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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Wäschewaschmaschine
mit einem Laugenbehälter,
in dem eine rotationsfähige
Waschtrommel mit einer im wesentlichen horizontalen Rotationswelle
angeordnet ist, wobei die Waschmaschine des weiteren Mittel zur
Umwälzung
der Flotte besitzt und geeignet ist, die allgemeine Leistungsfähigkeit
derselben zu steigern, d.h. jedes Mal ein Waschprogramm durchzuführen, das
die bestmöglichen
Ergebnisse bei minimalen Verbrauchsdaten der beteiligten Prozessfaktoren
ergibt, also Wasser, Waschmittel und elektrischer Strom, aber auch
der Zeit zur Durchführung
des gewählten
Waschprogramms.
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Wie
in der Fachwelt bekannt, funktionieren Wäschewaschmaschinen in der Regel
so, dass in den Laugenbehälter
zunächst
eine erste Menge Wasser zusammen mit der zu waschenden Wäsche und
den benötigten
Waschmitteln gefüllt
wird, und diese Wäsche
sodann so lange behandelt und bearbeitet wird, bis sie gründlich sauber
ist. Zum Ende des Waschprogramms wird die in dem Prozess verwendete
Flotte mit Hilfe einer Pumpe über
einen geeigneten Ablassschlauch abgelassen.
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Ebenso
gut bekannt ist in Fachkreisen die Tatsache, dass alle Parameter
des Waschprozesses, d.h. die Waschzeit und die Anzahl der Spülungen,
die Temperatur, die mechanischen und die chemischen Wirkungen der
Waschmittel und -hilfen eng miteinander korrelieren und stark von
dem wohl entscheidenden Faktor beeinflusst sind, nämlich der
Menge der zu waschenden Wäsche.
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Während nun
ganz offensichtlich die Menge der zu waschenden Wäsche auch
die Menge des zu verwendenden Wassers bestimmt, muss anderseits berücksichtigt
werden, dass die Menge des im Prozess verwendeten Wassers die Energiemenge
beeinflusst, die zum Erhitzen des Wassers auf eine festgelegte Temperatur
erforderlich ist; zudem kann auch die Menge des zugegebenen Waschmittels
gut in eine wechselseitige Beziehung zur Wassermenge gesetzt werden,
und daneben natürlich
noch andere Faktoren. Schließlich
ist zu beachten, dass auch die Waschzeit, also die Dauer des Waschprozesses,
direkt von der Menge des verbrauchten Wassers abhängig ist
und demgemäß vom Waschgut,
also der Menge der Wäsche,
da allgemein bekannt ist, dass die Anwesenheit eines nur bescheidenen
Waschguts in einer rotierenden Trommel einer Wäschewaschmaschine mit sich
bringt, dass diese Waschgut einer mechanischen Wirkung unterzogen
wird, die wesentlich stärker
ist als diejenige, die – natürlich weniger effektiv – auf ein
Waschgut wirkt, das die Trommel füllt.
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Es
kann folglich festgehalten werden, dass eine angemessen genaue Kenntnis
der Wäschemenge
in der Trommel der Waschmaschine praktisch eine Vorbedingung für die Möglichkeit
ist, ein Waschprogramm einzustellen und die Waschmaschine zu einem
Betrieb zu veranlassen, der optimale Waschergebnisse bei minimalem
Verbrauch an Wasser, Waschmitteln und Energie und der für den Waschprozess
benötigten
Zeit gewährleistet.
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Daraus
folgt, dass eine zuverlässige
Bestimmung dieses Faktors zu einem wichtigen Schritt in der weiteren
Verbesserung aller anderen Aspekte des Waschprozesses wird.
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Eine
Anzahl von Patentveröffentlichungen sind
bekannt, die unterschiedliche Ansätze zur Bewältigung des Problems benützen, Menge
und Typ des Waschguts hauptsächlich
durch das Messen der verwendeten Wassermenge, die vom Waschgut vollständig aufgenommen
wird, zu bestimmen.
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Aus
GB 2 076 648 (Miele & Cie.) ist eine Frontlader-Wäschewaschmaschine bekannt,
die eine um eine horizontale Achse rotierende Trommel besitzt, die
mit solchen Anordnungen und Betätigungseinrichtungen
versehen ist, dass durch Messen der im Ganzen vom Waschgut aufgenommenen Wassermenge
in einer Frühphase
die Möglichkeit
besteht, über
geeignete Verfahren und auf Basis früher ermittelter Daten Informationen
zu gewinnen, die mit der Art des Waschguts in der Trommel korrelieren.
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Ein
solches Verfahren hat jedoch einige größere Nachteile, die seinem
praktischen Nutzen ernsthafte Beschränkungen auferlegen, namentlich:
- – ein
erster Nachteil liegt in der Tatsache, dass das Messen der vom Waschgut
aufgenommenen Wassermenge auf jeden Fall so ausgeführt werden
muss, dass die Trommel teilweise in dem darunter liegenden, im Laugenbehälter vorhandenen Wasserbad
eingetaucht werden muss; diese Bedingung ist deshalb erforderlich,
damit die in der Trommel geladene Wäsche mit dem Wasser interagieren
und das Wasser dazu bringen kann, von dem in der Trommel vorhandenen
Waschgut aufgenommen zu werden.
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Dies
bedingt jedoch einen Wasserverbrauch, der wesentlich höher ist
als der eigentlich benötigte, da
hier nicht nur so viel Wasser benötigt wird, wie dies zum vollständigen
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Einweichen
der Wäsche
erforderlich wäre, sondern
auch die Wassermenge, die benötigt
wird, den unteren Teil des Laugenbehälters bis auf einen Pegel anzufüllen, der
der Oberfläche
des Wassers im Laugenbehälter
das Erreichen einer adäquaten
Höhe über der
Unterkante der Trommel ermöglicht;
- – ein
zweiter Nachteil ist in der verwendeten Methode selbst begründet. Eigentlich
wird nämlich die
Menge des Waschguts nicht wirklich gemessen, sondern lediglich ermittelt
auf Basis einer Korrelation zur Wassermenge, die von einer Mehrzahl
von Waschguten absorbiert wird, die sich voneinander in der Menge
der beteiligten Wäschestücke und
deren Art und Eigenschaften unterscheiden, wie sie experimentell
in einer umfangreichen, zuvor durchgeführten Testserie ermittelt wurde.
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Es
lässt sich
leicht erkennen, dass eine derartige Korrelation eine Quelle von
Annäherungen
und damit verbundenen Ungenauigkeiten ist, nicht nur, insoweit die
für die
Experimente verwendeten Methoden und die durchgeführten Berechnungen
und Extrapolationen betroffen sind, sondern auch hauptsächlich aufgrund
der Tatsache, dass der so berechnete Wert auf keinen Fall die großen Unterschiede
in der Fähigkeit
der unterschiedlichen Stoffarten im Waschgut unberücksichtigt
lässt,
Wasser zu absorbieren.
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Daraus
folgt, dass auf alle Fälle
ein konventioneller, und kein tatsächlicher Messwert ermittelt wird.
- – Ein
dritter Nachteil ist von der Tatsache abhängig, dass die vorgeschlagene
Methode ziemlich zeitaufwendig ist, zumal das Wasser nacheinander
und mehrere Male in den
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Laugenbehälter gefüllt werden
muss, um den richtigen Pegel herzustellen, wobei jeder Nachfüllschritt
vom nächsten
von entsprechenden Trommelrotationsperioden getrennt ist.
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Aus
der Offenbarung in
GB 2 051 413 (Licentia)
ist eine Wäschewaschmaschine
bekannt, die im wesentlichen der oben beschriebenen gleicht, da
sie geeignet ist, auf Basis der in den Laugenbehälter eingelassenen Wassermenge
die Menge der in den Laugenbehälter
abzugebenden Detergentien zu kontrollieren. Auch in diesem Fall
wird nicht die Menge der in die Trommel zum Waschen gefüllten Wäsche gemessen,
sondern werden die entsprechenden Daten in einem Datenverarbeitungsverfahren
ermittelt, das dem oben beschriebenen entspricht, dessen typische
Nachteile in der Praxis ebenfalls wiederholt werden.
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Aus
der Offenbarung in
EP
1 350 881 A1 ist eine Methode zum Messen des Waschguts
in einer Frontlader-Wäschewaschmaschine
bekannt, die geeignet ist:
- – die vom Waschgut absorbierte
Wassermenge zu bestimmen, indem von der in den Laugenbehälter eingelassenen
Gesamtwassermenge die sogenannte freie Wassermenge subtrahiert wird, d.h.
die Menge, die im Laugenbehälter
vorhanden ist und von einem Druckschalter oder einer Pegelstandsonde
gemessen wird;
- – die
spezifische Wasserabsorption des Waschguts einzuschätzen;
- – ein äquivalentes
(konventionelles) Waschgut zu berechnen, d.h. eine Wäscheladung;
und
- – auf
Basis dieser Berechnung ein entsprechendes Waschprogramm zu wählen und
durchzuführen.
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Überdies
werden alle genannten Verfahrensschritte auf Basis einer Schätzung der
erwarteten Endwerte durchgeführt,
die anhand der Ermittlung und Bewertung des dynamischen Verhaltens
durchgeführt
wird, das durch die Berechnung ihrer Ableitungen im Verhältnis zur
Zeit gewonnen wird.
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Jedoch
hat auch diese Methode einige praktische Beschränkungen, wie folgt:
- – Auch
in diesem Fall enthält
die Gleichung, welche die absorbierte Wassermenge mit der von Druckschalter
oder Pegelstandsonde festgestellten Wassermenge (freies Wasser)
in Beziehung setzt, zugegebener Maßen (vgl. das zit. Patent auf
Seite 2, Zeilen 30ff.) eine Anzahl von Annäherungen aufgrund von Interaktionen
zwischen absorbiertem Wasser und freiem Wasser;
- – weiter
wird eine zweite Annäherung
von einer Interpolation abgeleitet, die aufgrund experimenteller
Daten auf Basis der spezifischen Absorption vorgenommen wurde, d.h.
des Verhältnisses:
absorbiertes
Wasser/Gewicht des Waschguts
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Allerdings
repräsentiert
ein solcher Parameter keine konstanten Daten für die einzelnen tatsächlichen
Waschgute, sondern ist eher ein Wert, der sich in Abhängigkeit
von der in den Laugenbehälter
gefüllten
Gesamtwassermenge ändert
(vgl. das oben genannte Patent, Seite 3, Zeilen 9ff., insbesondere
Zeilen 14 und 15).
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Es
lässt sich
daher leicht erkennen, dass in der Praxis die dermaßen eingeführten Näherungen zusammen
mit den allgemein anerkannten, methodenbedingten Beschränkungen
insgesamt Ungenauigkeiten in einem Ausmaß mit sich bringen, das eine wirkliche
Effektivität
der darin offenbarten Erfindung beeinträchtigt.
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Die
in dem oben genannten Patent offenbarte Erfindung geht für irgendwelche
Messungen von einer sogenannten "Äquivalenzladung" aus (vgl. Anspruch
1), nicht aber vom tatsächlich
in die Maschine eingeführten
Waschgut.
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Doch
auch in diesem Fall leidet die Methode unter einem Nachteil insofern
als aufgrund der Notwendigkeit, dass die Wäschestücke im Wasserbad des Laugenbehälters eingeweicht
sein müssen,
dieser bis zu einem Stand aufgefüllt
werden muss, der adäquat
höher ist
als die Untergrenze oder Kante der Trommel im Laugenbehälter, und
dies bringt offensichtlich eine klar erkennbare Wassernutzung mit sich,
mit einem entsprechenden, nutzlosen Energieverbrauch, der vermieden
werden könnte,
wenn das Wasser nur in einer Menge in den Laugenbehälter gefüllt würde, wie
dies zum Einweichen des Waschguts gerade noch erforderlich ist,
und nicht mehr.
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Schließlich muss
noch ein weiterer Nachteil in Betracht gezogen werden, der allen
oben erwähnten
Konzepten gemeinsam ist. Wenn der Laugenbehälter – auch nur teilweise – mit Wasser
auf einen Pegel gefüllt
ist, der über
der Unterkante der Trommel liegt, wie dies bei den beschriebenen
Lösungen
der Fall ist, bewirkt die Rotation der Trommel eine Instabilität und auch
einen Unterschied in dem tatsächlich wahrgenommenen
Pegelstand, der eine Instabilität im
Druck auf den Druck- oder Pegelprüfschalter und einen Fehler
in dem von diesem abgegebenen Signal. mit sich bringt.
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Aus
US 2001/0052249A1 ist
eine Waschmaschine bekannt, die in der Lage ist, die unerwünschte Bedingung
zu vermeiden, zu der es während
einer Sprühvorbehandlung
des Waschzyklus kommt und die als "Flottensperre" bezeichnet wird. Wenn diese Bedingung
auftritt, bewirkt der Kontakt des Fluids mit der rotierenden Lochtrommel
eine weitere Zunahme der Flottenmenge, die in der Folge zu einem
Ansteigen der Höhe
des Laugenfluids zur Lochtrommel hin auslöst. Das Endergebnis dieses
instabilen Verfahrens ist ein Aufbau von Flotte über den Lochtrommelboden hinaus
und ein Ansteigen zwischen den Seiten der Lochtrommel und dem Laugenbehälter. Diese große Menge
an Flotte zwischen der rotierenden Lochtrommel und dem fixierten
Laugenbehälter
erzeugt eine signifikante Zugkraft auf die Trommel. Diese Zugkraft
ist so groß,
dass sie die Kupplung zum Rutschen bringt und folglich eine beträchtliche
Verlangsamung der Lochtrommel bewirkt. Dieses Rutschen der Kupplung
aufgrund übermäßiger Flotte zwischen
der rotierenden Trommel und dem Laugenbehälter wird als "Flottensperre" bezeichnet.
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Überdies
ist diese Maschine in der Lage, die Größe des Waschguts zu bestimmen,
unabhängig vom
Typ der darin enthaltenen Stoffmaterialien. Das oben genannte Patent
gilt für
Waschmaschinen, die mit einer auf einer vertikalen Achse oder einer
horizontalen Achse rotierenden Lochtrommel versehen sind. Auch berücksichtigt
dieses Patent die Art der Vermeidung der "Flottensperre" während
eines Vorbehandlungsschritts oder Fleckenbehandlungszyklus und einer
Abfolge von Wassernachfüllungen
und Wasserzufuhrunterbrechungen.
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Es
wäre folglich
wünschenswert
und ist in der Tat ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Waschverfahren
in einer Frontlader-Wäschewaschmaschine
zu schaffen, die mit einer Anordnung zum Umwälzen der Flotte ausgestattet
ist, die geeignet ist, das in die Trommel eingeführte Waschgut auf Basis von
Informationen zu messen, die vom Benutzer eingegeben werden und
sich auf den Typ und damit auf die Eigenschaften der Wäschestücke im Waschgut beziehen,
sowie auf Basis von Informationen über die von dem Waschgut unter
festgelegten Bedingungen absorbierte Wassermenge, indem diese Daten
verarbeitet und Interpolationen mit früher experimentell ermittelten
und in der Wäschewaschmaschine
gespeicherten Daten vorgenommen werden.
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Außerdem soll
die Wäschewaschmaschine der
erwähnten
Art leicht unter Anwendung bestehender, gut verfügbarer Techniken herzustellen
sein; sie soll des weiteren wettbewerbsfähig einfach in ihrer Bauart
und bequem in der Benützung
sein. Insbesondere muss sie geeignet sein, mit nur geringen Modifikationen
an bestehenden Waschmaschinendesigns implementiert zu werden. Überdies
dürfen
die gemäß der vorliegenden
Erfindung hinzugefügten
Merkmale in keiner Weise die Zuverlässigkeit der Waschmaschine
selbst beeinträchtigen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden diese Ziele, wie oben ausgeführt, mit einer Messmethode
erreicht, die in einer Wäschewaschmaschine durchgeführt wird,
die mit den unten anhand eines nicht einschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschriebenen Bedienungs- und Kontrollmitteln
ausgestattet ist.
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1 ist
eine symbolische Ansicht der Struktur und der funktionellen Vorrichtungen
und Teile mit Relevanz für
die vorliegende Erfindung in einer Haushalts-Wäschewaschmaschine;
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2 ist
eine diagrammatische Darstellung zweier Kurven, die für zwei funktionale
Variable in einer Wäschewaschmaschine 5 stehen,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung betrieben wird;
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3 ist
eine diagrammatische Darstellung der Beziehungen zwischen dem Gewicht
eines gegebenen Waschguts und der von einem solchen Waschgut absorbierten
Wassermenge für
unterschiedliche Typen von Textilmaterialien, die in den Wäschestücken verwendet
werden, welche das Waschgut ausmachen;
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4 ist
ein Blockdiagramm, in dem symbolisch die wichtigsten Schritte dargestellt
sind, die an der Methode gemäß der vorliegenden
Erfindung beteiligt sind.
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Der
methodologische Ansatz, auf dem die vorliegende Erfindung im Wesentlichen
basiert, ist folgender.
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In
einer Wäschewaschmaschine
mit einer um eine im wesentlichen horizontale Achse rotierenden
Trommel ist die Wassermenge, die von einem einzelnen Waschgut zu
einem bestimmten Zeitpunkt absorbiert wird, eine Funktion einer
Reihe von Faktoren, deren wichtigste die folgenden sind:
- – Die
Menge der Wäschestücke im Waschgut (Gewicht
des Waschguts);
- – die
Art der Wäsche,
also der Stoffe im Waschgut, in Verbindung mit deren Eignung zur
Absorption von Wasser;
- – einige
weitere Faktoren, darunter folgende:
– Drehzahl der Trommel,
– Wasserpegel
im Laugenbehälter
oder das Ausmaß,
in dem das Waschgut im Wasser eingetaucht ist,
– Temperatur
des in den Laugenbehälter
eingefüllten
Wassers,
– andere
Faktoren geometrischer und mechanischer Natur mit Bezug auf die
spezielle Konstruktion der Maschine.
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Es
kann aber auch festgehalten werden, dass jeder der oben genannten
Faktoren einzeln hervorgehoben werden kann, wenn er von den anderen isoliert
ist; mit anderen Worten, wenn eine ausreichende Anzahl von Experimenten
durchgeführt
wird, in denen die anderen Faktoren angemessen variiert sind, beispielsweise
unter Anwendung statistischer Techniken wie Teilfaktoren-Labortests.
Die Ergebnisse solcher Tests und die von den Faktoren methodisch
angenommenen darauf bezogenen Werte werden mit den entsprechenden
Werten korreliert, die von dem Faktor angenommen werden, dessen
Verhalten zu identifizieren ist, so dass der Wert des geprüften Faktors
mit Hilfe bekannter und weitgehend anerkannter statistischer Methoden
von jeder Kombination solcher Faktoren extrapoliert werden kann.
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Die
voran stehende Präambel
ist einzig zu dem Zweck ausgeführt,
um auf einfache und unkomplizierte Art und Weise zu erklären, dass
wenn das Gewicht eines zu waschenden Waschguts festgestellt werden
soll, lediglich eine Reihe angemessen konzipierter Experimente durchgeführt werden
muss, in denen die Werte einer Testladung, die Werte des im Laugenbehälter vorhandenen
Wasserpegels und so weiter (also die oben erwähnten Faktoren) auf bekannte
Weise variiert und methodisch mit den resultierenden Mengen an Wasser
assoziiert werden, die von diesen unterschiedlichen Waschgutladungen
absorbiert werden, so dass es mit einfach durchzuführenden
Interpolationen möglich
ist, indem eine bestimmte Menge absorbierten Wassers gemessen und
die von den anderen Faktoren angenommenen Werte bekannt sind, rasch
den Wert des zu prüfenden
Waschguts zu ermitteln.
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Unternehmen
wir nun eine kurze Prüfung
der einzelnen oben definierten Faktoren:
- a) – Wassermenge,
die von einem zu testenden Waschgut absorbiert wird (Test-Waschgut):
lässt sich
einfach feststellen, indem die in den Laugenbehälter eingelassene Gesamtwassermenge
berechnet wird, z. B. durch die Integration des Signals eines entsprechenden,
an der Einlassrohrleitung angebrachten Strömungsmessers und Subtraktion
der im unteren Teil des Laugenbehälters enthaltenen – also nicht
mit dem Waschgut interagierenden – Wassermenge. Der Wert dieser Wassermenge
lässt sich
einfach mittels problemlos durchzuführender Experimente ermitteln,
indem das von einem geeigneten Druckschalter oder ähnlichem
Pegelkontrollschalter erzeugte Signal, das die Höhe des Wasserstands im Laugenbehälter misst,
mit der entsprechenden "Netto"-Menge solchen Wassers
verknüpft
wird, d.h. der Menge, die nach Abzug des von der Trommel eingenommenen
Volumens übrig
ist;
- b) – Typ
der Wäschestücke oder
Stoffe im Waschgut: diese Informationen werden nicht von der Maschine
gemessen, sondern vom Benutzer bzw. der Benutzerin der Waschmaschine
selbst vor Beginn des Waschprogramms eingegeben, wobei eine solche
Eingabe in der Folge in das Verfahren zur Berechnung des einzelnen
Waschguts eingebracht wird.
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Es
muss besonders hervorgehoben werden, dass diese Tatsache kennzeichnend
für die
vorliegende Erfindung mit Bezug auf den oben angezeigten Stand der
Technik ist.
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Die
Tatsache, dass sich die Art der Fasern, aus denen die Stoffe im
Waschgut bestehen, bei gleich bleibenden anderen Bedingungen signifikant auf
die tatsächliche
von den Wäschestücken absorbierte
Wassermenge auswirkt, ist in Fachkreisen gut bekannt. Für den gewöhnlichen
Leser wird dennoch in 3 diagrammatisch illustriert,
wie die von einem bestimmten Waschgut absorbierte Wassermenge – natürlich neben
dem Gewicht des Waschguts – auch von
der Art der Fasern abhängig
ist, aus denen die entsprechenden Stoffe und Wäschestücke gemacht sind;
- c) – andere
Faktoren, wie die Drehzahl der Trommel, die Temperatur des Wassers
sowie die geometrischen und mechanischen Eigenschaften der Waschmaschine.
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All
diese Faktoren werden sowohl während der
vorgängigen
Experimente zum Messen der Korrelation der unterschiedlichen Faktoren
untereinander wie während
des Messens der Wassermenge, die von dem zu prüfenden Waschgut absorbiert
wird, auf einem definitiven, konstanten Wert gehalten.
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Auf
diese Weise wird der Effekt der genannten Faktoren ordnungsgemäß und automatisch
in die Bestimmung der zwischen den genannten Faktoren bestehenden
Beziehungen und das Messen der Menge des absorbierten Wassers integriert.
Da diese Faktoren nicht Gegenstand irgendwelcher Modifikationen
sind, sind ihre Auswirkungen auf den Vergleich der gemessenen Daten
untereinander offensichtlich Null, in dem Sinne, dass wenn eine Änderung
der Menge des absorbierten Wassers festgestellt wird, dies nur bedeuten
kann, dass eine solche Änderung nur
einer Änderung
in dem zu prüfenden
Waschgut zuzuschreiben ist, da aufgrund der Konstanz der anderen
Faktoren die Auswirkungen derselben auf diese Änderung nur Null sein können;
- d) – was
den Pegel des im Laugenbehälter
vorhandenen Wassers betrifft, ist in diesem Zusammenhang zu beachten
und wird mit großer
Deutlichkeit festgestellt, dass die vorliegende Erfindung für Wäschewaschmaschinen
gilt, die es ermöglichen,
dass die Wäschestücke im Waschgut durch
einen von einem geeigneten Wasserumwälzkreislauf und einer damit
verbundenen Pumpe erzeugten Strahl eingeweicht werden, der auf die
Wäschestücke beispielsweise
von einer nahe der Frontladertür
der Maschine befindlichen Stelle abgegeben wird, ohne dass eine
Notwendigkeit besteht, dass das für einen solchen Waschprozess
bereitgestellte Wasser tatsächlich
in die Trommel strömt
und die darin enthaltenen Wäschestücke durch
Ansteigen von der Unterseite der Trommel erreicht.
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Solche
Umstände
haben einen doppelten Vorteil: zunächst wird der Wasserverbrauch
aufgrund bekannter und von allen Fachleuten erkannter Gründe drastisch
reduziert, die hier nicht mehr weiter erklärt werden müssen.
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Zum
zweiten: Da der Laugenbehälter
nicht mit Wasser gefüllt
wird, sondern einfach das Wasser vom Boden aufnimmt, das von der
Trommel, die mit dem wasserspritzenden Strahl besprüht wird,
auf diesen fällt,
wird dieses Wasser in Muffe 7 befördert, wie weiter unten detaillierter
erklärt
wird. In der Praxis arbeitet der Laugenbehälter mit einer nur sehr kleinen Wassermenge
darin, wobei der Pegelstand dieses Wassers auf jeden Fall unter
der Unterkante der Trommel liegt. Manchmal kann dieser Pegelstand des
Wassers – notabene
ausschließlich
aus Sicherheitsgründen – über dem
Niveau liegen, auf dem sich die Heizelemente R befinden.
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In
der Praxis bedeutet das, dass die auf den Wasserpegel in der Trommel
Bezug nehmende Variable eliminiert wird, womit die Anzahl der zu
berücksichtigenden
Faktoren reduziert wird, – mit
dem Endergebnis einer verbesserten Korrelation zwischen der Menge
an absorbiertem Wasser und der Menge der in der Trommel geladenen
Wäschestücke.
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An
dieser Stelle muss ein weiterer methodenbezogener Aspekt erhellt
werden: Zur Durchführung
all dieser Messungen und Vergleiche müssen natürlich die Standard- und Dauerbedingungen
definiert werden, unter denen die Messungen vorzunehmen sind.
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Da
die von den Wäschestücken in
einem Waschgut absorbierte Wassermenge auch von der Dauer abhängt, die
das Wasser in Kontakt mit den Wäschestücken bleiben
kann, wird von den Messungen angenommen, dass sie unter präzise definierten Bedingungen
durchgeführt
werden, d.h. wenn die Wasserabsorption ein dynamisches Gleichgewicht erreicht,
also eine Stabilitätsbedingung,
was bedeutet, dass die absorbierte Wassermenge gleich der Wassermenge
ist, die von den zu prüfenden
Fasern in der selben Zeitspanne abgegeben wird.
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Dieses
Ereignis lässt
sich anhand einer einfachen Prozedur verifizieren, bei der eine
Anfangs-Wassermenge auf das Waschgut geleert wird, gefolgt von nachfolgenden
Mengen, die die erste Wasserfüllung
wiederherstellen sollen, während
wiederholt die aus dem Waschgut ausgegebene – und auf den Boden des Laugenbehälters fallende – Wassermenge
gemessen wird, um sie auf eine Stabilisierung bei einem im wesentlichen
konstanten Wert zu prüfen.
Da der Strom des umgewälzten
Wassers, das kontinuierlich zu den Wäschestücken in der Trommel zurück geführt wird,
diesem Wasser entnommen wird, lässt
sich ohne weiteres erkennen, dass die Bedingung des dynamischen
Ausgleichs erfüllt
ist, wenn die in die Trommel zurück
geführte
Wassermenge sich als gleich jener Wassermenge erweist, die von dieser
abfällt,
d.h. wenn der Pegel im unteren Teil des Laugenbehälters im
wesentlichen konstant bleibt.
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Dieser
Aspekt wird nachstehend noch näher erklärt.
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Die
Methode gemäß der vorliegenden
Erfindung gilt beispielsweise für
eine Wäschewaschmaschine,
die eine perforierte Trommel 1 besitzt, die in einem dichten
Laugenbehälter 2 rotierfähig angeordnet
ist; eine Vorrichtung zum Einlass von Wasser von der Wasserzuleitung
in den Laugenbehälter
umfasst ein elektromagnetisches Ventil 3 und eine Rohrleitung 3A,
die das elektromagnetische Ventil mit dem Laugenbehälter verbindet.
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Unter
dem Laugenbehälter
befindet sich eine Ablassverteilleitung 4, die auf einer
Seite mit dem Auslassrohr 6 und auf der gegenüberliegenden
Einlassseite mit der Muffe 7 verbunden ist, die ihrerseits auf
ihrer anderen Seite mit einer Öffnung 8 im
Boden des Laugenbehälters
verbunden ist.
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An
einer geeigneten Stelle entlang der Muffe 7 befindet sich
des Weiteren ein Abgriff zum Anschluss eines Druckschalters 9.
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Da
die vorliegende Erfindung für
eine Wäschewaschmaschine
gilt, die mit einer Funktion zum Umwälzen der Flotte zurück in die
Trommel ausgestattet ist, ist eine entsprechende Umwälz-Verteilleitung 10 vorgesehen,
die über
eine Rohrleitung an bekannte Mittel 13 angeschlossen ist,
wie beispielsweise eine zweckdienliche Düse, die geeignet ist, einen Wasserstrahl
in die Trommel zu lenken. Zwar ist die Düse 13 hier offenbar
innerhalb der Trommel angeordnet, es sind aber auch andere Lösungen möglich, bei
denen das Mittel 13 beispielsweise auf der Oberseite der
Ladetürdichtung
angeordnet ist und der von hier ausgehende Wasserstrahl in die Trommel
eindringt und direkt auf die Wäschestücke trifft,
ohne zuerst durch die Perforationen in den Wänden der Trommel zu gehen.
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Die
Umwälz-Verteilleitung 10 ist
zudem mit einer geeigneten Pumpe 14 ausgerüstet, die
dazu dient, die Flotte von der Ablassverteilleitung aufzunehmen
und in Richtung des Mittels 13 zu pumpen, von wo die Flotte
dann in die Trommel gesprüht
wird.
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An
der Rohrleitung, die das Wasser von der Wasserzufuhrleitung transportiert,
oder an der Rohrleitung 3A ist eine Vorrichtung 15 angebracht,
die die Strömungsgeschwindigkeit
misst und damit die Wassermenge, die insgesamt in die Maschine eingelassen
wird; eine solche Vorrichtung kann beispielsweise ein Standard-Strömungsmesser
oder dergleichen sein, der mit Verarbeitungsmitteln verbunden ist,
die dazu dienen, das von diesem erzeugte Signal mit der Zeit zu
integrieren.
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Des
Weiteren ist die Wäschewaschmaschine mit
einem Steuermittel 20 verbunden, das an den Strömungsmesser
und die anderen Betätigungs- oder
Funktionsteile der Maschine angeschlossen ist, wobei das Steuermittel
auch dazu dient, den vom Benutzer eingegebenen Startbefehl zu empfangen. Darüber hinaus
ist das Steuermittel geeignet, auch einen Befehl zu empfangen, der
repräsentativ
für die unterschiedlichen
Typen und Arten von Stoffen ist, die in einem Waschgut enthalten
sein können.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung führt
die Wäschewaschmaschine
automatisch eine Bestimmung des Gewichts des in die Trommel eingeführten Waschguts
aus, indem sie dem nachstehend erläuterten Verfahren folgt, d.h. dem
Verfahren, das schematisch im Blockdiagramm der 4 dargestellt
ist, wo bestimmte Blöcke
mit einer Nummer gekennzeichnet sind, die dem Vorgang dieses Schrittes
oder dem Vorgang eines folgenden Schrittes mit der selben Nummer
entspricht, wie sie in diesem Block angezeigt ist.
- 1) Vor dem Starten eines Waschzyklus nimmt die Waschmaschine
eine bestimmte Wassermenge auf, bis diese einen festgelegten, im
allgemeinen niedrigen Pegel im Laugenbehälter erreicht, der vom Druckschalter
oder einer ähnlichen
Pegelstandsonde 9 gemessen wird; sobald dieser Pegel erreicht
ist, schließt
sich automatisch das elektromagnetische Ventil 3.
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Als
Alternativ-Option anstatt des vom Druckschalter oder der Pegelstandsonde 9 abgegeben
Signals kann für
diese Zwecke auch das – zeitlich
angemessen integrierte – Signal
des Strömungsmessers 15 genutzt
werden, das die augenblickliche Strömungsrate des in die Maschine
eingefüllten
Wassers anzeigt.
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Gleichzeitig
mit der Durchführung
dieser Aktion beginnt die Zeitmessung mittels eines in dem Steuermittel
eingebauten Zeitnehmers.
- 2) Die Wasserumwälzpumpe 14 wird
gestartet und bleibt während
des nächsten
Verfahrensschrittes in Betrieb.
- 3) Die Trommel beginnt kontinuierlich zu arbeiten, indem sie
mit niedriger Geschwindigkeit in wechselnden Richtungen rotiert,
so dass die Wäschestücke auf
dem Boden der Trommel gewalkt werden, wo sie von dem aus der Düse 13 abgegebenen
Wasserstrahl erreicht werden.
- 4) Die Wäschestücke im Waschgut
beginnen das Wasser zu absorbieren, mit dem sie besprüht werden,
und einen Teil dieses Wassers durch die Trommel zum Boden des Laugenbehälters abzugeben,
wo das Wasser aufgenommen und über die
Umwälz-Verteilleitung 10 erneut
der Trommel zugeführt
wird.
- 5) Der Pegelstand-Druckschalter erfasst die Höhe des Wasserpegels
auf dem Boden des Laugenbehälters
und sendet die zugehörigen
Informationen – vorzugsweise
kontinuierlich – an
das Steuermittel 20.
- 6) Die seit Beginn des Verfahrens vergangene Zeit wird weiter
gemessen; diese Funktion ist von grundlegender Bedeutung, weil sie
gemeinsam mit anderen Faktoren, die weiter unten in dieser Beschreibung
näher erklärt werden,
die Art und die Abfolge der nachkommenden Ereignisse festlegt.
- 7) Ein Unterprogramm wird gestartet, dessen Aktionen in den
Logikblöcken
der 4 angezeigt werden und das prüft, ob der Pegel niedriger
als ein festgelegter Pegel ist (p < 15
in dem illustrierten Beispiel); wenn diese Bedingung zutrifft (JA), bedeutet
dies, dass sich nur eine sehr kleine Wassermenge im Laugenbehälter befindet
und deshalb die Wäschestücke im Waschgut
nach wie vor Wasser absorbieren, weshalb nach Maßgabe des nächsten, nachstehend erklärten Teilprogramms 8 eine
zusätzliche
Wassermenge eingefüllt
werden muss; wenn diese Bedingung jedoch als nicht zutreffend festgestellt
wird (NEIN), kann dies bedeuten, dass die Wäschestücke bereits die dynamische
Stabilitäts-
bzw. Wasserabsorptions-Ausgleichsbedingung erreicht haben. Vor dem
Start einer neuen Prüfung
wird jedoch die nach dem letzten Schließen des elektromagnetischen
Ventils vergangene Zeit geprüft,
ob diese länger
als ein eingestellter Zeitwert ist (t > 180), da ansonsten angenommen würde, dass
keine angemessen lange Zeit zur Verfügung gestanden hat, um den Wäschestücken im
Waschgut das Aufnehmen und mithin die Absorption von soviel Wasser
wie möglich
zu erlauben.
- 8) Ausgeführt
wird ein Unterprogramm, das das elektromagnetische Ventil und dessen öffnen und Schließen alleine
auf Basis der Zeit steuert, die nach dem letzten Schließen des
elektromagnetischen Ventils vergangen ist.
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In 4 sind
die logischen und funktionalen Blöcke, die mit einer mit dem
Bezugszeichen 8 versehenen, gestrichelten Linie eingekreist
sind, in dieses Unterprogramm einbezogen. In diesem Zusammenhang
sollte auch festgehalten werden, dass der Buchstabe "p" in der Figur zur Anzeige des Signals des
Pegelstands-Druckschalters bzw. der Pegelstandsonde dient und sich
deshalb auf den Wasserpegel im Laugenbehälter bezieht, wohingegen die mit
diesem Buchstaben verbundene Zahl auf herkömmliche Art und Weise einen
festgelegten Referenzwert dieses Pegels bezeichnet. Ähnlicherweise dient
der Buchstabe "t" zur Identifizierung
der Zeit, die nach der letzten Nullstellung des Zeitnehmers vergangen
ist, während
die damit verbundene Zahl (in Sekunden) den Wert einer festgelegten
Referenzdauer ausdrückt.
-
Grundsätzlich veranlasst
dieses Unterprogramm das elektromagnetische Ventil, durch eine Abfolge
von Öffnungs- und Schließzyklen
zu gehen, in denen jedes öffnen
des Ventils ausgelöst
wird, wenn festgestellt wird, dass das Wasser einen bestimmten Pegel
erreicht hat, der zuvor ausschließlich auf der Grundlage der
Zeit festgelegt wurde, die nach dem Ende des vorangehenden Wasserauffüllschrittes
bis zum Beginn des laufenden Wasserauffüllschrittes vergangen ist.
-
Wenn
sich diese Zeit als kurz herausstellt, bedeutet dies, dass das Wasser
von den Wäschestücken mit
einer ziemlich hohen Geschwindigkeit – also sehr rasch – absorbiert
wurde, während
es von den selben Wäschestücken in
nur kleinen Mengen abgegeben wurde, so dass anzunehmen ist, dass
die Wäschestücke im Waschgut
trocken oder nur wenig feucht waren und folglich eine weitere, ziemlich
signifikante Wassermenge eingefüllt
werden muss, um das Erreichen eines konsistent höheren Pegels im Laugenbehälter zu
veranlassen. Wird eine solche Zeit als lang ermittelt, bedeutet
dies dem gegenüber, dass
eine nur kleine Menge zusätzlichen
Wassers benötigt
wird, um eine Stabilitätsbedingung,
d.h. eine Ausgleichsbedingung in der Wasserabsorption durch die
Wäschestücke zu erreichen,
also eigentlich die Zielbedingung, so dass nur eine erheblich kleinere Wassermenge
hinzugefügt
wird, die zum Erreichen eines offensichtlich tieferen Pegels im
Laugenbehälter
führt.
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Natürlich ist
eine solche Abfolge aus:
- – Öffnen des elektromagnetische
Ventils,
- – Berechnen
der verstrichenen Zeit seit dem Ende der letzten Wasserbefüllung,
- – automatischer
Bestimmung des neuen zu erreichenden Pegels,
- – Erfassen
des Erreichens des neuen Pegels im Laugenbehälter, und
- – automatischem
Schließen
des elektromagnetischen Ventils,
-
Teil
einer vorprogrammierten, im Steuermittel 20 enthaltenen Routine,
in der die Korrelation der gemessenen Zeitdaten zueinander und die
Bestimmung des neu zu erreichenden Pegels und möglicherweise auch die höchste zulässige Anzahl
aufeinander folgender Befüllungen
in Abstimmung mit den gewünschten,
auf adäquate
Weise experimentell verifizierten Ergebnissen frei gewählt werden
können.
- 9) Des Weiteren wird eine Bedingung festgelegt, die
herkömmlicher
Weise den Zustand definiert, in dem ein dynamischer Ausgleich bzw.
eine Stabilitätsbedingung
in der Wasserabsorption durch die Wäschestücke erreicht ist. Wenn diese
Bedingung als erfüllt
festgestellt ist, wird das Verfahren zum Einfüllen weiteren Wassers in den
Laugenbehälter
angehalten.
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Diese
Bedingung tritt auf, wenn die Wassermenge, die auf die Wäschestücke in der
Trommel gesprüht
und von diesen absorbiert wurde, der Wassermenge entspricht, die
von den selben Wäschestücken abgegeben
wird und sich am Boden des Laugenbehälters sammelt, um weiter zur
Muffe 7 befördert
zu werden. Unter diesen Bedingungen, bei denen der Wasserumwälzkreislauf
kontinuierlich betrieben wird, wird der dynamische Wasserabsorptions-Ausgleichszustand
als erreicht festgestellt, wenn der Pegel des Wassers auf dem Boden
des Laugenbehälters
oder in der Muffe 7 im wesentlichen konstant wird.
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Diese
Bedingung kann auf unterschiedliche Weisen mit entsprechenden Genauigkeitsgraden
gemessen werden.
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Eine
bevorzugte Art und Weise basiert auf zwei aufeinander folgenden,
wenn auch nicht notwendigerweise angrenzenden Zeitintervallen und dem
Messen des Wasserpegels innerhalb dieser Zeitintervalle entweder
kontinuierlich oder zu bestimmten Zeitpunkten.
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Der
Durchschnitt der in den zwei Zeitintervallen jeweils gemessenen
Pegel wird dann berechnet, und die zwei resultierenden Durchschnittswerte
werden miteinander verglichen; diese Aktionen sind synthetisch in
den Blöcken
illustriert, die in 4 gemeinsam mit der Strichlinie
mit dem Bezugszeichen 9 eingekreist sind, weitgehend auf die gleiche
Art und Weise wie im Zusammenhang mit dem oben beschriebenen Unterprogramm.
- 10) Wenn die Differenz zwischen den zwei Durchschnittswerten
sich als kleiner als ein bestimmter festgelegter Wert erweist, wird
angenommen, dass die dynamische Ausgleichsbedingung des Wasserpegels
erreicht worden ist.
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Es
ist festzuhalten, dass zum Messen der Bedingung des dynamischen
Ausgleichs eine Anzahl weiterer Methoden zur Verfügung stehen.
Diese werden hier jedoch nicht weiter erklärt, da es im üblichen Kenntnisbereich
der Fachleute liegt, diese unter Berücksichtigung ihrer speziellen
Einschränkungen
zu erkennen, insbesondere was die Messzeit und die verlangte Messgenauigkeit
betrifft.
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Eine
zweite Methode, die dazu dient, die Gegebenheit eines dynamischen
Ausgleichszustands festzustellen, besteht in einer kontinuierlichen
Prüfung
der Dauer des letzten Wassernachfüllschritts, ob diese kürzer ist
als ein festgelegter Wert.
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Eine
dritte Methode kann beispielsweise aus einer geeigneten ODER- oder
UND–Kombination
der zwei dynamischen Ausgleichsbedingungen bestehen, die gemäß den oben
beschriebenen Methoden ermittelt und gemessen wurden.
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Es
ist jedenfalls leicht einzusehen, dass eine solche Bedingung nur
konventioneller Natur und aus praktischen Gründen eingeführt ist, und das Verarbeitungs-
und Steuerungsprogramm, das diesem Steuermittel 20 der
Maschine zugeteilt wird, angemessener Weise als Ergebnis einer solchen
Konvention festgelegt wird, also auf einer solchen basiert.
- 11) Nachdem das elektromagnetische Ventil definitiv
zum Schließen
veranlasst wurde, dient der Pegelkontrollschalter bzw. die -sonde
dazu, mit Hilfe von in der Fachwelt an sich bekannten Mitteln die
restliche Wassermenge im Laugenbehälter zu bestimmen. In diesem
Zusammenhang muss auch das unter dem Laugenbehälter liegende und vom Pegelkontrollschalter
nicht gemessene Wasser ordnungsgemäß berücksichtigt werden, da dieses
ebenfalls ein Teil der in die Maschine eingelassenen Gesamtwassermenge
ist; anderseits befindet sich idealerweise auf dem Boden des Laugenbehälters nur
eine minimale Menge des Wassers.
- 12) Die Gesamtmenge des in die Maschine eingelassenen Wassers
wird von den Messdaten berechnet, die der Strömungsmesser 15 generiert hat.
- 13) Die unter 11) oben berechnete Wassermenge wird von der unter
12) oben gemessenen Wassermenge abgezogen, woraus sich die von den
Wäschestücken im
Waschgut unter Stabilitäts-
oder Absorptions-Ausgleichsbedingungen absorbierte "Netto"- Wassermenge ergibt.
- 14) Das auf diese Weise gewonnene Ergebnis wird auf Basis der
vom Benutzer eingegebenen Informationen betreffend den Typ der Stoffe
im Waschgut (spezifische Wasserabsorptionseigenschaften) korrigiert,
um – mittels
einfacher automatischer Interpolationen und in der Fachwelt gut bekannter
Mittel – den
Endwert des Gewichts des "trockenen" Waschguts zu gewinnen.
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Von
diesem Augenblick an fährt
das Programm mit seiner Abfolge von Arbeitsschritten auf leicht
vorstellbare Art und Weise fort, die allerdings, was diese Erfindung
betrifft, keine Relevanz haben.
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Es
lässt sich
an dieser Stelle leichter erkennen, dass die oben beschriebene Methode
am besten in einer Wäschewaschmaschine
allgemein bekannter Art umsetzbar ist, die nach dem Flottenumwälzprinzip
arbeitet und mit Bezug auf die Hardware keine Modifikationen oder
Anpassungen benötigt,
solange die Steuereinheit 20 der Maschine mit einem geeigneten
und zweckmäßig eingestellten
Arbeitsprogramm versehen ist, einschließlich jener Informationen und
Daten, die zuvor in einem gleichen Waschmaschinentyp experimentell
ermittelt wurden. In diesem Zusammenhang ist auf das in 4 dargestellte
Diagramm Bezug zu nehmen, insofern als darin die Kurve A für die Wassermenge
steht, die als auf dem Boden des Laugenbehälters anwesend festgestellt
wurde, während
Kurve B die in die Maschine eingelassene Gesamtwassermenge (Integration
des Strömungsmesssignals)
als Funktion der Zeit (in Abbildung auf der x-Achse) repräsentiert.
Diese Kurven wurden in einer strikt produktionsbetriebenen Waschmaschine gemessen,
d.h. in einer Maschine, die direkt der Produktionslinie entstammt
und in der das einzige in der Steuereinheit 20 gespeicherte
Arbeitsprogramm gemäß der oben
beschriebenen Methode aktualisiert worden ist.
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Es
ist besonders darauf hinzuweisen, dass die Punkte C1, C2 und C3
auf der Kurve A die Zeitpunkte bezeichnen, zu denen das elektromagnetische
Ventil geschlossen wird; ausgehend von jedem dieser Punkte beginnt
der Pegel folglich zu sinken, wohingegen der Pegel zu den mit M1,
M2 und M3 bezeichneten Zeitpunkten wieder zu steigen beginnt; es ist
ebenso leicht erkennbar, dass das elektromagnetische Ventil dazu
veranlasst wird, sich eine kurze Zeit vor solchen Zeitpunkten zu öffnen, zumal
ebenso berücksichtigt
werden sollte, dass es unweigerlich zu einer kleinen Verzögerung ab
dem Zeitpunkt kommen wird, zu dem das Öffnen des elektromagnetische
Ventils ausgelöst
wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem ein tatsächlicher Anstieg des Wasserpegels
im Laugenbehälter
stattgefunden hat, weil ja der Wassereinlasskreis 3A zuerst
gefüllt
werden und gewartet werden muss, bis das Wasser den Boden des Laugenbehälters erreicht
hat.
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In
Entsprechung zu Punkt C4 findet die letzte Wassernachfüllung statt,
nach der die unter 11), 12), 13) und 14) oben beschriebenen Arbeitsschritte
zum Erreichen des gewünschten
Werts des Waschgutgewichts ausgeführt werden, nachdem der Pegel
auf herkömmliche
Art und Weise und unter Anwendung einer der unter 9) und 10) oben
zu diesem Zweck beschriebenen Methoden als in der Periode P stabilisiert
ermittelt wurde.
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Die
voran stehende Beschreibung wurde in einer absichtlich synthetischen,
d.h. bündigen
Art und Weise ausgeführt,
mit dem Ziel, die dahinter stehende grundlegende Logik verständlich zu
machen. Elektronische und ähnliche
technische Einzelheiten sowie eine zu detaillierte Erklärung von
Inhalt und Funktion der Blöcke
in 2 wurden weggelassen, zumal diese für Fachleute
nicht nur als überflüssig betrachtet
wurden, sondern sogar als kontraproduktiv insofern, als sie die
logische Handhabung dieser Angelegenheiten zu einer langweiligen
Lektüre
gemacht hätten,
ohne anderseits irgendwelche Elemente hinzuzufügen, die sich als tatsächlich erforderlich
für ein
besseres Verständnis
derselben erweisen hätten
können.