DE602004013115T2

DE602004013115T2 - Verfahren zum Ansteuern eines Zweirichtungsmotors zum Antrieb von Umwälzpumpen

Info

Publication number: DE602004013115T2
Application number: DE602004013115T
Authority: DE
Inventors: Elio Marioni
Original assignee: Askoll Holding SRL
Current assignee: Askoll Holding SRL
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2024-01-17
Also published as: US7462017B2; DE602004013115D1; US20090129943A1; EP1554969B1; US7967573B2; ATE392175T1; EP1554969A1; ES2305705T3; US20050158183A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines bidirektionalen Motors, das heißt, ein Motor mit einer undifferenzierten Rotationsrichtung beim Start zum Rotieren einer Flüssigkeits-Umwälzungs-Kreiselpumpe, jedoch mit einer vorbestimmten optimalen hydraulischen Effizienz, die von seiner Rotationsrichtung beim Start abhängt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Flüssigkeitsumlaufvorrichtung und eine Waschmaschine zum Durchführen dieses Verfahrens.
Stand der Technik
Der Bedarf zur Herstellung von Flüssigkeits-Umwälzungs-Kreiselpumpen für Geräte in Haushalt oder Industrie, wie zum Beispiel Waschmaschinen, wie Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen, oder für Heizungs- oder Klimasysteme, die die best mögliche hydraulische Effizienz aufweisen, ist gut bekannt.
Neben dem vorher erwähnten Bedarf besteht ebenfalls der Bedarf, hauptsächlich für Geschirrspülmaschinen oder Waschmaschinen, so weit wie möglich die Leistung der hydraulischen Pumpe und folglich ebenfalls die an den Motor gelieferte elektrische Energie zu verringern, damit daher sowohl die Menge an Flüssigkeit, die durchgeströmt werden soll, und Energie, die zum Wassererwärmen während der Waschzyklen erforderlich ist, verringert werden.
Damit beiden Erfordernissen genügt wird, wurden Flüssigkeits-Umwälzungs-Kreiselpumpen mit hoher hydraulischen Effizienz bereitgestellt, die durch einen hoch effizienten synchronen Motor mit relativ geringer Leistungsaufnahme rotiert werden.
Die hohe hydraulische Effizienz der Kreiselpumpe wird insbesondere durch eine vorbestimmte Rotationsrichtung beeinflusst, mit der die Kreiselpumpe gestartet wird. Mit anderen Worten beginnt in einer Rotationsrichtung ein Zustand höchster hydraulischen Effizienz eines Flüssigkeitsumlaufs, während in der entgegen gesetzten Richtung für dieselben Stromaufwärts- oder Stromabwärtszustände der Pumpe ein Zustand eines Flüssigkeitsumlaufs mit niedrigster hydraulischer Effizienz beginnt.
Die vorher erwähnten Kreiselpumpen weisen trotz deren hohen hydraulischen Effizienz jedoch einige Nachteile auf.
Der Hauptnachteil beruht auf der Tatsache, dass die synchronen Motoren, durch welche die Pumpe rotiert wird, bidirektionale Motoren sind, das heißt, dass beim Start der Rotor undifferenziert im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn rotiert werden kann.
Folglich müssen zur Herstellung von Kreiselpumpen mit hoher hydraulischer Effizienz, die durch einen synchronen Motor gestartet werden, die letzten mit elektronischen Vorrichtungen ausgestattet werden, die einen Einfluss auf die Rotationsrichtung des synchronen Motors erlauben, um die best mögliche Effizienz der hydraulischen Pumpe zu erreichen.
Diese Vorrichtungen weisen sowohl hohe Kosten in der Produktion als auch im Gebrauch mit dem Motor auf und diese hohe Kosten sind ein noch nicht überwundenes Hindernis, wodurch weiterhin die Notwendigkeit einer Optimierung der Energieeffizienz besteht, so dass die Verwendung monodirektionaler Motoren mit niedriger Effizienz bevorzugt wird.
Überdies verhindern die hohen Kosten dieser Vorrichtungen, dass Kreiselpumpen, von denen vorstehend geschrieben wurde, dass sie hauptsächlich in einer Waschmaschine für den Haushalt verwendet werden, zu der Kategorie sparsamer Maschinen gehören.
Es wurden ebenfalls Kreiselpumpen mit hoher hydraulischer Effizienz bereitgestellt, worin der synchrone Motor mit mechanischen oder elektromechanischen Vorrichtungen assoziiert ist, die in der Lage sind, dem Motor eine gewünschte Rotationsrichtung aufzuzwingen. Neben dem Kostennachteil weisen jedoch diese mechanischen oder elektromechanischen Vorrichtungen ebenfalls Nachteile aufgrund ihrer Sperrigkeit und ihrer besonders komplexen Installation auf.
Ein Verfahren zum Starten eines Motors zur Rotation einer Flüssigkeits-Umwälzungs-Kreiselpumpe ist zum Beispiel aus der WO A-00/29660 und US-A-5 711 657 bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Rotationsverfahren mittels eines bidirektionalen Motors einer Kreiselpumpe mit einer vorbestimmten optimalen hydraulischen Effizienz bereitzustellen, die von seiner Startrichtung abhängt, ohne dass derartige Hilfsvorrichtungen weder von elektronischen noch vom mechanischen oder elektromechanischen Typ zum Beeinflussen der Rotationsrichtung des bidirektionalen Motors notwendig sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gelöst, wie früher beschrieben wurde, wobei ein in einer der beiden Rotationsrichtungen startender Eingangsmotor bereitgestellt wird, mit nachfolgender Rotation der Pumpe in derselben Richtung und, nachfolgend einer periodischen Unterbrechung und Wiederherstellung der Stromzufuhr des Motors so viele Male, um das Starten des Motors, wenigstens einmal oder mehrmals innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls in der Rotationsrichtung, die der optimalen vorherbestimmten hydraulischen Effizienz der Pumpe entspricht, sicherzustellen.
Daher ist es aufgrund der Erfindung mittels sich wiederholender Unterbrechungen und darauf folgenden Startschritten des bidirektionalen Motors höchstwahrscheinlich sicher, dass wenigstens für einen Teil des vorbestimmten Betriebszeitintervalls der Motor in der gewünschten Richtung rotiert. Es ist daher nicht notwendig, die echte Rotationsrichtung des bidirektionalen Motors zu steuern.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform davon offensichtlich, die anhand eines nicht beschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch eine Flüssigkeitsumlaufvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren.
2 zeigt eine Geschirrspülmaschine, worin das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird.
Die 3 und 4 sind Flussdiagramme des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführliche Beschreibung
Unter Bezugnahme auf die Figuren wird ein erfindungsgemäßes Startverfahren zur Rotation einer Flüssigkeits-Umwälzungs-Kreiselpumpe 10 in einer Waschmaschine, wie zum Beispiel einer Geschirrspülmaschine für den Haushalt 12, einer Waschmaschine, eines Heizungssystems oder ähnlichen Maschinen, die mit einem hydraulischen Kreislauf ausgestattet sind, bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine Flüssigkeitsumlaufvorrichtung 11, mit der das vorher erwähnte Startverfahren durchgeführt wird.
Danach wird nur mittels eines nicht beschränkenden Beispiels das erfindungsgemäße Verfahren und die Flüssigkeitsumlaufvorrichtung 11 unter spezifischer Bezugnahme auf eine Anwendung in einer Geschirrspülmaschine 12 zur Ausführung eines Waschprogramms beschrieben. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls diese Geschirrspülmaschine.
Die Flüssigkeitsumlaufvorrichtung 11 umfasst eine Kreiselpumpe 10, die mit einem Flügelrad 13 (2) ausgestattet ist, einen synchronen Motor 14, vorzugsweise einen Motor hoher Effizienz, der die Kreiselpumpe 10 rotiert, einen hydraulischen Kreislauf 15, eine Kontrolleinheit 16 (1), eine Zeitschaltuhr 17 und eine Recheneinheit 18, die funktionell mit einander verbunden sind, um vorbestimmte Startzeiten des synchronen Motors 14 zu erzwingen. Die Kontrolleinheit 16 ist mit einem Kommutierungsschalter 19 der elektrischen Stromzufuhr des Motors 14 verbunden. Die Flüssigkeitsumlaufvorrichtung 11 umfasst weder elektronische noch elektromechanische Komponenten, um eine vorbestimmte Rotationsrichtung des elektrischen Motors 14 zu erzwingen.
Insbesondere wird die Kreiselpumpe so optimiert und üblicherweise konfiguriert, dass sie die best mögliche hydraulische Effizienz aufweist, wenn sie in einer vorbestimmten Rotationsrichtung gestartet wird.
Rotiert die Kreiselpumpe 10 in der vorbestimmten Richtung, ist die Flüssigkeitsbewegung in einem Zustand höchster Geschwindigkeit und sie weist beim selben Energieverbrauch einen Druck und eine Durchflussrate auf, die viel höher sind als diejenigen, die auftreten, wenn die Kreiselpumpe 10 in entgegen gesetzter Richtung rotiert. In einem Zustand geringster Geschwindigkeit, das heißt, wenn die Rotationsrichtung umgekehrt wird, nimmt der Druck und die Durchflussrate zum Beispiel um ungefähr 50% drastisch ab.
Im Gegensatz dazu weist der synchrone Motor 14, wie gut bekannt ist, eine undifferenzierte Rotationsrichtung auf, das heißt, wenn er gestartet wird, rotiert er gleichgültig in jeder der beiden Rotationsrichtungen mit derselben Effizienz.
Da folglich Komponenten zum Aufzwingen der Rotationsrichtung des synchronen Motors 14 nicht bereitgestellt sind, wird beim Start des letzteren die Kreiselpumpe 10 in derselben Richtung wie die Rotation des synchronen Motors 14 rotiert. Mit anderen Worten beeinflusst der synchronen Motor 14 die Rotationsrichtung der Kreiselpumpe 10.
Damit der Betrieb der Kreiselpumpe 10 in der Rotationsrichtung sichergestellt wird, die deren optimalen hydraulischen Effizienz entspricht, sorgt das erfindungsgemäße Verfahren dafür, dass die Stromzufuhr des synchronen Motors 14 nach dem Start periodisch unterbrochen und wiederhergestellt wird.
Vorzugsweise wird eine Wartezeit, die für das Abschalten der Kreiselpumpe 10 notwendig ist, zwischen der Unterbrechung und der Wiederherstellung der Stromzufuhr des synchronen Motors 14 bereitgestellt.
Diese Reihe wiederholter Unterbrechungs- und Startschritte des synchronen Motors 14 wird für eine vorbestimmte Anzahl von N Malen periodisch wiederholt, um ein Starten des synchronen Motors 14 wenigstens einmal oder mehrmals innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls in der Rotationsrichtung, die der höchsten hydraulischen Effizienz der Kreiselpumpe 10 entspricht, sicherzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist neben seiner sehr einfachen Durchführung ebenfalls sehr vielseitig und es kann in einer Vielzahl verschiedener Ausführungsformen durchgeführt werden.
Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun unter Bezugnahme auf 3 mittels eines Flussdiagramms gezeigt.
In dieser Anwendung sorgt das Verfahren dafür, dass ein Betriebszeitintervall T_tot der Kreiselpumpe 10 für den Flüssigkeitsumlauf in dem entsprechenden Kreislauf 15 anfänglich eingeführt wird.
In einem ersten Schritt wird zur Zeit t₀ der Start des synchronen Motors 14 durch die Kontrolleinheit 16 gesteuert.
Der synchrone Motor 14 wird somit in einer der beiden Rotationsrichtungen gestartet und man lässt ihn in diesem Zustand während eines ersten Zeitbruchteils Δt₁ (Schritt B) rotieren, der praktischerweise so berechnet wird, dass der Kreiselpumpe 10 eine gleichmäßige Rotation erlaubt wird.
Danach wird zu einem vorbestimmten Moment t₂ (Schritt C) die Stromzufuhr des synchronen Motors 14 mittels des Kommutierungsschalters 19 unterbrochen und man lässt einen zweiten Zeitbruchteil Δt₂ vorbeigehen, der praktischerweise durch die Recheneinheit 18 so berechnet wird, dass auf das Abschalten der Kreiselpumpe 10 (Schritt D) gewartet wird.
Sobald die Kreiselpumpe 10 ebenfalls abgeschaltet ist wird der synchrone Motor 14 wieder zu einem Moment t₃ (Schritt E) durch die Kontrolleinheit 16 gestartet.
Diese Reihe von Arbeitsgängen oder Schritten von B bis E wird N mal in dem vorbestimmten Zeitintervall T_tot wiederholt, um N Unterbrechungen und N entsprechende Starts der Kreiselpumpe 10 zu erhalten.
Fällt folglich der Moment t₃ mit dem vorbestimmten Zeitintervall T_tot (t₃ = T_tot) zusammen wird die Kreiselpumpe endgültig in dem Schlussschritt F abgeschaltet.
In dieser Anwendung wird die Anzahl der Unterbrechungen und Starts des synchronen Motors 14 vorzugsweise gemäß einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeitsrate so gewählt, dass in dem Zeitintervall T_tot die Rotationsrichtung des synchronen Motors 14 der Richtung entspricht, in der die Kreiselpumpe 10 die höchste hydraulische Effizienz aufweist.
Folglich wird die gesamte Anzahl N der Unterbrechungen und Starts ausreichend hoch gewählt, um wenigstens eine Wahrscheinlichkeit von ungefähr 50% dafür zu haben, dass dieses Ereignis vorkommt.
Gemäß der Erfindung findet ein zeitlicher Wechsel zwischen einer höchsten und einer kleinsten Rotationsgeschwindigkeit der Kreiselpumpe 10 statt, wobei sicher ist, dass die letztere in der bevorzugten Rotationsrichtung während ungefähr N/2 mal in dem Zeitintervall T_tot rotiert und somit für eine gesamte Zeitdauer von ungefähr T_tot/2.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl N der Unterbrechungen und Starts so, dass ein zufälliger Wechsel der zwei Geschwindigkeiten sichergestellt ist, der nicht durch eine vorbestimmte Wahrscheinlichkeit beeinflusst ist.
Es muss ebenfalls angemerkt werden, dass während des vorbestimmten Zeitintervalls T_tot die wirkliche Rotationsrichtung des synchronen Motors 14 nicht kontrolliert sein muss.
In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Flüssigkeitsumlaufvorrichtung 11 eine Kreiselpumpe 10, die mit derartigen praktischen bekannten konstruktiven Asymmetrien versehen ist, dass die Wahrscheinlichkeit für den synchronen Motor 14 so beeinflusst wird, dass er mehr in einer als in der anderen Richtung rotiert.
Diese konstruktiven Asymmetrien können sowohl mechanisch als auch hydraulisch und elektrisch sein.
Es ist zum Beispiel bekannt, eine mechanische Asymmetrie durch bequemes Biegen der Flügel des Flügelrades 13 bereitzustellen, um die durch die Kreiselpumpe 10 aufgenommene Leistung zu erhöhen, wenn sie in der Richtung rotiert wird, die der niedrigsten hydraulischen Effizienz entspricht.
Dieses Verfahren wird mit denselben Ausführungsformen durchgeführt, die unter Bezugnahme auf das Diagramm der 3 beschrieben sind.
Daher ist es durch zyklisches Wiederholen von Unterbrechung und Start des synchronen Motors 14 in dem vorbestimmten Zeitintervall T_tot möglich, eine Wahrscheinlichkeitsrate, die zwischen 50% und 99% liegt, dafür zu erhalten, dass die Kreiselpumpe 10 in der Richtung höchster hydraulischer Effizienz rotiert.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf ein zweites Flussdiagramm.
In dieser Anwendung umfasst die Flüssigkeitsumlaufvorrichtung 11 einen Kontrollkreis 25 der Kreiselpumpe 10, der mit den Sensoren 26 verbunden ist, der funktionell mit der Kontrolleinheit 16 verbunden ist.
Der Kontrollkreis 25 ist von bekannter Art und er ist so konfiguriert, dass er mittels der Sensoren 26 die hydraulische Geschwindigkeit der Kreiselpumpe 10 durch Messen von zum Beispiel der Durchflussgeschwindigkeit oder des Drucks der Flüssigkeit, die von der Kreiselpumpe 10 ausgestoßen wird, oder des Lärms während ihres Betriebs oder des von dem Motor aufgenommen Stroms oder anderen ähnlichen Größen ermittelt.
Der Kontrollkreis 25 ist somit in der Lage, die Rotationsrichtung des synchronen Motors 14 indirekt zu ermitteln.
Insbesondere sorgt in dieser Anwendung das Verfahren dafür, dass ein Zeitintervall T_s mit iterativen Unterbrechungen und Starts des synchronen Motors 14 eingeführt wird, das heißt, Unterbrechung und Start werden in dem Zeitintervall T_s periodisch wiederholt, um sicherzustellen, dass wenigstens ein Mal in diesem Zeitintervall T_s die Kreiselpumpe 10 in der Richtung rotiert, die dem Wert der höchsten hydraulischen Effizienz entspricht.
Das Verfahren entwickelt sich wie folgt.
In dem ersten Schritt A zur Zeit t₀ wird der Start des synchronen Motors 14 durch die Kontrolleinheit 16 betätigt. Der synchrone Motor 14 wird in einer der beiden Rotationsrichtungen gestartet und wird während des ersten Zeitbruchteils Δt₁ (Schritt B) in diesem Zustand gelassen.
Danach ermittelt zu einem Moment t_c (Schritt C) die Kontrollkreis 25 die wirkliche hydraulische Geschwindigkeit der Kreiselpumpe 10 und auf der Basis der ermittelten hydraulischen Geschwindigkeit startet oder startet er nicht die Kontrolleinheit 16, um den Kommutierungsschalter 19 zu starten.
Insbesondere wenn die Kreiselpumpe 10 in der Richtung rotiert, die der niedrigsten hydraulischen Effizienz (R = R_min) entspricht, wird der synchrone Motor 14 abgeschaltet (Schritt C) und nach dem Abschalten der Kreiselpumpe 10 (Schritt D) wird er wieder zu dem Moment t₃ (Schritt E) gestartet.
Der Zyklus wird N' mal wiederholt bis im Moment t_c ermittelt wird, dass die tatsächliche Effizienz der Kreiselpumpe 10 der höchsten Effizienz (R = R_max) entspricht. Unter dieser Bedingung wird die Kontrolleinheit 16 abgeschaltet und der synchrone Motor 14 wird für die gesamte erforderliche Zeit laufengelassen (Schritt H), bis die Kreiselpumpe 10 abgeschaltet wird (Schritt F).
Es hat einen guten Grund sich zu überlegen, dass es nicht notwendig ist, ausgehend von dem Start des synchronen Motors 14 (Schritt A) eine lange Zeit zu warten, bis er in der Rotationsrichtung der Kreiselpumpe 10, die dem Wert höchster hydraulischer Effizienz entspricht, gestartet wird.
In einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zu den vorstehend beschriebenen ähnlich ist, sorgt das erfindungsgemäße Verfahren dafür, dass die Kontrolleinheit 16 im Moment t_c (Schritt G) auf der Basis des vorbestimmten Programms einer minimalen oder höchsten Geschwindigkeit der Kreiselpumpe 10 blockiert oder nicht blockiert wird.
In diesem Fall prüft der Kontrollkreis 25 im Moment t_c, ob die tatsächliche Geschwindigkeit der Kreiselpumpe 10 nach Starten des synchronen Motors 14 einer programmierten Geschwindigkeit entspricht, einer minimalen oder höchsten, und auf der Basis der durchgeführten Ermittlung blockiert er oder blockiert er nicht die Kontrolleinheit 16.
Der Zyklus von Unterbrechungen und Starts N' der Kreiselpumpe 10 dauert somit an, bis die letztere in der Rotationsrichtung rotiert, die der gewünschten Geschwindigkeit entspricht.
Es muss beachtet werden, dass in dieser vierten Ausführungsform die vorbestimmte optimale hydraulische Effizienz der Kreiselpumpe 10 sowohl eine niedrigste hydraulische Effizienz als auch eine höchste hydraulische Effizienz gemäß der verlangten Geschwindigkeit der Flüssigkeit sein kann.
Es ist ebenfalls möglich den Kontrollkreis 25 so zu konfigurieren, dass jedes Mal ein vorbestimmter Wechsel zwischen einer höchsten hydraulischen Geschwindigkeit und einer niedrigsten hydraulischen Geschwindigkeit erhalten wird.
Der Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es erlaubt die Kontrolle der Rotationsrichtung des synchronen Motors 14 zu vermeiden, wodurch die Verwendung komplexer und teurer Vorrichtungen vermieden wird, und es stellt den Betrieb der Kreiselpumpe 10 wenigstens für die Hälfte der gesamten Betriebszeit in einem Zustand höchster hydraulischer Effizienz sicher.
Überdies führt das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft einen kontinuierlichen zeitlichen Wechsel der Kreiselpumpe 10 in jeder der beiden Rotationsrichtungen durch, der nicht nur die Gesamteffizienz der Kreiselpumpe 10 nicht verschlechtert sondern ebenfalls in vielen Fällen vorteilhaft ist, wie hier nachstehend beschrieben wird, wie zum Beispiel für den Flüssigkeitsumlauf in einer Geschirrspülmaschine.
Ein weiterer Vorteil durch das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, dass es mittels bekannter einfacher Sensoreinrichtungen 26 möglich ist, in einer relativ kurzen Zeitdauer die Rotationsrichtung zu erhalten, die der höchsten Effizienz entspricht.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es gemäß vorbestimmten Ausführungsformen und in den gewünschten Zeiten möglich ist, die hydraulische Geschwindigkeit der Kreiselpumpe 10 zwischen zwei diskreten höchsten und niedrigsten Werten ohne Verwendung komplexer Regulierungsvorrichtungen zu wechseln.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Herstellung einer Flüssigkeitsumlaufvorrichtung, die einen hoch effizienten asynchronen Motor 14 zum Start der Kreiselpumpe 10 umfasst, die beträchtlich verringerte Kosten aufweist, einfach bei einer entsprechenden Waschmaschine zu verwenden ist, wie zum Beispiel bei einer Geschirrspülmaschine 12, oder einem Heizungs- oder Klimasystem oder dergleichen, und nicht komplexe Komponenten zum Durchführen des Verfahrens erfordert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass funktionellen Komponenten, wie zum Beispiel der Schalter, die Recheneinheit, die Zeitschaltuhr, Pumpenkontrollsensoren, zum Beispiel Druckschalter und Sensoren des in dem Motor zirkulierenden Stroms, verwendet werden können, die im Allgemeinen schon in den vorstehend erwähnten Maschinen verwendet werden.
Wie vorstehend erwähnt wurde, wird nun eine Geschirrspülmaschine 12 beschrieben, die ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist und worin das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird.
Die Geschirrspülmaschine 12 ist mit zwei kostengünstigen Flüssigkeitsumlaufvorrichtungen 11, die einander gleich sind und worin jede Kreiselpumpe 10 durch den entsprechenden synchronen Motor 14 rotiert wird, ausgestattet.
Die Pumpen 10 umfassen jeweils ein Förderrohr 30, 32 und ein Saugrohr 33, 34, die von einem Sammelgefäß 36 Wasser ziehen. In diesem spezifischen Fall führt die linke Kreiselpumpe 10 das Wasser mittels eines ersten Spülarms 38 einer oberen Waschebene zu und die rechte Kreiselpumpe 10 führt das Wasser mittels eines zweiten Spülarms 39 einer unteren Waschebene zu. Die Spülarme 38, 39 sind herkömmlicherweise mittels entsprechender Zentralrohre 35, 37 mit Förderrohren 30, 32 der Kreiselpumpen 10 verbunden. Jeder Spülarm 38 und 39 ist ebenfalls mit entsprechenden Düsen 40, 41 zur Abgabe des Wasser in gesprühter Form ausgestattet.
Die Zentralrohre 35, 37, die Spülarme 38, 39, die Düsen 40, 41 und das Sammelgefäß 36 bilden den hydraulischen Kreislauf 15 der Flüssigkeitsumlaufvorrichtung 11.
Die Kreiselpumpen 10 und die entsprechenden hydraulischen Wasserumlaufkreisläufe 15 sind so optimiert, dass sie die höchste Effizienz aufweisen, also den höchsten Druck und ebenfalls die höchste Durchflussgeschwindigkeit des durch die entsprechenden Düsen 40, 41 ausgeworfenen Wassers, wenn die Pumpen 10 in einer vorbestimmten Richtung, zum Beispiel im Uhrzeigersinn, rotiert werden.
Findet im Gegensatz dazu die Rotation entgegen des Uhrzeigersinns statt, findet eine drastische Verringerung um ungefähr 50% der Leistung der entsprechenden Kreiselpumpe und somit eine beträchtliche Abnahme des Drucks des durch die Düsen 40, 41 ausgeworfenen Wassers statt.
Jede Kreiselpumpe 10 ist ebenfalls mit den vorstehend erwähnten Sensoren 26 ausgestattet, die durch den Kontrollkreis 25 gesteuert werden und die vorzugsweise mit den entsprechenden Förderrohren 30, 32 verbunden sind, um die hydraulische Geschwindigkeit der Kreiselpumpe 10 zu kontrollieren. Diese Sensoren 26 umfassen zum Beispiel Drucksensoren, akustische Messwertwandler oder Beschleunigungsmesswertwandler zur Bestimmung des akustischen Hohlraumsspektrums, Durchflusssensoren, Sensoren des in den Motor fließenden Stroms und dergleichen.
Ebenfalls sind Sensoren 26, die auf die Spülarme 38, 39 gesetzt sind, zur Ermittlung von deren Rotationsgeschwindigkeit, und ebenfalls ein Sensor 26 in dem Sammelgefäß 36 zur Ermittlung des Wasserniveaus bereitgestellt.
Die Geschirrspülmaschine 12 umfasst ebenfalls eine Programmiereinheit 28 (1), die funktionell mit dem Kontrollkreis 25 verbunden ist, worin vorbestimmte Waschprogramme, zum Beispiel normales Waschen, Intensivwaschen, Feinwaschen oder Spülen eingestellt werden und worin jedes Programm eine unterschiedliche Durchflussgeschwindigkeit und Druck des aus den Düsen 40, 41 ausgeworfenen Wassers erfordert.
Zum Ausführen eines der Waschprogramme in der Geschirrspülmaschine 12 wird das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt.
Ein erstes normales Waschprogramm, das einen durchschnittlichen Wasserdruck und Durchflussgeschwindigkeit erfordert, wird konfiguiert, um mittels der Kontrolleinheit 16 eine Reihe periodischer Unterbrechungen und darauf folgenden Starts des synchronen Motors 14 während N mal durchzuführen, wie von dem Diagramm der 3 beschrieben ist.
Somit wird ein Waschprogramm erhalten, worin die Kreiselpumpe 10 abwechselnd während ungefähr der Hälfte des Zeitintervalls T_tot in einem Zustand niedrigster Geschwindigkeit und entsprechend während ungefähr der Hälfte der Zeit T_tot in einem Zustand höchster Geschwindigkeit arbeitet und somit weist es einen verringerten Wasserverbrauch auf.
Überdies wird mit diesem Waschprogramm ein zufälliger und kontinuierlicher Wechsel des Drucks des von den Düsen 40 ausgeworfenen Wassers zwischen einem höchsten und einem niedrigsten Wert erhalten.
Dieser Wechseldruck bestimmt eine kontinuierliche Variation des Verhalten des von den Düsen 40, 41 ausgeworfenen Wassers. Ist der Druck am höchsten, wird das Wasser als sehr starker Strahl in einer vorbestimmten Richtung ausgeworfen, ist hingegen der Druck am niedrigsten, ist der Strahl weniger regelmäßig und verbreiteter und er kann Bereiche erreichen, die ansonsten nicht erreicht werden würden. Ein einheitlich verteilter Strahl und ein vollständigeres Geschirrspülen kann somit vorteilhaft erhalten werden.
Ein zweites Intensivwaschprogramm, das einen hohen Wasserverbrauch erfordert, wird konfiguiert, um mittels der Kontrolleinheit 16 eine Reihe periodischer Unterbrechungen und darauf folgenden Starts des synchronen Motors 14 während N' mal durchzuführen, bis die Sensoren 26 eine höchste Wasserdurchflussgeschwindigkeit ermitteln. Sobald die höchste Durchflussgeschwindigkeit ermittelt ist wird die Kontrolleinheit 16 blockiert und somit wird ein konstanter Druck des durch die Düsen 40, 41 ausgeworfenen Wassers erhalten. In diesem Fall wird somit die in 4 beschriebene Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet.
Entsprechend wird die Ausführungsform des in 4 beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet, wenn ein drittes Spül- oder ein Feinwaschprogramm, das den geringsten Wasserverbrauch erfordert, gestartet wird. In diesem Fall wird der synchrone Motor 14 N' mal zyklisch unterbrochen und gestartet bis die Sensoren 26 eine niedrigste Wasserdurchflussgeschwindigkeit ermitteln. Sobald die niedrigste Durchflussgeschwindigkeit ermittelt ist, wird die Kontrolleinheit 16 blockiert und somit wird ein konstant niedrigster Druck des durch die Düsen 40, 41 ausgeworfenen Wassers erhalten.
Der Hauptvorteil der Geschirrspülmaschine 12 besteht darin, dass ein hoch effizienter Motor ohne elektronische Motorkontrollvorrichtungen verwendet werden kann und daher sehr geringe Kosten erhalten werden können.
Die Geschirrspülmaschine 12 weist ebenfalls den Vorteil auf, dass die Kreiselpumpe 10 bei zwei verschiedenen Betriebsgeschwindigkeiten arbeiten kann, wobei die höchste und die niedrigste keine Verwendung komplexer hydraulischer Leistungsregelungsvorrichtungen erfordern, sondern einfach auf den Schalter und den Start der Stromzufuhr des synchronen Motors 14 wirken.

Claims

Verfahren zum Starten eines Motors (14) mit einer bidirektionalen Rotationsrichtung, um eine Flüssigkeits-Umwälzungs-kreiselpumpe (10) zu rotieren, welche eine von der Anfangsrotationsrichtung abhängige, vorbestimmte optimale hydraulische Effizienz aufweist und um ein Waschprogramm in einer mit einem hydraulischen Kreislauf ausgestatteten Waschmaschine durchzuführen, wobei, wenn die Kreiselpumpe (10) in eine Richtung rotiert, die Flüssigkeitsbewegung sich in einem höchsten Geschwindigkeitszustand befindet und einen Druck und eine Flussrate aufweist, die wesentlich höher sind als die, die auftreten, wenn die Kreiselpumpe (10) in die Gegenrichtung rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass es einen in einer der beiden Rotationsrichtungen startenden Eingangsmotor (14) bereitstellt, mit nachfolgender Rotation der Pumpe (10) in der selben Richtung und, nachfolgend, einer periodischen Unterbrechung und Wiederherstellung der Stromzufuhr des Motors (14) so viele Male (N, N'), um das Starten des Motors (14), wenigstens einmal oder mehrmals innerhalb eines vorherbestimmten Zeitintervalls (T_tot, T_s), in der Rotationsrichtung, die der optimalen vorherbestimmten hydraulischen Effizienz der Pumpe (10) entspricht, sicherzustellen, und um sicherzustellen, dass wenigstens ein Wechsel von der höchsten hydraulischen Geschwindigkeit und der niedrigsten hydraulischen Geschwindigkeit des hydraulischen Kreislaufs erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in eine Geschirrspülmaschine implementiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zeiten (N) der Unterbrechungen und Starts des bidirektionalen Motors (14) derart gewählt ist, um einen zufälligen Wechsel in jede der beiden Rotationsrichtungen des Motors (14) sicherzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zeiten (N) der Unterbrechungen und Starts des bidirektionalen Motors (14) in geeigneter Weise berechnet ist, um in dem vorbestimmten Zeitintervall (T_tot) eine vorbestimmte Wahrscheinlichkeit, wenigstens von 50%, sicherzustellen, dass der bidirektionale Motor (14) in der Rotationsrichtung startet, die der vorbestimmten optimalen hydraulischen Effizienz der Kreiselpumpe (10) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (10) eine derartige konstruktive Asymmetrie aufweist, um die vorbestimmte Wahrscheinlichkeit zu beeinflussen, wobei diese auf einen Wert zwischen 50% und 99% erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die konstruktive Asymmetrie eine vom mechanischen Typ ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Effizienz der Kreiselpumpe (10) in dem vorbestimmten Zeitintervall (T_s) durch Kontrolleinrichtungen (25, 26) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtungen (25, 26) die Unterbrechung und die periodische Wiederherstellung der Stromzufuhr des Motors (14) unterdrücken, wenn die Kontrolleinrichtungen (25, 26) ermitteln, dass die tatsächliche hydraulische Effizienz der Pumpe (10) der vorbestimmten optimalen hydraulischen Effizienz entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte optimale hydraulische Effizienz die höchste Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte optimale hydraulische Effizienz die niedrigste Umlaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtungen (25, 26) die Unterbrechung und die periodische Wiederherstellung der Stromzufuhr des bidirektionalen Motors (14) blockieren, um den Wechsel der höchsten Flüssigkeitsumlaufgeschwindigkeit bzw. der niedrigsten Flüssigkeitsumlaufgeschwindigkeit entsprechend dem vorbestimmten flüssigkeitshydraulischen Geschwindigkeitsprogramm zu unterbrechen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bidirektionale Motor (14) ein hocheffizienter Synchronmotor ist.
Flüssigkeitskreislaufvorrichtung in einem hydraulischen Kreislauf (15) zur Durchführung eines Waschprogramms in einer Waschmaschine, umfassend eine Kreiselpumpe (10), welche von einem bidirektionalen Motor (14) mit undifferenzierter Rotationsrichtung rotiert wird, wobei die Pumpe (10) eine vorbestimmte optimale hydraulische Effizienz in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung in der Weise aufweist, dass wenn die Kreiselpumpe (10) in der einen Richtung rotiert, die Flüssigkeitsbewegung in einem höchsten Geschwindigkeitszustand ist und eine Druck- und eine Flussrate aufweist, welche wesentlich höher ist als diejenige, die auftritt, wenn die Kreiselpumpe (10) in der Gegenrichtung rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Starteinrichtung (16) des Motors (14) umfasst, um die Pumpe (10) in eine der beiden Richtungen zu rotieren, und Kontroll- und Kommutierungseinrichtungen (16, 19) um die Stromzufuhr des bidirektionalen Motors (14) so viele Male (N, N') zyklisch zu unterbrechen, um ein Starten des Motors (14) wenigsten einmal oder mehrmals innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls (T_tot, T_s) in der Rotationsrichtung, welche der optimalen hydraulischen Effizienz der Kreiselpumpe (10) entspricht, sicherzustellen, und um sicherzustellen, dass wenigstens ein Wechsel von der höchsten hydraulischen Geschwindigkeit und der niedrigsten hydraulischen Geschwindigkeit in dem hydraulischen Kreislauf (25) ermöglicht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl (N) der Unterbrechungen und Starts des bidirektionalen Motors (14) derart gewählt ist, um eine zufällige Rotation der Kreiselpumpe (10) in einer der beiden Rotationsrichtungen in dem vorbestimmten Zeitintervall (T_tot, T_s) sicherzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtzahl der Zeiten (N) von Unterbrechungen und Starts der Kreiselpumpe (10) in geeigneter Weise berechnet ist, um in dem vorbestimmten Zeitintervall (T_tot) eine vorbestimmte Wahrscheinlichkeit, wenigstens von 50%, zu ermöglichen, dass der Motor (14) in der Rotationsrichtung, welche der vorbestimmten optimalen hydraulischen Effizienz der Pumpe (10) entspricht, zu starten.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (10) eine derartige konstruktive Asymmetrie aufweist, um die vorbestimmte Wahrscheinlichkeit zu beeinflussen, wobei sie auf einen Wert zwischen 50% und 99% erhöht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die konstruktive Asymmetrie eine vom mechanischen Typ ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kontrolleinrichtungen (25, 26) umfasst, um die tatsächliche hydraulische Effizienz der Kreiselpumpe (10) in dem vorbestimmten Zeitintervall (T_s) zu kontrollieren.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtungen (25, 26) funktionell mit den Kontroll- und Kommutierungseinrichtungen (16, 19) verbunden sind, um letztgenannte zu blockieren, wenn die tatsächliche hydraulische Effizienz der Kreiselpumpe (10) der vorbestimmten optimalen hydraulischen Effizienz entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte hydraulische Effizienz die höchste Flüssigkeitsumlaufgeschwindigkeit bestimmt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte optimale hydraulische Effizienz die niedrigste Flüssigkeitsumlaufgeschwindigkeit bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinrichtungen (25, 26) funktionell zu Programmeinrichtungen (28) der hydraulischen Geschwindigkeit der Pumpe (10) verbunden sind, um die Kontroll- und Schalteinrichtungen (16, 19) zu blockieren und um den Wechsel von der höchsten Flüssigkeitsumlaufgeschwindigkeit bzw. der niedrigsten Flüssigkeitsumlaufgeschwindigkeit entsprechend zu Programmen, welche durch die Programmeinrichtungen (28) vorbestimmt sind, zu unterbrechen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der bidirektionale Motor (14) ein hocheffizienter Synchronmotor ist.
Eine Geschirrspülmaschine, enthaltend eine Flüssigkeitskreislaufvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 13 bis 22, gekennzeichnet durch die zwei diskreten hydraulischen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten entsprechend der Rotationsrichtung der Kreiselpumpe (10).
Eine Geschirrspülmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein erstes normales Waschprogramm umfasst, welches die Wechselrotation in jeder der beiden Rotationsrichtungen der Kreiselpumpe (10) bereitstellt, um eine kontinuierliche Druckvariation der von den Liefereinrichtungen (40, 41) ausgeworfenen Flüssigkeit einzuführen.
Geschirrspülmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zweites Intensivwaschprogramm umfasst, welches die Kontrolle durch die Kontrolleinrichtungen (25) bereitstellt, so dass die hydraulische Effizienz der Kreiselpumpe (10) der höchsten hydraulischen Effizienz entspricht, um einen höchsten Druck der von den Liefereinrichtungen (40, 41) ausgeworfenen Flüssigkeit einzuführen.
Geschirrspülmaschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein drittes Feinwasch- oder Spülprogramm umfasst, welches die Kontrolle durch die Kontrolleinrichtungen (25) bereitstellt, so dass die hydraulische Effizienz der Kreiselpumpe (10) der niedrigsten hydraulischen Effizienz entspricht, um einen niedrigsten Druck, der durch die Liefereinrichtungen (40, 41) ausgeworfenen Flüssigkeit einzuführen.