-
Verfahren und Vorrichtung zum Trocknen von Haarlocken
-
mittels Hochfrequenz- oder Mikrowellen.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zur Trocknung einer Haarlocke, die als feuchtes Haar um einen bzw.
in die Zwischenräume von einem Lockenwickler gewickelt ist, durch Zuführen von Verdampfungswärme.
-
Zum Trocknen von Haaren nach dem Waschen in Verbindung mit dem Eindrehen
von Locken auf Lockenwickler sind bisher unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen
bekannt.
-
Dies sind: - Das Trocknen durch Verdampfungswärme, die durch Wärmeleitung
und -strahlung von einem elektrisch beheizten Lockenstab mit direktem Anschluß der
lleizeinrichtung an das Stromnetz oder von einem separat vorgeheizten Wärmespeicherkörper
auf das aufgewickelte Haar übertragen wird.
-
- Die Übertragung von Verdampfungswärme durch strömende Luft auf das
Haar und Abtransport der Feuchtigkeit durch diese Luft mit einem Föhn oder einer
Trockenhaube, die einen Ventilator zur Erzeugung des Luftstromes haben, der über
elektrische Heizwiderstände erwärmt wird.
-
Ein besonderer Nachteil für die Anwendung des Verfahrens, das mit
Wärmeleitung arbeitet, ist die geringe Wärmeleitfähigkeit des Haares. Dadurch werden
lange Heizzeiten benötigt, da sich eine Anwendung hoher Temperaturen verbietet,
da andernfalls das Haar beschädigt und zerstört wird.
-
Ein weiterer Nachteil der netz gespeisten Lockenstäbe ist die notwendige
Verkabelung, die das Arbeiten behindert.
-
Die Wärmespeicherkörper hingeyen haben nur eine relativ geringe Wärmespeicherkapazität;
sie müssen ständig neu beheizt werden.
-
Das Verfahren der Trocknung in strömender Luft hat den Nachteil, daß
der energetische Wirkungsgrad gering ist, da nur ein geringer Teil der erzeugten
Wärme dem eigentlichen Trocknungsvorgang zugeführt wird. Außerdem besteht eine Einschränkung
der maximal nutzbaren Temperaturen durch die Temperaturempfindlichkeit der Kopfhaut.
Der Trocknungsvorgang dauert dadurch 20 - 40 Minuten, wobei die Trockenzeit von
langem Haar besonders lang ist.
-
Somit ergibt sich ein geringer Kundendurchsatz pro Trokkenhaube. Für
den Kunden ergibt sich eine BeeintrAchtigung des Wohlbefindens und eine erhebliche
Belastung dadurch, daß die mit warmer Feuchte beladene Luft den Sopf umströmt, die
Kopfbewegung behindert wird und die rotierenden Lüfter Personen unter der Trockenhaube
unmittelbar beschallen. Diese Nachteile sind besonders gravierend für Personen mit
schwachem Kreislauf; von denen wird die Einwirkung des Luftstromes nicht immer ohne
Schwierigkeiten ertragen.
-
Für die Arbeitsweise des Friseurs ist es weiterhin von Nachteil, daß
alle Lockenwickler vor dem Trockenprozeß angebracht werden müssen. Dadurch entsteht
eineq-genseitige Behinderung, und die Locken können nicht beliebig eng aneinander
angeordnet werden.
-
Zum industriellen Trocknen von Gütern sind weiterhin elektronische
Heizverfahren bekannt, bei denen die Wäre mittels elektromagnetischer Wechselfelder
hoher Frequenz ausschließlich direkt in der zu erwärmenden Materie ("kaltes Heizen")
selbst erzeugt wird und nicht wie bei den oben beschriebenen Verfahren nur an der
Oberfläche und im Umfeld. Die Energieeinkopplung findet direkt und nicht durch leitenden
Kontakt eines warmen Gegenstandes mit dem zu trocknenden Objekt oder durch Lufttransport
statt.
-
Je nach der Art des zu trocknenden Materials und dem Frequenzbereich
der Wechselfelder sind zwei bekannte Verfahren geeignet: - Die dielektrische Heizung
ist geeignet für verlustbehaftete, insbesondere feuchte Dielektrika. Das zu erwärmende
Material wird dabei zwischen den Platten eines Kondensators angeordnet, an dem eine
Wechselspannung höherer Frequenz von etwa 1 bis 150 YlHz angelegt ist. Dabei ist
die elektrische Leistung, die in das als Kodensator-Dielektrikum wirkende Material
übertragen wird, abhängig von der benutzten Frequenz, dem Quadrat der Feldstärke
im Feld und den dielektrischen und elektrischen Eigenschaften des Materials. Dieses
Verfahren eignet sich besonders für die Erwärmung von Materialien schlechter elektrischer
Leitfähigkeit und damit i.a. verbundener schlechter Wärmeleitfähigkeit.
-
- Mikrowellenheizung mit elektromagnetischen Wellen der Frequenz
1 bis 300 GHz. Der Erwärmungsmechanismus für Dielektrika mit Mikrowellen ist grundsätzlich
der gleiche wie bei der dielektrischen Heizung. Er basiert im wesentlichen auf absorbierender
Polarisierung, d.h. in feuchten und damit verlustbehafteten Materialien ist er besonders
wirksam. Das zu erwärmende Material wird in einen metallischen, elektrisch leitfähigen
Abschirmraum eingebracht, in dem die Mikrowellen eingekoppelt werden. In der dielektrischen
Materie wird die Energie der Mikrowellen durch Absorbtion in Wärme umgewandelt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Trocknungszeit von Haarlocken
erheblich zu verkürzen, bei niedrigen Temperaturen den Trocknungsprozeß durchzuführen,
dabei Energie zu sparen und die genannten Nachteile und unerwünschten Nebenwirkungen
zu vermeiden.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den Zwischenräumen
des Lockenwicklers und/oder seiner Umgebung, in der sich die Haarlocke befindet
und die durch eine Abschirmung begrenzt ist, eine Hochfrequenz- oder Mikrowellenfeld
eingespeist wird und durch dieses die Verdampfungswärme in Form von dielektrischer
Verlustenergie und/oder Absorbtionsenergie verzugsweise in den feuchten Anteilen
der Haarlocke entsteht.
-
Weitere Einzelheiten zur vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens
sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Als Vorrichtung für die Einbringung von hochfrequenten elektromagnetischen
Felder dienen dafür ausgestaltete Lockenwickler, deren Teile (Stege, Scheiben) Belege
von Kondensatoren bilden, zwischen die die Haarlocken hineingewickelt werden könnnen.
Für die Begrenzung der Felder zur Abschirmung der Umgebung und als weiterer Kondensatorhilfsbelag
dient eine metallische Kapselung der Lockenwickler.
-
Im Falle der Anwendung von Mikrowellen dient der Lockenwickler mit
seinen Teilen (Stegen, Scheiben) als Sendeantenne und seine Kapselung als Reflektor.
-
Die elektrische Schaltung zur Erzeugung der hochfrequenten Leistung
ist mit Halbleitern aufgebaut, die dem Stand der Technik entsprechen. Die erforderlichen
Versorungsspannungen liegen in dem hierfür üblichen, relativ niedrigen Bereich.
-
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die hoch frequente
Leistung zentral in nur einem Generator erzeugt wird und über Koaxialkabel oder
Mikrowellenhohlleiter den einzelnen Lockenwicklern zugeführt werden. Der Elektronikaufwand
ist dabei minimal; nachteilig ist die notwendige Verkabelung.
-
Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung besteht darin , daß
der Hochfrequenz- oder Mikrowellengenerator im Lockenwickler selbst oder unmittelbar
an ihm untergebracht ist, was wegen der geringen benötigten Leistung möglich ist.
-
Die Versorung kann vorteilhaft aus relativ kleinen Akkumulatoren erfolgen,
die ebenfalls diekt am Lockenwickler angebracht
sind, so daß keine
Hochfrequenz- oder Netzkabel erforderlich sind.
-
Der Energieverbrauch wird nach einer Ausgestaltung der Erfindung minimiert,
indem ein Feuchtesensor zur Abschaltung des Generators vorgesehen wird oder die
Abnahme des Energieverbrauchs durch die Veränderung der dielektrischen Verluste
im Material entsprechend dem Trocknungsprozeß am Generator ermittelt und zur Abschaltung
des Generators benutzt wird. Der Ein- bzw. Auszustand kann über eine Anzeige signalisiert
werden. Auch ist eine Abschaltung über eine Zeitschaltung möglich.
-
Das Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß die Wärme
direkt in den Haarlocken entsteht, und zwar besonders dort, wo sich die Feuchtigkeit
befindet. Eine Überhitzung von trockenem Haar ist völlig ausgeschlossen. Weiterhin
ist die für den Trocknungsprozeß erforderliche Zeit gegenüber den vorbekannten Verfahren
drastisch reduziert. Da es mit sehr hohem Wirkungsgrad arbeitet und nur einen geringen
Bruchteil der bei den vorbekannten Verfahren erforderlichen Energie benötigt wird,
ist eine netzunabhängige Speisung durch Akkumulatoren, ohne daß diese ständig nachgeladen
oder ausgetauscht werden müssen, möglich.
-
Da das Wirkungsfeld der Hochfrequenz- oder Mikrowellen durch die Konstruktion
der Lockenwickler mit der metallischen leitenden Kapselung räumlich eng begrenzt
ist, so daß es zu keiner Abstrahlung kommt, gibt es keinerlei unerwünschte Nebenwirkungen
auf die Kopfhaut ober andere Organe des Kunden, und das Klima im Friseursalon bleibt
angenehm kühl, da keine LuftorwYrmung stattfindet.
-
Für die Handhabung und Anwendung ist es ein weiterer Vorteil, daß
alle benötigten Wickeldurchmesser realisiert werden können. Die relativ teuren Generatoren
lassen sich lösbar, z.B. steckbar, mit den Lockenwicklern verbinden.
-
Außerdem kann wegen der erheblich reduzierten Zeit für den Trocknungsprozeß
mit nur einem oder wenigen Lockenwicklern fortlaufend gearbeitet werden, wodurch
zusätzlich die Behinderung durch weitere Lockenwickler entfällt.
-
Aus dem gleichen Grund kann sehr bequem in Kombination mit den modernen
Föhnfrisurtechniken gearbeitet werden.
-
In den Fig. 1 bis 4 sind verschiedene Vorrichtungen zur Anwendung
des Verfahrens dargestellt, die im folgenden beschrieben sind: Fig. 1 a bis c zeigt
eine Vorrichtung zur Trocknung von Haarlocken in Form eines Käfigwicklers mit Abschirm-Klammer.
-
Fig. a zeigt die Klammer von der Längsseite; Fig. 1b zeigt einen seitlichen
Querschnitt von dem Wickler und der Klammer; Fig. 1c gibt eine Längsseitenansicht
des Käfigwicklers mit angeschlossenem Sender- und Batterieteil.
-
Fig. 2a,b zeigen eine Seitenansicht und einen Querschnitt eines Scheibenwicklers.
-
Fig. 3a bis c zeigen eine Hohlraumklammer im Längsschnitt und in Querschnittenin
offener und geschlossener Stellung.
-
In Fig. 1a ist eine relativ einfache Abschirm-Klammer 4 aus metallischem
Werkstoff, vorzugsweise versilbertem Kupfer oder Aluminium bestehend, gezeigt. Um
einen Lagerstift 43 sind zwei halbrohrförmige Abschirmschenkel 41, die einerseits
in kammförmigen Zinken 41a,b enden und auf der anderen Seite vom Lagerstift sich
in Griffleisten 42 fortsetzen, beweglich angeordnet.
-
Die eine Stirnseite der Klammer ist durch metallische Seitenwände
45a,b überlappend abgeschlossen; die andere Seite schließt zum Sender 51 ab. Die
Zinken 41a,b greifen mit wenig Spiel ineinander, so daß zwischen ihnen Haare durchtreten
können, aber relativ wenig Hochfrequenzenergie austritt. Federn 44, die an beiden
Klammerhälften 41 bzw, 42 angreifen, halten diese im Normalzustand geschlossen.
-
Zusätzlich zu der gut leitenden Verbindung der Hälften der Klammer
im Gelenk 43 werden diese durch eine Hochfrequenz litze 46 elektrisch miteinander
verbunden.
-
In Fig. ib ist der Seitenriß der Abschirmklammer 4 gezeigt mit einem
eingesetzten Lockenwickler 20 in Art eines Käfigwicklers, dessen Längsansicht in
Fig. 1c zu sehen ist. Zwei Scheiben 23 aus Isoliermaterial sind koaxial durch Drahtstäbe
22a,b, die sich parallel zueinander zwischen den Umfängen der Scheiben erstrecken,
zu einem Zylinderkäfig zusammengehalten. Durch Zuleitungen 24a,b sind die Stäbe
24a,b jeweils alternierend mit den Kontaktelekroden 25a,b verbunden, die vorzugsweise
konzentrisch auf einer der Isolierscheiben 23 angeordnet sind.
-
Wird durch die Kontakte Hochfrequenz zugeführt, so bildet sich zwischen
den Stäben 22a,b und zwischen diesen und der Klammer 4 ein Hochfrequenzfeld aus;
so daß die Locke 1, die in den Zwischenräumen 26 und 11 sich befindet durch dieses
Feld erwärmt wird. Feuchte Luft kann zwischen den Zinken 41a,b entweichen. Auch
die Isolierkörper 23 können mit Durchbrüchen versehen sein, so daß bei einem axialen
Versatz der Seitenwände 45a,b auch an der Stirnseite feuchte Luft abziehen kann.
-
Mit einem Steck- oder Schraubanschluß 55 kann der Sender 51, der vorzugsweise
den gleichen Querschnitt wie der Wickler hat, direkt an den Wickler axial angesetzt
werden, und in der weiteren Verlängerung der Achse kann ein Batteriebehälter 52
über Anschluß 56 lösbar angeschlossen werden. Die Batterie könnte auch auf der anderen
Seite des Wicklers angeordnet werden, wenn die Zuleitung durchgeführt wird.
-
Auf der Stirnseite der Anordnuiiy Jfindt sich rille zontrollampe 53,
Cl und Lin- und Ausrasten 54a,b; on, Toff.
-
Sie sind unabhängig von der Verdrehung der Anordnung beim Wickeln
sichtbar bzw. zugänglich.
-
An der Anschlußseite 55 des Senders 51 kann neben dem Stecier noch
ein Feuchtesensor F angeordnet werden. Außerdem wird aus Sicherheitsgründen dort
ein Kontakt Sik angeordnet, der angibt, daß die Abschirmung 4 angebracht ist.
-
Fig. 2 zeigt einen Wickler 30 mit Scheibenanordnung. Er kann anstelle
des Käfigwicklers in der Anordnung Fig. 1c eingesetzt werden. Auf dem Isolierzylinder
32 befinden sich metallische Scheiben 31a,b, die alternierend über Zuleitungen 33a,b,
die im Isolierzylinder verlaufen, mit den konzentrischen Kontakten 34a,b entsprechend
verbunden sind.
-
Beim Aufwickeln der Haare 1 legen diese sich vorzugsweise in die Zwischenräume
36, in denen das Hochfrequenzfeld entsteht.
-
Die Zinken 41a,b der Abschirmklammer werden zweckmäßig mit gleicher
Teilung wie die Scheiben vorgesehen und ihre seitliche Lage so gewählt, daß ihre
Zwischenräume versetzt zu den Zwischenräumen 36 der Scheiben liegen, so daß möglicht
wenig Hochfrequenzfeld austritt.
-
Fig. 3a zeigt eine Ausführung der Abschrimklammer 70 für Höchstfrequenztechnik
in Hohlraumresonator-Bauart.
-
Diese Anordnung kann bevorzugt mit 2,45 GHz betrieben werden. Für
diese Frequenz gibt es serienmäßig Bauteile, da sich diese Frequenz günstig zum
Trocknen eignet, da bei ihr die Dielektrizitätskonstante von Wasser etwa 12 ist
verglichen zu 1,5 bei 50 MHz. Dadurch kann bei gleicher Leistungsdichte eine zwanzigfach
niedrigere Feldstärke verwandt werden.
-
Da die Wellenlänge in der Größenordnung der Abmessung eines Lockenwicklers
liegt, kann die ganze Klammer als Resonator ausgebildet werden.
-
Der Wickler 20 kann ganz aus Isoliermaterial hergestellt sein. Der
Hohlraum wird so bemessen, daß ein Wellentyp angefacht wird, bei dem entlang von
Mantellinien Äquipotiale auftreten und keine Ströme zirkular darüber fließen. Dadurch
ist es möglich, längs solcher Mantellinien den Resonator aufzuteilen und zwei gegeneinander
verdrehbare Zylinder 61,71 zu verwenden, zwischen denen die Haare d durch einen
Spalt in einer Mantellinie eintreten.
-
Die Klammer besteht aus zwei jeweils einendig und 7/8 mantelseitig
geschlossenen, metallenen Zylindern 61,71, die mit geringem Spiel ineinandergesteckt
werden können und dann soweit gegeneinander verdreht werden, daß nur ein geringer
Spalt in axialer Richtung verbleibt. Ihr Zusammenziehen und -drehen wird durch eingebaute
Magnete 62,72 unterstützt und ihre Endstellung gehalten. Der Wickler 20 wird dabei
zwischen Seitenteilen 73 und Andruckplatte 64 durch eine Druckfeder 84 gehalten.
Statt der Magnete können auch Rast- und Federmechanismen zum Zusammenhalt der Zylinderteile
verwendet werden.
-
Die Hochfrequenzenergie wird durch eine Koppelschleife 85 in den Innenraum
eingekoppelt. Sie schließt die Zuleitung 81, die durch den Kabelverbinder 82 an
dem Endstück 63 befestigt ist, ab. Die Koppelschleife 85 wird vorzugsweise durch
die Seitenwand 91 des Wicklers 20 hindurchgeführt.
-
Wegen der sehr strengen Sicherheitsauflagen bezüglich austretender
Strahlungsenergie sind die Mantelkanten der Zylinder 61, 67, 77 mit bekannten ß
Tasclxen 6S,75 versehen, die für die Wellen als Kurzschluß wirken.
-
Weiterhin sind die Zwischenräume zwischen den Kanten mit Absorbtionsmaterial
66,76 ausgefüllt.
-
In dem Bereich zwischen den Zylindern 67,71, die den Resonator bilden,
befinden sich somit die Magnete 62, 72 und Absorbtionsmaterial 66,76, wobei eine
Teilung der Magnete bezüglich einer Mittelebene 93 gegeben ist.
-
Aus der Fig. 3b, die den Querschnitt im geöffneten Zustand zeigt,
und aus Fig. 3c, die den Querschnitt verdreht in geschlossener Stellung zeigt, ist
zu erkennen, daß das Absorbtionsmaterial 76 zwischen Innenwand 71 und einer Außenwand
77 mit 2 Tasche 75 des Innenteils angeordnet ist und das Absorbtionsmaterial 66
zwischen der Innenwand 67 und der Außenwand 61 jeweils mit -2Tasche 65a,b des Außenteils
der Klammer angeordnet ist.
-
Absorbtionsmaterial 66,76 und i Taschen 65a, 75 stehen sich jeweils
gegenüber.
-
Weiterhin ist es vorgesehen, daß in dem Zwischenraum zwischen der
Außenwand 61 und Innenwand 67 ein Magnetfeldsensor, Reedkontakt o,a.so gegenüber
dem Magneten 72 untergebracht ist, daß er meldet, wenn der Resonator geschlossen
ist. Außerdem kann in dem Raum, in dem sich die Feder 84 befindet, auch ein Feuchtigkeitssensor
untergebracht werden, da dort nur eine geringe Feldstärke herrscht, wenn die Andruckplatte
64 eine Abschirmung bildet.
-
Anstelle eines Kabels 81 kann auch der Sender direkt an die Klammer,
wie in Fig. 1c gezeigt, angeschlossen werden.
-
Um ein Minimum an Hochfrequenzenergie zu verwenden und ggf. die Batterie
zu schonen, ist eine Schaltung Fig.4 vorgesehen, die die Einschaltdauer abhängig
von verschiedenen Kriterien begrenzt und damit die Funktionen des Verfahrens steuert.
-
Ausgehend von einer Batterie B oder einem entsprechenden Netzteil
wird über den Eintaster Ton die Schaltung eingeschaltet und über eine Halteschaltung
TH, die beispielsweise einen löschbaren Thyristor enthält, im Einzustand gehalten,
so lange die Undschaltung U mit allen Bedingungen erfüllt ist. Mit dem Einschalten
wird die Kontrolllampe CL, die z.B. eine Leuchtdiode sein kann, versorgt, so daß
der Bediener den Zustand erkennen kann. Will er vorzeitig ausschalten, kann er dies
über die Austaste Toff tun, die auf die Undschaltung U wirkt.
-
Über die Zeitschaltung T wird eine maximale Einschaltzeit vorgegeben
von z.B. einer Minute, die für eine vollständige Trocknung von sehr nassen Haaren
bei maximaler Füllung des Wicklers ausreicht.
-
Der Sender Se speist über Kabel bzw. Kontakt K den Lokkenwickler LW
bzw. den Hohlraumresonator. Außerdem wird von der Sendeschaltung Se über die Meßschaltung
Ps ein Meßsignal, das ein Maß für die Leistungsaufnahme erzeugt, in eine Speicherschaltuny
Pm geleitet, die das Maximum des Meßsignales speichert und dies einem Teiler R2!
R1 zuführt. In einem Komparator Pd wird das geteilte Maximumsignal mit dem Meßsignal
verglichen und Signal "Unterschreiten" der Undschaltung U zur Abschaltung zugeführt,
d.h., sinkt die aufgenommene Leistung durch entsprechende Abnahme der Feuchtigkeit
im Senderfeld unter einen durch das Teilerverhältnis vorgugebenen Prozentsatz der
Anfangsleistung, so wird der Sender abgeschaltet.
-
Außerdem ist die Einspeisung eines Schwellwertes über den Widerstand
R3 in dem Spannungsteiler R1, R2 vorgesehen, gegen den die Einspeisung des Maximumwertes
Pm durch die Diode D1 abgekoppelt wird, wenn dieser nur sehr gering ist.
-
Auf diese Weise erfolgt eine Abschaltung bei Leistungsaufnahme unterhalb
eines vorgegebenen Minimalwertes wie vor.
-
Alternativ oder zusätzlich zu der vorgenannten Abschaltung bei Absinken
der Leistungsaufnahme bzw. geringer Feuchtigkeit im Feldraum kann ein Feuchtesensor
F nahe am Trockenraum untergebracht werden, dessen Signal ebenfalls einer Schwellwertschaltung
Fs zugeführt wird, die bei einer Feuchtigkeit unter einem vorgegebenen Wert die
Abschaltung signalisiert.
-
L e e r s e i t e