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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Waschmaschine
mit einer Wäschetrommel
und einem Kommutatorelektromotor sowie eine hierfür geeignete
Waschmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Verfahren,
bei dem der Kommutatorelektromotor Kohlebürsten aufweist und die Wäschetrommel
mit zwei Reversierrhythmen mit unterschiedlicher Einschaltdauer
betrieben wird.
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Bei
den bekannten programmgesteuerten Waschmaschinen mit einer Wäschetrommel
wird nach dem Einlaufen des Wassers in die Wäschetrommel und dem Befeuchten
(Benetzen) der Wäsche
mit Waschmittel enthaltendem Wasser durch ein im Programm festgelegtes
Prozedere der Bewegungsrhythmus der Wäschetrommel, insbesondere der
Reversierrhythmus der Waschtrommel, auf einen für den vorhandenen Motor maximal
zulässigen
Reversierrhythmus eingestellt. Im Allgemeinen wird hierbei eine
maximal zulässige
Einschaltdauer ED eingestellt, wobei die Einschaltdauer ED das Verhältnis ist
zwischen dem Zeitraum, in dem die Wäschetrommel bewegt wird, und
der Summe aus Stillstands- und Bewegungszeiten der Wäschetrommel.
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Das
Bewegen der Wäschetrommel
mit der maximal möglichen
Einschaltdauer ED führt
bei Waschmaschinen mit einem Kommutatorelektromotor zu einer starken
Temperaturerhöhung
an den Kohlebürsten
sowie zu einer relativ hohen Geräuschentwicklung.
Die Temperatur an den Kohlebürsten sowie
die Geräuschentwicklung
gehen erst nach Reduzierung der Kontaktflächen zwischen Kohlebürste und
Kommutator zurück.
Dies geschieht dadurch, dass bei einer hohen Temperatur der Kohlebürste durch
Perlfeuer an den Rändern
der Kohlebürste kleinste
Kohlegraphitpartikel abbrechen. Das Tragbild von Kohle und Kommutator
wird schmaler, Querströme
verringern sich und die Temperatur sowie die Geräuschentwicklung gehen zurück.
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Aufgrund
der hohen Temperaturen, die hierbei erreicht werden, kann es zu
Schädigungen
der Kohlebürsten
kommen, welche die Lebensdauer der Kohlebürsten und des Elektromotors
herabsetzen.
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In
der
DE 103 61 405
A1 ist ein Wäschebehandlungsgerät mit einer
Steueranordnung zum Betreiben eines elektrischen Motors, der eine
in dem Wäschebehandlungsgerät drehbar
gelagerte Trommel antreibt, beschrieben, wobei die Steueranordnung
Mittel zur Messung eines Betriebswertes, wie eines Betriebsstromes,
einer elektrischen Leistung und/oder einer elektrischen Arbeit des
Motors oder der Steueranordnung, enthält, wobei der Betrieb des elektrischen
Motors von dem gemessenen Betriebswert abhängt. Hierbei hat die Steueranordnung
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Mittelwertes von Betriebswerten
und/oder eines Summenwertes von Betriebswerten, wobei die Betriebswerte
während
eines Programmablaufes des Wäschebehandlungsgerätes gemessen
werden.
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In
der
DE 33 19 245 A1 ist
ein Verfahren zum Erhöhen
der Reinigungswirkung bei Wäsche
in Waschmaschinen mit einer motorisch angetriebenen Wäschetrommel
offenbart, in der die Wäsche
in einer Waschlauge durch reversierenden Antreiben der Wäschetrommel
mechanisch hin und her bewegt wird, wobei unter Beibehaltung der
mittleren relativen Einschaltdauer des Wäschetrommelantriebes die relative
Einschaltdauer des Wäschetrommelantriebes
in der Hochtemperaturphase der Waschlauge um einen bestimmten Wert
verlängert
wird, während
die Einschaltdauer in der Aufheizphase der Waschlauge entsprechend
diesem Wert gleichzeitig vermindert wird.
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Die
EP 0 478 807 A1 beschreibt
einen Waschautomat mit einer Überwachung
der Temperatur eines zum Antrieb der Waschtrommel verwendeten Elektromotors.
Der Waschautomat hat einen gemäß Vorgabe
einer Programm-Steueranordnung über
eine Gesamt-Waschzeit mit bestimmten Einschaltzeiten und Ausschaltzeiten
zyklisch reversierenden, hinsichtlich einer bestimmten Motor-Grenztemperatur überwachten
Elektromotor zum Antrieb einer Waschtrommel, wobei ein die jeweilige
Motortemperatur erfassender Temperatursensor und ein im Sinne einer veränderbaren
Gesamtwaschzeit in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen der Motor-Grenztemperatur und der jeweiligen
Motor-Temperatur des Temperatursensors unterlagerter Regelkreis
vorgesehen ist.
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Die
DE 39 02 910 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Programmgestaltung für Waschmaschinen mit einer
motorisch angetriebenen Wäschetrommel, in
der das Waschgut in einer Waschlauge durch reversierendes Antreiben
der Wäschetrommel
in der Art hin und her bewegt wird, dass die relative Einschaltdauer
des Antriebmotors durch eine zeitliche Steuerung in Abhängigkeit
von der Laugentemperatur veränderbar
ist, wobei vor der Waschlaugenaufheizphase im Programmschritt „Klarwäsche", d.h. bei Wasser
mit Zulauftemperatur, der Reversierbetrieb zunächst mit einer relativen Einschaltdauer
von größer als
75% vorgenommen wird, beispielsweise während einer Dauer von 3 bis
20 Minuten, und während der
Waschlaugenaufheizphase der Reversierbetrieb mit einer geringeren
relativen Einschaltdauer als 75% vorgenommen wird. In einer Ausführungsform dieses
Verfahrens wird während
der Waschlaugenaufheizphase der Reversierbetrieb mit einer geringeren
relativen Einschaltdauer als 75% vorgenommen.
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Aufgabe
der Erfindung war daher die Bereitstellung eines Verfahrens zum
Betreiben einer Waschmaschine mit einer Wäschetrommel und einem Kommutatorelektromotor,
der Kohlebürsten
verwendet, das diese Nachteile aus dem Stand der Technik vermeidet.
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Aufgabe
war es außerdem,
eine für
die Durchführung
dieses Verfahrens geeignete Waschmaschine aufzuzeigen.
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Erfindungsgemäß werden
diese Aufgaben durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch
1 und durch eine Waschmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 7
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Gegenstand
der Erfindung ist somit ein Verfahren zum Betreiben einer Waschmaschine
mit einer Wäschetrommel
und einem Kommutatorelektromotor, der Kohlebürsten verwendet, wobei der
Kommutatorelektromotor die Wäschetrommel
mit einem ersten Reversierrhythmus mit einer ersten Einschaltdauer
ED1 über
einen Zeitraum t1 von 3 bis 30 Minuten und
anschließend
mit einem zweiten Reversierrhythmus mit einer zweiten Einschaltdauer
ED2 antreibt, wobei die Einschaltdauer ED1 10 bis 30%, vorzugsweise 15 bis 25%, niedriger
ist als die Einschaltdauer ED2.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist eine maximale Temperatur Tmax1 der Kohlebürsten, die
sich bei Durchführung
des zweiten Reversierrhythmus mit der zweiten Einschaltdauer ED2 unter Weglassung des ersten Reversierrhythmus
ergibt, höher
als eine maximale Temperatur Tmax2 der Kohlebürsten, die sich
bei Durchführung
des zweiten Reversierrhythmus mit der zweiten Einschaltdauer ED2 anschließend an den ersten Reversierrhythmus
mit der ersten Einschaltdauer ED1 ergibt.
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Es
ist erfindungsgemäß bevorzugt,
dass die Einschaltdauer ED2 in Abhängigkeit
von der Differenz zwischen der Temperatur Tmax1 und
einer maximal zulässigen
Betriebstemperatur TmaxB des Kommutatorelektromotors
festgelegt wird.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
beträgt der
Zeitraum t1 vorzugsweise von 7 bis 15 Minuten, ganz
besonders bevorzugt 9 bis 12 Minuten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
weist die Temperatur der Kohlebürsten
in Abhängigkeit
von der Zeit t während
der Durchführung
des ersten Reversierrhythmus und des zweiten Reversierrhythmus zwei
Maxima auf.
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Vorzugsweise
wird das erfindungsgemäße Verfahren
solange durchgeführt,
bis die Anzahl der von einer Kohlebürste kurz geschlossenen Lamellen eines
Kommutators gegenüber
einer Ausgangssituation (d.h. der Situation vor Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens)
abgenommen hat.
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Der
Hintergrund hierfür
ist, dass das Verfahren der Erfindung vorzugsweise durchgeführt wird, bis
das Tragbild zwischen Kohlebürste
und Kommutator des Kommutatorelektromotors geeignet verringert ist.
Wenn beispielsweise bei einem vorhandenen Kommutator durch eine
Kohlebürste
zunächst
drei Lamellen des Kommutators berührt werden, kann das erfindungsgemäße Verfahren
solange durchgeführt
werden, bis nur noch zwei oder eine Lamelle von einer Kohlebürste berührt werden.
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Die
Temperatur der Kohlebürsten
wird auf an sich bekannte Weise durch geeignete Sensoren und/oder
andere Messverfahren bestimmt.
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Erfindungsgemäß wurde überraschend
gefunden, dass sich selbst bei einer unveränderten Drehzahl der Wäschetrommel
bzw. des Kommutatormotors ein Einschleifen der Kohlebürsten dadurch
erreichen lässt,
dass in einer anfänglichen
Stufe eines Wäschebehandlungsverfahrens,
vorzugsweise der Benetzungsphase, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Einschaltdauer ED verringert ist.
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Im
Ergebnis wird beim erfindungsgemäßen Verfahren
erreicht, dass erst ein Abbrennen der Kanten zur Erzeugung eines
geringeren Tragbildes bei einer reduzierten Belastung des Kommutatorelektromotors
auftritt, die für
einen gewissen Abbrand reicht. Danach ist im Allgemeinen bei verbesserter
Lebensdauer ein Betrieb des Kommutatorelektromotors mit voller Last
möglich,
sofern die zulässige
Betriebstemperatur TmaxB nicht überschritten
wird.
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Die
Kohlebürsten
können
sich somit mit der Strombelastung in der ersten Reversierphase (d.h. beim
ersten Reversierrhythmus) „einfahren" und werden im Allgemeinen
erst dann mit der maximal verwendeten Einschaltdauer ED2 belastet,
wenn zuvor durch gezieltes Einfahren an den Rändern bereits weniger Kontakt
zum Kommutator vorhanden ist und deshalb eine reduzierte Temperatur
im Belastungsfall auftritt.
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Für die maximal
zulässige
Betriebstemperatur TmaxB des Kommutatorelektromotors
gilt im Allgemeinen Folgendes.
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Die
Temperatur eines Kommutatorelektromotors wie er in Waschmaschinen
oder anderen Wäschebehandlungssystemen
Anwendung findet, ist maßgeblich
von einem Betriebsstrom abhängig,
somit von einem Betriebswert des Motors, der sich während des
Betriebes in den Wicklungen des Motors zur Ausbildung eines Drehmomentes
darstellt. Das erforderliche Drehmoment des Motors zum Antreiben
einer Wäschebehandlungstrommel
wird durch die Menge und Beschaffenheit der in der Wäschebehandlungstrommel
befindlichen Wäsche
und einer für
eine Wäscheart
vorteilhaften Trommeldrehzahl und/oder Wassermenge bestimmt, die
durch eine Programmsteuer-Einrichtung des Wäschebehandlungsgerätes oder
einer Steueranordnung des Motors vorgegeben werden. Während eines
Wäschebehandlungsablaufes ändert sich
mit jeder Trommelbewegung die Lage der Wäsche innerhalb der Trommel,
und somit variiert das erforderliche Drehmoment des Antriebsmotors
während
des Betriebs der Trommel mit einer vorgegebenen Drehzahl stark.
Zusätzlich
soll während
der Wasch- und Spülphasen
eine höchstmögliche Einschaltdauer
des Motors erzielt werden, um die gewünschte Wäschemechanik zu bewirken, so
dass ein Wäschebehandlungsprogramm
ausreichend kurz gehalten werden kann.
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Daraus
ergibt sich im Allgemeinen eine maximal zulässige Betriebstemperatur TmaxB des Kommutationselektromotors.
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Zur
Bestimmung der Temperatur kann beispielsweise in an sich bekannter
Weise in den Pausen der Reversierzyklen der jeweilige Motorwicklungswiderstand
als repräsentative
Größe für den jeweiligen
Erwärmungsgrad
der Motorwicklung herangezogen werden.
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Die
Betriebstemperatur T
maxB des Kommutationselektromotors,
die ggf. dem erfindungsgemäßen Verfahren
zugrunde gelegt werden kann, kann beispielsweise gemäß einer
aus
EP 0 478 807 A1 bekannten
Waschmaschine mittels eines Temperatur-Sensors ermittelt werden,
der die jeweilige während
eines Programmablaufes sich einstellende Betriebstemperatur des
Motors misst. Abhängig
von dem Wert der Betriebstemperatur oder entsprechender Betriebswerte
des Motors wie Leistungsaufnahme, Stromstärke etc. werden die Zeitdauern
von Ein- und Ausschaltphasen
des Motors und die Gesamt-Programmlaufzeit eines Wäschebehandlungsprogrammes
durch eine Programmsteuer-Einrichtung der Waschmaschine derart beeinflusst,
dass die maximal zulässige
Betriebstemperatur T
maxB nicht überschritten
wird.
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Durch
Vergleich dieser maximal zulässigen Betriebstemperatur
TmaxB des Kommutatorelektromotors mit der
Temperatur Tmax1 ergibt sich im Allgemeinen
im erfindungsgemäßen Verfahren
ein Wert für die
Einschaltdauer ED2.
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Im
Allgemeinen (siehe z.B.
DE
103 61 405 A1 ) korreliert die Betriebstemperatur des Motors
mit einem Wert, der einem Mittelwert und/oder einem Summenwert von
gemessenen Betriebsstromwerten bzw. von Betriebswerten einer gewissen
Zeitdauer entspricht. Daher kann eine maximal zulässige Betriebstemperatur
T
maxB durch Korrelation mit gemessenen Betriebsstromwerten
oder anderen Betriebswerten des Kommutatormotors bestimmt werden.
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Im
Allgemeinen werden daher die Betriebswerte des Kommutatorelektromotors über eine
bestimmte Zeitdauer gemittelt bzw. summiert, wobei die Zeitdauer
so gewählt
ist, dass der Verlauf der Mittelwerte der Betriebswerte und/oder
Summenwerte der Betriebswerte dem Verlauf einer sich einstellenden Motorerwärmung gut
entspricht und durch temporäre Erscheinungen
wie kurzzeitig hohe Betriebsströme des
Motors nicht verfälscht
sind. Zur Bestimmung eines Betriebswertes eignet sich in vorteilhafter
Weise auch die von dem Motor aufgenommene elektrische Leistung.
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Vorteilhafterweise
kann wie in
DE 103
61 405 A1 beschrieben die Bestimmung des Mittelwertes der Betriebswerte
und/oder des Summenwertes der Betriebswerte während einzelner Phasen eines
Wäschebehandlungsschrittes
wiederholt werden, wobei dies sequentiell oder gleitend geschehen
kann.
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Alternativ
kann die maximal zulässige
Betriebstemperatur TmaxB und damit eine
erfindungsgemäß verwendete
Einschaltdauer ED2 mittels eines thermischen
Motormodels, einer Näherungsrechenvorschrift
oder einer Zuordnungstabelle aus dem Mittelwert der Betriebswerte
und/oder dem Summenwert der Betriebswerte berechnet werden. Besonders
vorteilhaft ist es, wenn in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
eine für
das erfindungsgemäße Verfahren
geeignete Waschmaschine eine Steueranordnung mit Mitteln enthält, die
eine Umgebungstemperatur des Wäschebehandlungsgerätes und/oder
des Motors bestimmen. Hierdurch kann eine wesentlich genauere Bestimmung
der Betriebstemperatur des Motors während eines Wäschebehandlungsablaufes
erfolgen.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
wird die Einschaltdauer ED2 im Allgemeinen
in Hinblick auf die Temperatur der Wäschelauge, sowie die Größe und Art
des Wäschepostens
bestimmt. Hierzu können
in einer zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeigneten Waschmaschine geeignete Sensoren vorhanden sein, welche
die Temperatur der Wäschelauge,
die Größe und Art
des Wäschepostens
und ggf. den Befeuchtungsgrad ermitteln.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
kann beispielsweise bei einer Einschaltdauer ED2 von
100% mit einer Einschaltdauer ED1 von 70–90% von
ED2 gearbeitet werden. Oder bei einer ED2 von 70% kann mit einer auf 49 bis 63% reduzierten
ED1 gearbeitet werden. Schließlich kann
das erfindungsgemäße Verfahren
bei einer Einschaltdauer ED2 von 60% mit einer
auf 42 bis 54% reduzierten ED1 gearbeitet
werden. Die vorgenannten Beispiele dienen nur der Illustration und
sollen die Erfindung nicht einschränken.
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Gegenstand
der Erfindung ist außerdem eine
Waschmaschine mit einer Programmsteuerung zur Steuerung eines Programmablaufs,
einer in einem Laugenbehälter
drehbar gelagerten Wäschetrommel
und einem Kommutatorelektromotor für die Wäschetrommel, wobei die Waschmaschine
Mittel zur Einstellung und Veränderung
der relativen Einschaltdauern ED1 und ED2 aufweist, so dass die Durchführung eines
erfindungsgemäßen Verfahrens möglich ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die hierfür
geeignete Waschmaschine haben zahlreiche Vorteile. Bei Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist die Bürsten-
sowie Motorlebensdauer verlängert.
Im weiteren Waschbetrieb kann mit einer höheren Einschaltdauer ED und
somit mit einem höheren
Mechanik-Eintrag (Eintrag von mechanischer Energie) gearbeitet werden.
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Schließlich ist
die Einhaltung von Grenztemperaturen, die in gesetzlich vorgegebenen
Normen (z.B. VDE 0730) angegeben sind, leichter möglich.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 4 näher illustriert.
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1 zeigt
den Verlauf der Temperatur T der Kohlebürsten in Abhängigkeit
von der Zeit t bei einem herkömmlichen
Verfahren zum Betreiben einer Waschmaschine, bei dem die Einschaltdauer
ED zu Beginn des Verfahrens nicht reduziert ist.
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2 zeigt
den Verlauf der Temperatur der Kohlebürsten in Abhängigkeit
von der Zeit beim erfindungsgemäßen Verfahren,
bei dem die Einschaltdauer ED zu Beginn des Verfahrens reduziert
ist, d.h. kleiner als die maximal während des Wäschebehandlungsverfahrens eingestellte
Einschaltdauer ED ist.
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1 zeigt
einen deutlichen Anstieg der Temperatur T der Kohlebürsten mit
der Zeit, wenn die Einschaltdauer ED nicht reduziert ist, also sofort
mit einer maximal möglichen
Einschaltdauer ED gearbeitet wird.
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2 zeigt
im Vergleich zu 1 den Anstieg der Temperatur
T bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Betreiben einer Waschmaschine. Im Unterschied zum Verlauf der
Temperatur in Abhängigkeit
von der Zeit t wie er in 1 dargestellt ist, ergeben sich
hierbei zwei Maxima, wenn von einem Verfahrensschritt mit einer
vergleichsweise geringen ED1 zu einem Verfahrensschritt
mit einer höheren
Einschaltdauer ED2 übergegangen wird, derart dass
die Wäschetrommel
mit einem ersten Reversierrhythmus mit einer ersten Einschaltdauer
ED1 über einen
Zeitraum t1 von 3 bis 30 Minuten und anschließend mit
einem zweiten Reversierrhythmus mit einer Einschaltdauer ED2 angetrieben wird, wobei die Einschaltdauer
ED1 10 bis 30% niedriger ist als die Einschaltdauer
ED2.
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Durch
die mit der größeren Einschaltdauer ED2 verbundene Stromerhöhung steigt die Temperatur
T der Kohlebürsten
erneut an. Hierdurch werden die Kohlebürsten erneut abgeschliffen
und kurzzeitig ein Temperaturmaximum beobachtet. Allerdings belegt
der Vergleich mit 1, dass die insgesamt beobachtete
Temperaturerhöhung
deutlich geringer ist als nach dem Verfahren aus dem Stand der Technik.
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3 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Kommutatorelektromotor 1, in
dem das Tragbild zwischen einer Kohlebürste 2 und einem Kommutator 4 für den Fall
illustriert ist, dass die Kohlebürsten
nicht als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens eingefahren
sind. In dem in 3 gezeigten Tragbild können im
Verlauf einer Drehung des Kommutators 4 durch die Kohlebürste 2 drei
Lamellen 3 des Kommutators 4 kurz geschlossen
werden. Dies kann zu einer deutlichen Erhöhung der Temperatur der Kohlebürsten 2 führen.
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4 zeigt
einen Ausschnitt aus einem Kommutatorelektromotor 1, in
dem das Tragbild zwischen Kohlebürste 2 und
Kommutator 4 für
den Fall gezeigt ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben
einer Waschmaschine durchgeführt worden
ist. Die Kanten im unteren Teil der Kohlebürste 2 sind durch
Perlfeuer abgebrannt bzw. gebrochen, so dass sich insgesamt eine
Kohlebürste 2 mit abgerundeten
Kanten ergeben hat, die im Vergleich zu der für 3 beschriebenen
Situation nur zwei Lamellen verbindet bzw. kurzschließt.