DE19651883C1 - Verfahren zur Ermittlung des Trocknungsgrades von Trocknungsgütern und Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Trocknungsgrades von Trocknungsgütern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und Anordnungen zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß den Patentansprüchen 2 und 3.

Es sind verschiedene Verfahren zur Trocknung von Trocknungsgütern und Anordnungen zur Durchführung dieser Verfahren bekannt.

Bei einem Verfahren wird die Abnahme der Leitfähigkeit im Verlauf des Trocknungsvorganges genutzt.

Die DE 43 21 322 A1 offenbart ein Verfahren zur berührungslosen Bestimmung des Restfeuchtegehaltes bei dem ein elektrisches Feld über einer zu messenden Flächenbahn angeordnet und mit hoher Gleichspannung beaufschlagten linienförmigen Elektrode lokal im Flächengebilde eine Ladungsspur influenziert wird. Diese Ladungsspur wird durch Ladungsmeßsonden erfaßt. Dann kann nach den bekannten Gesetzen des Ladungsaufbaues im Feld und der nachfolgenden Entladung der elektrische Widerstand und damit die Restfeuchte ermittelt werden.

In der DE 33 43 179 C1 ist ein Wäschetrockner mit einer Steuereinrichtung zum feuchtigkeitsabhängigen Beenden des Trocknungsprozesses offenbart. Hierbei wird ein Kondensator durch den Kontakt mit den feuchten Wäschestücken entladen. Je trockener die Wäsche ist, desto geringer ist die durch die Eigenschaften des Wassers bedingte Entladung. Dies führt dazu, daß die Kondensatorspannung ansteigt und je nach Höhe der Kondensatorspannung der Trocknungsgrad bestimmt werden kann.

Weiter sind Verfahren bekannt, welche die Änderung der Dielektrizitätskonstante z. B. in Kristallen oder Kunststoffolien nutzen, welche der Wasserdampf enthaltenden Luft um das Trocknungsgut ausgesetzt sind.

Darüber hinaus gibt es Verfahren, welche die Gewichtsabnahme als Maß für den Trocknungsgrad verwenden.

Weitere Verfahren der Feuchtemessung sind die Mikrowellenabsorbtion, die Beta-Strahlenabsorption und Infrarotreflexion.

Nachteilig an diesen Lösungen ist, daß die Verfahren für einfache Trocknungsvorgänge, wie sie z. B. in Wäschetrocknern stattfinden sehr aufwendig und teuer sind. Nur das bisher angewandte Leitfähigkeitsmeßverfahren hält sich vom Aufwand in akzeptablen Grenzen. Jedoch ist wegen der hohen Widerstandswerte eine kostspielige und langsame Signalaufbereitung erforderlich. Weiter ist die mechanische Konstruktion, der in der sich drehenden Trommel integrierten Leitfähigkeitsfühler sowie deren Aufnehmer aufwendig. Weiterhin arbeiten nur sehr wenige der hier aufgeführten Verfahren in allen Feuchtebereichen und sind deshalb nur sehr unzuverlässig

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Ermittlung des Trocknungsgrades von Trocknungsgütern und einer Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens aufzuzeigen, welches mit einfachen Mitteln kostengünstig realisierbar ist und zuverlässig in allen Feuchtbereichen arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Kennzeichen der Patentansprüche 1, 2 und 3 gelöst. Hierbei wird die eigene elektrostatische Aufladung aufgrund der gegenseitigen Reibung der Trocknungsgüter beim Trocknungsvorgang genutzt. Die dabei entstehenden Entladungsströme oder Rauschsignale werden über eine festgelegte Zeitdauer gemessen und daraus ein statistischer Mittelwert gebildet, worauf dieser Vorgang wiederholt wird und aus dem neuen Mittelwert oder der Änderung des Mittelwertes der Trocknungsgrad bestimmt wird. Eine der daraus resultierenden Anordnungen besteht aus zwei Kondensatorplatten, dem Trommelbehälter und dem Gehäuse oder der Trommeltür. Zwischen diesen Kondensatorplatten fließt der Entladestrom über einen Widerstand ab und wird als Rauschspannung erfaßt, wobei deren statistischer Mittelwert als Maß für den Trocknungsgrad dient. Bei einer anderen Anordnung werden die Rauschsignale durch einen Hochfrequenzempfänger erfaßt. Deren Mittelwert dient dann der Berechnung des Trocknungsgrades.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen darin, daß kein zusätzlicher Aufwand betrieben werden muß, wie z. B. der Aufbau eines elektrischen Feldes. Weiterhin werden keine besonderen beweglichen Teile benötigt. Dies hat zur Folge, daß dieses Prinzip sehr kostengünstig realisiert werden kann. Auch kann dieses Verfahren für jeden Feuchtebereich genutzt werden und eine separate Eichung der Meßeinrichtung entfällt. Von großem Vorteil ist hierbei, daß ein Prinzip genutzt wird, das bisher nur als Störung bei den meisten der bisherigen Meßverfahren, die auf der unterschiedlichen Leitfähigkeit bei einem unterschiedlichen Trocknungsgrad basieren, erfaßt wurde. Weiterhin ist bei diesem Verfahren die Signalqualität relativ niederohmig und je nach Bandbreite schnell reagierend.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden.

Fig. 1 Wäschetrockner mit einer Anordnung zur Ermittlung des Trocknungsgrades durch Messung der Entladeströme.

Fig. 2 Wäschetrockner mit einer Anordnung zur Ermittlung des Trocknungsgrades durch Messung des Rauschsignales.

Fig. 1 zeigt einen Wäschetrockner in dessen Gehäuse 1 eine Wäschetrommel 2 angebracht ist. Jedoch ist die Wäschetrommel 2 isoliert gegenüber dem Gehäuse 1 montiert. Die Wäschetrommel 2 wird durch die Trommeltür 3 mit dem Trocknungsgut 4 beladen. Beim Trocknungsvorgang rotiert diese Wäschetrommel 2 und das Trocknungsgut, das heißt im Anwendungsbeispiel die Wäsche 4, die sich im Innern der Trommel 2 befindet, wird bewegt. Der eigentliche Trocknungsvorgang wird durch warme Luft, die aus einem Lüfter 5 stammt und an einer Heizung 6 vorbeigeführt wird und sich dabei erwärmt, erzielt. Durch die Bewegung der Wäsche 4 in der Trommel 2 wird eine gleichmäßige Trocknung erzielt und der Trocknungsvorgang verkürzt. Bei der Bewegung der Wäsche 4 in der Trommel 2 wird auch eine gegenseitige Reibung an der Wäsche 4 verursacht. Da es sich bei vielen Trocknungsgütern insbesondere der Wäsche um Dielektrika handelt, verringert sich die Leitfähigkeit bei abnehmender Feuchtigkeit. Diese Reibungselektrizität bewirkt eine Ladungstrennung 11, so daß die Wäsche elektrisch aufgeladen wird. Diese Aufladung ist um so stärker, je trockener die Wäsche ist. Die Entladung findet im ns-Bereich statt. Wichtig hierbei ist jedoch, daß eine einzelne Entladung keine Aussagefähigkeit besitzt aber eine statistisch relevante Menge eine genaue Aussage über den Trocknungsgrad erlaubt. Bei einer darauf folgenden Entladung entsteht ein Entladungsstrom. Die Entladungsströme verhalten sich statistisch. Der Mittelwert nimmt jedoch zu, je trockener die Wäsche wird. Die Messung der Stärke und der Häufigkeit der elektrostatischen Entladung wird im Anwendungsbeispiel dadurch erfaßt, daß der Strom über einen Widerstand 7 zwischen den zwei Kondensatorplatten, die der Trommelbehälter und das Gehäuse oder die Trommeltür ausbilden, durch einen Schleifkontakt 10 abgegriffen wird. Der auftretende Effektiv- /Mittelwert der Spannung, die auch als Flicker- oder Funkelrauschen bezeichnet wird, ist ein Maß für die Intensität der Entladung und damit ein Maß für die Trockenheit der Wäschestücke. Im Ausführungsbeispiel wird der Spannungswert in einem Operationsverstärker 8 noch vergrößert und durch eine Diode 9 gleichgerichtet und dann abgegriffen und ausgewertet. Die Auswertung kann dann auf verschiedene Arten erfolgen. Eine Methode ist, daß der gemessene Wert mit einem gespeicherten Wert oder Werten verglichen und dadurch der Trocknungsgrad bestimmt wird. Da die Trommel in der Regel eine unterschiedliche Menge an Wäsche beinhaltet, die jeweils eine unterschiedliche Dielektrizitätskonstante aufweisen, können auch andere Methoden der Auswertung vorgenommen werden. Eine solche Variante ist, daß eine sich aus den gemessenen Werten berechnete Trocknungskurve anzeigt, auf welchem Wert die Restfeuchte ist. Ein weiteres genaues Ergebnis läßt sich auch dadurch erzielen, daß sich der Trockner selber eicht, indem er den ersten gemittelten Wert einer festgelegten Feuchtigkeitsstufe zuordnet und dann die weiteren Vergleichswert z. B. durch Extrapolation vorgibt. Die Grundlage für alle diese Verfahren bzw. Anordnungen ist, daß die Intensität der Aufladung und somit die Intensität der Entladung ein Maß für den Trocknungsgrad ist. Es gilt je feuchter die Wäsche ist, desto geringer ist deren Aufladung und damit auch die Intensität der elektrostatische Entladung.

Fig. 2 zeigt auch einen Wäschetrockner in dessen Gehäuse 1 eine Wäschetrommel 2 angebracht ist. Die Wäschetrommel 2 wird durch die Trommeltür 3 mit dem Trocknungsgut 4 beladen. In der Trommeltür befindet sich eine Antenne 13. Beim Trocknungsvorgang rotiert diese Wäschetrommel 2 und das Trocknungsgut, das heißt im Anwendungsbeispiel die Wäsche 4, die sich im Innern der Trommel 2 befindet, wird bewegt. Der eigentliche Trocknungsvorgang wird durch warme Luft, die aus einem Lüfter 5 stammt und an einer Heizung 6 vorbeigeführt wird und sich dabei erwärmt, erzielt. Durch die Bewegung der Wäsche 4 in der Trommel 2 wird eine gleichmäßige Trocknung erzielt und der Trocknungsvorgang verkürzt. Bei der Bewegung der Wäsche 4 in der Trommel 2 wird auch eine gegenseitige Reibung an der Wäsche 4 verursacht. Da es sich bei vielen Trocknungsgütern insbesondere der Wäsche 4 um Dielektrika handelt verringert sich die Leitfähigkeit bei abnehmender Feuchtigkeit. Diese Reibung bewirkt eine Ladungstrennung 11, so daß die Wäsche 4 elektrisch aufgeladen wird. Bei einer darauf folgenden Entladung entsteht eine Strahlung. Bei mehreren verschiedenen Entladevorgänge entsteht ein Strahlungsspektrum. Diese Spektrum reicht bis in den GHz-Bereich und soll im folgenden als Rauschsignal bezeichnet werden. Auch hier gilt eine einzelne Entladung ist nicht aussagefähig aber die Gesamtintensität der Entladung ist ein zuverlässiges Maß für den Feuchtigkeitsgehalt der Wäsche. Dieses Rauschsignal 12 verhält sich statistisch. Der Mittelwert des Signals nimmt jedoch zu, je trockener die Wäsche wird. Die Messung der Stärke und der Häufigkeit der elektrostatischen Entladung wird im Anwendungsbeispiel dadurch erfaßt, daß das Rauschsignal 14 über eine Antenne 13 an der Trommeltür 3 in einen Hochfrequenzempfänger 12 empfangen wird. Hier wird es in ein Spannungssignal umgewandelt. Der auftretende Effektivwert-/Mittelwert der Spannung ist ein Maß für die Intensität der Entladung und damit ein Maß für die Trockenheit der Wäschestücke 4. Im Ausführungsbeispiel wird der durch eine Diode 9 gleichgerichtet und dann abgegriffen und ausgewertet. Die Auswertung kann dann auf verschiedene Arten erfolgen. Eine Methode ist, daß der gemessene Wert mit einem gespeicherten Wert oder Werten verglichen und dadurch der Trocknungsgrad bestimmt wird. Da die Trommel 2 in der Regel eine unterschiedliche Menge an Wäsche 4 beinhaltet, die jeweils eine unterschiedliche Dielektrizitätskonstante aufweisen, können auch andere Methoden der Auswertung vorgenommen werden. Eine solche Variante ist, daß eine sich aus den gemessenen Werten ergebende Trocknungskurve die Restfeuchtigkeit anzeigt. Ein weiteres genaues Ergebnis läßt sich auch dadurch erzielen, daß sich der Trockner selber eicht, indem er den ersten gemittelten Wert einer festgelegten Feuchtigkeitsstufe zuordnet und dann die weiteren Vergleichswert z. B. durch Extrapolation vorgibt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ermittlung des Trocknungsgrades von Trocknungsgütern (4) bei dem die Trocknungsgüter (4) während des Trocknungsvorgangs bewegt und somit aufgrund von Reibung ständig elektrostatisch aufgeladen werden und die daraus resultierende Entladung einen kurzzeitigen Stromfluß und ein Rauschsignal zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, daß während einer festgelegten Zeitdauer die Entladungsströme oder Rauschsignale gemessen werden und daraus ein statistischer Mittelwert gebildet wird; worauf dieser Vorgang wiederholt wird und aus dem neuen Mittelwert oder der Änderung des Mittelwertes der Trocknungsgrad bestimmt wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem metallenen Trommelbehälter (2), der sich in einem metallenen Gehäuse (1) befindet und eine Trommeltür (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trommelbehälter (2) und das Gehäuse (1) oder die Trommeltür (3) zusammen einen Kondensator ausbilden und der Entladungsstrom über einen Widerstand (7) zwischen den beiden Kondensatorplatten abfließt und als Rauschspannung erfaßt wird und deren Mittelwert als Maß für den Trocknungsgrad dient.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem metallenen Trommelbehälter (2), der sich in einem metallenen Gehäuse (1) befindet und eine Trommeltür (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Hochfrequenzempfänger (12) im Innern des Trommelbehälters (2) befindet, der das Rauschsignal erfaßt, dessen Mittelwert zur Berechnung des Trocknungsgrades dient.