Temperatur der Heizquelle und zu ihrem Ausschalten verwendet, wenn die ermittelte Temperatur eine zweite Schwellwerttemperatur übersteigt, die höher ist als die erste Schwellwerttemperatur. Auf der anderen Seite werden das Manometer und der Druckregulator verwendet, um einen gewünschten Wert des Dampfdrucks in dem Dampfkessel zu erhalten.
Das Dokument DE 4304532 beschreibt ein Druckerzeugungsgerät umfassend einen Dampfkessel zum Verdampfen von Wasser und eine Pumpe zum Speisen des Wassers in den Dampfkessel. Der Dampfkessel wiederum umfasst eine Heizquelle mit einem erhöhten Abschnitt und einem Temperatursensor, der in der Nähe des erhöhten Abschnitts der Heizquelle angeordnet ist. Zusätzlich umfasst das beschriebene Gerät auch einen Thermostat, der mit dem Temperatursensor derart zusammenarbeitet, dass ein gewünschter Wasserpegel in dem Dampfkessel erhalten bleibt. Insbesondere wenn die von dem Temperatursensor ermittelte Temperatur eine bestimmte Schwellwerttemperatur übersteigt, schaltet der Thermostat die Pumpe an, um Wasser in den Damfkessel nachfließen zu lassen und den gewünschten Wasserpegel in dem Dampfkessel wieder herzustellen.
Das Dokument EP 0877200 , eingereicht von dem Anmelder, beschreibt ein Haushaltsgerät zur Dampferzeugung umfassend ein Wasserreservoir mit atmosphärischem Druck, einen Dampfkessel zum Verdampfen des Wassers, eine Pumpe zum Speisen des Wassers von dem Reservoir in den Dampfkessel und eine Dampfzuführungsleitung von dem Dampfkessel in ein dampfverbrauchendes Gerät. Der Dampfkessel wiederum umfasst einen U-förmigen Widerstand und einen Temperatursensor, der innerhalb einer äußeren Trag-Struktur (support structure) angeordnet ist. Der gebogene Abschnitt des Widerstands erhebt sich über den verbleibenden Abschnitt und die äußere Trag-Struktur des Temperatursensors ist auf den erhobenen gebogenen Abschnitt quer zu diesem angeschweißt.
Der Temperatursensor ist geeignet, um die Temperatur des Widerstands zu ermitteln. Wenn der Wasserpegel in dem Dampfkessel sich aufgrund der Dampfabgabe verringert, taucht der erhöhte Abschnitt des Widerstands (der unter normalen Betriebsbedingungen in Wasser eingetaucht ist) aus dem Wasser auf. Der Temperatursensor ermittelt eine Temperaturerhöhung. Geeignete Kontrollmittel schalten die Wasserspeisepumpe an, um eine Menge von Wasser in den Dampfkessel einzuleiten, die geeignet ist, um den erhöhten Abschnitt des Widerstands wieder zu bedecken.
Dieses Gerät hat den Vorteil, dass, wenn der Wasserpegel sinkt, nur der erhöhte Abschnitt des Widerstands aus dem Wasser auftaucht. Dies erlaubt dem verbleibenden Abschnitt des Widerstands immer im Wasser eingetaucht zu arbeiten und es verhindert eine Temperaturerhöhung, die für die Lebensdauer des Geräts gefährlich sein kann.
Trotzdem haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass das im letzten Dokument beschriebene Gerät – bei dem die äußere Trag-Struktur des Temperatursensors quer zu dem erhöhten Abschnitt der Heizquelle angeschweißt ist – nicht sehr zuverlässig ist, da ein geringer Positionierfehler der Trag-Struktur auf dem erhöhten Abschnitt eine falsche Positionierung des Sensors in Bezug auf die Heizquelle hervorrufen kann.
Damit das Gerät korrekt arbeitet, muss der Abschnitt der äußeren Trag-Struktur, in der der Sensor exakt angeordnet ist, tatsächlich auf den erhöhten Abschnitt der Heizquelle geschweißt sein.
Deshalb standen die Erfinder der vorliegenden Erfindung dem Problem gegenüber, ein zuverlässigeres Haushaltsgerät zur Dampferzeugung zu schaffen.
Deshalb betrifft ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Haushaltsgerät zur Dampferzeugung gemäß dem Anspruch 1.
In dem Gerät nach der Erfindung ist die Kontaktfläche zwischen der Schutzhülle und dem erhöhten Abschnitt der Heizquelle relativ groß, wobei sie sich in die gleiche Richtung erstreckt, in die sich der erhöhte Abschnitt erstreckt. Dies erlaubt die Positionierung des Sensors in Bezug auf den erhöhten Abschnitt zuverlässiger zu machen.
Darüber hinaus erlaubt die relativ große Kontaktfläche zwischen der Schutzhülle und dem erhöhten Abschnitt vorteilhafterweise während des Zusammenbaus des erfindungsgemäßen Geräts die Positionierung des Sensors innerhalb der Schutzhülle und die Positionierung der Schutzhülle in Bezug auf den erhöhten Abschnitt der Heizquelle zu vereinfachen. Tatsächlich erlaubt die relativ große Kontaktfläche eine Erhöhung der Toleranzen der Positionierungen.
Darüber hinaus arbeitet der verbleibende Abschnitt der Heizquelle in dem erfindungsgemäßen Gerät dank des erhöhten Abschnitts im wesentlichen immer in Wasser eingetaucht. Dies verhindert vorteilhafterweise ein häufiges Ansteigen der Temperatur der gesamten Heizquelle, die ihren zuverlässigen Betrieb und ihre Lebensdauer beeinträchtigen könnte.
Vorteilhafterweise hat die Kontaktfläche zwischen der Schutzhülle und dem erhöhten Abschnitt eine Ausdehnung von mindestens 5 mm. Bevorzugt ist die Ausdehnung zwischen 5 und 30 mm. Es schafft eine gute Spanne zur Positionierung der Schutzhülle des Sensors in Bezug auf den erhöhten Abschnitt.
Vorteilhafterweise erstreckt sich der erhöhte Abschnitt im wesentlichen gradlinig.
Alternativ erstreckt sich der erhöhte Abschnitt im wesentlichen bogenartig.
Typischerweise ist die Heizquelle im wesentlichen U-förmig und umfasst zwei im wesentlichen gradlinig und parallel gegenüberliegende Abschnitte und einen gekrümmten Abschnitt, der die beiden gradlinigen Abschnitte verbindet.
In diesem Fall ist der erhöhte Abschnitt bevorzugt korrespondierend mit einem der beiden gradlinigen Abschnitte der U-Form ausgerichtet.
Gemäß einer Alternative kann die Heizquelle beispielsweise eine gefaltete U-Form oder eine Spiralform haben.
Die Dimensionen der Heizquelle sind bevorzugt in Abhängigkeit der gewünschten Leistung und der Dimension des Dampfkessels ausgewählt, der sie aufnehmen kann.
Bevorzugt ist die Schutzhülle entlang des erhöhten Abschnitts angeschweißt. Weiter bevorzugt ist die Schutzhülle entlang eines oberen Abschnitts des erhöhten Abschnitts angeschweißt. Auf diese Weise wird verhindert, dass der erhöhte Abschnitt der Heizquelle vor dem Temperatursensor aus dem Wasser auftaucht und dass deshalb ein Temperaturanstieg ohne eine korrekte Ermittlung des Sensors stattfindet.
Bevorzugt wird das Schweißen durch Hartlöten ausgeführt. Vorteilhafterweise verhindert dies Kalksteinablagerungen im Laufe der Zeit entlang der Kontaktfläche zwischen der Heizquelle und der Schutzhülle und deshalb eine Verringerung der Empfindlichkeit des Sensors.
Vorteilhafterweise hat die Schutzhülle einen langgestreckten Körper. Typischerweise ist die Schutzhülle eine Edelstahlröhre.
Typischerweise ist die Heizquelle ein Widerstand.
Vorteilhafterweise umfasst der Dampfkessel auch eine Sicherung. Bevorzugt ist die Sicherung auf den erhöhten Abschnitt in einer entgegengesetzten Position in Bezug auf den Temperatursensor aufgeschweißt. Die Sicherung kann durchbrennen und folglich die Heizquelle ausschalten, wenn eine vorbestimmte gefährliche Temperatur (z.B. gleich etwa 190°C) erreicht wird. Dies erlaubt, das erfindungsgemäße Gerät vor einem übermäßigen Temperaturanstieg der Heizquelle – beispielsweise aufgrund eines Fehlers des Temperatursensors oder der Wasserspeisemittel – zu schützen, der gefährlich sein könnte.
Vorteilhafterweise umfasst das erfindungsgemäße Gerät auch Kontrollmittel, um den Wasserpegel in dem Dampfkessel auf einem vorbestimmten Wert zu halten.
Bevorzugt arbeiten die Kontrollmittel mit dem Temperatursensor so zusammen, dass die Wasserspeisemittel gesteuert werden, so dass sie Wasser dem Dampfkessel zuführen, wenn der Temperatursensor eine Temperatur oberhalb einer vorgegebenen Schwellwerttemperatur S₁ ermittelt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Dampfkessel auch einen Druckmesser, der geeignet ist, um den Wert des Dampfdrucks innerhalb des Dampfkessels zu ermitteln.
Die Kontrollmittel eignen sich vorteilhafterweise zum Zusammenarbeiten mit dem Druckmesser, um die Heizquelle entsprechend dem von dem Druckmesser gemessenen Druckwert an- und auszuschalten, um den Dampfdruck innerhalb des Dampfkessels auf einem vorbestimmten Wert zu halten.
Typischerweise umfassen die Wasserspeisemittel zum Speisen von Wasser vom Reservoir in den Boiler eine elektrische Mikropumpe. Vorteilhafterweise ist die elektrische Mikropumpe eine Schwingungspumpe.
Bevorzugt steuern die Kontrollmittel beim Einschalten des erfindungsgemäßen Geräts die Wasserspeisemittel derart, dass sie eine Wassermenge dem Dampfkessel zuführen. Weiter bevorzugt steuern die Kontrollmittel die Speisemittel, wenn das erfindungsgemäße Gerät für eine vorbestimmte Zeitperiode ausgeschaltet worden ist. Dieser Aspekt der Erfindung ist vorteilhaft, da er die Heizquelle vom Auftauchen aus dem Wasser schützt und damit eine Überhitzung während des Einschaltvorgangs, wenn das Wasservolumen in dem Dampfkessel geringer ist, als während des Stand-bys (was der Situation entspricht, wenn der Druck des Dampfes in dem Dampfkessel einen gewünschten Wert erreicht hat und der Dampfkessel betriebsbereit ist, um den Dampf zu liefern). Tatsächlich unterliegt das Wasser in dem Dampfkessel einer Volumenausdehnung (im allgemeinen von wenigstens 6%) während des Einschaltens, wenn von einer Umgebungstemperatur in eine Stand-by-Temperatur geheizt wird (z.B. vom 130 bis 140°C).
Weiterhin erlaubt das obige Merkmal das Füllen der elektrischen Mikropumpe bevor Dampf in dem Dampfkessel erzeugt wird. Das ist für Schwingungspumpen (vibrating pump) von Vorteil, da diese Pumpen Füllprobleme haben können, wenn der Dampfkessel schon unter Druck steht.
Vorteilhafterweise umfasst das Wasserreservoir einen Sensor, der den in ihm enthaltenen Wasserpegel detektieren kann.
Bevorzugterweise schalten die Kontrollmittel eine Kontrolllampe für den Benutzer an und schalten die Wasserspeisemittel und die Heizquelle ab, wenn der von dem Sensor ermittelte Wasserpegel geringer ist als ein vorbestimmter Schwellwert. Dies erlaubt vorteilhafterweise den Benutzer zu warnen, dass das Reservoir mit Wasser gefüllt werden muss, und zu verhindern, dass die Wasserspeisemittel und die Heizquelle arbeiten, wenn das Wasser in dem Wasserreservoir zu Ende geht.
Vorteilhafterweise ermöglichen die Kontrollmittel auch das Schließen der Dampfzuführungsmittel von dem Dampfkessel zu dem Benutzergerät, wenn der von dem Sensor ermittelte Wasserpegel geringer ist als der vorbestimmte Schwellwert. Dies erlaubt, den Dampfkessel betriebsbereit zu halten, um wieder Dampf zu liefern, um so den Benutzer vor fortgesetzten Dampfabrufen und so einem Entleeren des Dampfkessels zu bewahren, in dem Falle, dass er die Kontrolllampe nicht bemerkt, die den Wasserpegel in dem Reservoir anzeigt. Tatsächlich würde ein Entleeren des Dampfkessels nach dem Füllen des Wasserreservoirs eine Verzögerung in der Wiederherstellung des Betriebszustands des Geräts hervorrufen, und zwar aufgrund der von dem Dampfkessel benötigten Zeit, um mit Wasser wieder gefüllt zu werden, und aufgrund der von dem Wasser benötigten Zeit, um zu den gewünschten Bedingungen wieder verdampft zu werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Geräts;
2 eine schematische Ansicht von Kontrollmitteln des Geräts aus 1;
3 eine Ausführungsform der Kontrollmittel aus 2;
4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Dampfkessels des Geräts aus 1, der eine Heizeinheit umfasst;
5 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines erhöhten Abschnitts einer Heizquelle der Heizeinheit aus 4 mit einem Temperatursensor und einer darauf angeschweißten Sicherung.
1 zeigt ein Haushaltsgerät 100 zur Dampferzeugung gemäß der Erfindung. Es umfasst ein Reservoir 1 für Wasser mit atmosphärischem Druck, einen Dampfkessel 5, Wasserspeisemittel 4, 3 zwischen dem Wasserreservoir 1 und dem Dampfkessel 5, Dampfzuführmittel 9, 10 von dem Dampfkessel 5 zu einem dampfverbrauchenden Gerät 8 und Kontrollmittel 13.
Ein typisches Beispiel für ein dampfverbrauchendes Gerät ist ein Bügeleisen oder ein Gerät zum Reinigen von Böden, Sesseln, dem Badezimmer, Gardinen oder Scheiben.
Das Benutzergerät 8 ist mit einem Knopf 2 zur Dampfabgabe ausgestattet, der es dem Benutzer erlaubt, Dampf zu entnehmen und mit den Dampfzuführungsmitteln 9, 10 so zusammenzuarbeiten, dass sie das Durchleiten des Dampfes von dem Dampfkessel 5 zu dem Benutzergerät 8 erlauben.
Die Wasserspeisemittel 4, 3 umfassen eine Mikropumpe 3 und zwei Leitungen 4 für Wasser, eine, um das Reservoir 1 mit der Pumpe 3 zu verbinden, und eine, um die Pumpe 3 mit dem Dampfkessel 5 zu verbinden. In der gezeigten Ausführungsform ist die Pumpe 5 eine Schwingungspumpe.
Die Dampfzuführungsmittel 9, 10 umfassen ein Magnetventil 10 und zwei Wasserleitungen 9, eine, um den Dampfkessel 5 mit dem Magnetventil 10 zu verbinden, und eine, um das Magnetventil 10 mit dem Benutzergerät 8 zu verbinden.
Das Wasserreservoir 1 ist beispielsweise ein Plastikcontainer, der kaltes Wasser bei Umgebungstemperatur enthalten kann. Vorteilhafterweise umfasst es einen konventionellen Pegelsensor 11, der den Wasserpegel in dem Reservoir 1 ermitteln kann.
Wie in 4 gezeigt, wird der Dampfkessel 5 von einem zylindrischen Container gebildet, der eine longitudinale Symmetrieachse XX hat, mit zwei Bodenkappen (nicht gezeigt), die an seine zwei Enden angeschraubt oder angeschweißt sind.
Der Dampfkessel 5 umfasst eine Heizeinheit 40 – die wiederum enthält eine Heizquelle 7 zum Verdampfen von Wasser, einen Temperatursensor 12, der die Temperatur der Heizquelle 7 ermitteln kann, und eine Schutzsicherung 16 – und einen Druckmesser 30 (nicht gezeigt in 4).
Der Druckmesser 30 ist ein konventionelles Manometer.
Der Temperatursensor 12 und die Sicherung 16 sind in zwei entsprechenden Schutzhüllen 14 und 17 gemeinsam mit elektrischen Leitungen 20 zur Verbindung mit den Kontrollmitteln 13 enthalten. Die Hüllen 14 und 17 sind Edelstahlrohre, die einen Schutz des Sensors 12 und der Sicherung 16 vor eindringendem Wasser gewährleisten. Sie sind an einer Seite durch Zusammendrücken oder Verschweißen geschlossen, an der gegenüberliegenden Seite sind sie an einen Flansch 18 zur Verbindung mit einer der Bodenkappen des Dampfkessels 5 angeschweißt.
Die Heizquelle 7 ist ein elektrischer, ummantelter Widerstand (armoured resistor).
Auch die beiden Enden des Widerstands sind an den Flansch 18 angeschweißt, wie in 4 gezeigt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel aus 4 hat der Widerstand 7 eine U-Form und ist um sich selbst gefaltet. Er erstreckt sich hauptsächlich entlang einer longitudinalen Richtung parallel zu der Achse XX des Dampfkessels 5. Weiterhin hat der Widerstand 7 in der Nähe des Flansches 18 einen erhöhten Abschnitt 15, der sich im wesentlichen parallel in Bezug auf die Symmetrieachse XX erstreckt.
Insbesondere hat der erhöhte Abschnitt 15, wie in 4 gezeigt, einen gradlinigen Abschnitt 28 und einen gekrümmten Abschnitt 29 in der Nähe des Flansches 18. Der gekrümmte Abschnitt erlaubt vorteilhafterweise eine Vereinfachung der Verbindung der beiden Enden der Schutzhüllen 14 und 17 und des Endes des zwischen ihnen angeordneten Widerstands 7 an den Flansch 18.
Die Hülle 14 des Sensors 12 und die Hülle 17 der Sicherung 16 sind entlang des größten Teils des gradlinigen Abschnitts 28 des erhöhten Abschnitts 15 angeschweißt (bevorzugt durch Hartlöten), um eine Kontaktfläche zu schaffen, die eine Länge etwa zwischen 5 und 30 mm hat.
Insbesondere ist die Hülle 14 des Temperatursensors 12 auf dem gradlinigen Abschnitt 28 des erhöhten Abschnitts 15 und die Hülle 17 der Sicherung 16 unter ihm (in einer entgegengesetzten Position in Bezug auf die Hülle 14) angeschweißt, so dass der Sensor 12 und die Sicherung 16 mit der Kontaktfläche zwischen den Schutzhüllen 14 und 17 und dem erhöhten Abschnitt 15 korrespondieren (5).
2 zeigt die Kontrollmittel 13 schematisch, die einen ersten Schaltkreis 21 (circuit block), einen zweiten Schaltkreis 22, einen dritten Schaltkreis 23, einen vierten Schaltkreis 24 und einen fünften Schaltkreis 25 umfasst.
Der dritte Schaltkreis 23 ist geeignet, um den von Zeit zu Zeit von dem Druckmesser 30 gemessenen Druck mit einem vorbestimmten Druckschwellwert P zu vergleichen. Wenn der gemessene Druck größer oder gleich dem Schwellwert P ist, schaltet er den Widerstand 7 aus, wohingegen er ihn einschaltet, wenn der gemessene Druck kleiner als P ist.
Der Schwellwert P korrespondiert mit einem gewünschten Druckwert. Zum Beispiel ist der Schwellwert P der Druckwert, der in Bezug mit einer Stand-by-Temperatur von etwa 135 bis 140°C erreicht wird.
Somit kann der dritte Schaltkreis 23 den Widerstand 7 an- und ausschalten, um den in dem Dampfkessel 5 erzeugten Dampf durch Heizen des Widerstands 7 auf dem gewünschten Druckwert P zu halten.
Der zweite Schaltkreis 22 ist geeignet, um die von Zeit zu Zeit von dem Temperatursensor 12 ermittelte Temperatur mit einem ersten vorbestimmten Temperaturschwellwert S₁ zu vergleichen und um die Pumpe 3 so zu steuern, dass sie eine Wassermenge dem Dampfkessel 5 zuführt, wenn die von dem Temperatursensor 12 ermittelte Temperatur (steigend) den Schwellwert S₁ erreicht.
Die Wassermenge wird dem Dampfkessel 5 zugeführt, um den Widerstand 7 zu kühlen, bis die von dem Sensor 12 ermittelte Temperatur (fallend) den Schwellwert S₁ wieder erreicht.
Der erste Schwellwert S₁ ist höher als die oben genannte Stand-by-Temperatur.
Beispielsweise ist S₁ etwa gleich 150 bis 160°C.
Somit kann der Schaltkreis 22 die Pumpe 3 zu jeder Zeit steuern, wenn der Wasserpegel in dem Dampfkessel 5 aufgrund einer Dampfabgabe sinkt, die Schutzhülle 14 des Sensors 12 und der erhöhte Abschnitt 15 aus dem Wasser auftauchen und der Sensor 12 eine Temperatur ermittelt, die höher ist als die im Stand-by ermittelte.
Der erste Schaltkreis 21 ist geeignet, um die von Zeit zu Zeit von dem Temperatursensor 12 ermittelte Temperatur mit einem zweiten vorbestimmten Temperaturschwellwert S₂ zu vergleichen und den Widerstand 7 unabhängig von dem vom Druckmesser 30 gemessenen Druckwert auszuschalten, wenn die von dem Temperatursensor ermittelte Temperatur den zweiten Schwellwert S₂ (steigend) erreicht.
Der zweite Schwellwert S₂ ist höher als der oben genannte erste Schwellwert S₁. Beispielsweise ist S₂ etwa gleich 165 bis 170°C.
Der erste Schaltkreis 21 hat eine Widerstandssicherheitsfunktion. Tatsächlich hat er die Funktion, den Widerstand 7 unabhängig von dem Druckmesser 30 gemessenen Druckwert auszuschalten, wenn der Temperaturwert des Widerstands 7 den Wert des ersten Schwellwerts S₁ übersteigt, beispielsweise aufgrund eines Fehlers der Wasserspeisemittel 3, 4.
Der vierte Schaltkreis 24 umfasst einen Zeitmesser (Timer). Er ist geeignet, um die Pumpe 3 für eine vorbestimmte Zeitdauer und beim Einschalten des Geräts 100, nachdem es für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeschaltet worden ist, einzuschalten.
Deshalb verhindert der vierte Schaltkreis 24, dass der Widerstand 7 aus dem Wasser auftaucht, und so ein Überhitzen während des Einschaltens des Gerätes 100, wenn das Wasservolumen in dem Dampfkessel 5 geringer ist als im Stand-by-Betrieb.
Zusätzlich erlaubt er das Füllen der elektrischen Mikropumpe 3, wenn der Dampfkessel 5 noch nicht unter Druck steht. Das ist insoweit vorteilhaft, da, nachdem das Gerät 100 für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeschaltet worden ist, die Pumpe 3 dazu neigt, sich zu deaktivieren, und Vibrationspumpen Probleme mit dem Befüllen haben können, wenn der Dampfkessel schon unter Druck steht.
Der fünfte Schaltkreis 25 ist geeignet, um den von dem Pegelsensor 11 gemessenen Wasserpegel in dem Reservoir 1 mit einem vordefinierten Schwellwert zu vergleichen. Wenn der Wasserpegel geringer als der Schwellwert ist, kann der fünfte Kreis 25 eine Kontrolllampe 19 einschalten, um anzuzeigen, dass der Benutzer das Reservoir 1 füllen muss, und um die Speisung der Schaltkreise 21, 22, 23 zu blockieren, um sowohl die Pumpe 3 als auch den Widerstand 7 auszuschalten. Weiterhin ist in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der fünfte Schaltkreis 25 auch geeignet, um das Magnetventil 10 auszuschalten.
Wenn der Benutzer das Reservoir 1 mit Wasser gefüllt hat und der Wasserpegel in dem Reservoir 1 wieder höher als der obige Schwellwert ist, kann der fünfte Schaltkreis die Kontrolllampe 19 zur Warnung des Benutzers ausschalten, die Schaltkreise 21, 22 und 23 wieder speisen und das Magnetventil 10 wieder einschalten.
Durch zusätzliches Ausschalten des Magnetventils 10 verhindert der Schaltkreis 25 die fortgesetzte Entnahme von Dampf durch den Benutzer und so das Leeren des Dampfkessels 5, in dem Fall, dass der Benutzer nicht die eingeschaltete Kontrolllampe 19 beachtet.
Deshalb bewirkt der Schaltkreis 25, dass der in dem Dampfkessel 5 befindliche Dampf auf dem gewünschten Druck verbleibt, wenn das Wasserreservoir innerhalb weniger Minuten gefüllt wird, und der Dampfkessel wieder betriebsbereit ist, sobald das Reservoir mit Wasser gefüllt ist und der Schaltkreis 25 die Schaltkreise 21, 22, 23 und das Magnetventil 10 anschaltet.
Wenn auf der anderen Seite das Magnetventil nicht ausgeschaltet wäre und der Benutzer weiterhin Dampf entnehmen würde, müsste der Dampfkessel während des Wiederbefüllens des Geräts mit einer relativ großen Menge an kaltem Wasser versorgt werden, was eine Verzögerung des Erreichens der Stand-by-Bedingungen aufgrund der Zeit bewirken würde, die benötigt wird, bis das Wasser den gewünschten Dampfdruck erreicht.
3 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform des Kontrollmittels 13, in dem die Schaltkreise 21 bis 25, ein Speiseblock 26, der Sensor 12, der Widerstand 7, die Pumpe 3, das Magnetfeld 10, der Knopf 2 zur Dampfabgabe und der Sensor 11 des Wasserpegels des Reservoirs 1 dargestellt sind.
In dieser Ausführungsform umfasst der vierte Schaltkreis 24 vier Widerstände R18, R19, R20 und R21, eine Diode D4, einen Transistor T1 und einen Kondensator C9, die, wie in dem Schaltdiagramm von 3 gezeigt, miteinander verbunden sind.
Der fünfte Schaltkreis 25 umfasst elektrische Verbindungen zu dem Pegelsensor 11, eine Kontrolllampe 19 und elektrische Verbindungen zu dem Magnetventil 10.
Der erste Schaltkreis 21 umfasst einen ersten Operationsverstärker A1 mit zwei Eingängen und einem Ausgang und ein Relais 27, während der zweite Schaltkreis 22 einen zweiten Operationsverstärker A2 mit zwei Eingängen und einem Ausgang umfasst. Beim Einschalten des Schaltkreises liegt der Ausgang des ersten Operationsverstärkers A1 auf "high", während der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers A2 auf "low" liegt.
Wie aus dem Schaltbild von 3 entnommen werden kann, ist bei beiden Operationsverstärkern A1 und A2 einer der beiden Eingänge zwischen zwei gleichen Widerständen R8 und R9 eines Spannungsteilers geschaltet. Deshalb werden die Eingänge auf der gleichen Referenzspannung Vref gehalten.
Auf der anderen Seite ist der zweite Eingang des Operationsverstärkers A1 über einen Widerstand R12 zwischen einem Widerstand R10 und einem Widerstand R11 geschaltet, während der zweite Eingang des Operationsverstärkers A2 über einen Widerstand R13 zwischen dem Temperatursensor 12 und dem Widerstand R10 geschaltet ist.
Die in Reihe geschalteten Widerstände R8 und R9, sind parallel zu dem Sensor 12 und zu den ebenfalls zueinander in Reihe geschalteten Widerständen R10 und R11, geschaltet.
Der Sensor 12 ist ein NTC-Typ (Negative Temperature Coefficient), dessen Widerstand Rs sinkt, wenn seine Temperatur steigt.
Die Widerstände R8 und R9 haben einen Widerstandswert von 100 kOhm bzw. 180 kOhm mit einer Herstellungstoleranz von 1% (R8 = 100 K ± 1% und R9 = 180 K ± 1%). Der Widerstand R10 hat einen Widerstandswert von 390 Ohm ± 1% und der Widerstand R11 einen Widerstandswert von 4,42 K ± 1%.
Die Schaltungsanordnung von 3 erlaubt es, Effekte aufgrund möglicher Toleranzen des Widerstands des Sensors 12 auszugleichen, die etwa 5% betragen können.
Wenn das Gerät 100 eingeschaltet wird, befindet sich der Ausgang des ersten Operationsverstärkers A1 auf "high". Das Relais 27 ist in dem geschlossenen Zustand (closed state NC), wie in der Figur gezeigt. Wenn der dritte Schaltkreis 23 deshalb gespeist wird, schaltet er den Widerstand 7 des Dampfkessels 5 an. Wenn der Stand-by-Zustand erreicht wird, kann der dritte Schaltkreis 23 den Widerstand 7 an- und ausschalten, um den gewünschten Druckwert P in dem Dampfkessel 5 zu halten.
Wenn der Temperaturwert des Widerstands 7 und des von dem Sensor 12 detektierten Wertes steigen (z.B. aufgrund einer Dampfabgabe und des damit verbundenen Sinken des Wasserpegels), sinkt der Wert des Widerstands Rs des Sensors 12.
Wenn Rs (fallend) einen Widerstandswert erreicht, der gleich der Summe der Widerstände R10 und R11 ist (Rs = R10 + R11), erreicht der Spannungswert an dem zweiten Eingang des zweiten Operationsverstärkers A2 den Wert der Referenzspannung Vref, auf dem der erste Eingang verbleibt. Deshalb schaltet der Ausgang des Operationsverstärkers A2 von dem Low-Zustand in den High-Zustand. Der zweite Schaltkreis 22 schaltet die Pumpe 3 an, um Wasser in den Dampfkessel 5 zu leiten, bis der Wert des Widerstands Rs steigt und wieder (steigend) den oben genannten Wert R10 + R11 erreicht.
Inzwischen wird der Widerstand 7 von dem dritten Schaltkreis 23 gehalten, so dass die in den Dampfkessel 5 von der Pumpe 3 eingeführte Wassermenge sofort durch den Widerstand 7 geheizt wird.
Wenn wiederum – aufgrund eines möglichen weiteren Anstiegs der Temperatur des Widerstands 7 – Rs weitersinkt bis er einen Wert erreicht, bei dem RS + R10 gleich dem Wert von R11 ist, erreicht der Spannungswert des zweiten Eingangs des ersten Operationsverstärkers A1 den Wert der Referenzspannung Vref, auf den der erste Eingang gehalten wird. Deshalb schaltet der Ausgang des Operationsverstärkers A1 von dem High-Zustand in den Low-Zustand, wodurch das Relais 27 öffnet (NO Zustand in 3) und die Unterbrechung der Speisung des dritten Schaltkreises 23 hervorruft. Dieser unterbricht deshalb die Speisung des Widerstands 7 unabhängig von dem von dem Druckmesser 30 (nicht in 3 gezeigt) gemessenen Druckwert bis der Wert des Widerstands Rs derart steigt, dass die Summe der Widerstände Rs und R10 (ansteigend) wieder den Wert gleich des Widerstands R11 erreicht.
Die Werte der Komponenten des zweiten Schaltkreises 22 und des ersten Schaltkreises 21 sind so gewählt, um die Pumpe 3 zu schalten, wenn die von dem Sensor 12 ermittelte Temperatur (steigend) den Wert des Schwellwertes S₁ erreich T, und um den Widerstand 7 auszuschalten, wenn die von dem Sensor 12 ermittelte Temperatur (steigend) den Wert des Schwellwertes S₂ erreicht.
In Bezug auf den Schaltkreis 24 wird beim Einschalten des Geräts 100 der Kondensator C9, der zu Beginn entladen ist, geladen. Während des Ladens des Kondensators C9 ist der Transistor T1 leitend und schaltet den Thyristor S2 durch, der durch die Diode D2 mit der Pumpe 3 in Reihe geschaltet ist. Das erlaubt ein Anschalten der Pumpe 3 bis der Kondensator C9 aufgeladen ist. Wenn der Kondensator C9 geladen ist, kommt der Transistor T1 in die Sättigung und, weil er den Thyristor S2 nicht mehr durchschaltet, schaltet die Pumpe 3 aus.
Typischerweise dauert das Aufladen des Kondensators und somit das Anschalten der Pumpe etwa 10 bis 30 Sekunden.
Wenn das Gerät 100 ausgeschaltet ist, entlädt sich der Kondensator C9 wieder über den Widerstand R20. Die Diode D4 macht das Entladen des Kondensators C9 relativ langsam (z.B. 10 bis 30 Minuten), so dass die Pumpe 3 für eine relativ lange Zeit (10 bis 30 Sekunden) nur eingeschaltet wird, wenn das Gerät 100 für eine verlängerte Zeitperiode (15 bis 30 Minuten) ausgeschaltet bleibt.
Dies erlaubt die Zuführung einer relativ großen Wassermenge in den Dampfkessel nur dann, wenn das Gerät 100 für eine verlängerte Zeitperiode ausgeschaltet bleibt und nicht, wenn das Gerät, aus irgendeinem Grund, für eine relativ kurze Zeit (einige Minuten) ausgeschaltet ist.
Hinsichtlich des fünften Schaltkreises 25 ist in der Ausführungsform von 3 der Sensor 11 ein Pegelschalter, der öffnet, wenn der Wasserpegel in dem Wasserreservoir 1 unter einen vorbestimmten Wert sinkt. Beim Öffnen unterbricht der Schalter 11 das Speisen des Schaltungsblockes, wodurch die Kontrollmittel 13 und das Magnetventil 10 ausgeschaltet werden.
In der gezeigten Ausführungsform umfasst der fünfte Schaltkreis 25 auch die Kontrolllampe 19 (beispielsweise eine Neonlampe), die mit dem Pegelschalter 11 parallel geschaltet ist. Dadurch fließt ein geringer Strom durch die Lampe und schaltet sie an, wenn der Pegelschalter 11 offen ist, wodurch dem Benutzer angezeigt wird, dass das Wasser in dem Reservoir 1 zu Ende geht. Wenn der Benutzer nicht wahrnimmt, dass die Kontrollleuchte an ist und er fortgesetzt Dampf abruft, indem der Knopf 2 gedrückt wird (der mit dem Magnetventil 10 verbunden ist, wie in 3 gezeigt) steigt der durch die Neonlampe fließende Strom an, so dass die Kontrolllampe intensiver leuchtet und für den Benutzer sichtbarer wird.
Die in dem Schaltdiagramm von 3 gezeigten Komponenten sind beispielsweise die folgenden:
D1 = 1N4007
R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 = 820 Ohm, 2 W, 5%
D3 = 24 V 1 W ZPY
C1 = 220 μF 50 V
C6 = 0.1 μF 50 V
C5 = 10 μF 50 V
R11 = 4.42 KΩ 1%
R8 = 100 KΩ 1%
R12 = 100 KΩ 5%
C2 = 0.1 μF 50 V
R17 = 10 MΩ 5%
C8 = 10 μF 63 V
D4 = 1N4148
R10 = 390 Ohm 1%
R21 = 68 KΩ 5%
R13 = 100 KΩ 5%
C7 = 0.015 μF 275 Vac
D2 = 1N4007
C3 = 0.1 μF 50 V
R14 = 68 MΩ 5%
R16 = 10 MΩ 5%
R19 = 1 MΩ 5%
S2 = MCR 100-8 0,8 A/800 V
R18 = 68 KΩ 5%
C4 = 2.2 μF 50 V
R9 = 180 KΩ 1%
C9 = 220 μF 16 V
R20 = 1.5 MΩ 5%
R15 = 10 KΩ 5%
T1 = BC547

Claims

Haushaltsgerät (100) zur Dampferzeugung umfassend – ein Wasserreservoir (1) mit atmosphärischem Druck; – einen Dampfkessel (5) zur Aufnahme von verdampfendem Wasser mit einem vorbestimmten Pegel, umfassend eine Heizeinheit (40), die – eine Heizquelle (7) zum Verdampfen von Wasser, welche wenigstens teilweise in das Wasser eingetaucht sein kann, wobei die Heizquelle (7) einen Hauptabschnitt und einen erhöhten Nebenabschnitt (15) umfasst, der sich in eine vorgegebene Richtung erstreckt, wobei der erhöhte Nebenabschnitt (15) bezüglich des Hauptabschnitts und des Bodens des Dampfkessels (5) höher angeordnet ist und zum Auftauchen aus dem Wasser infolge einer Wasserreduzierung in dem Dampfkessel (5) geeignet ist, und – einen Temperatursensor (12), der in einer Schutzhülle (14) enthalten ist, die in Kontakt mit dem erhöhtem Nebenabschnitt (15) der Heizquelle (7) steht, enthält, – Mittel zum Speisen des Wassers (4, 3) aus dem Reservoir (1) in den Dampfkessel (5), – Mittel zum Zuführen des Dampfes (9, 10) aus dem Dampfkessel (5) zu einem dampfverbrauchenden Gerät (8), – Kontrollmittel (13), um den Wasserpegel in dem Dampfkessel (5) auf einem vorbestimmten Wasserpegel zu halten, wobei die Kontrollmittel (13) mit dem Temperatursensor (12) zusammenwirken und die Wasserspeisemittel (4, 3) so steuern, dass sie eine Wassermenge dem Dampfkessel (5) zuführen, wenn der Temperatursensor (12) eine Temperatur ermittelt, die höher ist als eine vorgegebene Schwellenwerttemperatur S₁, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontaktfläche zwischen der Schutzhülle (14) und dem erhöhten Nebenabschnit (15) derart entlang einer vorbestimmten Richtung erstreckt, dass die Kontaktfläche relativ groß ist.
Gerät (100) nach Anspruch 1, wobei sich der erhöhte Nebenabschnit (15) im wesentlichen geradlinig erstreckt.
Gerät (100) nach Anspruch 1, wobei sich der erhöhte Nebenabschnitt (15) im wesentlichen bogenartig erstreckt.
Gerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Heizquelle (7) im wesentlichen U-förmig ist und zwei im wesentlichen geradlinige, parallele und sich gegenüberliegende Abschnitts und einen gekrümmten Abschnitt umfasst, der die beiden geradlinigen Abschnitte verbindet.
Gerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Heizquelle (7) ein Widerstand ist.
Gerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Dampfkessel (5) auch einen geeigneten Druckmesser (30) zur Ermittlung des Dampfdruckes in dem Dampfkessel (5) umfasst.
Gerät (100) nach Anspruch 6, wobei die Kontrollmittel (30) auch zum Zusammenwirken mit dem Dampfmesser (30) geeignet sind, um die Heizquelle (7) entsprechend dem von dem Druckmesser (30) gemessenem Druckwert an- und auszuschalten, um den Dampfdruck im Dampfkessel (5) auf einem vorbestimmten Wert zu halten.
Gerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei beim Start des Geräts (100) die Kontrollmittel (13) auch zum Steuern der Wasserspeisemittel (4, 3) geeignet sind, so dass sie dem Dampfkessel (5) eine Wassermenge zuführen.
Gerät (100) nach Anspruch 8, wobei die Kontrollmittel (13) die Speisemittel (4, 3) steuern, wenn das Gerät (100) für eine vorbestimmte Zeitdauer ausgeschaltet worden ist.
Gerät (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Wasserreservoir (1) einen Sensor (10) zur Ermittlung des in dem Reservoir (1) enthaltenen Wasserpegels umfasst.
Gerät (100) nach Anspruch 10, wobei die Kontrollmittel (13) die Wasserspeisemittel (4, 3) und die Heizquelle (7) ausschalten, wenn der von dem Pegelsensor (11) ermittelte Wasserpegel geringer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Gerät (100) nach Anspruch 11, wobei die Kontrollmittel (13) auch das Schließen der Dampfzuführmittel (9, 10) ermöglichen, wenn der von dem Pegelsensor (11) ermittelte Wasserpegel kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist.