DE102013108783A1

DE102013108783A1 - Verfahren zum Erkennen einer wenigstens teilweisen Verstopfung eines Prozessluftkanals in einem Trockner

Info

Publication number: DE102013108783A1
Application number: DE102013108783.3A
Authority: DE
Inventors: Alexander NEUFELD
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-02-19
Also published as: EP2837735B1; EP2837735A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer wenigstens teilweisen Verstopfung eines Prozessluftkanals (7) in einem Trockner (1), bei dem zu und/oder aus einer Trocknungskammer (2) mittels eines Prozessluftgebläses (8) durch den Prozessluftkanal (7) Prozessluft (6) zu- und/oder abgeleitet wird und bei dem ein Motor (4) zum Antrieb des Prozessluftgebläses (8) durch eine Steuereinrichtung (12) mindestens ein- und ausgeschaltet, ggfs. auch hinsichtlich seiner Drehzahl beeinflusst wird. Um möglichst früh und mit einfachen Mitteln eine wenigstens teilweise Verstopfung des Prozessluftkanals, insbesondere eine fällige Reinigung der Siebe anzuzeigen, wird vorgeschlagen, dass eine Auswerteschaltung (14) die vom Motor (4) aufgenommene oder abgegebene Leistung ermittelt und aufgrund eines Leistungsabfalls eine wenigstens teilweise Verstopfung des Prozessluftkanals (7) erkennt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer wenigstens teilweisen Verstopfung eines Prozessluftkanals in einem Trockner, bei dem zu und/oder aus einer Trocknungskammer mittels eines Prozessluftgebläses durch den Prozessluftkanal Prozessluft zu- und/oder abgeleitet wird und bei dem ein Motor zum Antrieb des Prozessluftgebläses durch eine Steuereinrichtung mindestens ein- und ausgeschaltet, ggfs. auch hinsichtlich seiner Drehzahl beeinflusst wird.
Bei Trocknern, insbesondere bei Kondensationstrocknern, werden im Prozessluftkanal Filter oder Siebe eingesetzt, mit denen Flusen aus der Prozessluft abgeschieden werden. Solche Filter oder Siebe sind meistens für den Benutzer einfach zugänglich angeordnet und müssen regelmäßig gereinigt werden. Unterbleibt eine Reinigung, verschlechtert sich die Trocknungswirkung. Dadurch verlängert sich die Programmlaufzeit und es kann aufgrund eines Wärmestaus zu Überhitzungen und dadurch zu einer Beschädigung des Geräts oder des Trocknungsguts kommen. Auch an anderen Stellen des Prozessluftkanals, beispielsweise im Bereich von Wärmetauschern, können wenigstens teilweise Verstopfungen und ein dadurch verringerter Luftdurchsatz auftreten.
Es ist bei Trocknern allgemein bekannt, Verstopfungen im Prozessluftkreislauf zu sensieren und darauf zu reagieren. Eine Methode ist die Differenzdruckmessung vor und hinter gefährdeten Bereichen in der Prozessluftführung, siehe beispielsweise DE-OS 2 135 932 . Hierzu werden Drucksensoren benötigt, welche die Herstellung des Trockners verteuert.
Bei einer anderen Methode ( DE 40 34 273 A1 ) wird die Drehzahl des Prozessluftgebläses zur Erkennung einer Betriebsstörung ausgewertet. Auch hierzu werden zusätzliche Sensoren benötigt.
Auch eine Temperaturüberwachung des Prozessluftstroms ist bekannt, siehe beispielsweise DE 44 09 531 C1 . Dies ist in modernen Trocknern die gängige Methode zur Erkennung einer Verstopfung im Prozessluftkanal. Dabei erfolgt die Auswertung der Temperaturen in der Regel erst zu einem sehr späten Zeitpunkt im laufenden Programm, so dass der Benutzer erst am Programmende zum "Filterreinigen" aufgefordert werden kann.
Der Erfindung stellt sich somit das Problem, bei einem Trockner der eingangs genannten Art möglichst früh und mit einfachen Mitteln eine wenigstens teilweise Verstopfung des Prozessluftkanals, insbesondere eine fällige Reinigung der Siebe anzuzeigen.
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.
Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass eine Luftdrosselung infolge einer Verstopfung des Prozessluftkanals bereits kurz nach dem Programmstart erkannt werden kann. Der Benutzer kann deshalb in einer Phase, in der er sich in der Regel noch am Gerät befindet, auf die Notwendigkeit einer Reinigung der Siebe hingewiesen werden. Außerdem ist die Sensierung unabhängig von Wäschemengen und anderen Parametern, die bei der Temperaturauswertung eine Rolle spielen.
Erfindungsgemäß werden diese Vorteile dadurch erreicht, dass eine Auswerteschaltung die vom Motor aufgenommene oder abgegebene Leistung ermittelt und aufgrund eines Leistungsabfalls eine wenigstens teilweise Verstopfung des Prozessluftkanals erkennt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Auswerteschaltung die Verstopfung des Prozessluftkanals erkennt, wenn der Leistungsabfall einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt. Ein solcher Grenzwert kann als absoluter Grenzwert gesetzt werden oder als prozentualer Leistungsabfall. Bei der zweiten Variante muss dann die Leistung bei einem unverstopften Prozessluftkanal bekannt und vorgegeben sein.
Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Grenzwert in Abhängigkeit von der Temperatur der Prozessluft vorgegeben wird. Hierdurch wird berücksichtigt, dass die Prozesslufttemperatur markant die Luftdichte und damit auch den Luftwiderstand verändert. Je kälter die Temperatur der Prozessluft ist, desto höher ist die Luftdichte. Und je höher die Luftdichte, desto höher ist die aufgenommene oder abgegebene Gebläseleistung.
Bei Wäschetrocknern ist es üblich, dass das Prozessluftgebläse mit und die Wäschetrommel gemeinsam von nur einem Motor unter Einsatz geeigneter Getriebe angetrieben werden. Um den Leistungsanteil, der zur Drehung der Wäschetrommel notwendig ist, bei der Ermittlung der Gebläseleistung zu kompensieren, ist es vorteilhaft, wenn zur Ermittlung des auf den Antrieb des Prozessluftgebläses entfallenden Leistungsanteils die Drehzahl oder die Drehrichtung des Motors geändert wird.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform kann angewendet werden, wenn ein Gebläse mit gekrümmten Schaufeln verwendet wird. Ein solches Gebläse besitzt in einer Vorzugsdrehrichtung einen sehr hohen Wirkungsgrad, wenn man es gegen die Vorzugsdrehrichtung dreht, ist der Wirkungsgrad sehr gering und damit die aufgenommene und abgegebene Leistung vernachlässigbar. Dann kann sehr einfach aus der Differenz der Gesamtleistung zwischen der Drehung des Motors in und gegen die Vorzugsdrehrichtung des Gebläses der auf den Antrieb des Prozessluftgebläses entfallende Anteil der Gesamtleistung ermittelt werden. Um weitere Umrechnungen und Messungen zu ersparen, ist es dabei vorteilhaft, wenn der Motor in beiden Drehrichtungen mit der gleichen Drehzahl betrieben wird.
Es ist auch möglich, die Drehzahl des Motors zu ändern und aus der Differenz der Gesamtleistung vor und nach der Drehzahländerung den auf den Antrieb des Prozessluftgebläses entfallenden Anteil der Gesamtleistung zu ermitteln. Dabei kann man sich den Umstand zunutze machen, dass eine Drehzahländerung sich unterschiedlich auf die Gebläseleistung und auf die Leistung zum Antrieb der Trommel auswirkt. So geht die Drehzahländerung linear in die Trommelleistung ein und kubisch in die Gebläseleistung.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
1 ein Kondensationswäschetrockner als Blockschaltbild
2 bis 5 verschiedene Diagramme
1 zeigt die Funktionsweise eines Trockners am Beispiel eines Kondensationswäschetrockners 1 als Blockschaltbild mit den für die Erfindung wesentlichen Bauteilen. Der Trockner 1 besitzt als Trocknungskammer eine drehbar gelagerte Trommel 2, die zur Aufnahme von zu trocknender Wäsche 3 dient und von einem Motor 4 mittels eines Riementriebs 5 angetrieben wird. Die Trommel 2 und die darin befindliche Wäsche 3 werden von erwärmter Prozessluft 6 durchströmt, die anschließend aus der Trommel 2 abgeführt und entfeuchtet wird. Dabei zirkuliert die Prozessluft 6 in einem geschlossenen Kreislauf innerhalb eines Prozessluftkanals 7. Die Zirkulation wird durch ein Prozessluftgebläse 8 erzeugt, welches ebenfalls durch den dargestellten Trommelantriebsmotor 4 gedreht werden kann. Die Prozessluft 6 wird nach dem Verlassen der Trommel 2 über einen ersten Wärmetauscher 9 geführt. Dort wird die feuchte warme Luft abgekühlt, was ein Kondensieren und damit ein Entfeuchten des Prozessluftstroms bewirkt. Anschließend leitet der Prozessluftkanal 7 die Luft über eine Heizung 10, wo wird die trockene, abgekühlte Prozessluft 6 wieder erwärmt wird und so besser Feuchtigkeit aus der Wäsche 3 aufnehmen kann. In dem Prozessluftkanal 7 ist ein Sieb 11 angeordnet, mit dem Verunreinigungen wie Flusen aus der Prozessluft 6 ausgefiltert werden können. Das Sieb 7 ist hier in Strömungsrichtung hinter der Trommel 3 angeordnet. Es versteht sich von selbst, dass weitere Siebe 11 an beliebigen Stellen des Prozessluftkanals 7 angeordnet sein können.
Der Trockner besitzt eine elektronische Steuereinrichtung 12, mit der verschiedene Einrichtungen und Verbraucher programm- und zustandsabhängig gesteuert oder geregelt werden. So regelt die Steuereinrichtung unter anderem die Spannung und die Frequenz des dreiphasigen Motors 4 über einen Frequenzumrichter 13. In der Steuereinrichtung ist eine Auswerteschaltung 14 integriert, die die vom Motor 4 aufgenommene Leistung ermittelt. Die Schaltung 14 erhält hierzu von der Steuereinrichtung 12 Daten über die Phasenspannungen, die als Stellgrößen vorgegeben werden, und Messwerte über die in den Ständerwicklungen ausgebildeten Phasenströme. Hierüber kann die Auswerteschaltung 14 die aus dem Stromnetz aufgenommene Gesamtleistung berechnen. Des Weiteren erhält die Auswerteschaltung über einen im Prozessluftkanal 7 angeordneten Temperatursensor 15 eine Information über die Prozesslufttemperatur. Die Auswerteschaltung 14 ist in der Lage, aus den vorgenannten Daten aus einem Leistungsabfall eine wenigstens teilweise Verstopfung des Prozessluftkanals 7 zu erkennen. Die Steuereinrichtung 12 betätigt dann eine Warnanzeige 16, um den Benutzer auf die Verstopfung und eine erforderliche Säuberung hinzuweisen.
Im Folgenden sind zwei verschiedene Verfahren näher beschrieben, durch die die Auswerteschaltung eine wenigstens teilweise Verstopfung des Prozessluftkanals erkennt.
Die erste Variante kann insbesondere bei einem Trockner mit einem Prozessluftgebläse eingesetzt werden, dessen Lüfterschaufeln gekrümmt sind und somit einen verbesserten Wirkungsgrad in einer Vorzugsdrehrichtung besitzen. Solche Gebläse werden standardmäßig in Haushaltswäschetrocknern eingesetzt. 2 zeigt die Abhängigkeit der Gebläseleistung eines Gebläses von der Drehzahl. Die Leistung nimmt kubisch mit der Drehzahl zu. Wenn nun der Luftwiderstand bei einem Gebläse erhöht wird, wird die Lastkennlinie flacher. 3 zeigt eine Kurvenschar für einen Trockner, bei dem der Prozessluftkanal für die Kurve 1 frei ist, und beginnend bei Kurve 2 bis Kurve 5 zunehmend verstopft ist. Bei dem eingangs beschriebenen Trockner wird die Drehzahl des Gebläses durch die Steuereinrichtung über den Frequenzumrichter vorgegeben und geregelt, sie kann deshalb als konstant angenommen werden. Die Leistung des Motors, der das Gebläse antreibt, ist wie vorbeschrieben bekannt, da die Eingangsspannung in den Phasen und die Wicklungsströme bekannt sind. Im Trockner treibt der Motor nicht nur das Gebläse, sondern auch die Trommel an. Somit setzt sich die Motorleistung wie folgt zusammen: P_Motor = P_{Motorverluste} + P_Gebläse + P_Trommel
Die Motorverluste sind berechenbar, wenn der Wirkungsgrad des Motors bekannt ist. Dieser kann in Versuchen ermittelt werden. Demnach muss nur noch der Anteil der Gebläseleistung vom Anteil der Trommelleistung separiert werden.
Bei der ersten Variante wird hierzu der Motor zunächst in Vorzugsdrehrichtung des Gebläses betrieben und die abgegebene Motorleistung, d. h. die vom Motor aufgenommene Gesamtleistung abzüglich der Motorverluste ermittelt. Anschließend wird der Motor bei gleicher Drehzahl gegen die Vorzugsrichtung des Gebläses gedreht. Wieder wird die abgegebene Motorleistung ermittelt. Die Leistung der Trommel ist unabhängig von der Drehrichtung. Beim Gebläse ist die abgegebene Leistung bei Drehung gegen die Vorzugsdrehrichtung vernachlässigbar. Insofern entspricht die vom Gebläse abgegebene Leistung in Vorzugsdrehrichtung der Leistungsdifferenz zwischen der abgegebenen Motorleistung in Vorzugsdrehrichtung und der abgegebenen Motorleistung gegen Vorzugsdrehrichtung, siehe 4. Die Auswerteschaltung vergleicht nun die errechnete Gebläseleistung bzw. den Leistungsabfall mit einem vorgegebenen Grenzwert und erkennt eine unzulässige Verstopfung, wenn der Leistungsabfall einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt bzw. wenn die Gebläseleistung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens berücksichtigt sie noch die zum Zeitpunkt der Leistungsermittlung vorliegende Prozesslufttemperatur. Hierzu ist dann eine Tabelle mit temperaturabhängigen Grenzwerten abgespeichert, aus der die Auswerteschaltung den Leistungsabfall bzw. die Gebläseleistung mit dem für die gemessene Temperatur zutreffenden Grenzwert vergleicht.
Die zweite Variante kann bei einem Gebläse eingesetzt werden, welches in beiden Drehrichtungen gleiche Leistungen abgibt, aber auch in einem Programmabschnitt, in dem eine Drehrichtungsumkehr des Gebläses oder der Trommel nicht erwünscht ist. Bei dieser Variante des Verfahrens wird der Motor zunächst mit einer ersten Drehzahl, beispielsweise 60 min^–1, gedreht. Dabei wird die abgegebene Motorleistung ermittelt, siehe 5. Anschließend wird der Motor mit einer zweiten Drehzahl betrieben, beispielsweise 90 min^–1. Auch hier wird die Motorleistung ermittelt. Es gelten folgende Grundsätze: Die Trommelleistung steigt bei einer Drehzahlerhöhung annähernd linear, d. h. um 50% an (Auswirkungen der Wäsche unterhalb und oberhalb der Anlegedrehzahl können vernachlässigt werden). Die Gebläseleistung nimmt kubisch zu, d. h. um 237,5%. Es kann aufgrund der unterschiedlichen Leistungszunahme in erster Näherung davon ausgegangen werden, dass bei Drehzahlsteigerungen im Bereich zwischen 30% und 70% der Anteil der Leistungszunahme beim Gebläse ca. 80% der ermittelten Leistungsdifferenz beträgt. Diese Schätzung reicht für eine Beurteilung über eine Verstopfung des Prozessluftkanals aus. Der Wert der Leistungszunahme beim Gebläse wird dann mit einem vorgegebenen Mindestwert verglichen. Wenn dieser nicht erreicht wird, wird auf eine Verstopfung des Prozessluftkanals geschlossen. Wie bei der ersten Variante kann die Prozesslufttemperatur berücksichtigt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2135932 [0003]
DE 4034273 A1 [0004]
DE 4409531 C1 [0005]

Claims

Verfahren zum Erkennen einer wenigstens teilweisen Verstopfung eines Prozessluftkanals (7) in einem Trockner (1), bei dem zu und/oder aus einer Trocknungskammer (2) mittels eines Prozessluftgebläses (8) durch den Prozessluftkanal (7) Prozessluft (6) zu- und/oder abgeleitet wird und bei dem ein Motor (4) zum Antrieb des Prozessluftgebläses (8) durch eine Steuereinrichtung (12) mindestens ein- und ausgeschaltet, ggfs. auch hinsichtlich seiner Drehzahl beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteschaltung (14) die vom Motor (4) aufgenommene oder abgegebene Leistung ermittelt und aufgrund eines Leistungsabfalls eine wenigstens teilweise Verstopfung des Prozessluftkanals (7) erkennt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (14) die Verstopfung des Prozessluftkanals (7) erkennt, wenn der Leistungsabfall einen vorgegebenen Grenzwert übersteigt bzw. wenn die Gebläseleistung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert in Abhängigkeit von der Temperatur der Prozessluft (6) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessluftgebläse (8) mit einer Wäschetrommel (3) von dem Motor (3) gemeinsam angetrieben werden, und dass zur Ermittlung des auf den Antrieb des Prozessluftgebläses (8) entfallenden Leistungsanteils die Drehzahl oder die Drehrichtung des Motors (4) geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Motors (4) geändert wird und dass aus der Differenz der Gesamtleistung vor und nach der Drehzahländerung der auf den Antrieb des Prozessluftgebläses (8) entfallende Anteil der Gesamtleistung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung des Motors (4) geändert wird, dass ein Prozessluftgebläse (8) verwendet wird, welches hinsichtlich seiner Luftförderung eine Vorzugsdrehrichtung besitzt, und dass aus der Differenz der Gesamtleistung zwischen der Drehung des Motors (4) in und gegen die Vorzugsdrehrichtung des Gebläses (8) der auf den Antrieb des Prozessluftgebläses (8) entfallende Anteil der Gesamtleistung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (4) in beiden Drehrichtungen mit der gleichen Drehzahl betrieben wird.