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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum sicheren Betrieb eines programmgesteuerten
Wäschetrockners,
insbesondere ein Verfahren zur Erkennung von Störungen der Trommelbewegung
und zum Schalten des Heizstromes für die Trockenluft in Abhängigkeit
von der Drehbewegung der Trommel, sowie einen das Verfahren realisierenden
Wäschetrockner.
Die Erfindung geht aus von einem programmgesteuerten Wäschetrockner
mit einer drehbaren Trommel, in der das zu trocknende Gut eingebracht
und während
des Trocknungsprozesses bewegt wird, mit einer Antriebseinheit für die Trommel, mit
einer Heizung zum Erwärmen
der Trockenluft und einem Gebläse,
durch das der Trockenluftstrom in das Innere der Tommel geleitet
wird.
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Wäschetrockner
mit einer drehbaren Trommel, in der das zu trocknende Gut bewegt
und mit erwärmter
Trockenluft beaufschlagt wird, sind in vielfältigen Ausführungsvarianten im Einsatz.
Durch das ständige
Umwälzen
des Trockenguts in der Trommel wird einerseits ein gleichmäßiger Trocknungsprozess bewirkt,
zum anderen ergibt sich daraus die Möglichkeit, mit hohen Trockenluft-Temperaturen
arbeiten zu können,
wodurch der Trocknungsprozess erheblich verkürzt wird.
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Ein
sehr hoch aufgeheizter Trockenluftstrom birgt andererseits die Gefahr
in sich, dass bei Störungen,
die zu einem Trommelstillstand oder einer stark verlangsamten Trommelbewegung
führen,
das Trockengut partiell zu stark erhitzt und dadurch beschädigt werden
kann. Dem zu begegnen sind Verfahren und Vorrichtungen entwickelt
worden, einen Trommelstillstand zu erkennen und den Trockenluftstrom oder
die Heizung für
die Trockenluft in einem solchen Störungsfall zu unterbrechen bzw.
zu reduzieren.
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Bekannt
ist aus der
DE 101 63 185 ein
Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art, bei der eine optische
Einrichtung zur Erfassung der Drehbewegung einer Trommel eingesetzt
wird. Die Trommel ist mit Reflexionsmarken bestückt, die das Licht von einer
Strahlungsquelle zu einem Empfänger
reflektieren. Die Ausgangssignale eines als Empfänger eingesetzten optischen
Sensors werden steuerungsintern ausgewertet. Die zum Empfänger reflektierte Strahlung
ist abhängig
von der Drehzahl der Trommel. Bei Änderungen des empfangenen Lichts,
die auf Störungen
der Trommelbewegung zurückzuführen sind,
wird die Heizung für
den Trockenluftstrom abgeschaltet oder deren Leistung verringert.
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Die
Funktionssicherheit einer derartigen Abschaltvorrichtung hängt ab von
der sicheren Erfassung der optischen Messsignale und deren richtige Analyse
durch die geräteinterne
Steuerung. Es besteht die Gefahr, dass beispielsweise durch Verschmutzungen
auf den Reflexionsmarken oder dem Lichtempfänger die Signalaufnahme derart
verfälscht wird,
dass es zu Fehldeutungen in der geräteinternen Steuerung und als
Folge davon zu Abschaltungen kommen kann bei ansonsten störungsfreiem
Trommellauf.
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Nachteilig
ist auch, dass die eingesetzte Lichtquelle, die Reflexionsmarken
und der Lichtempfänger
zusätzliche
Bauteile sind, die ausschließlich zur Überwachung
des Trommellaufs installiert werden. Neben den Anschaffungskosten
sind insbesondere der Aufwand für
die Montage der Einzelteile und ihre Justierung sehr hoch. Eine
solche Überwachungsvorrichtung
ist insgesamt unökonomisch.
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Bei
einem in der
DE 197
32 932 A1 beschriebenen Wäschetrockner wird ein Riss
oder ein Abgleiten des den Antriebsmotor mit der Wäschetrommel verbindenden
Antriebsriemens über
einen Vergleich der Motordrehzahlen bei belastetem und unbelastetem
Motor festgestellt. Der bei einem Riemenriss unbelastete Motor läuft mit
einer signifikant höheren Drehzahl.
Die Änderung
der Drehzahl wird über
eine Irregularitätsdetektionseinrichtung
erfasst und löst beim
Erkennen einer Störung
ein Signal zum Abschalten des Motors aus. Da der Motor zugleich
Antrieb für
das Gebläse
ist, wird mit dem Abschalten des Motors auch der Prozessluftstrom
unterbrochen, so dass die in der Trommel nunmehr ruhend lagernde Wäsche nicht überhitzt
werden kann.
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Nachteilig
ist, dass mit der Unterbrechung des Prozessluftstromes nicht automatisch
der Heizstrom abgeschaltet wird, was zu einem Überhitzen und infolge davon
zu Beschädigungen
der Heizung und dem die Heizung umgebenden Gehäuse führen kann.
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Aus
der
DE 15 85 962 A ist
eine von der Steuereinheit des Wäschetrockners
und von zusätzlichen
Messwertaufnehmern unabhängige
Schaltvorrichtung bekannt. Das die Heizung abschaltende Signal wird
durch eine rein mechanische Vorrichtung bewirkt. Bei dem bekannten
Wäschetrockner
ist der Antriebsmotor an einem Schwenkhebel so angeordnet, dass
der Antriebsriemen für
die Trommel durch das Eigengewicht des Motors gespannt wird. Der Schaltvorgang,
der die Heizeinrichtung des Wäschetrockners
abschaltet, wird bei einem Riss des Antriebsriemens ausgelöst durch
eine Schwenkbewegung, die der unbelastete Motor infolge seiner Schwerkraft
ausführt.
Dazu wird die Schwenkbewegung des Motors auf einen Stößel übertragen,
der mit einem mechanisch bewegbaren Schutzschalter verbunden ist.
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Bedingung
für die
Funktionsweise der Vorrichtung ist eine schwenkbare Anordnung des
Antriebsmotors, was in nachteiliger Weise eine Einschränkung der
konstruktiven Möglichkeiten
für den Motoreinbau
zur Folge hat.
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In
der
DE 197 28 068
A1 wird eine ähnliche mechanische
Abschaltvorrichtung beschrieben, bei der ein im Stromkreis der elektrischen
Versorgung der Heizung angeordneter Schalter betätigt wird durch die Schwenkbewegung,
die ein als Spannglied wirkender Schwenkhebel beim Riss eines Antriebsriemens
ausführt.
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Die
beschriebenen mechanischen Abschaltmechanismen sind in ihrer Funktionsweise
sehr robust und gegen äußere Störungen wenig
anfällig. Vorteilhaft
ist auch, dass der Schaltmechanismus unabhängig von der Gerätesteuerung
funktioniert. Bei modernen Geräten
werden Mittel zum Spannen des Antriebsriemens nur noch begrenzt
eingesetzt. Die Elastizität
und Spannkraft der Riemen bleibt bei den heute eingesetzten Materialien
dauerhaft über
die Betriebszeit der Wäschetrockner
nahezu unverändert
erhalten. Federkraft- oder schwerkraftbelastete Spannelemente sind
beim heutigen Stand der Technik nicht mehr erforderlich. Damit entfällt bei
den beschriebenen Einrichtungen die sinnvolle Doppelfunktion als
Spann- und als Sicherheitselement.
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Der
wesentliche Nachteil bei den vorbeschriebenen mechanischen Lösungsvarianten
besteht darin, dass diese ausschließlich für einen Riemenriss ausgelegt
sind. Alle anderen denkbaren Störungen,
die zum Stillstand der Wäschetrommel
oder zu einer stark verlangsamten Drehbewegung führen, werden nicht detektiert.
Insbesondere können
Störungen
am Motor und dessen Stromversorgung, ein Verklemmen der Trommel,
sowie mögliche
andere Störungsquellen
nicht erfasst werden. Der Heizstrom für die Trockenluft wird in diesen
Fällen
nicht abgeschaltet, so dass Beschädigungen am Trockengut nicht
auszuschließen
sind. Um dennoch in jedem Störungsfall
eine Notabschaltung der Heizung im Wäschetrockner abzusichern, müssten für diese letztgenannten
Störungsquellen
zusätzliche
Vorrichtungen installiert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung
der Trommelbewegung und zum Abschalten der Heizung für die Trockenluft
bei jeder Störung
der Trommelbewegung anzugeben, sowie Mittel zur Realisierung des
Verfahrens.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einem Verfahren zum sicheren Betrieb eines programmgesteuerten
Wäschetrockners
gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 und mit Mitteln zur Umsetzung des Verfahrens
gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 6 gelöst.
Weitere Merkmale und vorteilhafte Lösungen sind in den jeweils
nachfolgen Unteransprüchen
enthalten.
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Nach
Maßgabe
der Erfindung wird die Drehbewegung der Trommel durch mechanische
Kopplung auf eine den Heizstrom zum Erwärmen der Trockenluft schaltende
Vorrichtung übertragen,
wobei es vorteilhaft ist, durch mindestens einen Zwischenbaustein
die Drehbewegung der Trommel in ein elektrisches Signal umzuwandeln,
das dann den Schaltvorgang bewirkt.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird das Schaltsignal für den Trockenluft-Heizstrom
in Abhängigkeit
von der Drehzahl der Trommel erzeugt. Damit verbunden ist der Vorteil,
dass nicht nur bei Trommelstillstand der Heizstrom ausgeschaltet
wird, sondern auch bei jeder signifikanten Verlangsamung der Trommelbewegung.
Unterhalb einer Mindestdrehzahl der Wäschetrommel bleibt der Heizstrom
ausgeschaltet, so dass jede Anlaufverzögerung beispielsweise durch
ein Überladen
der Wäschetrommel
automatisch das Einschalten des Heizstromes verzögert.
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Der
wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch Anwendung
der Erfindung bei jeder Störung,
die einen Stillstand der Wäschetrommel
verursacht oder zu einer signifikanten Verlangsamung der Trommelbewegung
führt,
der Heizstrom für die
Trockenluft abgeschaltet wird und dass bei jeder Störung, die
zu einem verlangsamten Anlaufen der Trommel führt, das Einschalten des Heizstromes
verzögert
wird. Die Funktion der Erfindung ist unabhängig von der Störungsursache.
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Analoges
gilt für
jede programmgesteuerte Unterbrechung und jede programmgesteuerte
Verlangsamung der Trommel-Drehbewegung.
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In
vorteilhafter Weise wird der Heizstrom zum Erwärmen der Trockenluft unabhängig von
der geräteinternen
Steuerung geschaltet. Dadurch kann in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung ein Schalten des Heizstromes durch die geräteinterne
Steuerung gänzlich
entfallen. Das Ein- und Ausschalten des Heizstromes erfolgt über die
Trommel, die mittels des Antriebsmotors und über den Antriebsriemen in Bewegung
versetzt wird. Die geräteinterne
Steuerung schaltet in diesem Fall nur die Antriebsvorrichtung für die Trommel.
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In
vielen Geräten
wird um Energie einsparen zu können,
die Temperatur des Trockenluftstromes in Abhängigkeit vom erreichten Trocknungsgrad
der Wäsche über die
Steuereinrichtung des Wäschetrockners
zu niedrigen Werten geregelt mit der nachteiligen Folge, dass sich
der Trocknungsprozess verlängert.
Der Energieaufwand für
den gesamten Vorgang wird aber erheblich verringert. Für derartige
Regelungen der Temperatur des Trockenluftstromes ergeben sich keine
Einschränkungen
für den
Einsatz der Erfindung. Die Erfindung ist einsetzbar unabhängig von
der Höhe
des Heizstromes und damit auch für
diesen Einsatzfall anwendbar
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Bevorzugt
realisiert wird das Verfahren dadurch, dass die Achse eines Stromgenerators
mit der drehbaren Trommel mechanisch gekoppelt ist, und dass die
Ausgangsspannung des Stromgenerators an der Erregerwicklung eines
Relais anliegt, über dessen
Schaltkontakte der Heizstrom für
die Trockenluft geschaltet wird. Eine derartige Abschaltvorrichtung
ist gegen Störungen
außerordentlich
robust.
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Bei
einer konstruktiv einfachen Lösungsvariante
ist der Stromgenerator mit einer im Frontbereich des Trockners zur
Halterung und Führung
der Wäschetrommel
dienenden Führungsrolle über eine
gemeinsame Achse mit dem Stromgenerator drehstarr verbunden. An
die Stelle des üblichen
Lagers in der Führungsrolle
wird die gemeinsame Achse durch ein Lager im Lagerschild aufgenommen.
Dadurch ist der Aufwand zur Umsetzung der Erfindung auf ein Minimum
reduzierbar. Die bei dieser Ausführungsform zur
Realisierung der Erfindung notwendigerweise zusätzlich einzusetzenden Bauteile
sind ein Dynamo und ein Relais. Diese sind gegenüber Verschmutzung und Erschütterung
unempfindlich, wodurch die Vorrichtung außerordentlich funktionssicher
wird. Bei dennoch auftretenden Störungen in der erfinderischen
Abschaltvorrichtung, bleiben diese ohne nachteili ge Folgen für das Trockengut.
Ein Kabelbruch in den elektrischen Zuleitungen z.B. bewirkt eine
Unterbrechung des Erregerstromes für das Relais und damit immer
eine Unterbrechung des Heizstromes für die Trockenluft.
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Das
mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
erzeugte Schaltsignal für
den Trockenluft-Heizstrom ist in der bevorzugten Ausführungsvariante
abhängig
von der Drehzahl der Trommel. Der Schaltpunkt für den Heizstrom ist drehzahlabhängig und
in weiten Grenzen beliebig einstellbar. Damit abgesichert ist, dass
auch bei hohen Temperaturen der Trockenluft Beschädigungen
am Trockengut durch ungenügende
Bewegung in der Trommel immer vermieden werden, kann der Schaltpunkt
geringfügig unterhalb
der vom Programm vorgegebenen Nenndrehzahl der Wäschetrommel liegen, d.h. so
festgelegt sein, dass schon bei geringer Verzögerung der Trommelbewegung
der Abschaltvorgang ausgelöst wird.
Die Einstellung des Schaltpunktes kann durch entsprechende Auswahl
der beiden Bausteine, insbesondere durch Abstimmung der Kenndaten
des Stromgenerators und des Relais aufeinander erfolgen. Ein zusätzlicher
Schaltungsaufwand ist nicht erforderlich.
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Die
Erfindung sowie weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten werden nachstehend
am Beispiel eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die
zugehörigen
Zeichnungen zeigen:
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In 1:
einen Wäschetrockner
in seitlicher Schnittdarstellung
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In 2:
ein Zeitdiagramm für
eine reversierend betriebene Wäschetrommel
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In
der 1 ist als bevorzugtes Beispiel dargestellt ein
Wäschetrockner 1 mit
einer frontseitigen Beschickungsöffnung, über die
das Trockengut in die Wäschetrommel 2 eingeführt und
nach dem Ende des Trocknungsprozesses entnommen wird. Die Trommelrückwand weist
eine Vielzahl von Öffnungen auf, über die
der Trockenluftstrom ins Trommelinnere geleitet wird. Die Heizung
für die
Trockenluft und das Gebläse
für den
Trockenluftumlauf sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Antriebsmotor 5 und
die Wäschetrommel 2 sind über einen
ausreichend vorgespannten Antriebsriemen 4 miteinander
drehbeweglich verbunden. Zur Führung
der Trommel 2 und zur Kraftaufnahme liegt die Trommel 2 frontseitig
auf zwei Führungsrollen 12,
die im unteren Bereich des Lagerschildes 6 angeordnet sind.
Der einen Führungsrolle 12 gegenüber ist
auf der anderen Seite am La gerschild 6 ein Dynamo 7 verdrehsicher
befestigt. Die gemeinsame Achse 11 des Dynamos 7 und
der Führungsrolle 12 wird
im Lagerschild 6 drehbeweglich gelagert. In der dargestellten
bevorzugten Lösungsvariante
fungiert die Antriebswelle 11 des Dynamos 7 zugleich
als starre Aufnahme für
die Lagerrolle 12, wodurch die Vorrichtung konstruktiv
vereinfacht wird und kostengünstiger
herstellbar ist.
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Die
Drehbewegung der Wäschetrommel 2 wird über die
Führungsrolle 12 und
die gemeinsame Achse 11 von Führungsrolle 12 und
Dynamo 7 übertragen.
Der von der Wäschetrommel 2 auf
die Führungsrolle 12 ausgeübte Druck
und die dadurch bedingte Reibkraft reichen auch bei sehr geringer
Beladung der Wäschetrommel 2 immer
aus, den Dynamo 7 sicher anzutreiben.
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Elektrisch
ist der Dynamo 7 mit einem Relais 8 verbunden,
dessen Schaltkontakte in der elektrischen Versorgungsleitung 9 für die Heizung 10 liegen.
Bei stillstehender Wäschetrommel 2 sind
die Schaltkontakte des Relais 8 geöffnet und die Stromversorgung 9 der
Trockenluftheizung 10 unterbrochen. Bei sich drehender
Wäschetrommel 2 wird durch
die mechanische Kopplung über
die Lagerrolle 12 und die gemeinsame Achse 11 im
Dynamo 7 ein Strom erzeugt, der ab einer Mindeststromstärke, d.h. bei
ausreichender Drehzahl der Wäschetrommel 2, das
Schließen
der Relais-Schaltkontakte bewirkt und damit die Heizung 10 für den Trockenluftstrom
einschaltet.
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Die
vom Dynamo 7 erzeugte elektrische Leistung ist abhängig von
der Drehgeschwindigkeit der Wäschetrommel 2.
Der Dynamo 7 und das nachgeschaltete Relais 8 sind
so ausgewählt,
dass bei Nenndrehzahl der Wäschetrommel 2 das
Relais 8 sicher anzieht und der Heizstromkreis 9 für den Prozessluftstrom
geschlossen ist. Dynamo 7 und Relais 8 sind bzgl.
ihrer Kenndaten so aufeinander abgestimmt, dass schon bei geringer
Verringerung der Drehgeschwindigkeit ein Abfallen des Relais 8 und damit
eine Unterbrechung des Heizstromes 9 bewirkt werden. Daraus
ergibt sich die Möglichkeit
in Abhängigkeit
von der Beschaffenheit des Trockengutes und der Trommeldrehzahl
beim Trocknungsprozess mit relativ hohen Trockenlufttemperaturen
arbeiten zu können.
Dieses würde
den Trocknungsprozess verkürzen,
ohne dadurch Gefahr zu laufen, dass bei Betriebsstörungen oder
verzögertem
Trommelanlauf das Trockengut durch nicht ausreichendes Umwälzen und
als Folge davon durch partiell zu starkes Aufheizen Schaden nehmen
kann.
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Durch
die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergibt sich die Möglichkeit,
abgekoppelt von der Gerätesteuerung
des Trockners 1 den Heizstrom während des gesamten Trocknungsprozesses
nicht wie üblich
durch die geräteinterne
Steuerung zu schalten sondern indirekt über die Drehbewegung der Wäschetrommel 2.
Die Erfindung ist daher vorteilhaft anwendbar bei reversierend betriebenen
Wäschetrommeln,
d.h. bei Trocknern 1 deren Trommel 2 während des
Trocknungsprozesses mit wechselnder Drehrichtung bewegt wird. Der
Heizstrom wird mittels der erfinderischen Vorrichtung immer abgeschaltet,
wenn beim Umkehren der Drehrichtung die Wäschetrommel kurzzeitig stillsteht
bzw. eine Mindestdrehzahl unterschritten wird.
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Zur
Erläuterung
der Funktionsweise ist im Diagramm der 2 auf einer
Zeitachse t der Verlauf des Heizstromes I in Abhängigkeit von der Trommeldrehzahl
n aufgetragen. Zu Beginn des dargestellten kurzen Programmabschnitts
mit Drehrichtungsumkehr dreht sich die Wäschetrommel 2 im Rechtslauf mit
der Nenndrehzahl nN, der Schaltkontakt des
Relais 8 ist geschlossen und es fließt ein Heizstrom IH, dessen
Höhe in
Abhängigkeit
vom Trocknungsgrad der Wäsche
steuerbar sein soll. Zum Zeitpunkt SA unterschreitet
die Wäschetrommel 2 die
Mindestdrehzahl nA, die erforderlich ist
im Dynamo 7 die Stromstärke
zu erzeugen, die die Schaltkontakte des Relais 8 geschlossen
hält. Das
Relais 8 fällt
ab, die sich öffnenden
Schaltkontakte unterbrechen den Heizstromstromkreis 9.
Nach Wiederanlauf der Trommel 2 schalten das Relais 8 und
damit der Heizstrom erst wieder ein, wenn die Mindestdrehzahl erreicht
ist. Im Diagramm ist dieser Schaltpunkt mit SE für den Rechtslauf
und mit SE' für
den Linkslauf der Wäschetrommel 2 bezeichnet.
Die entsprechenden Trommeldrehzahlen nE und –nE sind betragsmäßig gleich groß. Die Trommeldrehzahlen
nA und nE für den Ausschaltpunkt
SA und den Einschaltpunkt SE können geringfügig von
einander abweichen, für
die Funktion der erfinderischen Abschaltvorrichtung haben diese hysteresisbedingten
geringen Abweichungen der Drehzahlen für SA und
SE keine Bedeutung. Entsprechendes gilt
beim Linkslauf. Für
den Fall, dass beim kurzzeitigen Linkslauf die zum Schalten notwendige Drehzahl
nicht erreicht wird, bleibt der Heizstromkreis 9 für diese
Programmphase ausgeschaltet.
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Die
Schaltpunkte SA und SE zum
Unterbrechen und Wiedereinschalten des Heizstromkreises 9 sind
drehzahlabhängig
und können
durch gezielte Auswahl der Kenndaten von Dynamo 7 und Relais 8 in
relativ weiten Grenzen beliebig variiert werden. Insbesondere können die
Schaltpunkte in Abhängigkeit
von der maximalen Heizleistung nahe der vor gegebenen Nenndrehzahl
nN immer so gelegt werden, dass das Umwälzen des
Trockenguts durch die Drehbewegung der Wäschetrommel 2 sicher
ausreicht, um ein Beschädigen
der zu trocknenden Wäsche
durch die heiße
Prozessluft zu vermeiden.
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- 1
- Wäschetrockner
- 2
- Wäschetrommel
- 3
- Trocknertür
- 4
- Antriebsriemen
- 5
- Motor
- 6
- Lagerschild
- 7
- Dynamo
- 8
- Relais
- 9
- Heizstromkreis
- 10
- Heizung
- 11
- Achse
- 12
- Führungsrolle