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Die Erfindung betrifft einen Apparat, mindestens mit einem Elektromotor
mit variabler Motorleistung, welcher Apparat weiterhin eine Regelschaltung zur
Regelung der variablen Motorleistung und eine Vakuumkammer zum Ezzeugen eines
Teilvakuums mit Hilfe des Elektromotors umfaßt, wobei die Regelschaltung Mittel zum
vorübergehenden Erhöhen der variablen Motorleistung auf einen Leistungspegel oberhalb
eines Nenn-Leistungspegels umfaßt.
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Unter der Nenn-Motorleistung soll eine maximale Motorleistung verstanden werden,
welche der Elektromotor und der Apparat lange Zeit aushalten können.
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Solch ein Apparat kann beispielsweise als Staubsauger ausgeführt sein,
wobei die Vakuumkammer mit einem Staubbeutel versehen ist. Im Fall eines
Staubsaugers ist die vorübergehende Erhöhung der variablen Motorleistung auf einen
Leistungspegel oberhalb der Nenn-Motorleistung beispielsweise für die Beseitigung eines Fadens
von einem Teppich wünschenswert oder zum Reinigen einer schwer erreichbaren Ritze.
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Ein solcher Apparat ist unter anderem aus der Patentanmeldung WO-A-
87/01921 bekannt, die einen als Staubsauger ausgeführten Apparat beschreibt. Zum
Erhöhen der variablen Motorleistung auf einen Leistungspegel oberhalb der
Nenn-Motorleistung hat der in der genannten Patentanmeldung beschriebene Staubsauger eine von
den genannten Mitteln verschaffte Boost-Funktion, die nach ihrer Aktivierung während
einer ersten festen Zeitdauer und einer zweiten festen Zeitdauer wirksam ist. Während
der ersten festen Zeitdauer bewirkt die Boost-Funktion eine Erhöhung der variablen
Motorleistung, wobei die Boost-Funktion mit einer Wärmeentwicklung durch den
Elektromotor einhergeht. Da sowohl der Elektromotor als auch der Staubsauger infolge der
erhöhten Wärmeentwicklung beschädigt werden können, nimmt die erste feste Zeitdauer
einen Zeitraum ein, in dem der Elektromotor sowie der Staubsauger bei einer ständigen
Verwendung der Boost-Funktion nicht beschädigt werden können. Während der zweiten
festen Zeitdauer verhindert die Boost-Funktion eine Erhöhung der variablen
Motorleistung,
wobei die Boost-Funktion mit einer geringeren Wärmeentwicklung einhergeht. Die
zweite feste Zeitdauer nimmt einen Zeitraum ein, nach dem sowohl der Elektromotor
als auch der Staubsauger durch eine folgende Verwendung der Boost-Funktion nicht
beschädigt werden können.
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Ein Nachteil des in der genannten Patentanmeldung beschriebenen
Apparats ist, daß die Erhöhung der variablen Motorleistung aufgrund der ersten festen
Zeitdauer im allgemeinen vorzeitig unterbrochen wird und im allgemeinen aufgrund der
zweiten festen Zeitdauer verhindert wird.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, einen Apparat zu verschaffen,
in dem die Mittel die vorübergehende Erhöhung der variablen Motorleistung über die
Nenn-Motorleistung hinaus mit verbessertem Zeitverhalten bewirken.
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Erfindungsgemäß ist ein Apparat, der mindestens einen Elektromotor mit
variabler Motorleistung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum
vorübergehenden Erhöhen der variablen Motorleistung in Abhängigkeit von dem in der
Vakuumkammer erzeugten Teilvakuum eingerichtet sind. Die Erfindung beruht auf der
Erkenntnis einer ersten Tatsache, nämlich daß sowohl der Elektromotor als auch der Apparat
infolge der vorübergehenden Erhöhung der variablen Motorleistung nicht beschädigt
werden können, wenn die Drehzahl des Elektromotors im wesentlichen unterhalb eines
maximalen Wertes bleibt und auf der Erkenntnis einer zweiten Tatsache, nämlich daß
das Teilvakuum mit der Drehzahl des Elektromotors zusammenhängt. Infolge dieser
beiden Erkenntnisse wird die vorübergehende Erhöhung der variablen Motorleistung in
einem erfindungsgemäßen Apparat für eine mit dem Teilvakuum zusammenhängende
Zeitdauer bewirkt, wobei die Zeitdauer durch das Teilvakuum vor dem Erhöhen oder
das Teilvakuum während des Erhöhens bestimmt wird, und das vorübergehende
Erhöhen der variablen Motorleistung verhindert oder gestoppt wird, wenn das Teilvakuum
ein mit dem maximalen Drehzahlwert zusammenhängendes Referenz-Teilvakuum
überschreitet.
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Es sei bemerkt, daß die ständige Regelung der variablen Motorleistung in
Abhängigkeit vom Teilvakuum bekannt ist, beispielsweise aus der Patentschrift US-A-
2.789.660, aber daß das vorübergehende Erhöhen der variablen Motorleistung auf einen
oberhalb der Nenn-Motorleistung liegenden Leistungspegel in Abhängigkeit vom
Teilvakuum
nicht bekannt ist.
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Ein erfindungsgemäßer Apparat kann weiterhin dadurch gekennzeichnet
sein, daß die Mittel einen Drucksensor zur Messung des Teilvakuums umfassen. Der
Drucksensor ist eine elektronische Einrichtung, die in Abhängigkeit vom Teilvakuum
ein elektrisches Signal generiert. Mit Hilfe des von dem Drucksensor generierten
Signals kann das vorübergehende Erhöhen der variablen Motorleistung in einfacher Weise
geregelt werden.
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Eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Apparats kann
dadurch gekennzeichnet sein, daß der Drucksensor mittels eines druckempfindlichen
Schalters ausgeführt ist, um in Abhängigkeit von dem Teilvakuum relativ zu einem
Referenz-Teilvakuum ein digitales Signal zu erzeugen. Das vorübergehende Erhöhen der
variablen Motorleistung kann anhand des generierten digitalen Signals verhindert oder
gestoppt werden, wobei das Referenz-Teilvakuum mit dem maximalen Drehzahlwert
zusammenhängt.
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Die erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Apparats kann
weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, daß die Mittel eingerichtet sind, um die variable
Motorleistung während einer ersten Zeitdauer vorübergehend zu erhöhen, wenn das
Teilvakuum niedriger als das Referenz-Teilvakuum ist, und während einer zweiten
Zeitdauer, wenn das Teilvakuum höher als das Referenz-Teilvakuum ist. In der
vorliegenden Ausführungsform kann das vorübergehende Erhöhen der variablen
Motorleistung für eine relativ kurze Zeitdauer erfolgen, wenn bei Initiierung des vorübergehenden
Erhöhens das Teilvakuum verhältnismäßig dicht unterhalb einem dem maximalen
Drehzahlwert entsprechenden Teilvakuum liegt, und für eine relativ lange Zeitdauer, wenn
das Teilvakuum verhältnismäßig weit unterhalb einem dem maximalen Drehzahlwert
entsprechenden Teilvakuum liegt. Eine sichere Wahl der beiden Zeitdauern und des
Referenz-Teilvakuums verhindert Beschädigung sowohl des Elektromotors als auch des
Apparats. Im sichersten Fall kann die erste Zeitdauer zu null Sekunden gewählt werden.
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Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Apparats kann
dadurch gekennzeichnet sein, daß der Drucksensor mit Hilfe eines analogen
Druckaufnehmers ausgeführt ist, um in Abhängigkeit von dem Teilvakuum ein analoges Signal zu
erzeugen. Das vorübergehende Erhöhen der variablen Motorleistung kann anhand des
analogen Signals verhindert oder gestoppt werden.
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Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparats kann
weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, daß die Mittel eingerichtet sind, um die
Nenn-Motorleistung während einer variablen Zeitdauer vorübergehend zu erhöhen, wobei die
variable Zeitdauer von dem analogen Signal abhängig ist. Bei der vorliegenden
Ausführungsform kann das vorübergehende Erhöhen der variablen Motorleistung für eine
Zeitdauer erfolgen, in der das analoge Signal unter einem Signalwert bleibt, der dem
maximalen Drehzahlwert entspricht. Da das analoge Signal eine variable Darstellung der
Drehzahl ist, kann das vorübergehende Erhöhen der variablen Motorleistung für eine
variable Zeitdauer beibehalten werden.
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Die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparats kann auch
dadurch gekennzeichnet sein, daß der Drucksensor imstande ist, das Teilvakuum sowohl
für die Regelung der variablen Motorleistung als auch zum vorübergehenden Erhöhen
der variablen Motorleistung zu messen. Wie bereits erwähnt, ist das Regeln der
variablen Motorleistung mit Hilfe eines Drucksensors bekannt. In einem Staubsauger wird
beispielsweise die variable Motorleistung so geregelt, daß ein mit Hilfe des
Elektromotors erzeugter Luftstrom konstant bleibt, so daß ein konstantes Saugvermögen des
Staubsaugers erhalten wird. In einem erfindungsgemäßen Apparat kann der Drucksensor zwei
Funktionen erfüllen, wodurch mindestens ein Drucksensor eingespart wird. Der
Drucksensor spielt bei der bekannten Regelung der variablen Motorleistung eine Rolle, und
außerdem spielt der Drucksensor bei der vorübergehenden Erhöhung der variablen
Motorleistung eine Rolle, wobei die betreffende Zeitdauer für diese vorübergehende
Erhöhung auf Basis des Teilvakuums bestimmt wird.
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Die genannten und weitere (speziellere) Aspekte der Erfindung sind in der
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Figur 1A eine gralische Darstellung, die die Drehzahl in einem
erfindungsgemäßen Apparat als Funktion einer von dem Apparat bewirkten Luftumwälzung
darstellt, und
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Figur 1B eine grafische Darstellung, die ein von dem erfindungsgemäßen
Apparat erzeugtes Teilvakuum als Funktion der von dem Apparat bewirkten
Luftumwälzung darstellt.
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Figur 1A zeigt eine grafische Darstellung der Drehzahl in einem
erfindungsgemäßen Apparat als Funktion einer von dem Apparat bewirkten Luftumwälzung,
wobei die Drehzahl und die Luftumwälzung mit den Buchstaben R bzw. Q bezeichnet
werden. Die Luftumwälzung Q wird dadurch erhalten, daß der Apparat einen
Elektromotor mit variabler Motorleistung hat, eine Regelschaltung zur Regelung der variablen
Motorleistung sowie eine Vakuumkammer zum Erzeugen eines Teilvakuums mit Hilfe
des Elektromotors, wobei die Regelschaltung die Leistung des Elektromotors auf einen
Wert unterhalb einer Nenn-Motorleistung Pnom einstellt. Unter der Nenn-Motorleistung
Pnom soll eine maximale Motorleistung verstanden werden, die von dem Elektromotor
und dem Apparat für einen langen Zeitraum ausgehalten werden kann. Da gelegentlich
eine höhere Motorleistung wünschenswert sein kann, umfaßt die Regelschaltung Mittel
zum vorübergehenden Erhöhen der variablen Motorleistung auf einen oberhalb der
Nenn-Motorleistung Pnom liegenden Leistungspegel Pbst, wobei das vorübergehende
Erhöhen der variablen Motorleistung mit einer durch den Elektromotor bewirkten
erhöhten Wärmeentwicklung einhergeht, wodurch sowohl der Elektromotor als auch der
Apparat beschädigt werden können. Beschädigung des Elektromotors sowie des
Apparats wird ausgeschlossen, wenn die Boost-Funktion in der variablen Motorleistung
kurzzeitig verhindert oder rechtzeitig gestoppt wird. Erfindungsgemäß wird kurzzeitiges
Verhindern oder rechtzeitiges Stoppen dadurch erreicht, daß die Mittel zum
vorübergehenden Erhöhen der variablen Motorleistung in Abhängigkeit von dem in der
Vakuumkammer erzeugten Teilvakuum eingerichtet sind. Die Erfindung beruht auf der
Erkenntnis einer ersten Tatsache, nämlich daß sowohl der Elektromotor als auch der Apparat
infolge der vorübergehenden Erhöhung der variablen Motorleistung nicht beschädigt
werden können, wenn die Drehzahl des Elektromotors im wesentlichen unterhalb eines
maximalen Wertes bleibt, und auf der Erkenntnis einer zweiten Tatsache, nämlich daß
das Teilvakuum mit der Drehzahl des Elektromotors zusammenhängt. In Figur 1A
bezeichnet ein Buchstabe r eine mit der maximalen Drehzahl zusammenhängende
Referenz-Drehzahl, wobei die Referenz-Drehzahl r auf Basis des Leistungspegels Pbst einer
mit einem Buchstaben q bezeichneten Referenz-Luftumwälzung entspricht.
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Figur 1B ist eine grafische Darstellung eines von dem erfindungsgemäßen
Apparat erzeugten Teilvakuums als Funktion der von dem Apparat bewirkten
Luftumwälzung, wobei das Teilvakuum und die Luftumwälzung mit den Buchstaben H bzw. Q
bezeichnet werden. Der Buchstabe q stellt ebenso wie in Figur 1A die
Referenz-Luftumwälzung dar, wobei die Referenz-Luftumwälzung q auf Basis des Leistungspegels
Pbst einem mit den Buchstaben h bezeichneten Referenz-Teilvakuum entspricht. Zur
Erläuterung sollen im folgenden eine erste und eine zweite Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Apparats anhand der Figuren 1A und 1B beschrieben werden, wobei
die Mittel in beiden Ausführungsformen einen Drucksensor zur Messung des
Teilvakuums umfassen.
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In der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Apparats ist der
Drucksensor mit Hilfe eines druckempfindlichen Schalters ausgeführt, um ein digitales
Signal in Abhängigkeit vom Teilvakuum relativ zum Referenz-Teilvakuum h zu
erzeugen, wobei ein Teilvakuum über dem Referenz-Teilvakuum zu einem digitalen Signal
mit einem ersten Signalpegel führt und ein Teilvakuum unter dem Referenz-Teilvakuum
zu einem digitalen Signal mit einem zweiten Signalpegel. Anhand des ersten
Signalpegels, der einer Drehzahl oberhalb der Referenz-Drehzahl r entspricht, können die Mittel
eine vorübergehende Erhöhung der variablen Motorleistung für eine erste Zeitdauer
bewirken. Wenn die Referenz-Drehzahl dem maximalen Drehzahlwert entspricht, kann
die erste Zeitdauer zu null Sekunden gewählt werden, obwohl sowohl der Elektromotor
als auch der Apparat kurzzeitig die vorübergehende Erhöhung der variablen
Motorleistung aushalten. Anhand des zweiten Signalpegels, der einer Drehzahl unterhalb der
Referenz-Drehzahl r entspricht, können die Mittel die vorübergehende Erhöhung der
variablen Motorleistung für eine zweite Zeitdauer bewirken. Wenn die
Referenz-Drehzahl der maximalen Drehzahl entspricht, kann für die zweite Zeitdauer eine längere Zeit
gewählt werden, weil sowohl der Elektromotor als auch der Apparat bei einer unterhalb
dem maximalen Drehzahlwert liegenden Drehzahl nicht beschädigt werden können.
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In der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Apparats ist der
Drucksensor mit Hilfe eines analogen Druckaufnehmers ausgeführt, um ein analoges
Signal in Abhängigkeit vom Teilvakuum zu erzeugen, wobei ein Teilvakuum über dem
Referenz-Teilvakuum h beispielsweise zu einem analogen Signal mit einem
verhältnismäßig hohen Signalpegel führt und ein Teilvakuum unter dem Referenz-Teilvakuum h
zu einem analogen Signal mit einem verhältnismäßig niedrigen Signalpegel. Anhand des
Signalpegels, der einer Drehzahl oberhalb oder unterhalb der Referenz-Drehzahl r
entspricht, können die Mittel eine vorübergehende Erhöhung der variablen Motorleistung
für eine variable Zeitdauer zulassen, wobei die variable Zeitdauer beispielsweise
umgekehrt proportional zu dem analogen Signal ist. Das vorübergehende Erhöhen wird eine
längere Zeitdauer anhalten, wenn die Drehzahl des Elektromotor weiterhin unterhalb der
maximalen Drehzahl liegt, weil sowohl der Elektromotor als auch der Apparat bei einer
solchen Drehzahl nicht beschädigt werden können. Bei der zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Apparats kann der Drucksensor eine zweifache Funktion
haben, für die der Drucksensor sowohl bei der ständigen Regelung der variablen
Motorleistung als auch beim vorübergehenden Erhöhen der variablen Motorleistung eine Rolle
spielt. Die ständige Regelung wird beispielsweise benötigt, um die vom Elektromotor
bewirkte Luftumwälzung konstant zu halten, wobei die sich ergebende Luftumwälzung
bei einem Staubsauger zu einem konstanten Saugvermögen führt.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier dargestellten
Ausführungsformen. Im Rahmen der Erfindung sind für den Fachkundigen verschiedene
Abwandlungen denkbar. Beispielsweise kann das von dem Drucksensor zur Regelung des
vorübergehenden Erhöhens der variablen Motorleistung erzeugte Signal in verschiedener
Weise verarbeitet werden, sowohl vor als auch während des Erhöhens. Schließlich sei
bemerkt, daß ein erfindungsgemäßer Apparat nicht nur als Staubsauger, sondern auch
als Bohrmachine, Rasenmäher oder ein anderes Gerät ausgeführt sein kann.