DE3401155A1 - Dampferzeugender kleinkessel fuer dampfbetriebene haushaltsgeraete - Google Patents

Description

Anmelder: - 3 - D 6902/7a

Alfredo Cavalli

Via Galileo Galilei, 9

I-Pessano con Bornago (Milano)

Dampferzeugender Kleinkessel'· für dampfbetriebene Haushaltsgeräte

Die Erfindung betrifft einen dampferzeugenden Kleinkessel nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .

Bei Dampfbügeleisen oder bei anderen dampfbetriebenen Haushaltsgeräten werden bisher bekanntlich Dampfkessel verwendet, die in der Regel einen im wesentlichen plattenförmigen Kesselmantel aufweisen, uin möglichst über eine größere Fläche für den Wärmeaustausch zwischen Wärmequelle und Wasser zu verfügen und um die Abmessungen der Bauteile möglichst klein zu halten. Ein solcher Kesselmantel ist im allgemeinen mit einer Wassereinlaufbohrung, mit einem Dampfaustrittstutzen sowie mit einem Ventil für die bedarfsgesteuerte Dampfabgabe und schließlich mit einem System von Sicherheitsventilen (in der Regel Überdruckventile) versehen.

Bei den Kleinkesseln des oben genannten Typs treten bekanntlich einige technische Mangel auf, die bis heute nicht behoben werden konnten. Zu den auffälligsten Mangeln gehört der unzureichende thermische Wirkungsgrad, der außerdem bei ansteigender Betriebstemperatur noch geringer wird. Tatsächlich treten gerade infolge der Plattenbauweise des Kesselmantels erhebliche Wärmeverluste

durch Wärmeabstrahlung sowie durch den Wärmeaustausch mit der Umgebung auf, ' wobei diese Wärmeverluste bekanntlich umso größer werden, je höher die Gerätetemperatur ansteigt.

Ein weiterer Mangel besteht darin, daß der aus einem Kessel der oben genannten, dem Stand der Technik entsprechenden Bauart abgegebene Dampf häufig beträchtliche Mengen flüssigen Wassers mitführt, was sich auf die mit Hilfe des Dampfes zu erbringende Arbeitsleistung negativ auswirken und darüber hinaus eine eindeutige Gefahrensituation herbeiführen kann.

Schließlich ist unter dem Aspekt der Betriebssicherheit auf einen weiteren schwerwiegenden Mangel hinzuweisen, der darin besteht, daß bei Kesseln dieser dem Stand der Technik entsprechenden Bauweise in der Regel keine Vorrichtung angebracht ist, die den Benutzer daran hindert, den Kesselraum dann zu öffnen und erneut Wasser nachzufüllen, wenn der Innendruck noch gefährlich über dem atmosphärischen Druck liegt. Das Öffnen des Kessels unter solchen Umständen kann einen heftigen und unkontrollierten Austritt von Dampf und von noch im Kessel befindlichem kochendem Wasser zur Folge haben. Dabei neigt der Benutzer gerade dann dazu, den Kessel zu öffnen, wenn die Dampfleistung immer mehr nachläßt, weil er der Meinung ist, daß das Wasser verbraucht sei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dampferzeugenden Kleinkessel zu verwirklichen, der insbesondere für Dampfbügeleisen, aber auch für andere vergleichbare Haushaltsgeräte eingesetzt werden kann und dessen Konstruktion und Wirkungsweise die beim Stand der Technik auftretenden Mangel vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

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In der als Dampfdom ausgebildeten Kammer wird vorzugsweise ein Labyrinth zum Abscheiden der gegebenenfalls mit dem Dampf mitgeführten Wassertropfen angebracht, die von hier aus in den Kesselraum zurückgelangen können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Kleinkessel auch dadurch gekennzeichnet, daß er einen nach oben offenen Viasserbehälter aufweist, der an der Oberseite des Kesselmantels angebracht und mit diesen über die Öffnung zum Einleiten des Wassers verbunden ist, wobei die Wassereinlassöffnung durch ein manuell betätigtes Ventil geöffnet und geschlossen werden kann.

Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Kesselmantel und die dazugehörige, im wesentlichen als Dampfdom ausgebildete Kammer in einem Gehäuse untergebracht sind, das beispielsweise als Gehäuseblock für ein Dampfbügeleisen dienen kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der

Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines dampferzeugenden Kleinkessels hervor, der in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen dampferzeugenden Kleinkessels im Längsschnitt,

Fig. 2 die schematische Darstellung des dampferzeugenden Kleinkessels aus Fig. 1 in der Draufsicht,

Fig. 3 die Darstellung des dampferzeugenden Kleinkessels aus Fig, 1 und 2 in der Seitenansicht,

Fig. 4 die Darstellung der Einzelteile des Ventils aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 die schematische Darstellung eines Drehknopfes für die Handbetätigung des Ventils aus Fig. 4 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 6 die Darstellung der Einzelteiles eines Ventils aus Fig. 5 in vergrößertem Maßstab.

In den Figuren besteht der erfindungsgemäße Kleinkessel zur Dampferzeugung aus einem im wesentlichen rohrförmig ausgeführten Kesselmantel 1, der vorn und hinten durch je eine gewölbte Seitenwand 2 und 3 verschlossen und mit einer in der Mitte der oberen, ebenfalls gewölbten Kesselwand 4 angebrachten Öffnung 6 zum Einleiten des Wassers in den Kesselraum versehen ist. Zwei bewehrte elektrische Heizstäbe 7 und 8 sind innerhalb des Kesselmantels 1 längsseits angebracht und im Bereich des flachen Kesselbodens 5 mit herkömmlichen, insgesamt mit 9 bezeichneten Mitteln befestigt. Die Enden 7a,8a der Heizstäbe 7,8 ragen über die Außenlinie der gewölbten Seitenwand 2 hinaus und dienen in herkömmlicher Weise als Kontakte für den Anschluß der Heizstäbe 7,8 an eine nicht dargestellte Stromquelle.

Der Kesselmantel 1 steht im oberen Bereich mit einem Dampfdom 10 in Verbindung, der an der oberen Kesselwand 4 beispielsweise durch Anschweißen befestigt wird.

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Der Dampfdom 10 ist an seinem höchstgelegenen Punkt mit einer Öffnung 11 versehen, in die ein Dampfaustrittstutzen 12 eingesetzt ist. Ein Magnetventil 13, oder ein Ventil ähnlicher Wirkungsweise, bewirkt das Öffnen und das Schließen des Dampfaustrittstutzens 12. Das Ventil 13 wird durch schematisch dargestellte, mit 14 und 15 bezeichnete Thermostate gesteuert, die auf die Temperatur innerhalb des Kesselmantels 1 ansprechen und in herkömmlicher, nicht dargestellter Weise an das Ventil 13 angeschlossen sind.

Eine Trennwand 16 unterteilt den Innenraum des Dampfdoms 10 in zv/ei nebeneinander liegende Kammern 17 und 18, zwischen denen im oberen Bereich des Dampfdoms 10 ein Übergang besteht. Zwischen der Kammer 18 und dem Kesselmantel 1 einerseits und zwischen der Kammer 17 und der Öffnung 11 für den Dampfaustritt besteht gleichfalls Verbindung. Innerhalb des Dampfdoms 10 entsteht somit ein Labyrinth zwischen Dampfeinlaß und Dampfauslaß, das dazu dient, die gegebenenfalls im Dampf mitgeführten Wassertropfen abzuscheiden und in den Kesselmantel 1 zurückzuführen.

Ein nach oben offener, insgesamt mit 19 bezeichneter Wasserbehälter ist an der Oberseite des Kesselmantels 1 angebracht und steht mit diesem über die Öffnung 6 zum Einleiten des Wassers in Verbindung.

In die Öffnung 6 ist das stopfenförmige Unterteil 20a eines im Wasserbehälter 19 angebrachten, starren, im wesentlichen rohrförmig ausgebildeten Ventilhalters 20 kantendicht eingepaßt, in dessen Seitenwand eine Öffnung 21 vorgesehen ist, um den Übertritt des Wassers vom Behälter 19 zum Kesselmantel 1 zu ermöglichen.

In dem genannten starren Ventilhalter 20 wird in axialer Richtung der Schaft 22 eines Ventiltellers 23 geführt, dessen Ventilsitz 24 in das Unterteil 20a des Ventilhalters 20 in Höhe der Öffnung 6 eingearbeitet ist.

Der Schaft 22 ragt mit seinem oberen Ende 22a über den Ventilhalter 20 hinaus und ist an dieser Stelle mit einer Anlaufscheibe 25 oder mit einem ähnlich wirkenden Ringbund versehen, gegen den das obere Ende einer Feder 26 anliegt. Das andere Ende der Feder 2 6 stützt sich im Ventilhalter 20 ab. Durch die Feder 26 wird der Ventilteller 23 am Ventilsitz 24 gesichert. In dieser Stellung ist der Übergang vom Wasserbehälter 19 zum Kesselmantel 1 gesperrt.

Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß im Schaft 22 eine in axialer Richtung verlaufende Bohrung 27 angebracht ist, die auch durch den Ventilteller 23 hindurchführt. In Höhe des Ventiltellers 23 ist innerhalb der Bohrung 27 ein Ventilsitz 28 angebracht, in den ein Kugelventil 29 eingesetzt ist, das durch eine entsprechend vorgespannte Feder 30 belastet und dadurch in Verschlußstellung gehalten wird. Im Oberteil 22a des Schaftes 22 ist eine Radialbohrung 31 angebracht, über die die Verbindung zwischen der Axialbohrung 2 7 und der Atmosphäre herbeigeführt wird.

Sobald der Druck innerhalb, des Kesselmantels 1 über den Einstellwert der Feder 30 ansteigt, hebt das Kugelventil 29 vom Ventilsitz 28 ab und der Überdruck kann über die Axialbohrung 27 und die Radialbohrung 31 entweichen.

Das Kugelventil 28, der Ventilsitz 29 und die Feder 30 bilden zusammen mit den Bohrungen 27 und 31 ein Überdruckventil.

Um den Ventilteller 23 vom Ventilsitz 24 abzuheben und damit in Öffnungsstellung zu bringen, dient ein insgesamt mit 32 bezeichneter Drehgriff, der aus einer Scheibe 3 3 und einem Griff 34 besteht. Die Scheibe 33 ist auf einem Drehzapfen 35 montiert, der parallel zum Schaft 22 des Ventiltellers 23 im Ventilhalter 20 angeordnet ist. Die Länge des Drehzapfens 35 und der Durchmesser der Scheibe 33 sind so ausgelegt, daß die Scheibe 33 in entspre-

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chenden Abstand über dem Schaft 22 liegt. An ihrer dem Schaft 22 zugewandten Seite weist die Scheibe 33 einen Nocken 36 auf, der einen bestimmten Längenabschnitt eines Kreisbogens beschreibt und wie im folgenden ausführlicher beschrieben wird, in das Oberteil des Schaftes 22 eingreift.

Mit 37 wird eine Vorrichtung bezeichnet, die auf Druckänderung im Dampfdom 10 anspricht und demzufolge die Scheibe 33 so lange blokkiert, bis der Druck einen ganz bestimmten Wert überschreitet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kleinkessels besteht die Vorrichtung 37 aus einer elastisch verformbaren Membrane 38, die rundum abgedichtet an der Oberseite des Dampfdoms 10 angebracht ist und in diesen hineinragt. Innerhalb der Membrane 38 ist ein starrer Ventilteller 39 mit einem Schaft 40 vorgesehen, der - gegen das unter Druck stehende Medium abgedichtet - verschiebbar in einer Bohrung 41 geführt wird, die an der Oberseite des Dampfdoms 10 angebracht ist, und zwar unmittelbar unterhalb der Scheibe 33. Eine innerhalb der Membrane 38 angebrachte, entsprechend vorgespannte Feder 42 wirkt auf den Ventilteller 39. Der über den Dampfdom 10 hinausragende Teil des Schaftes 40 greift in ein Sackloch 43 ein, das in einem unterhalb der Scheibe 33 angeordneten Widerlager 44 angebracht ist. Solange der Druck im Dampfdom 10 über einem bestimmten Mindestwert (beispielsweise 1,2 atm) liegt, bleibt der Schaft 40 mit dem Sackloch 43 des Widerlagers 44 im Eingriff, so daß die Scheibe 33 nicht um den Drehzapfen 35 verstellt werden kann. Demzufolge kann der Nocken 36 nicht den Schaft 22 betätigen, so daß der Ventilteller 23 in Schließstellung in seinem Sitz 24 blockiert bleibt. Sobald jedoch der Druck im Dampfdom 10 unter den eingestellten Mindestdruck absinkt, wird die Vorspannung der Feder 42 wirksam, wodurch der Schaft 40 aus dem Widerlager 44 gelöst wird. Dadurch kann der Drehgriff 32 verstellt und der Ventilteller 23 durch den Nocken 36 in Öffnungsstellung gebracht werden. Nun kann Wasser aus dem Behälter 19 in den Kesselmantel 1 eingeleitet werden.

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An der Oberseite des Dampfdoms 10, und zwar unterhalt der Scheibe 33, wird vorzugsweise eine Öffnung 45 vorgesehen, in die ein gegen den Dampfdruck abgedichtetes, insgesamt mit 46 bezeichnetes Druckentlastungsventil eingesetzt wird.

Dieses Ventil besteht aus einem Halter 47, der druckdicht in die Öffnung 45 eingepaßt ist und der eine Durchgangsbohrung 48 aufweist"; an deren dem Dampfdom 10 zugewandtem Ende ein Ventilsitz 49 eingearbeitet ist, der seinerseits einen Tellerstopfen 50 aufnimmt, dessen Schaft 51 verschiebbar in der Bohrung 48 geführt wird und in einer bestimmten Länge über den Ventilhalter 47 hinausragt. Auf diesem Teil des Schaftes 51 sitzt eine Feder 52, die einerseits gegen eine am Schaft 51 befestigte Anlaufscheibe 53 abgestützt ist, während sie andererseits auf dem Ventilhalter 47 aufliegt und dabei den Tellerstopfen 50 in Verschlussteilung in seinem Ventilsitz 49 festhält.

Die Scheibe 33 ist an ihrer Unterseite mit einem weiteren Nocken 54 versehen, der an das überstehende Ende des Schaftes 51 des Druckentlastungsventils 56 angreift.

Auch der Nocken 54 nimmt einen bestimmten Längenabschnitt eines Kreisbogens ein, der nach der Zeit bemessen ist, während derer das Druckentlastungsventil geöffnet bleiben muß, damit der Restdruck sicher aus dem Kesselmantel 1 entweichen kann.

Die Winkelstellung der an der Unterseite der Scheibe 3 3 angebrachten Nocken 54 und 36 ist auf eine präzise Abfolge von Arbeitsgängen abgestimmt, die ira folgenden näher beschrieben wird.

Unter normalen Betriebsbedingungen, das heißt dann, wenn im Kesselmantel 1 Dampf erzeugt wird, der sich nach und nach im Dampfdom 10 sammelt, befindet sich der Ventilteller 23 in Schließstellung in seinem Ventilsitz 24 und sperrt dadurch den Übertritt des Wassers

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vom Behälter 19 in den Kesselmantel 1. Die Nocken 36 und 54 befinden sich in winkelgerechter Entfernung zu den ihnen zugeordneten Schäften 22 und 51, während der Schaft 40 mit dem Widerlager 44 im Eingriff ist. Unter diesen Voraussetzungen kann die Scheibe 33 nicht verstellt werden.

Sobald aus dem Kesselmantel 1 kein Dampf mehr abgegeben wird, weil das zuvor in ihn eingeleitete Wasser verbraucht ist, wird - und zwar erst dann, wenn der Dampfdruck im Kesselmantel 1 unter den festgelegten Mindestwert absinkt - die mit dem Schaft 40 im Eingriff befindlicheScheibe 33 freigegeben, so daß sie um den Drehzapfen 35 verstellt werden kann. Durch entsprechendes Drehen der Scheibe 3 3 kommt es zunächst zu einem Eingriff zwischen dem Nocken 54 und dem Schaft 51 des Druckentlastungsventils 46, der während des gesamten Längenweges des Nockens 5 4 aufrecht erhalten bleibt, während sich der Nocken 36 vorerst noch in winkelgerechter Entfernung von dem ihm zugeordneten Schaft 22 befindet. Erst wenn der Nocken 54 nicht mehr in das Ventil 46 eingreift (das heißt, erst wenn im Kesselmantel 1 atmosphärischer Druck herrscht), wirkt der Nocken 36 auf den Schaft 22 und gibt den Ventilsitz 24 frei, so daß erneut Wasser aus dem Behälter 19 in den Kesselmantel 1 eingeleitet werden kann.

Der Kesselmantel 1 mit dazugehörigem Dampfdom 10 und Behälter 19 ist mit herkömmlichen, nicht gezeichneten Mitteln in ein gleichermaßen als Halterung und als Schutz wirkendes Gehäuse 55 eingebaut, das vorzugsweise als Gehäuseblock 56 für ein ebenfalls nicht dargestelltes Dampfbügeleisen dienen kann.

Das Gehäuse 55 ist an der Oberseite mit einer großen Öffnung 57 versehen, die den Zugang zum Wasserbehälter 19 freigibt, damit dieser bequem befüllt werden kann. Oben am Gehäuse 5 5 ist außerdem eine weitere Öffnung 58 für die Anbringung des Griffs 33 der VentilverstelIscheibe 33 angebracht.

Das flach ausgebildete Teil 59 des Gehäuses 55 kann als Konsole für

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eine Vielzahl von Warnleuchten für die Überwachung des Kesselbetriebs verwendet werden.

Ein erster wesentlicher Vorteil, der mit dem dampferzeugenden Kleinkessel in der erfindungsgemäßen Ausführung erzielt wird, besteht im wesentlichen in einem deutlich verbesserter. Wirkungsgrad, der durch die zylindrische Formgebung des Kesselmantels ermöglicht wird. Gegenüber den nach dem Stand der Technik ausgeführten Kesseln hat der zylindrische Kesselmantel bei gleicher Verwendungsart, bei gleichem Fassungsvermögen und bei gleicher Wärmeleistung eine geringere wärmeabstrahlende Oberfläche, so daß die durch Abstrahlung und Wärmeaustausch mit der ümgebungsluft auftretenden Verluste wesentlich kleiner sind.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß bei den erfindungsgemäßen Kleinkesseln der austretende Dampf garantiert frei von Wassertropfen ist, da er über einen oberhalb des Kesselmantels angeordneten Dampfdom abgegeben wird.

Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht in den in ihrer Wirkungsweise genau aufeinander abgestimmten Sicherheitseinrichtungen, mit denen der erfindungsgemäße Kleinkessel ausgerüstet ist.

Ein v/eiterer, nicht zu unterschätzender Vorteil wird schließlich dadurch erzielt, daß der Benutzer den Vorratsbehälter ohne Umstände nachfüllen kann. In der Tat braucht lediglich eine vordosierte Menge Wassers in den Behälter 19 eingefüllt zu werden, was rasch und einfach zu handhaben ist, da der Behälter über eine ausreichend große Öffnung verfügt.

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Claims (6)

DR.- ING. H. H. WILHELM-·- brpiv.|WG.":H. DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 · GYMNASIUMSTRASSE 31Β· TELEFON (07 11) 291133/29 28 57 Anmelder; Stuttgart, den 13. Januar 1984 Alfredo CavalU Via Galileo Galilei, 9 u I-Pessano con Bornago (Milano) Ansprüche

1. Darapferzeugender Kleinkessel für dampfbetriebene Haushaltsgeräte, bestehend aus einem Kesselmantel, einer zumindest teilweise innerhalb des Kesselmantels angebrachten Heizquelle und einer Öffnung zum Befüllen des Kesselmantels mit Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselmantel (1) im wesentlichen zylindrisch geformt ist und an seiner Oberseite mit einer im wesentlichen als Dampfdom (10) ausgeführten Kammer in Verbindung steht, an deren Spitze zumindest ein Dampfaustrittstutzen (11-12) mit einem Ventil (13) zum Öffnen und Schließen des genannten Stutzens angebracht ist.

2. Dampferzeugender Kleinkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Dampfdoms (10) ein Labyrinth (16, 17 und 18) zum Abscheiden von gegebenenfalls mit dem Dampf mitgei ö.hrten Wassertropf en und zu deren Rückführung in den Kesselmantel (1) vorgesehen ist.

3. Dampferzeugender Kleinkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er des weiteren aus einem nach oben offenen Wasserbehälter (19) besteht, der an der Oberseite des Kesselmantels (1) befestigt ist und mit diesem über die Wassereintrittsöffnung (6) in Verbindung steht, wobei das Öffnen und Schließen der Wassereintrittsöffnung (6)' durch von Hand betätigte Ventilteile (22, 23 und 24) gesteuert wird, die innerhalb des Wasserbehälters (19) angeordnet sind.

4. Dampferzeugender Kleinkessel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kesselmantel (1) und der dazugehörige Dampfdom (10) in einem Gehäuse (55) untergebracht sind, das beispielsweise als Gehäuseblock (56) für ein Dampfbügeleisen dienen kann.

5. Dampferzeugender Kleinkessel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Öffnung (6) zum Einleiten des Wassers in den Kesselmantel (1) zugeordneten Ventilteile (22, 23 und 24) durch einen Nocken (36) betätigt werden, der an einem von der Außenseite des Gehäuses (55) her zugänglichen Drehknopf (32) angebracht ist, wobei zum Feststellen des Drehknopfes (32) eine auf Druckänderung im Kesselmantel (1) ansprechende Vorrichtung (37) vorgesehen wird.

6. Dampferzeugender Kleinkessel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Überdruckventil (27,28,29,30,31) und ein mit einem am Drehknopf (32) angebrachten Nocken (55) betätigtes Druckentlastungsventil (46) aufweist.