Бытовой утюг

 

Изобретение относится к производству бытовой техники и позволяет повысить экономичность и улучшить условия эксплуатации. Утюг снабжен тепловым аккумулятором Т-образной формы, заполненным легкоплавким материалом, установленным над подошвой с возможностью вертикального перемещения. При этом на нижней части теплового аккумулятора выполнен бурт, свисающий над подошвой, а над поверхностью нагрева теплового аккумулятора установлена крышка с возможностью поворота относительно горизонтальной оси, расположенной над верхней частью теплового аккумулятора. 5 ил.

Изобретение относится к производству бытовой техники.

На фиг. 1 показан утюг, вид сверху; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 слева в исходном холодном состоянии, справа в нагретом состоянии; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 подставка для утюга, вид сверху; на фиг. 5 разрез В-В на фиг. 4.

Утюг состоит из кожуха 1, бачка 2, теплового аккумулятора 3, подошвы 4. На кожухе 1 установлен кронштейн 5, на котором закреплены ручка 6 и кронштейн 7. Бачок 2 предназначен для образования пара, он состоит из корпуса 8, крышки 9, плунжеров 10, теплоизоляционных (асбестовых) прокладок 11, иглы 12 с кнопкой 13, шайб 14, пружин 15 и 16, винтов 17, гаек 18.

На бачке выполнено отверстие для заливки воды 19, заглушенное пробкой (ни отверстие, ни пробка на чертеже не показаны).

Тепловой аккумулятор 3 установлен над подошвой 4, он имеет нижнюю 20 и верхнюю 21 части, сваренные между собой. На верхней части 21 выполнено отверстие 22, в которое вставлен поршень 23, поджатый пружинами 24, установленными на винтах 25. На тепловом аккумуляторе 3 закреплена шпилька 26, на которую навинчена гайка 27. В тепловой аккумулятор помещен легкоплавкий материал 28. На нижней части 20 теплового аккумулятора 3 выполнен бурт 29, свисающий над подошвой 4, а над поверхностью 30 нагрева теплового аккумулятора 3 установлена крышка 31, облицованная теплоизоляционным материалом 32. Крышка 31 установлена с возможностью поворота относительно оси Д-Д, расположенной над верхней частью 21 теплового аккумулятора 3.

Поверхность 30 нагрева теплового аккумулятора 3 выполнена в виде вогнутой поверхности, имеющей форму факела пламени газовой горелки.

На подошве 4 закреплена планка 33, которая с подошвой 4 образует паровую камеру 34. На подошве 4 выполнены вертикальные отверстия 35 для подачи пара в зону глажения. Кроме того, на подошве 4 закреплена трубка 36, внутрь которой вставлен термометр 37. В подошву 4 ввинчены шпильки 38, на которые надеты пружины 39, втулки 40 и навинчены гайки 41.

На деталях 8 10, 23, 33 выполнены кольцевые канавки, в которые вставлены уплотнительные кольца 42.

Утюг снабжен подставкой, состоящей из опоры 43, основания 44, плиты 45, стойки 46, гайки 47, плунжера 48, уплотнительного кольца 49, пробки 50, цилиндрической полости 51, выполненной в опоре 43.

На внутренних стенках 52 С-образной опоры 43 выполнены выступы 53 формы ласточкина хвоста. В полости 51 выше плунжера 48 помещен материал 54 с температурой кипения ниже на 10-50^оС температуры плавления легкоплавкого материала 28, помещенного в тепловой аккумулятор 3 утюга.

Детали 4, 8, 9, 20, 21, 33, 43, 48 выполнены из материала с высокой теплопроводностью (например, из алюминиевого сплава), детали 1, 5, 7, 10, 12, 17, 18, 26, 36, 38, 40, 41, 44-47, 50 из материала с низкой теплопроводностью (например, из нержавеющей стали или из титанового сплава).

Детали 13 и 27 из пластмассы, а детали 42 и 49 из резины или из волокон углерода, обладающих высокими упругими свойствами при высоких температурах. Поскольку нам пока неизвестна оптимальная верхняя температура подошвы, необходимая для глажения льняных тканей, то в качестве легкоплавкого материала 28 принимаем один из материалов (справочник химика. Т. 1, Л.М. 1963), представленных в табл. 1.

Помимо чистых металлов и солей в качестве легкоплавкого материала могут быть использованы органические вещества и сплавы металлов с узким температурным интервалом кристаллизации. В качестве материала 54 предлагаем один из материалов, представленных в табл. 2.

Утюг работает следующим образом.

После установки подставки на газовую плиту открывают газовый кран и поджигают газ. Между выступами 53 (в ласточкины хвосты) подставки устанавливают утюг, при этом боковые конусные стенки Г (фиг. 1, 2) теплового аккумулятора 3 утюга соприкасаются с выступами 53 опоры 43 (утюг и крышка 31 остаются в вертикальном положении). Газовый факел нагревает поверхность 30 нагрева теплового аккумулятора 3 утюга. Температура аккумулятора 3 и опоры 43 поднимается до тех пор, пока она не достигает температуры плавления материала 28. По достижении опорой 43 температуры кипения материала 54 последний начинает кипеть, в полости 51 над плунжером 48 образуется избыточное давление пара материала 54, которое стремится поднять опору 43 относительно плунжера 48. Однако на опоре 43 установлен утюг. Вес утюга и самой опоры 43 препятствует подъему опоры 43 за счет малого давления пара материала 54.

При дальнейшем нагреве газовым пламенем теплового аккумулятора 3 его температура остается постоянной, а тепло, подводимое к аккумулятору 3, расходуется на расплавление материала 28. После того, когда весь материал 28 расплавится, вновь начинает подниматься температура теплового аккумулятора 3 и опоры 43. Это приводит к росту давления пара материала 54 в полости 51 над плунжером 48.

Пар, преодолевая вес утюга и опоры 43, поднимает опору 43 с утюгом относительно плунжера 48 и относительно газового факела. Это приводит к уменьшению (или прекращению) подвода тепла к тепловому аккумулятору 3 и опоре 43 и их температуры остаются практически постоянными.

Когда тепловой аккумулятор 3 утюга холодный, то на его верхней плоскости лежит бачок 2, внутри которого находится вода 19. Бачок 2 прижат к аккумулятору 3 пружинами 16, натяг которых регулируется винтами 17. При нагреве аккумулятора 3 часть тепла от него передается бачку 2 и происходит нагрев воды. Когда температура бачка 2 достигает 100^оС вода 19 в бачке 2 закипает и образуется водяной пар. По достижении определенной величины пара последний поднимает бачок 2 относительно плунжеров 10 за счет разности площадей нижнего и верхнего торцов бачка 2 на величину площадей плунжеров 10.

При поднятии бачка 2 между бачком 2 и аккумулятором 3 образуется воздушный зазор. Теплопроводность воздуха (воздушного зазора) намного ниже теплопроводности алюминиевых сплавов. Дальнейший подвод тепла от аккумулятора 3 к бачку 2 уменьшается (или прекращается), в бачке 2 вода 19 и пар находятся под определенным давлением, необходимым для распаривания изделий при глажении. Данное давление пара отрегулировано винтами 17, действующими на пружины 16.

Под тепловым аккумулятором 3 расположена подошва 4 утюга. Пружины 39 постоянно стремятся прижать аккумулятор 3 к подошве 4. В зависимости от температуры, до которой необходимо нагреть подошву 4, между аккумулятором 3 и подошвой 4 установлен определенный воздушный зазор, который является своеобразным редуктором температуры. Зазор нужной величины устанавливают гайкой 27. Навинчивая гайку 27 на шпильку 26, поднимают аккумулятор 3 относительно подошвы 4 и увеличивают зазор.

Свинчивая гайку 27 со шпильки 26 дают возможность пружинам 39 уменьшать зазор между аккумулятором 3 и подошвой 4. При нагреве утюга над газовым пламенем рабочий может подрегулировать зазор между аккумулятором 3 и подошвой 4, наблюдая за показанием температуры на термометре 37, показывающим фактическую температуру подошвы утюга (в подошву 4 утюга может быть установлен термометр в виде спирали из биметаллической пластины, уменьшающей или увеличивающей угол закручивания спирали при нагреве или охлаждении подошвы).

При сохранении практически постоянной температуры аккумулятора 3 зазор определенной величины между аккумулятором 3 и подошвой 4 обеспечивает нужный перепад температур между аккумулятором 3 и подошвой 4 и тем самым поддерживает постоянство температуры подошвы 4. Таким образом, при нагревании утюга над горелкой газовой плиты удается нагреть аккумулятор 3 до определенной температуры (например, до 240^оС) и в дальнейшем поддерживать данную температуру; бачок 2 нагревать до определенной температуры (например, до 120^оС) и поддерживать в нем нужное давление пара (например, 0,5 атм); подошву 4 нагревать до любой нужной температуры (не выше температуры аккумулятора 3) и поддерживать ее практически постоянной.

Когда утюг нагревается до необходимой температуры, а опора 43 поднимается над газовой горелкой, рабочий снимает утюг с подставки и гладит им изделие. При переводе утюга из вертикального в горизонтальное положение крышка 31 остается в вертикальном положении и закрывает поверхность 30 нагрева теплового аккумулятора 3 теплоизоляционной асбестовой прокладкой 32 крышки 31, что приводит к уменьшению рассеивания тепла от поверхности нагрева 30 в окружающую атмосферу.

При глажении изделия подошва 4 отдает часть тепла изделию, но она продолжает получать тепло от аккумулятора 3. При глажении изделий в аккумуляторе 3 происходит кристаллизация материала 28 и выделение тепла кристаллизации, при этом температура аккумулятора 3 остается практически постоянной.

Если возникает необходимость распаривания изделий при глажении рабочий нажимает кнопку 13 и опускает иглу 12 вниз, сжимая пружину 15. При опускании иглы 12 радиальное отверстие иглы 12 соединяется с полостью бачка 2 и в данное отверстие устремляется водяной пар.

Из радиального отверстия пар поступает в осевое отверстие, а из последнего в паровую камеру 34, из которой по отверстиям 35 пар попадает на разглаживаемое изделие. При использовании паром давление пара в бачке 2 падает, пружины 16 прижимают (полностью или частично) бачок 2 к аккумулятору 3, увеличивается подвод тепла к бачку 2 от аккумулятора 3, это приводит вновь к возрастанию давления пара в бачке. При необходимости прекращения распаривания изделий рабочий убирает палец с кнопки 13, пружина 15 поднимает иглу 12, радиальное отверстие иглы 12 оказывается перекрытым крышкой 9 и пар перестает поступать из бачка 2 в паровую камеру 34. По достижении в бачке 2 критического давления бачок 2 вновь поднимается над аккумулятором 3.

При длительном глажении изделий после того, когда затвердевает весь материал 28, температура аккумулятора 3 и подошвы 4 начинает падать. Утюг вновь требуется поставить на подставку и вновь расплавить в нем легкоплавкий материал 28.

Однако рабочий, разглаживая изделие, утюгом пользуется не постоянно, 60-70% времени он гладит изделие, а затем ставит утюг на подставку, а сам в это время сворачивает и убирает выглаженное изделие, готовит к глажению другое изделие и т.д.

При достаточной массе материала 28 можно достичь такой продолжительности глажения, при которой рабочий не будет простаивать из-за нагрева утюга на подставке, т.к. в каждом среднем цикле глажения материал 28 не будет успевать весь кристаллизоваться, а будет оставаться частично не затвердевшим.

Снабжение утюга тепловым аккумулятором 3, заполненным легкоплавким материалом 28, позволяет стабилизировать температуру подошвы 4 утюга при глажении, при этом позволяет обходиться без термоэлектрического нагревателя и терморегулятора, использовать для нагрева утюга газ, являющийся менее дефицитным источником тепла по сравнению с электроэнергией в нашей стране.

Выполнение теплового аккумулятора 3 Т-образной формы позволяет нагревать над газовым пламенем только тепловой аккумулятор 3, не нагревая при этом непосредственно от газового пламени ни бачок 2, ни подошву 4, а это позволяет иметь различные температуры бачка 2 и подошвы 4, причем в бачке 2 можно иметь любое давление пара, а на подошве 4 иметь любую температуру.

Кроме того, Т-образная форма аккумулятора 3 позволяет греть и коптить поверхность нагрева 30 аккумулятора 3, предотвращая от покрытия копотью рабочую поверхность подошвы 4.

Установка теплового аккумулятора 3 над подошвой 4 с возможностью вертикального перемещения и снабжение теплового аккумулятора 3 механизмом вертикального перемещения позволяет создавать и регулировать зазор между аккумулятором 3 и подошвой 4, являющийся своеобразным редуктором температуры, позволяющим устанавливать любую температуру подошвы 4 и держать ее в течение любого необходимого времени при глажении изделий.

Выполнение в тепловом аккумуляторе 3 отверстия 22 и установка в него подпружиненного поршня 23 позволяет компенсировать усадку и расширение материала 28 при кристаллизации и плавлении и обеспечить плотность контакта материала 28 со всеми стенками аккумулятора 3, а это увеличивает стабилизацию нагрева бачка 2 и подошвы 4.

Использование в качестве легкоплавкого материала 28 материала с температурой плавления, равной максимальной температуре подошвы 4, позволяет изменять температуру подошвы 4 от максимума практически до нуля, используя один и тот же материал 28. В утюге может использоваться материал 28 с более высокой температурой плавления по сравнению с максимальной температурой подошвы.

Однако в этом случае между аккумулятором 3 и подошвой 4 всегда будет оставаться гарантированный зазор, а это приведет к увеличению высоты утюга и повышенному расходу тепла на нагрев аккумулятора 3. Однако заявляемый утюг найдет более широкое применение (например, при склеивании пакетов из полиэтиленовой пленки и других пластмасс, вулканизации резино-технических изделий и т.д.) и возможно окажется необходимым использовать материал 28 с температурой плавления выше 240^оС, необходимой для глажения льняных изделий.

Если использовать материал 28 с температурой плавления более низкой по сравнению с максимальной температурой подошвы 4, то мы не достигнем максимальной температуры подошвы 4, так как тепловой pедуктоp, работающий на принципе изменения зазора, может только понижать температуру подошвы 4 по сравнению с температурой аккумулятора 3. При нулевом зазоре между аккумулятором 3 и подошвой 4 и высокой теплопроводности аккумулятора 3 и подошвы 4 можно достичь равенства температур аккумулятора 3 и подошвы 4.

Выполнение на нижней части теплового аккумулятора 3 бурта 29, свисающего над подошвой 4, позволяет уменьшить вытеснение нагретого воздуха из зазора между деталями 3 и 4, поскольку нагретый воздух поднимается вверх и удерживается буртом 29 от растекания в стороны. Это приводит к уменьшению тепловых потерь от аккумулятора 3 в окружающую среду.

Кроме того, бурт 29 образует с подошвой 4 своеобразное лабиринтное уплотнение, также уменьшающее вытекание горячего воздуха из зазора между деталями 3 и 4. Аналогичную функцию выполняет бурт на бачке 2, крышка 31 с теплоизоляционным материалом 32 над поверхностью нагрева 30 и теплоизоляционное покрытие на наружной части крышки 9, на боковых стенках бачка 2, подошвы 4 и теплового аккумулятора 3, кроме поверхностей Г, соприкасающихся с выступами 53 подставки.

Закрепление крышки 31 с возможностью поворота относительно горизонтальной оси Д-Д, расположенной над верхней частью теплового аккумулятора 3, позволяет крышке 31 все время находиться в вертикальном положении независимо от того, в горизонтальном или вертикальном положении находится утюг, а для утюга это важно, поскольку при горизонтальном положении утюга крышка закрывает поверхность 30 нагрева, а при вертикальном положении утюга открывает поверхность 30 нагрева без выполнения дополнительных движений рабочего, направленных на закрывание и открывание крышки 31.

Для более эффективного использования факела пламени газовой горелки поверхность 30 нагрева теплового аккумулятора 3 выполнена вогнутой по форме факела (в виде негатива формы пламени). Факел пламени может быть сфотографирован, по фотографии может быть изготовлен пуансон штампа, которым до или после сваривания нижней 20 и верхней 21 частей проведено выдавливание поверхности 30 нагрева нужной формы.

Снабжение подставки утюга основанием 44 С-образной формы позволяет ставить подставку на газовую плиту так, что горелка плиты оказывается непосредственно под поверхностью 30 нагрева аккумулятора 3. Снабжение подставки стойкой 46, установленной на основании 44, и плунжером 48, навинченным на стойку 46, позволяет регулировать предварительную высоту утюга над факелом газовой горелки. Выполнение полости 51 в опоре 43 и заполнение данной полости материалом 54 с температурой кипения ниже на 10-50^оС температуры плавления материала 28 позволяет предотвратить перегрев аккумулятора 3 путем поднятия опоры 43 вместе с утюгом относительно газового пламени горелки газовой плиты. Материал 50 придется подбирать опытным путем, поскольку нам пока не известны точно вес опоры 43, вес утюга, трение между кольцом 49 и стенками полости 51.

Выполнение опоры 43 С-образной формы и изготовление на внутренних стенках опоры 43 выступов в форме ласточкина хвоста позволяет легко устанавливать утюг над пламенем горелки, нагревая при этом только поверхность 30 нагрева аккумулятора 3, оставляя холодной ручку в стороне от пламени.

Таким образом, отличительные признаки заявляемого утюга расширяют потребительские свойства утюга, повышают производительность труда при глажении изделий, увеличивают долговечность утюга, улучшают удобства глажения, упрощают конструкцию утюга и снижают трудоемкость изготовления утюга.

Наиболее важное преимущество повышение потребительских свойств. Возможность устанавливать любую температуру подошвы утюга и вести глажение изделий при постоянной температуре это значит предотвратить разрушение изделий при глажении, снизить энергозатраты и резко сократить время на глажение.

Заявляемый утюг практически будет вечным, поскольку в нем нет электроспирали, которая постоянно перегорает, нет терморегулятора с контактами, которые постоянно подгорают, нет электрошнура, который постоянно разрушается в месте заделки вилки и т.д. В заявляемом утюге нужно подобрать материал 28, который не будет разъедать корпус аккумулятора 3 или его покрытие.

Трудоемкость изготовления утюга может быть доведена до бесконечной малой величины, поскольку все детали утюга могут изготовляться на автоматизированных роторных комплексах без вмешательства человека. На плите 45 подставки может быть смонтирован термоэлектрический нагреватель, который станет источником нагрева теплового аккумулятора 3 утюга.

Формула изобретения

БЫТОВОЙ УТЮГ, содержащий подошву, кожух с ручкой, тепловой аккумулятор, установленный над подошвой, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и улучшения условий эксплуатации, на обращенной к подошве поверхности теплового акумулятора выполнен охватывающий подошву бурт, а над противоположной поверхностью теплового аккумулятора установлена с возможностью поворота относительно горизонтальной оси введенная в утюг крышка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6