脉冲式蒸汽熨斗的制作方法

专利名称：脉冲式蒸汽熨斗的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蒸汽熨斗，该蒸汽熨斗内的水几乎是瞬间汽化的。
背景技术：
现有的蒸汽熨斗一般包括一个储水器、一个使一滴滴来自储水器的水加热而快速汽化的汽化室、一个具有熨烫表面的加热底板以及布置在加热底板上的蒸汽出口孔。
最简易的熨斗包括一个流量调节阀，在重力作用下，水通过调节阀由储水器降落到汽化室中。产生的蒸汽通过构成一个蒸汽排放通路的通道和出口孔从熨斗朝外界排出。蒸汽的体积很大，并快速经过排出通路。由于排出通路的压力损失，汽化室内的蒸汽压增加。另外，当熨斗贴靠在待熨烫织物上的时候，蒸汽从底板上的孔口排出受到阻碍，汽化室的蒸汽压还要增加。
汽化室内的这种压力阻止水进入流量调节阀，从而明显减少随后产生的蒸汽量。内部增压不能超过对应于流量调节阀出水口和储水器中水位之间的水柱高度的数值，一般为若干厘米。为此，蒸汽量在熨烫期间沿着织物和熨烫支承件急剧变化。由于压力损失与通路中蒸汽速度的平方呈正比，因此，速度受到限制，底板孔口的出口速度尤为如此，这可能不利于蒸汽进入织物。此外，无法利用雾化器中的蒸汽，雾化器需要很大的压力才能工作。
这些缺陷使得在比较精致的熨斗中要使用一个泵，使水从储水器流到汽化室，泵产生的压力比压力损失产生的压力大得多。但是，这种解决方案由于泵的价值而增加了安装和供电装置的成本。
还有一些已知的装置利用熨斗置于织物上时和不置于织物上时之间的汽化室内的压力变化使水通过。这种装置例如在文献FR2626901中提出。但是，这种装置也是成本高、比较复杂。
文献JP01262899提出的熨斗具有一个蒸汽阀，其操纵杆由一个电磁铁加以控制。该阀周期性进行工作，产生过量蒸汽，以清洗蒸汽室。阀关闭时形成增压。但是，这种装置不能用于连续获得强力的蒸汽。
蒸汽也可以处于高压下，从而解决这些问题。熨斗具有一个蒸汽发生器或与一个蒸汽发生器相连接时就是这种情况，蒸汽发生器具有一个封闭的沸腾器，水在沸腾器中缓慢沸腾。但是，这些系统成本高。

发明内容
本发明旨在克服这些缺陷，提出一种经济实用的熨斗，其中，产生的蒸汽的平均压力很高，足以解除因熨烫而造成的增压，且/或足以产生高的蒸汽出口速度，且/或足以使用一个雾化器中的蒸汽。
为此，本发明提出一种熨斗，这种熨斗包括一个处于大气压的储水器，储水器中的水流经一个位于该储水器和一个被加热与调节的汽化室之间的喷嘴，一个底板具有熨烫表面，蒸汽出口孔布置在底板上，其特征在于，这种熨斗包括使水与蒸汽的通路产生谐振或松弛振动的装置，蒸汽压力的周期性变化自动保持在一个大于对应于熨斗中水柱的压力的平均压力。
图1示出如何实现这种熨斗。图1是对于一个样机喷嘴的不同通道直径，所述蒸汽的单位质量的流量Q(克/分钟)随蒸汽出口孔的总截面S(平方毫米)而变化的曲线图。直径在每条曲线上标出。
样机起初配有一个喷嘴，其直径为0.95毫米，蒸汽出口初始截面为80平方毫米。逐渐去除一些蒸汽出口以减小蒸汽出口截面，直至截面减少到大约为25平方毫米，这样，蒸汽量不是突然减小而是慢慢减小。然后，继续减小截面，熨斗惊人地产生越来越多的蒸汽，直至24克/分钟，蒸汽出口截面仅约为10平方毫米，蒸汽出口速度高。同时，可以发现，熨斗发出声音，汽化室平均压力大幅增加，大大超过对应于供给喷嘴的水柱高度的数值。可以满意地发现，蒸汽具有很高的速度以及透入熨烫织物的良好作用，无需使熨斗贴靠织物来减小蒸汽量。可以发现，压力呈周期性变化。还可发现，蒸汽通过喷嘴压送。蒸汽在水储存器内立即重新冷凝，引起快速的、小的内破裂作用。
一方面，可以认为，汽化室具有如同由水的汽化引起的亥姆霍兹谐振腔那样的出口孔。一方面，可以认为，阀上方储水器中蒸汽的内破裂如同一个泵那样将水强行推进到汽化室中。因为汽化室从声学角度来说，是布局上不具有低谐振频率的腔室，所以可以认为，这些现象由此发生，当足够的能量保持在如此构成的谐振器中时，谐振器振荡，产生较大的增压，从而产生较高的平均压力。
这是在用喷嘴通道准确调节蒸汽出口通道时获得的。相对于现有熨斗来说，蒸汽出口明显缩小，进入喷嘴的通道增大，这样，没有上述作用，由于水多而造成的蒸汽增压可能会妨碍熨烫工作。
蒸汽出口截面的数值小于临界值，则获得增压。出口截面大于且接近该临界值，则通过喷嘴的剧烈震动或突然开启而获得工作模式的起动。因此，工作不稳定，可以解释为出口孔的过度能量损失，或者解释为压力能量很难转变成足够的动能。这种能量通常在汽化室形成暂时压降，通过喷嘴吸水。
图1示出一个样机的通道直径不同的喷嘴的不同曲线。工作模式稳定和自发起动的区域由一条虚线曲线A向右加以限定。这条曲线代表在有效区域可以由一个多项式插值的函数f(S，Q)＝0的解。作为实例，在图1所示样机的特殊情况下，该函数表述为F(S，Q)＝0.00027Q3-0.035Q2+1.258Q-S+8.18其中，S为平方毫米，Q为每分钟产生的蒸汽的克数。对于在虚线曲线上选择的点来说，函数F(S，Q)为零；如果选择工作稳定的一个点M(S1，Q1)，则函数为正值；如果工作不稳定，则函数为负值。
蒸汽出口孔通道和喷嘴直径最好调节成使函数F(S，Q)＝m10-4Q3-n10-2Q2+pQ-S+q为正值，其中，Q为蒸汽的单位质量流量(克/分钟)，S为孔口的总截面(平方毫米)。
就所述样机而言，对于一种确定的布置类型和底板，m在1.5和3.5之间，最好为2.5；n在2和4.5之间，最好为3.5；p在1和2之间，最好为1.25；
q在7和10之间，最好为8。
但是，参数随熨斗的结构而变化，其它数值范围必须进行计算，以呈现其它结构的特性。
因此，调节孔口的通道，以便处于函数F(S，Q)为正值的区域，即位于图1中虚线的左部。不仅可以调节通道截面，而且可以调节长度，以便调节在这些通道中高速流通的蒸汽的惯性作用。
喷嘴最好由一个流量调节阀的通道构成。
蒸汽出口截面选择成适合于阀的大开启范围，以便在所述工作模式下易于调节流量。
在第二实施例中，熨斗在储水器和汽化室之间包括一个止回阀。
储水器中水的很高的温度不利于良好的振荡工作。止回阀的优越性在于阻止蒸汽返回到储水器，因而加热缓慢。
止回阀和调节阀可有利地结合而形成一个子系统。在该实施例中，对于已知的汽化室和蒸汽通路来说，运行似乎更为苛刻。实际上，止回阀消除了上面所述的小的内破裂。
蒸汽通路包括蒸汽高速流通的加长通道，与止回阀和汽化室一起构成稳定的振荡蒸汽通路。
这样，即使蒸汽流量适度，熨斗工作也很稳定。蒸汽在排出之前强制高速通过一个或多个相对已知蒸汽通路较长和截面较小的通道。因此，大量蒸汽在汽化期间在通道内形成一定速度并获得动能，从而转化汽化室中产生的压力能。当进入汽化室的水的汽化结束时，这种动能有助于在一段足够的时间内排空存留在汽化室的蒸汽，使阀开启，重新进水，重新汽化，重新开始工作循环。工作频率不等于蒸汽通路的声学谐振频率，因为只要进水不完全汽化，高压就持久。因此，只要通路具有相当的动能，就足以在汽化结束时开启阀，使系统工作。
如果用一个具有出口通路的截面和长度的产品在横坐标上取代截面S，则工作特性与图1所示的相同。因此，装置可以加以调节，以获得自发而稳定的振荡。
在使用一个阀的实施例中，通过明显增大孔口尺寸，以补偿小的内破裂的不存在，并且通过使用一个与滴水装置串联的很轻的阀，无需改变底板蒸汽通路的一般传统设计，即可进行稳定的振荡工作。在这种脉动状态下，获得的流量大，有利于熨烫难以熨烫的织物。
布置在一个阀之前的滴水装置包括一个关闭一条大通道的组件，该通道用于使大水流量快速通过，开有滴水装置的孔口。一个针阀杆在其控制行程的第一部分逐渐打开孔口，在组件逐渐抬起的针阀杆行程的第二部分获得最大的水和蒸汽流量。
不作其它改进，阀的存在增加了与图1所示曲线相似的一条曲线A的向左及下方的曲率，并且减小了等截面的孔和蒸汽出口的流量，使小流量Q的工作不自动起振。因此，阀的存在需要比第一实施例更大的均匀流量开口。它还将稳定性曲线A的上部向图右方移动。对于大孔口和高流量来说，稳定性得到提高，这可以解释为没有回流、因而在储水器中不存在能量损失。蒸汽出口的截面S可以更大。
当针阀逐渐使孔口畅通时，蒸汽流量Q较小，但足以熨烫易于熨烫的织物。产生的少量蒸汽不能升高压力，不能关闭阀，不能使熨斗振荡。当对于恒定的出口截面S0，孔口增大时，工作点在蒸汽自发产生上述振荡的区域进行移动。快速进入汽化室的水产生部分由标定出口加以阻拦的一股蒸汽，压力升高，关闭阀和断开进水，汽化继续在强压下进行，直至进水量耗尽和蒸汽排空，之后，阀开启，循环重新开始。这种振荡方式确保大而有效的蒸汽流量和压力，以便熨烫难以熨烫的织物。因此，使用者可以应用适应不同的熨烫难易程度的两种工作方式。
在本发明的第三实施例中，熨斗包括一个有固定通道的阀，构成储水器和汽化室之间的喷嘴。
该实施例的工作情况和前述的一样，但是蒸汽流量由蒸汽出口通路加以限定。
最好，熨斗在蒸汽通路上还具有一个蒸汽流量调节阀。
通过对蒸汽通路的作用，而不是如同第二实施例那样对水通路的作用，来限定蒸汽流量。此外，振荡的工作情况与第二实施例相同。


参照附图和非限制性实施例，本发明将得到更好的理解。
附图如下图1是本发明熨斗的蒸汽的单位质量流量随蒸汽出口而变化的特性曲线图；图2是本发明熨斗的蒸汽的单位质量流量在接近恒定蒸汽出口S0的工况时、随蒸汽出口而变化的特性曲线图；图3是具有最大且恒定的进水通道和可变蒸汽出口截面的本发明熨斗的蒸汽的单位质量流量的特性曲线图；图4是本发明第一实施例中熨斗的纵向剖视图；图5是本发明第二实施例中熨斗的滴水装置和阀的剖视图；图6是本发明第二实施例中熨斗的纵向剖视图；图7是本发明第三实施例中熨斗的局部纵向剖视图；图8是本发明第三实施例中熨斗的纵向剖视图；图9是本发明的一个变型中熨斗的蒸汽单位质量流量随蒸汽出口而变化的特性曲线图；图10是本发明的一个变型中熨斗的滴水装置和阀的截面图。
具体实施例方式
在图4所示的本发明第一实施例中，熨斗1具有一个储水器2和一个底板3，底板3与一个加热体4进行热连接，加热体4包括一个汽化室5并配有一个加热元件7，汽化室5由一个板6加以封闭。加热体4由一个恒温器22调节温度。一个滴水装置8控制水从储水器2进入汽化室5。滴水装置具有一个孔9，孔9的截面可以由一个针阀10加以缩小。汽化室5中瞬时产生的蒸汽由通道11加以收集。蒸汽通过一个或多个标定通道12排放到外界。蒸汽最好随后通过一个分布室13分布到底板3的下面，通过底板的孔14从分布室13朝待熨烫织物排放。
如对应于样机的图1所示，通过缩小孔12的截面S，可获得具有脉动分量的运行状态，对应于最大的蒸汽流量和蒸汽平均内压。当数值选择在图上虚线曲线A的左边时，这些运行状态具有稳定的自发工作特性。
选择对应于图2所示曲线C0的滴水装置8的孔9的一条最大通道，并且用图2的横坐标上标示的截面S0来选择标定蒸汽出口12。此时，点M表示汽化为最大的工作情况。截面S0的选择与曲线C0有关，以便点M位于稳定区域。在熨斗具有1900W安装功率的非限制性实施例中，截面S0选择成等于13平方毫米，滴水装置具有1.5平方毫米的最大通道截面，对于小于24平方毫米的S0的数值，在这种结构中可获得自发的振荡工作。
当针阀关闭和水流量减少时，工作点M在图2上移动，在竖直方向上脱离曲线C0，与纵坐标轴平行地接近横坐标轴。截面S0选择成在这种操作中工作点的移动在稳定区域与曲线的最大值相交，以便进行调节。
在熨斗是热的和使用者使之开始汽化的情况下，蒸汽在感觉不到振动的脉动状态下自发产生。产生的高压蒸汽通过狭窄的通道12，其压力损失比熨烫产生的压力损失大得多。蒸汽强力排放，易于穿过织物，使熨烫工作更为容易，或者需要不多的蒸汽进行均匀的熨烫。这有助于保持良好的工作环境。
另外，压力的变化阻止水垢沉积在敏感的构件、例如旋塞上，大部分水垢被进行雾化，便于随蒸汽排出。
为此，在本发明第二实施例中，在进水孔加装一个阀，如图5所示。阀例如由一个球15构成，布置在喷嘴9端部的内径中。只要汽化室5内的压力小，阀就由于球的重量而开启，让储水器2中的水通过，然后再关闭。
在图6所示的该实施例中，通道11被延长并和出口孔12一样仔细标定，使得高速移动涉及更多的蒸汽。预先进入汽化室的水蒸发完后，系统拥有更多的能量在汽化室5内形成压降，使阀开启。通道11的入口16远离出口孔12。如有必要，通道11的长度还可以例如由一个盘绕管17加以延长，管17在汽化室5内具有一个入口，如图7所示。
工作情况与前述的实施例有很多相似之处，优越性在于储水器中没有压送，仍然保持正常温度。
在使用一个阀的本发明的优选实施例中，熨斗是一个类似于图4所示的熨斗，但是配有一个大通道滴水装置和一个阀15，如图10所示。对应于图2所示的S0的蒸汽出口截面被缩小，只是为了对于滴水装置的孔9的中等开口，能够获得自发的起振。阀15用硅酮弹性材料制成，与滴水装置串联，且有利的是非常轻。它具有朝向汽化室的一个大表面，蒸汽压力可以施加在该表面上而易于使阀关闭。滴水装置可选地包括一个具有孔9的组件25，所述组件在针阀10的开启行程结束时抬起，较快地释放储水器中水的较大的通道。在熨斗具有1900W安装功率的非限制性实施例中，截面S0选择为等于40平方毫米，滴水装置在组件位于其底板上时具有1.8平方毫米的最大通道截面，而当组件完全抬起时则具有25平方毫米的通道截面。对于可达60平方毫米的蒸汽通道截面S0来说，振荡工作自发进行。
为便于熨烫，使用者小幅度地调节蒸汽流量。如图9所示，工作点位于点M0和点M1之间。此时，熨斗以传统方式工作，无压力振荡。使用大量强力蒸汽熨烫难以熨烫的织物时，就采用旋塞控制增大流量。此时，熨斗改变运行状态，工作点m越过稳定和自激极限线A到点M1，位于点M1和点M之间，如图9所示。工作点m最多位于曲线C0上的点M，对应于阀孔的最大开度。熨斗振荡工作，其频率约为每分钟20至30个脉冲。高速排出的蒸汽穿透力很强，非常有效。配有一个大进水孔和一个阀的样机在熨斗抬起时蒸汽流量为35克/分钟，而在熨斗贴在待熨烫织物上时蒸汽流量仍达32克/分钟。因此，蒸汽流量在熨烫条件下变化很小。
图8所示的本发明第三实施例由图6所示的使用一个阀的实施例变化而来，使用一个使水通过标定孔9从储水器2进入汽化室5的通道，该通道配有一个具有一个球15的阀。但是，如此构成的喷嘴不配置水流量调节件。蒸汽通路配有一个蒸汽流量调节件20，该调节件20例如由一个针阀或一个旋塞构成，作用于通道11与孔12的连接处。
由于水进入孔9是恒定的，因此，仅使用与前述特性曲线相类似的特性曲线中的一条特性曲线，例如图3所示的曲线C0，对应于最大的汽化。调节装置20全开启，对应于出口特性曲线的点Sm和工作点M。对通道11进行标定，使得全功率工作点位于稳定区域。
当调节装置关闭出口时，点S’m靠近横坐标原点，工作点m以相应的流量沿着曲线C0，靠近图的原点。在进行的试验中，限定稳定区域的曲线A朝向原点是凹的，因此，本发明该实施例中小流量的振荡工作更具精确性和稳定性，配置几乎不很复杂。该结构也可以加装一个阀21，以当使用者干熨时，关闭水朝向汽化室5的通道。
不管是哪个实施例，蒸汽都以足够的力量输出，以便能在一个雾化器中使用。为此，只要通过一个开关将蒸汽输出引向一个雾化器、而不引向蒸汽分配室13即可。
可以设计出许多变型而不超出本发明的范围。例如，可以在第一实施例中使用一个蒸汽流量调节件。也可以很容易地使本发明适用于与所示的底板和汽化室不同的底板和汽化室，其中，可涉及具有多个加热元件的熨斗。
权利要求
1.一种熨斗(1)，它包括一个处于大气压的储水器(2)，储水器中的水流经一个位于该储水器(2)和一个被加热与调节的汽化室(5)之间的喷嘴，一个底板(3)具有熨烫表面，一些蒸汽出口孔(12)布置在底板(3)上，其特征在于，熨斗(1)包括使水与蒸汽的通路产生谐振或松弛振动的装置，蒸汽压力的周期性变化自动保持在一个大于对应于熨斗中水柱的压力的平均压力。
2.根据权利要求1所述的熨斗，其特征在于，蒸汽出口孔(12)以及阀(8)的通道(9)的直径调节成可自发获得振荡运行状态。
3.根据权利要求1或2所述的熨斗，其特征在于，喷嘴由一个流量可调的阀(8)的通道(9)构成。
4.根据权利要求2或3所述的熨斗，其特征在于，熨斗(1)在储水器(2)和汽化室(5)之间具有一个止回阀(15，9)。
5.根据权利要求4所述的熨斗，其特征在于，蒸汽通路包括蒸汽高速流通的加长通道(11)，与阀(15，9)和汽化室(5)一起构成一个稳定的自发振荡蒸汽通路。
6.根据权利要求4所述的熨斗，其特征在于，它具有无振荡运行状态和振荡运行状态。
7.根据权利要求1所述的熨斗，其特征在于，它包括一个有固定通道(9)的阀，作为储水器(2)和汽化室(5)之间的喷嘴。
8.根据权利要求7所述的熨斗，其特征在于，它还具有一个位于蒸汽通路上的蒸汽流量调节阀(20)。
9.根据权利要求8所述的熨斗，其特征在于，蒸汽通路具有蒸汽高速流通的加长通道(11)，与阀和汽化室(5)一起构成一个稳定的自发振荡蒸汽通路。
全文摘要
本发明涉及一种熨斗(1)，包括一个处于大气压的储水器(2)。储水器中的水流经一个位于储水器(2)和一个加热与调节的汽化室(5)之间的喷嘴。一个底板(3)具有熨烫表面，蒸汽出口孔(12)布置在底板(3)上。本发明的特征在于，熨斗(1)包括使水与蒸汽的通路发生谐振或松弛振动的装置。蒸汽压力的周期性变化自动保持在一个大于对应熨斗中水柱的压力的平均压力。
文档编号D06F75/08GK1505716SQ02805600
公开日2004年6月16日 申请日期2002年2月14日 优先权日2001年2月27日
发明者埃恩斯特－奥托·格勒, 阿克塞尔·韦尔温, 诺伯特·福斯, 福斯, 埃恩斯特-奥托 格勒, 尔 韦尔温 申请人:罗恩特-沃克股份有限公司