DE102013015122A1 - A method of monitoring airflow in an airflow channel - Google Patents
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Abstract
Eine Luftstromfördervorrichtung (1) weist einen Luftströmungskanal (12, 13), einen Ventilator (2) mit einem im Luftströmungskanal (12, 13) angeordneten Lüfterrad (3) und einem Lüftermotor (5) zum Antreiben des Lüfterrades und wenigstens einen im Luftströmungskanal (12, 13) angeordneten Luftfilter (9) auf. Eine Steuervorrichtung (6) erfasst wenigstens einen Betriebsparameter des Lüftermotors (5) oder eine Veränderung dieses Betriebsparameters und erkennt eine Störung im Luftströmungskanal (12, 13), falls der erfasste Betriebsparameter oder die erfasste Veränderung des Betriebsparameters einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.An air flow conveying device (1) has an air flow channel (12, 13), a fan (2) with a fan wheel (3) arranged in the air flow channel (12, 13) and a fan motor (5) for driving the fan wheel and at least one in the air flow channel (12 , 13) arranged air filter (9). A control device (6) detects at least one operating parameter of the fan motor (5) or a change in this operating parameter and detects a fault in the air flow channel (12, 13) if the detected operating parameter or the detected change in the operating parameter exceeds a predetermined limit value.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Luftstroms in einem Luftströmungskanal sowie eine entsprechende Luftstromfördervorrichtung.The present invention relates to a method for monitoring an air flow in an air flow passage and a corresponding air flow conveying device.
Dunstabzugshauben weisen üblicherweise einen Luftfilter auf, in dem insbesondere Fette und fetthaltige Bestandteile in den beim Kochen entstehenden Wrasen zurückgehalten werden. Es ist erforderlich, diese Luftfilter auszutauschen oder zu reinigen, wenn eine Sättigung bzw. ein bestimmter Sättigungsgrad des Luftfilters eintritt. Ein ähnliches System ist auch bei Staubsaugern bekannt.Extractor hoods usually have an air filter in which in particular fats and fatty components are retained in the vapors produced during cooking. It is necessary to replace or clean these air filters when saturation or saturation of the air filter occurs. A similar system is also known in vacuum cleaners.
Eine Sättigungsanzeige für Filter einer Dunstabzugshaube ist beispielsweise in der
Eine weitere Anzeigevorrichtung für den Verschmutzungsgrad eines Fettfilters einer Dunstabzugshaube ist in der
In der
Die
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Überwachen eines Luftstroms in einem Luftströmungskanal zu schaffen, mit welchem eine Störung im Luftströmungskanal auf einfache Weise erkannt werden kann.The invention has for its object to provide an improved method for monitoring an air flow in an air flow channel, with which a fault in the air flow channel can be easily detected.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the teaching of the independent claims. Particularly preferred embodiments and further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen eines Luftstroms in einem Luftströmungskanal, in welchem ein von einem Lüftermotor angetriebenes Lüfterrad und wenigstens ein Luftfilter angeordnet sind, enthält die folgenden Schritte:
- – Erfassen wenigstens eines Betriebsparameters oder einer Veränderung wenigstens eines Betriebsparameters des Lüftermotors; und
- – Erkennen einer Störung im Luftströmungskanal, falls der erfasste Betriebsparameter oder die erfasste Veränderung des Betriebsparameters einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.
- Detecting at least one operating parameter or a change of at least one operating parameter of the fan motor; and
- - Detecting a fault in the air flow channel, if the detected operating parameter or the detected change of the operating parameter exceeds a predetermined limit.
Dem Verfahren der Erfindung liegt die Idee zugrunde, aus einem Betriebsparameter des Lüftermotors auf einen Luftvolumenstrom im Luftströmungskanal zu schließen bzw. aus einer Veränderung eines Betriebsparameters des Lüftermotors auf eine Veränderung eines Luftvolumenstroms im Luftströmungskanal zu schließen. Da der Luftvolumenstrom bzw. seine Veränderung unmittelbar mit einer etwaigen Störung im Luftströmungskanal zusammenhängen, kann so eine Störung im Luftströmungskanal erkannt werden, wenn der erfasste Betriebsparameter oder die erfasste Veränderung des Betriebsparameters einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.The method of the invention is based on the idea to conclude from an operating parameter of the fan motor to an air volume flow in the air flow channel or to conclude from a change of an operating parameter of the fan motor to a change in an air volume flow in the air flow channel. Since the air volume flow or its change are directly related to any disturbance in the air flow channel, such a disturbance in the air flow channel can be detected if the detected operating parameter or the detected change in the operating parameter exceeds a predetermined limit.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich eine Störung im Luftströmungskanal auf einfache Weise detektieren. Zum Erkennen einer Störung im Luftströmungskanal sind insbesondere keine speziellen Messgeräte erforderlich. Da die Erkennung einer Störung im Luftströmungskanal auf der Erfassung wenigstens eines Betriebsparameters des Lüftermotors oder einer Veränderung wenigstens eines Betriebsparameters des Lüftermotors basiert und derartige Betriebsparameter in der Regel von einer Steuervorrichtung einer entsprechenden Luftstromfördervorrichtung ohnehin ermittelt bzw. überwacht werden, kann das Verfahren der Erfindung auf einfache Weise ohne besondere Modifizierung der jeweiligen Luftstromfördervorrichtung implementiert werden.With the method according to the invention, a disturbance in the air flow channel can be detected in a simple manner. In particular, no special measuring devices are required for detecting a disturbance in the air flow channel. Since the detection of a disturbance in the air flow channel based on the detection of at least one operating parameter of the fan motor or a change in at least one operating parameter of the fan motor and such operating parameters are usually determined or monitored by a control device of a corresponding air flow conveyor anyway, the method of the invention to simple Be implemented without special modification of the respective air flow conveying device.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich nicht nur das Vorliegen einer Störung im Luftströmungskanal erkennen, wenn eine Behebung dieser Störung für die weitere ordnungsgemäße Nutzung der jeweiligen Luftstromfördervorrichtung zwingend erforderlich ist, sondern es kann vorzugsweise auch bereits zu einem früheren Zeitpunkt ein Grad der Störung im Luftströmungskanal erkannt oder auf eine in näherer Zukunft anstehende Störungsbehebung hingewiesen werden. Es ist daher möglich, frühzeitig auf eine Störung zu reagieren oder sich frühzeitig auf das Beheben einer Störung vorzubereiten (z. B. durch Beschaffen von entsprechenden Ersatz- oder Reparaturmaterialien). With the aid of the method according to the invention, it is not only possible to detect the presence of a disturbance in the air flow channel, if a remedy of this disturbance is absolutely necessary for the further proper use of the respective air flow conveying device, but it can also preferably already at an earlier point in time have a degree of disturbance in the air flow channel detected or referred to in the near future pending troubleshooting. It is therefore possible to react early to a malfunction or to prepare early for the elimination of a malfunction (eg by obtaining appropriate replacement or repair materials).
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders bevorzugt bei elektronischen Haushaltsgeräten wie beispielsweise Dunstabzugshauben, Staubsaugern, Lüftungsanlagen, Klimaanlagen und dergleichen einsetzbar.The inventive method is particularly preferably used in electronic household appliances such as cooker hoods, vacuum cleaners, ventilation systems, air conditioning systems and the like.
Unter einer „Störung im Luftströmungskanal” soll in diesem Zusammenhang jede Art von Beeinträchtigung des Luftvolumenstroms im Luftströmungskanal verstanden werden, welche die Leistung der jeweiligen Luftstromfördervorrichtung insbesondere negativ beeinflusst. Hierzu zählen insbesondere, aber nicht ausschließlich eine Verschmutzung oder Sättigung des Luftfilters, eine Blockade des Abluftkanals (z. B. durch defekte Jalousien), eine Verschmutzung oder Störung des Lüfterrades und dergleichen. Der „Luftströmungskanal” weist in diesem Zusammenhang insbesondere eine Ansaugzone stromauf des Lüfterrades und einen Abluftkanal stromab des Lüfterrades auf.In this context, a "disturbance in the air flow channel" should be understood to mean any type of impairment of the air volume flow in the air flow channel, which in particular has a negative influence on the power of the respective air flow conveying device. These include in particular, but not exclusively, contamination or saturation of the air filter, blockage of the exhaust air duct (eg due to defective blinds), contamination or disruption of the fan wheel and the like. In this context, the "air flow channel" has in particular an intake zone upstream of the fan wheel and an exhaust air channel downstream of the fan wheel.
Der Begriff „Betriebsparameter” soll in diesem Zusammenhang alle Arten von direkt oder indirekt erfassbaren Betriebsparametern bzw. Motorvariablen des Lüftermotors und ggf. auch des von diesem angetriebenen Lüfterrades bezeichnen. Hierzu zählen insbesondere, aber nicht ausschließlich Motorstrom, Motorspannung, vom Motor aufgenommene Leistung, Phasenwinkel, Back-EMF, Motorleistung, Drehzahl und Drehmoment. So reduziert sich zum Beispiel bei gleichbleibender Drehzahl des Lüftermotors bzw. des Lüfterrades das Drehmoment bei reduziertem Luftvolumenstrom. Zu den Betriebsparametern des Lüftermotors zählen in diesem Zusammenhang auch beliebige Größen, die aus einem oder mehreren Betriebsparametern (z. B. durch Quotientenbildung, Produktbildung, digitales Filtern, etc.) bestimmt oder berechnet werden können.The term "operating parameters" in this context is intended to denote all types of directly or indirectly detectable operating parameters or motor variables of the fan motor and possibly also of the fan wheel driven by it. These include, but are not limited to, motor current, motor voltage, power consumed by the motor, phase angle, back EMF, motor power, speed, and torque. Thus, for example, at constant speed of the fan motor or the fan wheel reduces the torque at a reduced air flow rate. In this context, the operating parameters of the fan motor also include any variables which can be determined or calculated from one or more operating parameters (eg by quotient formation, product formation, digital filtering, etc.).
Eine Störung im Luftströmungskanal kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Basis des bestimmten Betriebsparameters oder der bestimmten Veränderung des Betriebsparameters erkannt werden. Das „Überschreiten des vorbestimmten Grenzwerts” soll in diesem Zusammenhang ein Überschreiten/Erreichen eines maximalen Grenzwertes bzw. ein Unterschreiten/Erreichen eines minimalen Grenzwertes umfassen.A fault in the air flow channel can be detected with the method according to the invention on the basis of the specific operating parameter or the specific change in the operating parameter. The "exceeding of the predetermined limit value" in this context should include exceeding / reaching a maximum limit value or falling below / reaching a minimum limit value.
Das Verfahren der Erfindung ist bei allen Arten von Lüftermotoren einsetzbar, insbesondere bei Asynchronmotoren, Einphasen-Asynchronmotoren mit Kondensator, Spaltpolmotoren, DC-Motoren oder bürstenlosen Permanentmagnet-Motoren mit elektronischer Kommutierung. Letztgenannter ist für das hier vorgeschlagene Verfahren besonders günstig, da er üblicherweise eine elektronische Kommutierungseinrichtung wie beispielsweise einen Frequenzumrichter aufweist, mit dessen Hilfe die Erfassung der Motorvariablen bzw. Betriebsparameter des Lüftermotors ohne Zusatzaufwand an Messtechnik möglich ist, da ein solcher Frequenzumrichter solche Messeinrichtungen oft bereits impliziert.The method of the invention is applicable to all types of fan motors, in particular asynchronous motors, single-phase asynchronous motors with capacitor, shaded pole motors, DC motors or brushless permanent magnet motors with electronic commutation. The latter is particularly favorable for the method proposed here, since it usually has an electronic commutation device such as a frequency converter, with the help of the detection of motor variables or operating parameters of the fan motor without additional expenditure of measurement technology is possible because such a frequency often already implies such measuring devices ,
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird beim Erkennen einer Störung im Luftströmungskanal ein Warnhinweis ausgegeben. Vorzugsweise differenziert dieser Warnhinweis auch zwischen dem Grad der erkannten Störung im Luftströmungskanal. Bei dem Warnhinweis handelt es sich vorzugsweise um ein optisches Signal und/oder ein akustisches Signal.In a preferred embodiment of the invention, a warning is issued when detecting a fault in the air flow channel. Preferably, this warning also differentiates between the degree of the detected disturbance in the air flow channel. The warning is preferably an optical signal and / or an acoustic signal.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird in einem störungsfreien Zustand des Luftströmungskanal ein Referenzwert des wenigstens einen Betriebsparameters des Lüftermotors bestimmt. Anschließend kann eine Störung im Luftströmungskanal erkannt werden, falls der im weiteren Betrieb der Dunstabzugshaube erfasste Betriebsparameter um einen vorbestimmten absoluten oder prozentualen Wert von diesem Referenzwert abweicht. Als störungsfreier Zustand des Luftströmungskanals wird vorzugsweise ein Zustand bei einer ersten Inbetriebnahme der jeweiligen Luftstromfördervorrichtung, einer Inbetriebnahme der jeweiligen Luftstromfördervorrichtung nach einem Reinigen oder Austauschen des Luftfilters, einer Inbetriebnahme der jeweiligen Luftstromfördervorrichtung nach Beheben einer anderen Störung, einer entsprechenden Eingabe (z. B. Betätigung einer Rücksetztaste) durch einen Benutzer, und dergleichen bezeichnet. Der Referenzwert des Betriebsparameters wird dabei vorzugsweise analog zur Erfassung des Betriebsparameters im normalen Betrieb der jeweiligen Luftstromfördervorrichtung bestimmt.In a preferred embodiment of the invention, a reference value of the at least one operating parameter of the fan motor is determined in a fault-free state of the air flow channel. Subsequently, a disturbance in the air flow channel can be detected if the operating parameter detected in the further operation of the extractor hood deviates from this reference value by a predetermined absolute or percentage value. As a trouble-free state of the air flow passage is preferably a state at a first startup of the respective air flow conveying device, a commissioning of the respective air flow conveying device after cleaning or replacing the air filter, a startup of the respective air flow conveying device after removing another fault, a corresponding input (eg a reset button) by a user, and the like. The reference value of the operating parameter is preferably determined analogously to the detection of the operating parameter during normal operation of the respective air flow conveying device.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird aus dem wenigstens einen erfassten Betriebsparameter des Lüftermotors oder der erfassten Veränderung des wenigstens einen Betriebsparameters zunächst ein vom Lüfterrad erzeugter Luftvolumenstrom oder eine Veränderung eines vom Lüfterrad erzeugten Luftvolumenstroms bestimmt und dann eine Störung im Luftströmungskanal erkannt, falls der bestimmte Luftvolumenstrom oder die bestimmte Veränderung des Luftvolumenstroms einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.In a preferred embodiment of the invention, an air volume flow generated by the fan wheel or a change in an air volume flow generated by the fan wheel is determined from the at least one detected operating parameter of the fan motor or the detected change of the at least one operating parameter, and then a fault in the air flow channel is detected. if the determined air volume flow or the specific change in the air volume flow exceeds a predetermined limit.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Betriebsparameter des Lüftermotors als ein Quotient aus einer Drehzahl des Lüftermotors und einem weiteren Betriebsparameter des Lüftermotors oder einem zeitlichen Integral oder einer zeitlichen Ableitung dieser Größen ermittelt.In a preferred embodiment of the invention, the operating parameter of the fan motor is determined as a quotient of a speed of the fan motor and a further operating parameter of the fan motor or a time integral or a time derivative of these variables.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Quotient aus Drehmoment am Lüfterrad und Drehzahl bestimmt, um daraus auf eine Änderung des geförderten Luftvolumenstroms des Lüfterrades zu schließen. Es kann dann ein Signal an den Benutzer ausgegeben werden, mit der Aufforderung, den Luftfilter zu reinigen oder eine Störung am Abluftkanal wie z. B. blockierte Jalousien am Austritt des Abluftkanals zu beheben. Dieser Quotient kann sowohl bei konstanter Drehzahl des Lüftermotors bzw. des Lüfterrades also auch bei sich ändernden Drehzahlen ermittelt werden. Es kann auch ein vorbestimmtes Drehmoment auf das Lüfterrad gegeben werden, um die Zeit für eine bestimmte Drehzahländerung zu messen oder um die Drehzahländerung über eine bestimmte Zeit zu messen.In a preferred embodiment of the invention, the quotient of torque at the fan wheel and speed is determined in order to conclude from this a change in the delivered air volume flow of the fan wheel. It can then be issued a signal to the user, with the request to clean the air filter or a malfunction in the exhaust duct such. B. blocked blinds at the outlet of the exhaust duct to fix. This quotient can be determined both at constant speed of the fan motor or the fan wheel so even with changing speeds. It may also be given a predetermined torque on the fan to measure the time for a particular speed change or to measure the speed change over a certain time.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der wenigstens eine Betriebsparameter des Lüftermotors über mehrere Motorumdrehungen hinweg erfasst. Anschließend wird der erfasste Betriebsparameter vorzugsweise als Mittelwert oder als Integral des Messwertes weiter verarbeitet. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit der Störungserkennung verbessert werden.In a further preferred embodiment of the invention, the at least one operating parameter of the fan motor is detected over several engine revolutions. Subsequently, the detected operating parameter is preferably further processed as an average value or as an integral of the measured value. In this way, the reliability of the fault detection can be improved.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Luftstromfördervorrichtung mit einem Luftströmungskanal, einem im Luftströmungskanal angeordneten Lüfterrad und einem Lüftermotor zum Antreiben des Lüfterrades, einer Steuervorrichtung zum Ansteuern und Überwachen des Lüftermotors, und wenigstens einem im Luftströmungskanal angeordneten Luftfilter. Die Steuervorrichtung ist derart ausgestaltet, dass sie eine Störung im Luftströmungskanal erkennt, falls ein Betriebsparameter oder eine erfasste Veränderung eines Betriebsparameters einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet.The invention also provides an air flow conveying device with an air flow channel, a fan wheel arranged in the air flow channel and a fan motor for driving the fan wheel, a control device for controlling and monitoring the fan motor, and at least one air filter arranged in the air flow channel. The control device is configured such that it detects a fault in the air flow channel if an operating parameter or a detected change of an operating parameter exceeds a predetermined limit value.
Mit dieser Luftstromfördervorrichtung können die gleichen Vorteile wie mit dem oben beschriebenen Verfahren der Erfindung erzielt werden. Außerdem gelten die obigen Ausführungen zu Begriffsdefinitionen und bevorzugten Ausgestaltungen in entsprechender Weise auch für die erfindungsgemäße Luftstromfördervorrichtung.With this air flow conveying device, the same advantages as with the method of the invention described above can be achieved. In addition, the above statements on definitions of terms and preferred embodiments also apply correspondingly to the airflow conveying device according to the invention.
Bei der Luftstromfördervorrichtung handelt es sich bevorzugt um ein elektronisches Haushaltsgerät wie beispielsweise eine Dunstabzugshaube, einen Staubsauger, eine Lüftungsanlage, eine Klimaanlage und dergleichen.The airflow conveying device is preferably an electronic household appliance such as, for example, an extractor hood, a vacuum cleaner, a ventilation system, an air conditioning system and the like.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch eine Steuervorrichtung zum Ansteuern und Überwachen eines Lüftermotors in einem Luftströmungskanal einer Luftstromfördervorrichtung, welche zum Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens der Erfindung ausgestaltet ist.Finally, the subject matter of the invention is also a control device for controlling and monitoring a fan motor in an air flow channel of an air flow conveying device, which is designed to carry out the above-described method of the invention.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigt die einzige
Die Dunstabzugshaube
Im Bereich der Ansaugzone
Der Ventilator
Der Frequenzumrichter
Bei der Inbetriebnahme oder nach jeder Bestätigung des Benutzers, dass der Luftfilter
Im weiteren Betriebsverlauf ermittelt der Controller
Falls dieser äquivalente Wert für die mechanische Last den Referenzwert um einen bestimmten Wert unterschreitet, kann ein Signal zur Reinigung des Luftfilters
Falls der Controller
Der Controller
Auf dem Frequenzumrichter
Der Fachmann wird anhand der obigen Beschreibung unmittelbar erkennen, dass die Erfindung auch bei anderen Luftstromfördervorrichtungen wie beispielsweise Staubsaugern, Lüftungsanlagen, Klimaanlagen und dergleichen einsetzbar ist.The person skilled in the art will immediately recognize from the above description that the invention can also be used in other airflow conveying devices such as, for example, vacuum cleaners, ventilation systems, air conditioning systems and the like.
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