DE4418558A1 - Vorrichtung zur Detektierung der Drehbewegung eines Sprüharmes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektie­ rung der Drehbewegung eines von einem zu versprühenden flüssigen oder gasförmigen Medium angetriebenen Sprüh­ armes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche Sprüharme werden beispielsweise bei Geschirrspü­ lern, bei Gartenbewässerungsanlagen oder bei Belüf­ tungs- oder Besprühungsanlagen in der Verfahrenstechnik verwendet.

Für die Dreherkennung von Sprüharmen in Geschirrspülern ist es bekannt, auf den Sprüharmen Magnete anzuordnen, deren Magnetfeld von einer ortsfesten Empfängerspule detektiert wird. Eine solche Lösung ist sehr aufwendig und wenig störungssicher, da durch Metallteile die ma­ gnetischen Felder abgeschirmt werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Dreherkennung von Sprüharmen der eingangs genannten Art anzugeben, die einfach aufgebaut werden kann und eine hohe Störsicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Hiernach ist im Über­ gangsbereich zum Sprüharm eine Strömungsblende vorgese­ hen, die derart aufgebaut ist, daß zur Modulation des Druckes in der Zuleitung in Abhängigkeit der Drehbewe­ gung des Sprüharmes der Strömungsquerschnitt im Bereich der Strömungsblende kontinuierlich verändert wird. Die­ se in dem strömenden Medium hervorgerufenen Druck­ schwankungen werden mittels eines geeigneten Sensors detektiert. Vorzugsweise kann die Strömungsblende aus zwei direkt hintereinander angeordneten Blenden aufge­ baut werden, wobei eine Blende mit der Zuleitung und die andere Blende mit dem Sprüharm verbunden ist, so daß die zweitgenannte Blende mit der Drehbewegung des Sprüharmes auch gegenüber der erstgenannten Blende eine Drehbewegung ausführt. Dabei sind diese Blenden so aus­ geführt, daß aufgrund der relativ zueinander ausgeführ­ ten Drehbewegung der beiden Blenden der Strömungsquer­ schnitt kontinuierlich verändert wird.

Eine besonders einfach auszuführende Strömungsblende ergibt sich dann, wenn die beiden Blenden als innenver­ zahnte Ringe ausgeführt werden. Mit der Drehbewegung des Sprüharmes dreht sich auch der mit dem Sprüharm verbundene Ring gegenüber dem ortsfest montierten Ring, so daß sich hierdurch zeitweise eine Überdeckung der beiden Verzahnungen und zeitweise eine Nichtüberdeckung dieser Verzahnungen mit der Folge eines verringerten Strömungsquerschnittes ergibt. Damit wird der Strö­ mungswiderstand und somit auch der Druck in dem Medium moduliert, falls eine Drehbewegung des Sprüharmes vor­ liegt.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Er­ findung können zur Detektion der Druckschwankungen in der Zuführung marktübliche Drucksensoren eingesetzt werden. Eine andere einfache Möglichkeit zur Drucksen­ sorierung besteht dann, wenn das flüssige oder gasför­ mige Medium mittels eines elektrischen Pumpenantriebs in die Zuleitung gedrückt wird. Dann dient eine Meßvor­ richtung zur Erfassung einer elektrischen Größe, bei­ spielsweise des Stromes des Pumpenantriebes, als Detek­ tor für die Druckschwankungen in der Zuleitung, da sich die Werte dieser elektrischen Größen entsprechend dem Mediendruck in der Zuleitung ändern.

Die Verwendung solcher innenverzahnter Ringe für eine Strömungsblende läßt auch eine einfache Einstellung von unterschiedlichen Modulationsfrequenzen des Medien­ druckes zu, was insbesondere dann wichtig ist, wenn mit einem einzigen Pumpenantrieb mehrere Sprüharme betrie­ ben werden sollen und dabei jede Drehbewegung dieser Sprüharme einzeln zu detektieren sind. Eine solche Ein­ stellung unterschiedlicher Modulationsfrequenzen kann durch eine unterschiedliche Zähnezahl der Verzahnungen an den Strömungsblenden erreicht werden. Um keine Ge­ räuschentwicklung hervorzurufen, kann die Strömungs­ blende durch entsprechende Wahl der Zähnezahl "einge­ stellt" werden, so daß die Modulationsfrequenzen bei Flüssigkeiten im Infraschallbereich und bei Gasen im Ultraschallbereich liegen. Oberwellen können beispiels­ weise durch sinusförmige Änderung des Strömungswider­ standes mit Hilfe entsprechender Zahnprofile an den in­ nenverzahnten Ringen vermieden werden.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles im Zusammenhang mit den Zeichnungen dargestellt und erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Sprüharmes mit Zu­ leitung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung im Bereich der Zulei­ tung und der Nabe des Sprüharmes mit einer erfindungsgemäßen Strömungsblende,

Fig. 3 eine aus zwei innenverzahnten Ringen aufge­ baute erfindungsgemäße Strömungsblende und

Fig. 4 Verlauf des Strömungswiderstandes in Abhän­ gigkeit des Drehwinkels bei einer erfindungs­ gemäßen Strömungsblende.

Mit den Bezugszeichen 1 und 2 ist in Fig. 1 ein Sprüh­ arm und eine aus einem rohrförmigen Körper bestehende Zuleitung zur Einspülung von Gas oder Flüssigkeit in den Sprüharm bezeichnet, wobei der Sprüharm 1 aus zwei an einer Nabe 1c befestigten Sprühflügel 1a und 1b auf­ gebaut ist, wobei an den Enden der Sprühflügel 1a und 1b jeweils Sprühöffnungen 1d für den Austritt des zu versprühenden Mediums vorgesehen sind. Der Sprüharm 1 ist über dessen Nabe 1c axial drehbar an der Zuleitung 2 befestigt.

Die Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung im Übergangs­ bereich von der Zuleitung 2 zu der die Sprühflügel 1a und 1b tragenden Nabe 1c mit einer dort angeordneten Strömungsblende 6. Um eine Drehbewegung durchführen zu können, sitzt die Nabe 1c des Sprüharmes 1 auf einer zentralen Achse 3, die zwecks Lagerung in die Zuleitung 2 geführt ist. Das andere Ende der Achse 3 endet in ei­ ner Abstützplatte 4, die zur Halterung des Sprüharmes 1 dient. Im Übergangsbereich von der Nabe 1c zur Zulei­ tung 2 ist eine Labyrinthdichtung 5 vorgesehen.

Die Strömungsblende 6 ist aus zwei innenverzahnten Rin­ gen 6a und 6b aufgebaut, die direkt hintereinander an­ geordnet sind. Dabei ist der innenverzahnte Ring 6a fest mit der Zuleitung 2 verbunden, während der andere innenverzahnte Ring 6b in der Nabe 1c so angeordnet ist, daß er mit dem Sprüharm 1 eine Drehbewegung gegen­ über dem Ring 6a ausführt.

Eine Ausgestaltung der Strömungsblende 6 mit innenver­ zahnten Ringen 6a und 6b zeigt die Fig. 3. Dabei ist jeder Ring so ausgestaltet, daß er jeweils drei Innen­ zähne aufweist, wobei diese Zähne mit dem Umfangsrand der Ringe einen Kreisring bilden, so daß ein bestimmter von der Strömungsblende 6 nicht beeinflußbarer Strö­ mungsquerschnitt für das Medium zur Verfügung steht. In der Fig. 3 sind die beiden Ringe 6a und 6b so darge­ stellt, daß deren Innenzähne teilweise auf Lücke ste­ hen, so daß ein mittlerer Strömungsquerschnitt dem Me­ dium zur Verfügung steht. Im Falle einer Drehbewegung des mit der Nabe 1c verbundenen Ringes 6b nimmt bei­ spielsweise der freie Strömungsquerschnitt zu, bis er zu dem Zeitpunkt, wo sich die Verzahnungen der beiden Ringe überdecken, einen maximalen Strömungsquerschnitt annimmt. Nach diesem Zeitpunkt nimmt die Überdeckung der Zähne der Ringe ab, bis zu einem weiteren Zeitpunkt die Zähne auf Lücke stehen, also die Strömungsblende 6 den minimalsten Strömungsquerschnitt einstellt. Die durch die Drehbewegung des Sprüharmes hervorgerufene Zu- und Abnahme des Strömungsquerschnittes führt zu ei­ ner in Fig. 4 dargestellten pulsförmigen Änderung des Strömungswiderstandes für das durch die Zuleitung 2 in den Sprüharm 1 fließende Medium, wodurch der Flüssig­ keits- oder Gasdruck in der Zuleitung 2 moduliert wird.

Mittels eines marktüblichen Drucksensors, der in den Figuren nicht dargestellt ist, können diese Druck­ schwankungen detektiert und ausgewertet werden. Eine besonders elegante Detektierung des Mediumdruckes kann dann durchgeführt werden, wenn ein elektrischer Pumpen­ antrieb für das von dem Sprüharm zu versprühende Medium vorgesehen ist. Da entsprechende Druckschwankungen in der Zuleitung zu entsprechenden Schwankungen der elek­ trischen Größen, insbesondere des Stromes des Pumpenan­ triebes führen, kann somit auch mittels einer Meßvor­ richtung für diese elektrischen Größen die Druckschwan­ kungen in der Zuführung erfaßt werden.

Die Auswertung der von einem Drucksensor - in der Aus­ führung als marktüblicher Drucksensor oder als Meßvor­ richtung für eine elektrische Größe des Pumpenantriebs - gelieferten Meßergebnisse erfolgt dahingehend, daß nunmehr eindeutig feststellbar ist, ob eine Drehbewe­ gung des Sprüharmes vorliegt. Wird beispielsweise der Sprüharm in einem Geschirrspüler aufgrund von falsch bestücktem Geschirr an seiner Drehbewegung gehindert, wird dies aufgrund der Auswertung der von den Drucksen­ soren gelieferten Meßergebnisse erkannt, so daß der Pumpenantrieb abgestellt und eine entsprechende Anzeige für das Bedienpersonal aktiviert werden kann.

Falls mehrere Sprüharme von demselben Pumpenantrieb be­ trieben werden sollen, läßt sich für jede Drehbewegung der einzelnen Sprüharme verschiedene Modulationsfre­ quenzen für den Druck einstellen. Dies wird durch eine unterschiedliche Zähnezahl der innenverzahnten Ringe der Strömungsblende erreicht. Somit kann aufgrund der unterschiedlichen Modulationsfrequenzen für den Druck eindeutig erkannt werden, welcher Sprüharm in Drehung versetzt wurde bzw. welcher Sprüharm an einer Drehbewe­ gung behindert wird.

Um keine Geräuschentwicklung aufgrund der Strömungs­ blende hervorzurufen, sollte die Anzahl der Zähne an den innenverzahnten Ringen so gewählt werden, daß die Modulationsfrequenzen für Flüssigkeiten im Infraschall­ bereich und die Frequenzen bei Gasen im Ultraschallbe­ reich liegen. Dabei können Oberwellen beispielweise durch sinusförmige Änderung des Strömungswiderstandes mit Hilfe entsprechender Zahnprofile vermieden werden.

Die vorliegende Erfindung einer Strömungsblende zur Dreherkennung von Sprüharmen weist eine hohe Sensie­ rungsempfindlichkeit auf, da der Strömungswiderstand im Falle einer laminaren Strömung nach dem Gesetz von Hagen-Poiseulle sich proportional zur vierten Potenz des Radius′ des Strömungsquerschnittes verhält.

Die vorliegende Erfindung läßt sich mit Vorteil zur Dreherkennung von Sprüharmen in Geschirrspülern einset­ zen, die eine Drehfrequenz von ca. 1 Hz aufweisen. Wenn die innenverzahnten Ringe der Strömungsblende eine 10- fach-Zahnung aufweist, erreicht man eine Modulations­ frequenz des Wasserdruckes von ca. 10 Hz, die sich leicht analysieren läßt.

Diese Erfindung läßt sich nicht nur in Geschirrspülern verwenden, sondern ist auch in vorteilhafter Weise in Gartenbewässerungsanlagen oder bei Besprühungs- oder Belüftungsanlagen in der Verfahrenstechnik einsetzbar.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Detektierung der Drehbewegung eines von einem zu versprühenden flüssigen oder gasförmigen Medium angetriebenen Sprüharmes (1) mit einer Zuleitung (2) zum Zuführen des zu versprühenden Mediums in den Sprüharm (1), dadurch gekennzeichnet, daß zur Modula­ tion des Mediumdruckes in der Zuleitung (2) im Über­ gangsbereich der Zuleitung (2) zum Sprüharm (1) eine Strömungsblende (6) vorgesehen ist, daß die Strömungs­ blende (6) derart aufgebaut ist, daß in Abhängigkeit der Drehbewegung des Sprüharmes (1) der Strömungsquer­ schnitt im Bereich der Strömungsblende (6) kontinuier­ lich verändert wird und daß Mittel zur Detektierung der durch die Drehbewegung des Sprüharmes (1) hervorgerufe­ nen Druckschwankungen vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sprüharm (1) im Übergangsbereich zur Zuleitung (2) eine Nabe (1c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungs­ blende (6) aus zwei direkt hintereinander angeordneten Blenden (6a, 6b) aufgebaut ist, wobei die eine Blende (6a) mit der Zuleitung (2) und die andere Blende (6b) mit der Nabe (1c) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Blenden (6a, 6b) jeweils als innenver­ zahnte Ringe ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Detektierung der Druckschwankungen ein Drucksensor in der Zuleitung (2) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit ei­ nem elektrischen Pumpenantrieb für das flüssige oder gasförmige Medium, dadurch gekennzeichnet, daß als Mit­ tel zur Detektierung der Druckschwankungen eine Meßvor­ richtung zur Erfassung einer elektrischen Größe des Pumpenantriebs vorgesehen ist.