DE102013214978A1

DE102013214978A1 - Füllstandsbestimmung für Waschmaschine

Info

Publication number: DE102013214978A1
Application number: DE102013214978.6A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hess; Marcel Werner; Kirsten Tischer
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Eine Waschmaschine 1 weist einen mit Flüssigkeit F füllbaren Laugenbehälter 2 auf, innerhalb dessen eine horizontal drehbare Wäschetrommel 3 untergebracht ist, welche Wäschetrommel 3 an ihrer Innenseite 4 mindestens einen Mitnehmer 5 aufweist, wobei die Waschmaschine 1 dazu eingerichtet ist, einen Füllstand h bzw. h1 der Flüssigkeit F zu bestimmen und wobei die Waschmaschine 1 dazu eingerichtet ist, den Füllstand h bzw. h1 anhand eines Eintauchens mindestens eines Mitnehmers 5 in die Flüssigkeit F zu bestimmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Waschmaschine, aufweisend einen mit Flüssigkeit füllbaren Laugenbehälter, innerhalb dessen eine horizontal drehbare Wäschetrommel untergebracht ist, welche Wäschetrommel an ihrer Innenseite mindestens einen Mitnehmer aufweist, wobei die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, einen Füllstand der Flüssigkeit zu bestimmen.
Ein Nutzer einer betreffenden Waschmaschine erwartet eine effektive Waschprozedur bei gleichzeitig geringem Energie-, Wasser- und Waschmittelverbrauch. Daraus ergibt sich die Forderung, einen zuverlässigen Waschprozess bei geringem Füllstand der Waschlauge (der sog. „freien Flotte“) im Laugenbehälter zu erreichen, und zwar unabhängig von der Wäschemenge in der Wäschetrommel und deren Saugvermögen. Während des Füllens des Laugenbehälters mit Waschlauge erfolgt die Benetzung der Wäsche. Dabei bindet die Wäsche ein von Waschgang zu Waschgang unterschiedliches Volumen („gebundene Flotte“) an Waschlauge. Um diesen Effekt zu kompensieren, ist das Volumen der gebundenen Waschlauge der freien Flotte nachzugeben bzw. nachzudosieren. Voraussetzung dafür ist es, den Füllstand im Laugenbehälter zu bestimmen.
Es ist bekannt, dass der Füllstand der ungebundenen Waschlauge bzw. der freien Flotte in einer Waschmaschine indirekt bestimmt wird.
In US 7,475,57461 wird ein System beschrieben, das den Füllstand mit einer außerhalb des Laugenbehälters angebrachten Elektrode misst, wobei die Waschlauge als zweite Elektrode fungiert und so die Bestimmung des Füllstands ermöglicht.
In US 6.901,777 und US 6,634,191 wird ein System beschrieben, bei dem ein Co-Volumen mit dem Laugenbehälter über eine kommunizierende Röhre verbunden ist. Ein Druckanstieg über der Flüssigkeitsoberfläche in dem Co-Volumen wird als indirektes Maß für die Höhe des Füllstands verwendet. Dieser Druckanstieg wird über einen Sensor gemessen, der über einen Schlauch mit dem Co-Volumen verbunden ist. Es ist gefordert, dass das Messprinzip zuverlässig und stabil funktioniert, während sich die Wäschetrommel dreht. Während der Drehbewegung der Wäschetrommel führen das Eintauchen der Mitnehmer in die Waschlauge sowie ein Wäschefall zu periodischen und zufälligen Störungen des Flüssigkeitsspiegels, welche die Füllhöhe im Co-Volumen beeinflussen. Diese Effekte werden durch zwei Maßnahmen minimiert. Erstens führt eine mechanische Entkopplung über einen Schlauch zwischen dem Co-Volumen und dem Drucksensor zu einer Glättung des Signals. Zweitens werden durch einen elektronischen Filter- und / oder Mittelungsprozess zufällige und periodische Störungen herausgerechnet. Jedoch ist dieser Messaufbau mit dem Co-Volumen, dem Verbindungsschlauch und dem Sensor komplex und weist des Weiteren folgende Nachteile auf: Erstens sind zum Aufbau mehrere Montageschritte notwendig. Damit verbunden sind hohe Kosten für Material, Investitionen, Löhne und Prüfung. Zweitens versagt der Aufbau, falls Undichtigkeiten an irgendeiner Stelle des Systems, z.B. in dem Co-Volumen, dem Verbindungsschlauch oder an dem Sensor, auftreten. Drittens ergibt sich wegen der Komplexität des Messaufbaus eine längere Toleranzkette. So hängt das nachdosierte Volumen wesentlich von der Präzision der an dem Messprozess beteiligten Elemente ab. Fehlschlüsse über die Füllhöhe sind möglich.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine einfach umsetzbare und dennoch genaue Möglichkeit zum Bestimmen eines Füllstands einer Flüssigkeit, insbesondere Waschlauge, in einem Laugenbehälter einer Waschmaschine bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst mittels einer Waschmaschine, aufweisend einen mit Flüssigkeit füllbaren Laugenbehälter, innerhalb dessen eine horizontal drehbare Wäschetrommel untergebracht ist. Diese Wäschetrommel weist an ihrer Innenseite mindestens einen Mitnehmer auf, wobei die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, einen Füllstand der Flüssigkeit anhand eines Eintauchens mindestens eines Mitnehmers in die Flüssigkeit zu bestimmen.
Die Erfindung nutzt die Tatsache, dass die Füllhöhe aus dem Zeitpunkt oder der Winkelstellung des Mitnehmers beim Eintauchen in die Waschlauge bzw. beim Auftauchen aus der Waschlauge anhand geometrischer Gegebenheiten auf einfache Weise ausreichend genau bestimmt werden kann.
Unter dem „Eintauchen mindestens eines Mitnehmers in die Flüssigkeit“ kann ein Auftreffen des Mitnehmers auf die Flüssigkeit, ein Durchlaufen des Mitnehmers durch die Flüssigkeit („Tauchgang“) und/oder ein Auftauchen des Mitnehmers aus der Flüssigkeit verstanden werden.
Die Flüssigkeit mag Waschlauge oder Wasser, z.B. zum Auswaschen der Waschlauge aus der Wäsche bzw. zum Ausspülen, sein.
Die horizontal drehbare Wäschetrommel mag eine horizontale Drehachse oder eine leicht zur Horizontalen geneigte Drehachse aufweisen.
Die Waschmaschine mag eine eigenständige Waschmaschine oder eine Wasch/Trocknungs-Kombination („Waschtrockner“) sein. Die Waschmaschine ist insbesondere ein Haushaltsgerät, also eine Haushalts-Waschmaschine. Die Waschmaschine mag insbesondere ein sog. „Frontlader“ sein, bei welchem die Wäschetrommel eine vorderseitige Beschickungsöffnung aufweist. Die Beschickungsöffnung ist mittels einer Tür verschließbar.
Die Wäschetrommel weist in der Regel einen Elektromotor zu ihrem Antrieb auf. Der Elektromotor mag insbesondere von einer zentralen Steuereinheit ansteuerbar sein, z.B. in Bezug auf seine Drehzahl.
Unter einem Mitnehmer mag insbesondere ein von der Innenseite der Wäschetrommel vorstehendes Element gemeint sein, welches dazu dient, die in der Wäschetrommel liegende Wäsche in die durch die Trommel vorgegebene Bewegung zu versetzen. Ab einer bestimmten Höhenposition des Mitnehmers fällt die Wäsche von dem Mitnehmer ab und wieder zum Boden der Wäschetrommel. Mittels des Mitnehmers wird also die Wäsche umgewälzt.
Typischerweise sind mehrere in Umfangsrichtung der Wäschetrommel verteilte Mitnehmer vorhanden, insbesondere zwei bis fünf Mitnehmer. Diese Zahl von Mitnehmern ermöglicht es in den meisten Fällen, dass sich immer nur ein Mitnehmer in der Flüssigkeit befindet, was eine Detektionssicherheit erhöht. Insbesondere mögen drei bis vier, speziell drei, Mitnehmer vorhanden sein. Da das Eintauchen eines Mitnehmers eine ansteigende Signalflanke verursacht und das Auftauchen der Mitnehmer eine abfallende Signalflanke verursacht ist die Anzahl der Mitnehmer für das Messprinzip unerheblich, solange ansteigende bzw. abfallende Signalflanken eines Mitnehmers auch eben diesem Mitnehmer zugeordnet werden können.
Die Mitnehmer mögen in Umfangsrichtung vorzugsweise äquidistant um die Drehachse an der Wäschetrommel angeordnet sein. Die Mitnehmer mögen in Drehrichtung symmetrisch oder asymmetrisch geformt sein. Es wird zur besonders sicheren Detektion eines Eintauchens des Mitnehmers bevorzugt, wenn sich dieser mindestens über 80% der Tiefe der Innenseite der Wäschetrommel (insbesondere parallel zu der Drehachse) erstreckt, insbesondere über mindestens über 90% der Tiefe, insbesondere über mindestens über 95% der Tiefe.
Insbesondere mag der Mitnehmer eine vordere Fläche oder „Vorderseite“, welche zur Mitnahme der Wäsche zuerst oder voran in die Flüssigkeit taucht, als auch eine hintere Fläche oder „Rückseite“, welche zuletzt in die Flüssigkeit taucht und keinen Beitrag zur Mitnahme der Wäsche leistet, aufweisen.
Die Mitnehmer mögen alle in die gleiche Richtung um die Drehachse ausgerichtet sein. Die Mitnehmer mögen alternativ zum Feststellen des Füllstands bei Drehung der Wäschetrommel in beliebiger Drehrichtung in unterschiedlicher Richtung um die Drehachse ausgerichtet sein. Es ist also eine Ausgestaltung, dass in der Wäschetrommel mindestens zwei entgegengesetzt ausgerichtete Mitnehmer vorhanden sind.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, den Füllstand der Flüssigkeit anhand eines Auftreffens eines Mitnehmers auf die Flüssigkeit zu bestimmen. Das Auftreffen entspricht einer bestimmten Phasen- oder Drehlage der Wäschetrommel. Da die Mitnehmer sich an einer festen Position relativ zu der Wäschetrommel befinden, ist auch die Lage (damit auch die Höhe) des auftreffenden Mitnehmers bekannt. Aus der Lage des auftreffenden Mitnehmers lässt sich der Füllstand bestimmen.
Beispielsweise mag sich die Füllhöhe h in dem Laugenbehälter zu: h = h1 + h2 berechnen, wobei h1 die Füllhöhe in der Wäschetrommel ist und h2 der bekannte, Abstand eines unteren Scheitelpunkts der Wäschetrommel zu einem unteren Scheitelpunkt des Laugenbehälters ist.
Die Füllhöhe h1 in der Wäschetrommel ergibt sich somit bei ermittelter Phasen- oder Drehlage φ der Wäschetrommel mit dem Radius R beim Auftreffen des Mitnehmers auf der Flüssigkeit zu: h1 = R·(1 – cos(φ)).
Aus der Drehlage φ der Wäschetrommel zum Zeitpunkt des Auftreffens eines Mitnehmers auf die Flüssigkeit lassen sich also mit einfachen Mitteln die Füllhöhe h in dem Laugenbehälter und die Füllhöhe h1 in der Wäschetrommel bestimmen.
Die Waschmaschine mag zur Bestimmung der Füllhöhe h in dem Laugenbehälter oder der Füllhöhe h1 in der Wäschetrommel eine Auswerteeinrichtung aufweisen, welche die Füllhöhe h1 anhand einer Formel berechnet oder anhand entsprechender Kennlinien bestimmt. Die Auswerteeinrichtung mag z.B. die zentrale Steuereinheit der Waschmaschine oder eine mit der zentralen Steuereinheit gekoppelte eigenständige Baugruppe sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, den Füllstand der Flüssigkeit anhand einer Dauer eines Durchtauchens mindestens eines Mitnehmers durch die Flüssigkeit zu bestimmen. Die Bestimmung des Füllstands aus der Dauer der Tauchfahrt des Mitnehmers ist vorteilhaft, weil so Offseteffekte durch das Mitschleppen der Waschlauge infolge der Drehbewegung kompensiert werden.
Die Dauer D der Bewegung eines Mitnehmers in der Waschlauge bzw. der Tauchfahrt kann über: D = (2·φ)/(2·π·f) berechnet werden, wobei f die Drehfrequenz der Wäschetrommel ist. Damit kann der Füllstand über: h = R(1 – cos(π·f·D)) + h2 berechnet werden, wobei h2 wiederum der Abstand zwischen Laugenbehälter und Wäschetrommel ist.
Für beide Varianten der Bestimmung der Füllhöhe ist es vorteilhaft, wenn ein Auftreffen des Mitnehmers auf der Oberfläche der Flüssigkeit klar erkennbar ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Mitnehmer mindestens eine größere Fläche („Mitnehmerfläche“) aufweist, die zumindest im Wesentlichen parallel auf die Flüssigkeit trifft. Denn so werden eine besonders große Aufprallfläche bzw. Auftrefffläche und/oder ein besonders hoher Strömungswiderstand innerhalb der Flüssigkeit bereitgestellt. Eine Seite des Mitnehmers, welche als Mitnehmerfläche dient, wird im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Mitnehmerseite“ bezeichnet. Die Mitnehmerseite mag, je nach Ausgestaltung des Mitnehmers, insbesondere der Vorderseite oder der Rückseite des Mitnehmers entsprechen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass sich innerhalb mindestens eines Mitnehmers mindestens eine Struktur (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Mitnehmerstruktur“ bezeichnet) befindet, welche als Mitnehmerfläche dient bzw. eine solche bereitstellt. Dies weist den Vorteil auf, dass die Mitnehmerstruktur eine auf eine Einstellung einer gewünschten Form der Mitnehmerfläche hin optimierte Form und/oder Größe aufweisen kann, da die innere Mitnehmerstruktur nicht mit Wäsche in Berührung kommt (also die Wäsche nicht selbst mitnimmt). Zumindest eine (äußere) Vorderseite des Mitnehmers muss hingegen auch so geformt sein, dass sie eine Mitnahme und folgende Freigabe der Wäsche problemlos ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der Mitnehmerstruktur ist, dass sie für beide Drehrichtungen wirksam ausgestaltbar ist. Dazu mag beispielsweise der Mitnehmer an seiner Vorderseite und an seiner Rückseite, insbesondere vollflächig, mit Löchern o.ä. flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet sein.
Es ist eine zur verbesserten parallelen Ausrichtung der Mitnehmerfläche zu der Oberfläche der Flüssigkeit bevorzugte Ausgestaltung davon, dass die Mitnehmerstruktur eine Richtflosse aufweist oder ist. Die Richtflosse mag insbesondere eine senkrecht von der Wäschetrommel hochstehende Wand aufweisen. Eine solche Wand weist bereits eine verbesserte Parallelstellung zu der Oberfläche der Flüssigkeit auf, z.B. im Vergleich zu einer in Drehrichtung nach hinten angeschrägten Vorderseite eines Mitnehmers.
Es ist eine Weiterbildung davon, dass die Richtflosse eine senkrecht von der Wäschetrommel hochstehende, elastisch verformbare Wand aufweist. Die flexible Wand verformt sich bei Auftreffen auf die Oberfläche der Flüssigkeit so, dass sie stärker parallel zur Flüssigkeitsoberfläche ausgerichtet wird.
Es ist eine zusätzliche oder alternative Weiterbildung davon, dass die Wand auf einer elastisch verformbaren Auflage angeordnet ist. Dadurch kann die Wand die Auflage bei Auftreffen auf die Oberfläche der Flüssigkeit so verformen, dass die Wand stärker parallel zu der Oberfläche verdreht wird.
Um zufällige Effekte durch Wellenbildung (z. B. infolge Wäschefalls) zu unterdrücken, ist es eine vorteilhafte Weiterbildung, dass die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, ein flächenhaftes Auftreffen eines Mitnehmers auf die Flüssigkeit zu detektieren, und nicht nur z.B. ein erstes, lokales Berühren der Flüssigkeit.
Weiterhin kann es bei voller Beladung der Wäschetrommel dazu kommen, dass das Auftreffen des Mitnehmers auf die Flüssigkeit durch die die Wäschetrommel ausfüllende Wäsche, insbesondere in Form eines Wäscheknäuels, abgeschattet oder gedämpft wird. Dieser Störeffekt kann vorteilhafterweise durch die Weiterbildung verringert werden, dass die Detektierung an der der Wäsche bzw. der Flüssigkeit abgewandten Fläche(n) des Mitnehmers vorgenommen wird.
Der Störeffekt der Abschattung kann insbesondere durch die Weiterbildung verbessert werden, dass mindestens ein Mitnehmer eine flüssigkeitsdurchlässige Vorderseite und eine nicht flüssigkeitsdurchlässige Rückseite aufweist und ein Bereich der Wäschetrommel, welcher durch den Mitnehmer überdeckt ist, flüssigkeitsdurchlässig ausgestaltet ist. Es können also die der Wäsche zugewandte Vorderseite des Mitnehmers und der unter dem Mitnehmer befindliche Teil der Wäschetrommel besonders durchlässig für Wasser gestaltet werden. Die Flüssigkeitsdurchlässigkeit mag beispielsweise durch Vorsehen von Löchern erreicht werden.
Es ist eine vorteilhafte Ausgestaltung zur Detektion des Eintauchens (Auftreffens, Durchtauchens und/oder Auftauchens), dass die Wäschetrommel mittels eines Elektromotors angetrieben wird und die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, den Füllstand der Flüssigkeit anhand einer Dauer einer Änderung, insbesondere Erhöhung, eines elektrischen Antriebssignals zum Antrieb des Elektromotors während eines Durchtauchens der Flüssigkeit zu bestimmen. Dies ergibt den Vorteil, dass die elektrischen Antriebssignale mit Hilfe von Komponenten oder Baugruppen erfasst werden können, die bereits in vielen Waschmaschinen vorhanden sind. Folglich sind keine oder nur geringe Designmodifikationen erforderlich. Das elektrische Antriebssignal mag insbesondere einen Motorstrom, eine Motorspannung und/oder eine Leistungsaufnahme des Motors umfassen. Dabei wird ausgenutzt, dass sich mit einem Eintauchen eines Mitnehmers in die Flüssigkeit der Widerstand der Wäschetrommel gegenüber einer Drehung aufgrund der durch den Mitnehmer zu verdrängenden Flüssigkeit signifikant erhöht. Um also eine Soll-Drehzahl der Wäschetrommel aufrechterhalten zu können, muss die Leistungsaufnahme des Motors erhöht werden, was detektierbar ist. Analog kann ein Auftauchen eines Mitnehmers aus der Flüssigkeit durch eine verringerte Leistungsaufnahme detektiert werden. Anstelle oder zusätzlich zu der elektrischen Leistung können z.B. auch der Motorstrom und/oder eine an den Motor angelegte Spannung detektiert werden.
Es ist insbesondere auch für diese Ausgestaltung vorteilhaft, wenn die Mitnehmer mit ihrer Mitnehmerseite möglichst parallel auf die Flüssigkeitsoberfläche treffen, da so eine Widerstandänderung und damit auch eine Änderung des elektrischen (Motor-)Signals besonders hoch ist. Insbesondere die Signalflanke des Leistungsaufnahmesignals oder des Motorstromsignals kann sich dann besonders steil und damit besonders deutlich detektierbar ausbilden.
Es ist auch eine Ausgestaltung zum Erkennen eines Eintauchens des Mitnehmers, dass an mindestens einem Mitnehmer mindestens zwei zueinander beabstandete und gegeneinander elektrisch isolierte Elektroden angebracht sind. Das Eintauchen des Mitnehmers mag insbesondere durch eine Messung eines elektrischen Widerstands zwischen mindestens zwei Elektroden bestimmt werden. Befinden sich die Elektroden außerhalb der Flüssigkeit, ist der elektrische Widerstand zwischen hoch bzw. der elektrische Leitwert gering. Befinden sich die Elektroden jedoch in der Flüssigkeit, ist der elektrische Widerstand zwischen ihnen geringer bzw. der elektrische Leitwert höher. Dabei wird ausgenutzt, dass typische Flüssigkeit in dem Laugenbehälter (z.B. Wasser oder Waschlauge) einen weitaus geringeren elektrischen Widerstand als Luft aufweist. Insbesondere der elektrische Leitwert von Waschlauge wird aufgrund ihrer hohen ionischen Leitfähigkeit verstärkt. Die plötzliche Änderung des Widerstands bzw. Leitwerts gibt den Zeitpunkt des Auftreffens und Auftauchens wieder.
Die Elektroden können beispielsweise elektrisch leitend mit einer Auswerte- und/oder Steuereinheit im Außenbereich des Laugenbehälters verbunden sein. Ein derartiger Aufbau erfordert elektrische Leitungen, die z.B. durch einen Motorschaft oder Trommelschaft zu Schleifkontakten geführt werden und z.B. einen Abgriff an diesen Schleifkontakten erlauben.
Eine besonders preisgünstige Weiterbildung, die einen geringen Montageaufwand benötigt, besteht daran, dass die Widerstandsmessung berührungslos erfolgt. Dazu mag insbesondere außerhalb des Laugenbehälters eine Messeinrichtung zum drahtlosen Messen des Widerstands zwischen den mindestens zwei Elektroden angeordnet sein. Die Widerstandsmessung mag z.B. induktiv oder kapazitiv erfolgen. Die Widerstandsmessung mag insbesondere über eine HF-Widerstandsbrücke der Waschmaschine erfolgen. Die Messeinrichtung mag insbesondere eine Spule aufweisen, welche mit den Elektroden entweder in dem eingetauchten Zustand oder in dem aufgetauchten Zustand einen Resonanzschwingkreis bildet. Eine Abschirmungswirkung der Wäschetrommel sollte zumindest im Bereich der Elektroden gering bis vernachlässigbar sein.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, den Füllstand der Flüssigkeit in dem Laugenbehälter anhand eines Auftreffens eines Mitnehmers auf die Flüssigkeit zu bestimmen. Insbesondere mag die Waschmaschine dazu eingerichtet sein, mittels des Schallwandlers ein durch das Auftreffen des Mitnehmers auf die Flüssigkeit erzeugtes Schallsignal zu detektieren und den Füllstand anhand einer Drehstellung der Wäschetrommel zum Zeitpunkt des Detektierens des Schallsignals zu bestimmen. Es ist also möglich, beim Auftreffen des Mitnehmers aktiv ein detektierbares Geräusch zu generieren. So lässt sich ein Auftreffen besonders kostengünstig detektieren. Der Schallwandler mag grundsätzlich jede Einrichtung sein, welche dazu geeignet ist, Schall in elektrische Signale umzuwandeln. Der Schallwandler mag z.B. mindestens ein Mikrofon aufweisen.
Es ist eine Ausgestaltung davon, dass der Schallwandler von der Flüssigkeit bedeckt ist. Der Schallwandler befindet sich also insbesondere unterhalb eines bei einem Betrieb der Waschmaschine minimalen Flüssigkeitspegels, insbesondere an der Innenseite des Laugenbehälters. Der Schallwandler nimmt also Schall auf, welcher sich durch die Flüssigkeit ausbreitet. Dies ergibt den Vorteil, dass aufgrund der guten Schallfortpflanzung in der Flüssigkeit keine speziellen Schallerzeugungseinrichtungen an den Mitnehmern bereitgestellt zu werden brauchen. Vielmehr wird ein durch das – bevorzugt parallele – Auftreffen des Mitnehmers auf der Flüssigkeit mit ausreichender Genauigkeit feststellbares Geräusch erzeugt.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Mitnehmer eine Luftschall-Erzeugungseinheit aufweist, welche während des Eintauchens des Mitnehmers ein Luftschallsignal erzeugt, die Waschmaschine einen Luftschallwandler aufweist und die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, den Füllstand anhand einer Drehstellung der Wäschetrommel zum Zeitpunkt des Detektierens des Luftschallsignals zu bestimmen. Dies weist den Vorteil auf, dass der (Luft-)Schallwandler nicht zum Eintauchen in die Flüssigkeit, insbesondere Waschlauge, vorbereitet zu sein braucht, z.B. nicht oder nicht zwingend gegen Waschlauge geschützt zu sein braucht.
Die Luftschall-Erzeugungseinheit mag beispielsweise eine Pfeife sein, z.B. eine Labialpfeife. Diese Weiterbildung weist den Vorteil auf, dass ein Ton einer vorbestimmbaren Frequenz erzeugt werden kann, welcher besonders gut detektierbar ist, insbesondere gegenüber einem Störschall-Hintergrund z.B. durch fallende Wäsche, gut diskriminierbar ist.
Die Pfeife mag insbesondere so an einem Mitnehmer angeordnet sein, dass sie mit ihrem in Drehrichtung nach unten offenen Ende auf die Oberfläche der Flüssigkeit auftrifft, mit einer Weiterdrehung des Mitnehmers die Luft aus dem tonerzeugenden Ende der Pfeife verdrängt wird und dadurch Luft durch das tonerzeugende Ende strömt, welche den detektierbaren Ton erzeugt. In einer speziellen Weiterbildung mag der Mitnehmer ein in Drehrichtung nach unten offenes Gefäß und eine daran angeschlossene Labialpfeife aufweisen, so dass, nachdem das nach unten offene Gefäß auf die Wasseroberfläche aufgetroffen ist, die dort befindliche Luft durch die Labialpfeife verdrängt wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Luftschall-Erzeugungseinheit Ultraschall erzeugt, um durch einen menschlichen Nutzer als ggf. störend wahrnehmbare Töne zu vermeiden. Beispielsweise mag die Luftschall-Erzeugungseinheit eine Ultraschallpfeife sein. Alternativ oder zusätzlich mag der von der Luftschall-Erzeugungseinheit erzeugte Schall einen Schalldruck unterhalb der Hörgrenze aufweisen, wobei auch eine Schalldämmung durch den Laugenbehälter und/oder die Tür mitberücksichtigt werden kann. Beispielsweise weisen Pfeifen mit einer Länge von ca. 10 mm eine Eigenfrequenz von ca. 20 kHz auf, was für den Menschen deutlich im Ultraschallbereich liegt.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Frontalansicht eine erfindungsgemäße Waschmaschine;
2 zeigt als Schnittdarstellung in Frontalansicht eine mögliche Ausgestaltung eines Mitnehmers der erfindungsgemäßen Waschmaschine;
3 zeigt als Schnittdarstellung in Frontalansicht eine zweite mögliche Ausgestaltung eines Mitnehmers der erfindungsgemäßen Waschmaschine; und
4 zeigt als Schnittdarstellung in Frontalansicht noch eine weitere mögliche Ausgestaltung der Mitnehmer in einer Wäschetrommel.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Frontalansicht eine erfindungsgemäße Waschmaschine 1 in Form einer Haushalts-Waschmaschine oder eines Haushalts-Waschtrockners. Die Waschmaschine 1 weist einen mit Flüssigkeit F (z.B. Waschlauge oder Spülwasser) füllbaren Laugenbehälter 2 auf, innerhalb dessen eine horizontal um eine Drehachse A drehbare Wäschetrommel 3 untergebracht ist. Die Wäschetrommel 3 ist hier in einer Drehrichtung ω im Uhrzeigersinn gezeigt.
Die Wäschetrommel 3 weist an ihrer Innenseite 4 drei in Umfangsrichtung um die Drehachse A äquidistant angeordnete Mitnehmer 5 auf. Die Mitnehmer 5 sind länglich parallel zu der Drehachse ausgerichtet und füllen mindestens 80% der Tiefe der Wäschetrommel 3 aus.
Die Wäschetrommel 3 wird mittels eines Elektromotors 6 angetrieben, welcher von einer Steuereinrichtung 7 ansteuerbar ist. Insbesondere mag ein Motorstrom I, eine an dem Elektromotor anliegende Spannung U und/oder sich eine daraus ergebende Leistungsaufnahme P bestimmbar sein und z.B. mittels der Steuereinrichtung 7 ausgewertet werden.
Die Waschmaschine 1 ist dazu eingerichtet, einen Füllstand der Flüssigkeit F anhand eines Eintauchens mindestens eines Mitnehmers 5 in die Flüssigkeit F zu bestimmen. Beispielsweise mag sich die Füllhöhe h in dem Laugenbehälter 2 zu h = h1 + h2 berechnen, wobei h1 die Füllhöhe in der Wäschetrommel 3 ist und h2 der als konstant angenommene Abstand eines unteren Scheitelpunkts der Wäschetrommel 3 zu einem unteren Scheitelpunkt des Laugenbehälters 2 ist. Die Füllhöhe h1 in der Wäschetrommel 3 ergibt sich somit bei ermittelter Phasen- oder Drehlage φ der Wäschetrommel 3 (Radius R) beim Auftreffen des Mitnehmers 5 auf der Flüssigkeit F zu h1 = R·(1 – cos(φ)).
Die Bestimmung der Füllhöhe h in dem Laugenbehälter 2 oder der Füllhöhe h1 in der Wäschetrommel 3 mag beispielsweise mittels der Steuereinrichtung 7 vorgenommen werden, welche dann auch als Auswerteeinheit dient. Alternativ mag eine dedizierte Auswerteeinheit (o. Abb.) vorgesehen sein, welche mit der der Steuereinrichtung 7 gekoppelt ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, den Füllstand der Flüssigkeit anhand einer Dauer eines Durchtauchens mindestens eines Mitnehmers durch die Flüssigkeit zu bestimmen. Die Bestimmung des Füllstands aus der Dauer der Tauchfahrt des Mitnehmers ist vorteilhaft, weil sich so Offseteffekte durch das Mitschleppen der Waschlauge infolge der Drehbewegung gegenseitig kompensieren.
Die Dauer D der Bewegung eines Mitnehmers 5 in der Flüssigkeit F bzw. seiner Tauchfahrt kann z.B. über: D = (2·φ)/(2·π·f) berechnet werden, wobei f die Drehfrequenz der Wäschetrommel ist. Damit kann der Füllstand über: h = R(1 – cos(π·f·D)) + h2 berechnet werden, wobei h2 wiederum der Abstand zwischen Laugenbehälter 2 und Wäschetrommel 3 ist.
Die Steuereinrichtung 7 oder – falls vorhanden – die Auswerteeinheit mag die Füllhöhe h1 bzw. h beispielsweise anhand der obigen Formeln berechnen oder anhand entsprechender Kennlinien bestimmen. Die Steuereinrichtung 7 mag die Bestimmung des Füllstands h oder h1 insbesondere dazu nutzen, diesen auf einen Sollwert zu bringen, insbesondere von in der Wäschetrommel 3 befindlicher Wäsche aufgenommene Flüssigkeit nachzudosieren bzw. zu ersetzen.
Für beide Varianten der Bestimmung der Füllhöhe h bzw. h1 ist es vorteilhaft, wenn ein Auftreffen des Mitnehmers 5 auf der Oberfläche der Flüssigkeit F klar erkennbar ist. Für die Bestimmung der Dauer D der Tauchbewegung des Mitnehmers 5 in der Flüssigkeit F wird auch ein klar erkennbares Auftauchen des Mitnehmers aus der Flüssigkeit bevorzugt.
Im Folgenden werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, mit denen sich ein Eintauchen (Auftreffen, Durchlaufen und/oder Auftauchen) des Mitnehmers 5 in Bezug auf die Flüssigkeit mit hoher Genauigkeit feststellen lässt. Diese Möglichkeiten können einzeln oder in beliebiger Kombination in der Waschmaschine 1 realisiert sein.
Eine Möglichkeit besteht darin, das Auftreffen des Mitnehmers 5 auf die Flüssigkeit F durch einen steilen Anstieg des zum Aufrechterhalten der anliegenden Drehzahl nötigen Motorstroms I, Motorspannung U und/oder Leistungsaufnahme P = U·I festzustellen. Ein Auftauchen aus der Flüssigkeit F mag sich also insbesondere durch einen steilen Abfall des Motorstroms I, der Motorspannung U und/oder der Leistungsaufnahme P = U·I bemerkbar machen. Die Dauer D der Tauchbewegung mag sich so z.B. als eine Dauer zwischen dem Anstieg und dem Abfall des entsprechenden elektrischen Antriebssignals I, U, P bzw. aus der Dauer D der Erhöhung des elektrischen Antriebssignals I, U, P bestimmen lassen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass an mindestens einem Mitnehmer 5 mindestens zwei zueinander beabstandete und gegeneinander elektrisch isolierte Elektroden 8 angebracht sind. Der elektrische Leitwert zwischen ihnen ändert sich stark in Abhängigkeit davon, ob die Elektroden 8 in die Flüssigkeit F eingetaucht sind oder nicht. Bei Auftreffen auf die Flüssigkeit F steigt der elektrische Leitwert stark an bzw. sinkt der elektrische Widerstand stark ab, während es sich beim Auftauchen umgekehrt verhält. Die Dauer D der Tauchbewegung mag sich so z.B. als eine Dauer eines Zustands mit einem hohen elektrischen Leitwert bzw. einem geringen elektrischen Widerstand bemerkbar machen. Die Elektroden 8 sind bevorzugt so angeordnet, dass sie gleichzeitig in die Flüssigkeit F eintauchen bzw. aus ihr auftauchen.
Die Elektroden 8 können beispielsweise elektrisch leitend mit einer Auswerte- und/oder der Steuereinheit 7 verbunden sein. Ein derartiger Aufbau erfordert elektrische Leitungen, die z.B. durch einen Motor- oder Trommelschaft 9 zu Schleifkontakten geführt werden und z.B. einen Abgriff an diesen Schleifkontakten erlauben.
Eine besonders preisgünstige Weiterbildung, die einen geringen Montageaufwand benötigt, besteht darin, dass die Leitwert- oder Widerstandsmessung der Elektroden 8 berührungslos erfolgt. Dazu mag insbesondere außerhalb des Laugenbehälters 2 eine Messeinrichtung 10 zum drahtlosen Messen des Leitwerts oder Widerstands zwischen den mindestens zwei Elektroden 8 angeordnet sein. Dies mag direkt oder indirekt (z.B. durch Messen einer Induktion oder einer Resonanzfrequenz) erfolgen. Die Widerstandsmessung mag insbesondere induktiv oder kapazitiv erfolgen. Die Widerstandsmessung mag insbesondere über eine HF-Widerstandsbrücke der Waschmaschine 1 erfolgen. Die Messeinrichtung 10 mag beispielsweise eine Spule aufweisen, welche mit den Elektroden 8 entweder in dem eingetauchten Zustand oder in dem aufgetauchten Zustand einen Resonanzschwingkreis bildet. Eine Abschirmungswirkung der Wäschetrommel 3 sollte zumindest im Bereich der Elektroden 8 gering bis vernachlässigbar sein.
Noch eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Waschmaschine 1 dazu eingerichtet ist, den Füllstand h bzw. h1 der Flüssigkeit F anhand eines Geräuschs oder einer Schallentwicklung beim Auftreffens eines Mitnehmers 5 auf die Flüssigkeit F zu bestimmen. Die Waschmaschine weist dazu mindestens einen Schallwandler 11 und/oder 12 auf, und die Waschmaschine 1 ist dazu eingerichtet, mittels des Schallwandlers 11, 12 ein durch das Auftreffen des Mitnehmers auf die Flüssigkeit F erzeugtes Schallsignal zu detektieren und den Füllstand h oder h1 anhand einer Drehstellung φ der Wäschetrommel 3 zum Zeitpunkt des Detektierens des Schallsignals zu bestimmen.
Ein erster Schallwandler 11 ist von der Flüssigkeit bedeckt und detektiert folglich sich durch die Flüssigkeit F ausbreitende Schallwellen. Ein dazu alternativ oder zusätzlich vorgesehener zweiter Schallwandler ist ein Luftschallwandler 12 und detektiert folglich sich durch die Luft ausbreitende Schallwellen. Die Schallwandler 11 und/oder 12 wandeln die Schallwellen in elektrische Signale um, welche von einer dedizierten Auswerteeinheit (o. Abb.) oder von der Steuereinheit 7 ausgewertet werden können. Beispielsweise die Steuereinheit 7 kann dazu das zu bestimmende Aufschlaggeräusch des Mitnehmers 5 von Hintergrundgeräuschen diskriminieren, z.B. durch eine Analyse der Schalldauer, der Schallstärke und/oder der Schallfrequenz.
Es ist für eine Diskriminierung des Aufschlaggeräuschs vorteilhaft, wenn mindestens ein Mitnehmer eine Luftschall-Erzeugungseinheit aufweist, hier: eine Ultraschallpfeife 13, welche bei einem Eintauchen in die Flüssigkeit F ein Luftschallsignal in Form eines Pfeiftons erzeugt, der von dem Luftschallwandler 12 aufgenommen wird.
2 zeigt als Schnittdarstellung in Frontalansicht eine mögliche Ausgestaltung 15 eines Mitnehmers 5 der Waschmaschine 1.
Der Mitnehmer 5, 15 weist eine L-förmige Grundform auf, wobei einer der beiden Schenkel des „L“ eine zur Mitnahme von Wäsche vorgesehene Vorderseite 16 darstellt und der andere Schenkel (in der gezeigten Drehrichtung ω) als Rückseite 17 ausgebildet ist. Um ein möglichst großflächiges Auftreffen des Mitnehmers 5 möglichst parallel zur Oberfläche der Flüssigkeit F zu erreichen, sind die Vorderseite 16 und der von dem Mitnehmer 5, 15 überdeckte Bereich 18 der Wäschetrommel 3 flüssigkeitsdurchlässig ausgestaltet, beispielsweise durch Vorsehen von Löchern. Dadurch dient die Rückseite 17 als Mitnehmerfläche, und es wird ihr Auftreffen auf die Flüssigkeit F detektiert.
3 zeigt als Schnittdarstellung in Frontalansicht eine zweite mögliche Ausgestaltung 25 eines Mitnehmers 5 der Waschmaschine 1. Der Mitnehmer 5, 25 weist ebenfalls eine L-förmige Grundform auf, jedoch sind nun zumindest sowohl die Vorderseite 16 als auch die Rückseite 17 flüssigkeitsdurchlässig ausgestaltet. Der Mitnehmer 25 kann alternativ auch symmetrisch ausgebildet sein.
Innerhalb des Mitnehmers 25 befindet sich eine Richtflosse 26, welche die Mitnehmerseite des Mitnehmers 25 bildet und zumindest stärker parallel zu der Flüssigkeit F ausrichtet. Die Richtflosse 26 weist eine senkrecht von der Wäschetrommel 3 hochstehende, elastisch verformbare Wand 27 auf. Die Richtflosse 26 weist einen starren Einsatz 28 auf um eine zu starke Durchbiegung der Wand 27 selbst zu verhindern. Vielmehr biegt sich hier der nicht durch den Einsatz 28 verstärkte Spitzenbereich 29 der Wand 27. Dieser Spitzenbereich 29 wird beim Auftreffen auf die Flüssigkeit F durch Biegung nach hinten und damit stärker parallel zu der Oberfläche der Flüssigkeit ausgerichtet.
Die Wand 27 ist ferner auf einer elastisch verformbaren Auflage 30 der Richtflosse 26 angeordnet. Die Auflage 30 bedeckt die Innenseite 4 der Wäschetrommel locker, so dass die Wand 27 die Auflage 30 bei Auftreffen auf die Oberfläche der Flüssigkeit F so verformt, dass sie sich hochbiegt. Dadurch wird die Wand 27 als Ganzes stärker parallel zu der Oberfläche der Flüssigkeit F verdreht.
4 zeigt als Schnittdarstellung in Frontalansicht noch eine weitere mögliche Ausgestaltung der Mitnehmer 5 in der Wäschetrommel 3. Nun sind die Mitnehmer 5 in Bezug auf die Drehrichtung ω abwechselnd entgegengesetzt zueinander ausgerichtet, um eine eindeutige Detektion des Eintauchens in beiden Drehrichtungen ω (im und gegen den Uhrzeigersinn) zu erlauben.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Waschmaschine
2: Laugenbehälter
3: Wäschetrommel
4: Innenseite der Wäschetrommel
5: Mitnehmer
6: Elektromotor
7: Steuereinrichtung
8: Elektrode
9: Motor- oder Trommelschaft
10: Messeinrichtung
11: Schallwandler
12: Luftschallwandler
13: Ultraschallpfeife
15: erste mögliche Ausgestaltung eines Mitnehmers der Waschmaschine
16: Vorderseite der L-förmigen Grundform
17: Rückseite der L-förmigen Grundform
18: überdeckter Bereich der Wäschetrommel
25: zweite mögliche Ausgestaltung eines Mitnehmers der Waschmaschine
26: Richtflosse
27: Wand
28: starrer Einsatz der Richtflosse
29: verstärkter Spitzenbereich der Wand
30: verformbare Auflage der Richtflosse
A: Drehachse
D: Dauer der Tauchbewegung
f: Drehfrequenz der Wäschetrommel
F: Flüssigkeit
h: Füllhöhe in dem Lagenbehälter
h1: Füllhöhe in der Wäschetrommel
h2: Abstand zwischen Laugenbehälter und Wäschetrommel
I: Motorstrom
P: Leistungsaufnahme
R: Radius
U: Motorspannung
φ: Drehlage
ω: Drehrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 747557461 [0004]
US 6901777 [0005]
US 6634191 [0005]

Claims

Waschmaschine (1), aufweisend einen mit Flüssigkeit (F) füllbaren Laugenbehälter (2), innerhalb dessen um eine horizontal drehbare Wäschetrommel (3) untergebracht ist, welche Wäschetrommel (3) an ihrer Innenseite (4) mindestens einen Mitnehmer (5; 15; 25) aufweist, wobei die Waschmaschine (1) dazu eingerichtet ist, einen Füllstand (h, h1) der Flüssigkeit (F) zu bestimmen und wobei die Waschmaschine (1) dazu eingerichtet ist, den Füllstand (h, h1) anhand eines Eintauchens mindestens eines Mitnehmers (5) in die Flüssigkeit (F) zu bestimmen.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 1, wobei die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, den Füllstand der Flüssigkeit (F) anhand einer Dauer eines Durchtauchens des Tauchvorgangs mindestens eines Mitnehmers (5) durch die Flüssigkeit (F) zu bestimmen.
Waschmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Wäschetrommel (3) mittels eines Elektromotors (6) angetrieben wird und – die Waschmaschine (1) dazu eingerichtet ist, den Füllstand (h, h1) der Flüssigkeit (F) anhand einer Dauer (D) einer Änderung, insbesondere Erhöhung, eines elektrischen Antriebssignals (I, U, P) zum Antrieb des Elektromotors (6) während eines Durchtauchens der Flüssigkeit (F) zu bestimmen.
Waschmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an mindestens einem Mitnehmer (5) mindestens zwei zueinander beabstandete und gegeneinander elektrisch isolierte Elektroden (8) angebracht sind.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 4, wobei die Waschmaschine dazu eingerichtet ist, einen Widerstand zwischen den Elektroden (8) mittels einer Hochfrequenz-Widerstandsbrücke zu bestimmen.
Waschmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Waschmaschine (1) dazu eingerichtet ist, den Füllstand (h, h1) der Flüssigkeit (F) anhand eines Auftreffens eines Mitnehmers (5) auf die Flüssigkeit (F) zu bestimmen.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 6, wobei die Waschmaschine (1) einen Schallwandler (11, 12) aufweist und die Waschmaschine (1) dazu eingerichtet ist, – mittels des Schallwandlers (11, 12) ein durch das Auftreffen des Mitnehmers (5) auf die Flüssigkeit (F) erzeugtes Schallsignal zu detektieren und – den Füllstand (h, h1) anhand einer Drehstellung (φ) der Wäschetrommel (3) zum Zeitpunkt des Detektierens des Schallsignals zu bestimmen.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 7, wobei der Schallwandler (11) von der Flüssigkeit (F) bedeckt ist.
Waschmaschine (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei – mindestens ein Mitnehmer (5) eine Luftschall-Erzeugungseinheit, insbesondere Ultraschallpfeife (13), aufweist, welche während des Eintauchens des Mitnehmers (5) ein Luftschallsignal erzeugt, – die Waschmaschine (1) einen Luftschallwandler (12) aufweist, – und die Waschmaschine (1) dazu eingerichtet ist, den Füllstand (h, h1) anhand einer Drehstellung (φ) der Wäschetrommel (3) zum Zeitpunkt des Detektierens des Luftschallsignals zu bestimmen.
Waschmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Mitnehmer (5, 15) eine flüssigkeitsdurchlässige Seite (16) und eine nicht flüssigkeitsdurchlässige Seite (17) aufweist und ein Bereich (18) der Wäschetrommel (3), welcher durch den Mitnehmer (5, 15) überdeckt ist, flüssigkeitsdurchlässig ausgestaltet ist.
Waschmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Wäschetrommel (3) mindestens zwei entgegengesetzt ausgerichtete Mitnehmer (5) vorhanden sein.
Waschmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Mitnehmer (5) eine Mitnehmerseite (17) aufweist, welche so ausgestaltet und angeordnet ist, dass sie zumindest im Wesentlichen parallel auf die Flüssigkeit (F) trifft.
Waschmaschine (1) nach Anspruch 12, wobei sich innerhalb mindestens eines Mitnehmers (5, 25) mindestens eine Richtflosse (26) befindet, welche sich parallel zu der Flüssigkeit (F) ausrichtet.