DE102007011307B3

DE102007011307B3 - Verfahren zur Durchführung eines Wassereinlaufs in den Spülbehälter einer Spülmaschine

Info

Publication number: DE102007011307B3
Application number: DE102007011307A
Authority: DE
Inventors: Erik Berends; Markus Drücker; Uwe Femmer; Volkmar Schwert
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2007-03-06
Filing date: 2007-03-06
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: ATE515227T1; EP1967121A1; EP1967121B1; ES2367668T3; PL1967121T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Wassereinlaufs in den Spülbehälter (2) einer Spülmaschine (1), insbesondere einer Haushalts-Geschirrspülmaschine mit einer Umwälzpumpe (5), deren Drehzahl regelbar ist, wobei das Verfahren das Einfüllen einer Grundwassermenge und eine anschließende Erhöhung der Umwälzpumpen-Drehzahl von einer Start-Drehzahl zu einer Ziel-Drehzahl umfasst. Um einfach und schnell eine möglichst exakte Wassermenge ermitteln zu können, wird nach dem Einlauf der Grundwassermenge die Umwälzpumpen-Drehzahl ausgehend von der Start-Drehzahl bis zu einer Nachtank-Drehzahl erhöht, bei welcher ein instabiler Pumpenlauf eintritt, und anschließend dem Spülbehälter (2) eine von der Nachtank-Drehzahl oder der Differenz zwischen der Ziel-Drehzahl und der Nachtank-Drehzahl abhängige Wassermenge zugeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung eines Wassereinlaufs in den Spülbehälter einer Spülmaschine, insbesondere einer Haushalts-Geschirrspülmaschine mit einer Umwälzpumpe, deren Drehzahl regelbar ist, wobei das Verfahren das Einfüllen einer Grundwassermenge und eine anschließende Erhöhung der Umwälzpumpen-Drehzahl von einer Start-Drehzahl zu einer Ziel-Drehzahl umfasst.
Beim Betrieb von Haushalts-Geschirrspülmaschinen besteht der Wunsch nach einem möglichst geringen Wasserverbrauch. Aus diesem Grund wird die Maschine in den wasserführenden Programmabschnitten mit einer Wassermenge betrieben, welche gerade noch einen stabilen Betrieb der Umwälzpumpe ermöglicht und nicht aufgrund eines zu niedrigen Wasserstandes im Sammeltopf Schlürfgeräusche verursacht. Da diese Wassermenge nicht konstant ist, sondern von der Spülgutmenge und ihren Benetzungseigenschaften abhängt, müssen Vorkehrungen getroffen werden, sie möglichst genau zu bestimmen. Ein instabiler Betrieb der Umwälzpumpe, im Folgenden instabiler Pumpenlauf genannt, ist durch eine Erhöhung der Drehzahl, ein Absinken des Motor-Drehmoments, Schwankungen des Pumpendrucks und Geräuschentwicklung gekennzeichnet.
Aus der EP 0 326 893 A2 ist es bekannt, den Wassereinlauf bei eingeschalteter und mit Ziel-Drehzahl laufender Umwälzpumpe vorzunehmen. Es wird dann so lange Wasser eingefüllt, bis Mittel zum Messen von Motorparametern, Druck oder Geräuschen einen stabilen Pumpenlauf anzeigen. Dies führt zu Beginn des Wassereinlaufs zu einer relativ langen instabilen Betriebsphase mit entsprechender Geräuschentwicklung. Die Auswertung von Geräuschen zur Wassereinlaufsteuerung ist auch aus der DE 198 28 871 A1 und aus der DE 100 65 677 A1 bekannt.
In der EP 0 727 179 B1 wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem in einem ersten wasserführenden Programmabschnitt zunächst eine Grundmenge in den Spülbehälter eingefüllt und dann bei instabilem Pumpenlauf nachgetankt wird. Auch hier entstehen bis zum Erreichen des stabilen Pumpenlaufs Schlürfgeräusche.
Von der Anmelderin werden Haushalts-Geschirrspülmaschinen hergestellt, bei denen zunächst eine Grundwassermenge eingefüllt wird. Wird infolge eines instabilen Pumpenlaufs eine Drehzahlschwankung des Umwälzpumpen-Motors erkannt, so wird eine diskrete Menge von 75 ml nachgetankt. Bei großen Spülgutmengen führt dies zu der entsprechenden Anzahl von Nachtankzyklen, außerdem wird im letzten Nachtankschritt in der Regel mehr Wasser in den Spülbehälter eingefüllt, als für einen stabilen Pumpenlauf notwendig wären.
Mit der Einführung drehzahlgeregelter Umwälzpumpen ist eine schnellere Reaktion auf zu geringe Wasserstände möglich. So ist es aus der EP 1 031 314 B1 bekannt, die Drehzahl der Umwälzpumpe entsprechend der ansteigenden Wassermenge auf Volllastbetrieb zu regeln. Dabei wird die Pumpe während des Füllvorgangs immer mit einer Drehzahl betrieben, die gerade noch einem stabilen Pumpenlauf entspricht. Aufgrund des relativ schnellen Wassereinlaufs bei herkömmlichen Geschirrspülmaschinen würde eine extrem schnelle Regelung benötigt, dies verursacht einen großen Rechneraufwand mit hohen Produktionskosten. Alternativ könnte die Zulaufmenge gedrosselt werden, was aber dann zu sehr langen Wassereinlaufzeiten führen würde. Außerdem würde eine Instabilität, beispielsweise eine in der Pumpenkammer vorhandene Luftblase oder eine kurzzeitige Unterbrechung der Wasserzufuhr nur schwer auszuregeln sein.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Verfahren zur Durchführung eines Wassereinlaufs in den Spülbehälters einer Spülmaschine der eingangs genannten Art zu offenbaren, bei dem einfach und schnell eine möglichst exakte Wassermenge ermittelt wird.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Durch die Berechnung der fehlenden Wassermenge wird der Wassereinlauf genauer und schneller. Außerdem wird durch die kurze Verweildauer im instabilen Pumpenlauf (ca. eine Sekunde) die Geräuschbildung deutlich reduziert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
1 eine Geschirrspülmaschine;
2 das Verhalten der Umwälzpumpen-Drehzahl, der Stellgröße der Motorregelung und des Pumpendrucks in einem Zeitdiagramm;
3 die Umwälzpumpen-Drehzahl und die eingelaufene Wassermenge in einem Zeitdiagramm.
Die in 1 dargestellte Geschirrspülmaschine 1 besitzt einen mit 2 bezeichneten Spülbehälter, der im unteren Bereich in einen Sammeltopf 3 mündet. Von dort wird die angesammelte Flüssigkeit, in der Regel kaltes oder erwärmtes Wasser mit Spülzusätzen, über einen Ansaugstutzen 4 einer Umwälzpumpe 5 zugeführt. In dem Spülbehälter 2 sind zwei Geschirrkörbe 6 und 7 und eine Besteckschublade 8 angeordnet, welche zur Halterung des entsprechenden Spülguts dienen. Die in den Zeichnungen nicht dargestellten Besteck- und Geschirrteile werden durch drehbare Sprüharme 9 bis 11, von denen beiden Körben 6 und 7 und der Schublade 8 je einer zugeordnet ist, mit Reinigungsflüssigkeit beregnet. Hierzu besitzt die Umwälzpumpe 5 drei separate Druckstutzen 12 bis 14, die über Sprüharmzuleitungen 15 bis 17 mit dem jeweiligen Sprüharm 9, 10 oder 11 in Verbindung stehen. So wird der dem Unterkorb 6 zugeordnete Sprüharm 9 über den Druckstutzen 12 und der Oberkorb-Sprüharm 10 über den Druckstutzen 13 mit Spül- oder Reinigungsflüssigkeit versorgt. Dem oberen an der Spülraumdecke 2.1 installierten Sprüharm 11 führt der Druckstutzen 14 Flüssigkeit zu. Die Sprüharme können gemeinsam oder wechselweise betrieben werden. Um letzteres zu ermöglichen, müsste eine in der Zeichnung nicht dargestellte Wasserweiche beispielsweise in der Pumpenkammer der Umwälzpumpe integriert sein.
Der Antrieb des Pumpenlaufrads (nicht dargestellt), durch welches der notwendige Druck zur Versorgung der Sprüharme 9 bis 11 aufgebaut wird, erfolgt durch einen Motor 18 mit einer regelbaren Drehzahl. Im Ausführungsbeispiel wird später Bezug genommen auf einen elektronisch kommutierten Motor mit Permanentmagnet-Rotor, andere Motorformen mit regelbarer Drehzahl sind aber auch denkbar. Die Drehzahlregelung erfolgt in der durch den Kasten 19 und die Steuerleitung 20 symbolisierten elektronischen Gerätesteuerung. Für die verwendete feldorientierte Regelung wird die Drehzahl durch einen Drehzahlschätzer aus Motorparametern, Spannungen und gemessenen Motorströmen berechnet. Die Reglerstellgröße entspricht einem Sollwert des Motormoments, aus dem über ein Motormodell die Motorspannungen bestimmt werden.
Die Gerätesteuerung 19 beeinflusst auch den Wasserzulauf zum Spülbehälter 2, indem sie die Einschaltdauer eines Magnetventils 21 vorgibt und über einen Flügelradzähler 22 die eingelaufene Wassermenge ermittelt. Der Wasserzulauf ist in der Figur nur symbolisiert durch die beiden vorgenannten Bauteile Magnetventil 21 und Flügelradzähler 22 dargestellt, die bei Geschirrspülern übliche Wasserführung über eine Wassertasche und eine Enthärtungseinrichtung ist nicht enthalten, weil sie für die Erfindung ohne Bedeutung ist.
Um das Phänomen eines stabilen und instabilen Pumpenlaufs zu erklären, ist in 2 das Verhalten einiger vom Flüssigkeitsniveau im Spülbehälter 2 abhängiger Parameter dargestellt. Vorgegeben sei eine konkrete Flüssigkeitsmenge V₁, welche sich im Spülbehälter 2 befindet. Wird nun langsam die Drehzahl der Umwälzpumpe 5 erhöht, wie im Diagramm I dargestellt, wird ein Teil der Flüssigkeit in die Sprüharmzuleitungen 15 bis 17 und die Sprüharme 9 bis 11 befördert, ein Teil läuft über das Geschirr. Das Volumen im Sammeltopf 3 wird um diese Anteile verringert. Je höher die Drehzahl der Umwälzpumpe 5 ist, um so mehr Flüssigkeit befindet sich im Kreislauf und um so geringer wird das Volumen im Sammeltopf 3. Bei der Drehzahl n₁ sinkt der Flüssigkeitsstand bis auf die Höhe des Ansaugstutzens 4, die Pumpe 5 saugt Luft an. Hierdurch erhöht sich aufgrund des geringeren Widerstands der Luft am Pumpenlaufrad schlagartig die Drehzahl. Erkennbar ist dies wegen der Regelung nicht oder nur schwach am Drehzahlsignal, aber um so deutlicher an der einem aus der Reglerstellgröße des Motors 18 (siehe Diagramm II) berechneten Kennwert, da diese stark geändert werden muss, um die gewünschte Drehzahl auszuregeln. Der Kennwert zur Überwachung des Pumpenlaufs wird aus der Reglerstellgröße durch Summation der Beträge der Abweichungen zur mittleren Stellgröße über ein Zeitintervall von beispielsweise einer Sekunde berechnet. Ein weiteres Indiz für den instabilen Pumpenlauf sind Druckschwankungen des Pumpendrucks wegen der Luftbeimischung (siehe Diagramm III). Diese Erkenntnisse macht sich die Erfindung zunutze.
Im Folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung eines Wassereinlaufs anhand eines zeitabhängigen Diagramms dargestellt, welches die Umwälzpumpen-Drehzahl und die mittels des Flügelradzählers 22 gemessene eingelaufene Wassermenge darstellt. In einem ersten Abschnitt A öffnet die Gerätesteuerung das Magnetventil 21, bis eine Grundwassermenge in den Spülbehälter 2 eingelaufen ist. Die Grundwassermenge entspricht der Menge, welche ein nur geringfügig oder gar nicht beladenes Gerät für einen stabilen Pumpenlauf mit Ziel-Drehzahl benötigt. Im nächsten Abschnitt B wird die Umwälzpumpe 5 von der Gerätesteuerung 19 eingeschaltet und ausgehend von einer Start-Drehzahl die Drehzahl mit einem Anstieg von ca. 20 min^–1/s erhöht. Die Start-Drehzahl ist so gewählt, dass auch bei Maximalbeladung ein stabiler Pumpenlauf gewährleistet ist. Mit steigender Drehzahl wird sich dann bei beladenen Körben 6 bis 8 ein instabiler Pumpenlauf einstellen, der von der Gerätesteuerung 19 dadurch erkannt wird, dass der aus der Reglerstellgröße des Umwälzpumpen-Motors 18 berechnete Kennwert stärker als ein vorbestimmtes Abweichungsmaß schwankt. Die Drehzahl, bei der der instabile Pumpenlauf auftritt, wird als Nachtank-Drehzahl abgespeichert und zur Berechnung einer nachzutankenden Wassermenge herangezogen. Die Abhängigkeit zwischen Nachtank-Drehzahl und nachzutankender Wassermenge ist gerätespezifisch und kann durch Versuche ermittelt werden. Dabei können geeignete statistische Verfahren eingesetzt werden, um mit einer linearen Abhängigkeit der beiden Größen rechnen zu können. Soll die Umwälzpumpe 5 nach Beendigung der Anlauf- und Nachtankphase mit einer konstanten Ziel-Drehzahl betrieben werden, reicht eine Berechnung der Wassermenge in Abhängigkeit von der Nachtank-Drehzahl aus; bei variablen, d. h. vom gewählten Programm oder vom durchzuführenden Programmabschnitt abhängigen Ziel-Drehzahlen geht in die Berechnung der Wassermenge die Differenz oder der Quotient zwischen der Ziel-Drehzahl und der Nachtank-Drehzahl ein.
Vor dem Nachtanken wird die Umwälzpumpen-Drehzahl gegenüber der Nachtank-Drehzahl um 200 min^–1 verringert, um wieder einen stabilen Pumpenlauf zu erreichen, das Nachtanken erfolgt dann bei konstanter Drehzahl (Abschnitt C). Nach Beendigung des Nachtank-Vorgangs wird die Umwälzpumpen-Drehzahl weiter erhöht, im Idealfall bis zur Ziel-Drehzahl, weil ein einziger Nachtank-Vorgang ausgereicht hat. Im dargestellten Diagramm stellt sich bei einer zweiten Nachtank-Drehzahl erneut ein instabiler Pumpenlauf ein. Grund hierfür können große Senken im Flüssigkeitskreislauf sein, beispielsweise hervorgerufen durch falsch eingestellte Gefäße oder mehrere Spülgutteile mit einer rauen Oberfläche. Auf Basis der zweiten Nachtank-Drehzahl wird dann eine zweite nachzutankende Wassermenge berechnet, es kommt zu einem weiteren Nachtank-Vorgang in Abschnitt E. Die Ziel-Drehzahl wird dann im Abschnitt F erreicht.

Claims

Verfahren zur Durchführung eines Wassereinlaufs in den Spülbehälter (2) einer Spülmaschine (1), insbesondere einer Haushalts-Geschirrspülmaschine mit einer Umwälzpumpe (5), deren Drehzahl regelbar ist, wobei das Verfahren das Einfüllen einer Grundwassermenge und eine anschließende Erhöhung der Umwälzpumpen-Drehzahl von einer Start-Drehzahl zu einer Ziel-Drehzahl umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einlauf der Grundwassermenge die Umwälzpumpen-Drehzahl ausgehend von der Start-Drehzahl bis zu einer Nachtank-Drehzahl erhöht wird, bei welcher ein instabiler Pumpenlauf eintritt, und dass anschließend dem Spülbehälter (2) eine von der Nachtank-Drehzahl oder einer mathematischen Verknüpfung zwischen der Ziel-Drehzahl und der Nachtank-Drehzahl abhängige Wassermenge zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der instabile Pumpenlauf durch Überschreiten eines Regelparameters des Umwälzpumpen-Motors (18) oder eines daraus berechneten Kennwertes um ein vorbestimmtes Abweichungsmaß ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Regelparameter die Stellgröße des Umwälzpumpen-Motors (18) oder ein daraus berechneter Kennwert überwacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Nachtank-Vorgang eine weitere Überwachung des instabilen Pumpenlaufs unter eventueller Ermittlung einer zweiten Nachtank-Drehzahl und einem damit verbundenen zweiten Nachtank-Vorgang erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Start-Drehzahl unterhalb einer Drehzahl liegt, bei welcher bei Maximalbeladung ein instabiler Pumpenlauf eintritt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl kontinuierlich erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl um ca. 20 min^–1/s erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpen-Drehzahl während des Nachtank-Vorgangs konstant gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpen-Drehzahl während des Nachtank-Vorgangs gegenüber der Nachtank-Drehzahl gesenkt wird.