ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УТЮГ
ELECTRIC IRON

Изобретение относится к области домашних электрических приборов и может быть использовано в быту.
В настоящее время на рынке имеется широкое разнообразие утюгов различных мировых производителей. При конструировании утюгов используются последние технологические достижения по созданию материалов с минимальным трением, микропроцессорная техника, современный дизайн, решены вопросы электробезопасности.
Общепринятыми параметрами, характеризующими качество утюгов, являются:
- Мощность,
- Вес,
- Качество подошвы,
- Устойчивость,
- Эстетическая привлекательность и ряд других.
В промышленных гладильных системах, например, типа гладильных катков вводится еще один параметр - скорость глажения. Этот параметр определяется как количество метров выглаженной ткани определенной ширины в единицу времени, например в минуту (м/мин).
В бытовых утюгах эта характеристика не используется, т.к. скорость глажения при прочих равнозначных параметрах определяется не машиной, а человеком, который осуществляет глажение. Чем большее количество движений он сделает рукой с утюгом за единицу времени, тем выше будет скорость глажения.
В качестве аналога настоящего изобретения принят электрический утюг марки Turbo Pro 525 компании «TEFAL». См. Инструкция по эксплуатации. Москва, 2006 г.
В качестве прототипа изобретения принят электрический утюг марки S1 6595 компании "BRAUN", содержащий подошву, нагреватели, корпус с ручкой. См. Инструкция по эксплуатации. Москва, 2006 г.
Общим недостатком аналога и прототипа является зависимость скорости глажения бытовым утюгом от человеческого фактора. Одним и тем же утюгом скорость глажения у разных людей будет разная.
Целью изобретения является создание электрического утюга, в котором снижен уровень этой зависимости.
Согласно изобретению эта цель достигается тем, что подошва утюга выполнена в форме диска с возможностью его вращательного движения вокруг своей оси симметрии, а в состав электрического утюга введены установленные на корпусе привод подошвы, блок питания привода и устройство передачи питания на нагревательные элементы, при этом блок питания привода соединен с приводом подошвы, а блок питания нагревательных элементов соединен с входом устройства передачи питания на нагревательные элементы, выход которого соединен с нагревательными элементами.
Блок-схема электрического утюга изображена на фиг.1-6
На фиг.1-6 обозначено:
1 - корпус
2 - ручка
3 - подшипник
4 - ось вращения
5 - подошва
6 - нагревательные элементы
7 - привод подошвы
8 - блок питания привода
9 - устройство передачи питания на нагревательные элементы
10 - блок питания нагревателей
11 - выключатель питания
12 - неподвижная подошва
13 - концентрическое отверстие
14 - зазор
15 - нагревательные элементы
16 - жесткая связь
17 - выключатель привода подошвы
18 - датчик контакта подошвы
19 - поверхность глажения
20 - датчик контакта ручки с рукой лица, производящего глажение
21 - логический элемент
22 - релейный элемент
23 - блок управления режимами движения привода подошвы
24 - переключатель режимов движения привода подошвы
25 - отверстия для выхода пара
26 - блок парообразования
Электрический утюг, изображенный на фиг.1, состоит из корпуса 1 с ручкой 2. В корпусе 1 в подшипнике 3 закреплена ось вращения 4 подошвы 5, которая выполнена в форме диска. На подошве 5 установлены нагревательные элементы 6. В корпусе 1 установлены привод подошвы 7, блок питания привода 8, устройство передачи питания на нагревательные элементы 9, установленные на вращающейся подошве 5, блок питания нагревательных элементов 10. Также на корпусе утюга закреплен выключатель питания 11.
На фиг.2 изображен электрический утюг с установленной на корпусе 1 неподвижной подошвой 12, которая содержит концентрическое отверстие 13 и сопрягается с подошвой 5 по периметру концентрического отверстия 13 с зазором 14. На подошве 12 размещены нагревательные элементы 15, соединенные с блоком питания нагревательных элементов 10. Крепление неподвижной подошвы 12 к корпусу 1 на фиг.2 показано жесткой связью 16.
На фиг.3 изображен электрический утюг с выключателем питания привода подошвы 17, выход которого подключен к входу блока питания привода 8, а вход к выходу выключателя 11.
На фиг.4 изображен электрический утюг, на подошве которого 5 установлен датчик контакта подошвы 18 с поверхностью глажения 19, а на ручке 2 установлен датчик контакта ручки с рукой лица, производящего глажение 19.
На корпусе 1 установлены логический элемент 21 и релейный элемент 22. Выходы датчиков 18 и 20 подключены ко входам логического элемента 21, выход которого соединен с управляемым входом релейного элемента 22. Коммутируемый вход релейного элемента 22 подключен к выходу выключателя питания 11, а выход - ко входу блока питания привода 8.
На фиг.5 изображен электрический утюг, на корпусе 1 которого установлен блок управления режимами движения привода подошвы 23 и переключатель режимов движения привода подошвы 24. Выход блока 23 подключен ко входу привода 7, а вход - к выходу переключателя режимов движения 24.
На фиг.6 изображен электрический утюг, подошва 5 которого снабжена отверстиями 25 для выхода пара и на ней установлен блок парообразования 26.
Работа устройства, изображенного на фиг.1, происходит следующим образом. Выключателем 11 подается внешнее питание 220 В или 110В на блок питания привода подошвы 8 и блок питания нагревателей 10.
Блок питания привода подошвы 8 формирует требуемое напряжение питания и подает его на привод подошвы 7. Привод 7 вращает в подшипниках 3 ось 4, на которой установлена подошва 5, выполненная в форме диска.
На нагревательный элемент 6, расположенный на подошве 5, питание поступает через устройство передачи питания на нагревательные элементы 9. Это устройство обеспечивает передачу питания с неподвижно установленного на корпусе 1 блока питания 10 на блок нагревателей 6, установленный на вращающейся подошве 5.
Нагретая элементом 6 вращающаяся подошва 5 может использоваться для глажения. При глажении подошва 5 совершает два вынужденных движения - возвратно-поступательное  под действием руки человека, который держит утюг за ручку 2, и дополнительное вращательное  вокруг оси 4 под действием привода 7.
За счет дополнительного вращательного движения подошвы 5 количество прохождений подошвы по поверхности глажения за единицу времени возрастает по сравнению с традиционным возвратно-поступательном движением, а это приводит к увеличению скорости и улучшению качества глажения.
Так, например, при радиусе подошвы R=5 см, угловой скорости вращения подошвы w=1 об/сек, времени глажения Т=60 сек эквивалентное дополнительное перемещение S подошвы составит 3 м.
S=V*Т, где V=w*R - линейная скорость точки, расположенной на подошве на расстоянии от центра вращения, равном R.
V=1 об/сек*5 см=5 см/сек, S=5 см/сек*60 сек=300 см=3 м.
Процесс глажения устройством, изображенным на фиг.2, заключается в следующем. При включении питания выключателем 11 питание поступает на нагревательные элементы 15 неподвижной подошвы 12 и 6 вращающейся подошвы 5. Одновременно включается привод вращения 7 подошвы 5. Устройство готово к работе. Глажение производится двумя подошвами - неподвижной 12 и вращающейся 5. За счет введения в устройство неподвижной подошвы 12 с общепринятой для утюга формой увеличивается площадь контакта материала с утюгом и улучшается возможность глажения труднодоступных мест за счет традиционной заостренной носовой части неподвижной подошвы 12. Сочетание в конструкции устройства двух типов подошв - вращающейся 5 и неподвижной 12 позволяет сохранить все положительные свойства традиционного устройства и добавить к ним новые, что в конечном итоге приводит к повышению качества глажения.
Устройство, изображенное на фиг.3, работает следующим образом. При подаче питания выключателем 11 питание поступает только на блок питания нагревателей 10. В течение некоторого времени происходит разогрев подошвы 5. Когда подошва нагревается до требуемой температуры, с помощью выключателя 17 подают питание на блок питания привода 8, который формирует требуемое напряжение питания привода подошвы 7. В результате подошва 5 начинает вращаться и устройство готово к работе. Введение в устройство выключателя 17 обеспечивает целесообразную последовательность операций при подготовке устройства к работе.
Выключателем 17 можно также отключить привод вращения 7 в процессе глажения. Тогда утюг используется в традиционном режиме с неподвижной подошвой.
Устройство, изображенное на фиг.4, работает следующим образом. При подаче питания выключателем 11 питание поступает только на блок питания нагревателей 10. В течение некоторого времени происходит разогрев подошвы 5. Когда подошва нагревается до требуемой температуры и лицо, производящее глажение, берет устройство за ручку 2 и устанавливает на поверхность глажения 19, срабатывают два датчика - датчик контакта подошвы 18 с поверхностью глажения 19 и датчик контакта ручки с рукой лица, производящего глажение 20. Сигналы с датчиков поступают на логический элемент 21. Логический элемент 21 генерирует сигнал на выходе только в том случае, когда одновременно сигналы с двух датчиков 18 и 20 поступают на его входы. Сигнал с выхода логического элемента 21 поступает на управляющие контакты релейного элемента 22, на коммутируемый рабочий вход которого поступает питание от выключателя 11. При наличии сигнала на управляющих контактах релейный элемент 22 замыкает цепь питания блока питания привода 8 и на него поступает питание. Блок питания привода 8 вырабатывает питание привода подошвы 7. Привод 7 включается и подошва 5 начинает вращаться.
Таким образом, вращение подошвы возможно только в случае установки устройства на поверхность глажения и нахождения его в руках лица, производящего глажение.
Это обеспечивает безопасность при работе с устройством, в котором имеются вращающиеся узлы.
В зависимости от типа материала, подлежащего глажению, его влажности, степени измятости и т.п. в устройстве, изображенном на фиг.5, введены следующие режимы вращательного движения подошвы 5:
- Вращение подошвы с различными значениями угловой скорости W;
- Колебательное движение подошвы по закону A*sinWt с различными значениями амплитуды А и угловой скорости колебаний W.
Выбор режимов движения осуществляется переключателем режимов движения 24. Сигнал, несущий информацию о выбранном режиме, поступает от переключателя 24 на блок управления режимами движения 23. В соответствии с выбранным режимом блок управления режимами движения подошвы 23 формирует требуемый сигнал управления приводом подошвы 7. В соответствии с управляемым сигналом привод 7 задает вращательное или колебательное движение подошве 5 с требуемыми числовыми параметрами W и А.
Устройство, изображенное на фиг.6, работает следующим образом. В случаях, когда необходимо глажение с отпариванием, включают блок парообразования 26, который вырабатывает пар с требуемыми характеристиками. Этот пар через выпускные отверстия 25 подается на материал.
При реализации предлагаемого изобретения возникает ряд новых для данного типа устройств конструкторско-технологических задач:
- Изготовление подошвы в форме диска;
- Передача питания с неподвижной части устройства (корпуса) на вращающуюся подошву;
- Осуществление вращения подошвы с помощью управляемого привода;
- Автоматическая схема включения привода подошвы.
В остальном в предлагаемом устройстве могут быть использованы применяемые в таких устройствах технические решения.
Указанные задачи могут быть легко решены на существующем уровне развития техники.
Изготовление подошвы в форме диска - задача чисто технологическая и решается на том же оборудовании, на котором изготавливают подошвы традиционной формы и по той же технологии. Все зависит только от чертежей, по которым требуется изготовить детали.
Передача питания с неподвижной части на подвижную может быть решена с помощью устройств, давно и широко применяемых в других областях техники. Известны токосъемные устройства в гироскопической технике, в электрических машинах - щетки генератора и т.п. Аналогичные устройства могут использоваться и в данном устройстве.
Управляемые приводы широко применяются в бытовой технике: миксеры, мясорубки, различного рода кухонные комбайны и т.п. По аналогии с ними может быть разработан управляемый привод с требуемыми характеристиками.
Автоматическая схема включения привода подошвы может быть построена на оптоэлектронных датчиках типа CNY 75, которые часто используются в системах управления в качестве датчиков первичной информации. Схема обработки сигналов этих датчиков чрезвычайно простая и включает логический элемент И-И и управляемое реле.
Предлагаемое изобретение позволит повысить эффективность и увеличить скорость глажения.