[0001] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Überprüfen von Ventilen in einem programmgesteuerten
wasserführenden Haushaltgerät, insbesondere in einer Waschmaschine oder einem Waschtrockner,
das mit einem die Wasserzufuhr steuernden Steuerventil, mit einer den Wasserzufluss
detektierenden Messeinrichtung und einem Sicherheits-Zulaufsystem ausgerüstet ist,
das ein Sperrventil zum Schließen der Wasserzufuhr in einem durch Leckwasser bedingten
Störungsfall enthält.
[0002] Eine Sicherheitsvorrichtung dieser Art ist aus DE 39 17 013 C2 bekannt. Der dort
beschriebene Sicherheitsschlauch für einen hydraulisch gesicherten Anschluss von wasserführenden
Haushaltgeräten weist zum Absperren der Wasserzufuhr im Leckagefall ein Magnetventil
auf, das in einer Ventilarmatur untergebracht ist, die direkt an das Hauswassernetz
angeschlossen ist. Der Sicherheitsschlauch ist die Verbindung zwischen dem Haushaltgerät
und dem Hauswassernetz. Der Wasserzufluss erfolgt über einen Druckschlauch und wird
durch das Steuerventil gesteuert, das im Gerät unmittelbar hinter dem Schlauchanschluss
angeordnet ist. Der Druckschlauch ist axial beabstandet von einem Hüllschlauch umschlossen,
der austretendes Leckwasser aufnimmt und in das Haushaltgerät ableitet. Das Absperrventil
am Hauswassernetz wird durch ein Schaltsignal geschlossen, das im Leckagefall von
einer Überwachungseinrichtung im Haushaltgerät ausgelöst wird.
[0003] Haushaltgeräte, in denen das zulaufende Wasser noch verteilt werden muss, enthalten
mindestens ein Steuerventil. Bei solchen Haushaltgeräten mit Sicherheitsschlauch sind
das Sperr- und das Steuerventil hydraulisch in Reihe geschaltet. Ein solches System
ist sicherheitstechnisch redundant. Vor dem Programmstart und nach dem Ende des Programms
sind beide Ventile geschlossen. Bei einer solchen Anordnung und dieser Beschaltung
sind Undichtheiten an einem der beiden Ventile kaum erkennbar. Störungen am Sperrventil,
z. B. durch Kalkablagerung, im Langzeitbetrieb des Gerätes oder durch Defekte in der
Steuerungsleitung haben keinerlei Auswirkungen, wenn das Steuerventil störungsfrei
arbeitet. Der Nutzer erhält keine Information darüber, ob das Sperrventil schließt,
d.h. ob das Ventil seine Funktion als Notabschalter für den selten auftretenden Fall
eines Leckwasseraustritts wie vorgesehen erfüllt und damit größeren Schaden am Gerät
und im Aufstellungsraum verhindern kann.
Das zum Sicherheitssystem gehörende Sperrventil wird beim Programmstart geöffnet und
bleibt über die gesamte Programmlaufzeit in Offenstellung. Ein undichtes Sperrventil
hat auf den Programmablauf des Haushaltgerätes keine Auswirkung und kann deshalb auch
in dieser Phase nicht erkannt werden. Der programmgemäße Wasserzulauf während des
Arbeitsganges wird ausschließlich über das Steuerventil gesteuert entsprechend der
für den jeweiligen Programmabschnitt vorgegebenen Parameter. Dazu werden zumeist Drucksensoren
eingesetzt, die den Füllstand im Gerät erfassen. Über den Füllstand wird auch der
Wasserzulauf geregelt in der Weise, dass beim Erreichen eines vorgegebenen oberen
Sollniveaus ein Signal zum Schließen des in der Zulaufleitung angeordneten Steuerventils
erzeugt wird und dass beim Absinken des Wasserstandes unter ein unteres Schaltniveau
das Steuerventil wieder geöffnet wird.
[0004] Das in dieser Weise gesteuerte Verfahren kann gemäß DE 39 00 705 C1 verbessert werden,
wenn der Wasserzulauf anhand einer auf den Maschinentyp passenden idealisierten Zulaufkurve
beobachtet wird. Auch bei diesem verbesserten Verfahren läuft der Einfüllvorgang relativ
langsam ab und hat den weiteren Nachteil, dass die zulaufende Wassermenge nicht eng
genug begrenzt werden kann und damit regelmäßig mehr Wasser einläuft als für den Waschprozess
unbedingt erforderlich ist. Um die für jeden Programmabschnitt zugeführte Wassermenge
auf das notwendige Minimum beschränken zu können, muss die einlaufende Wassermenge
unabhängig von den schwankenden Druckverhältnissen im Hauswassernetz möglichst genau
bestimmt und möglichst eng toleriert begrenzt werden können. Dazu und zur Beschleunigung
des Einfüllvorgangs werden zunehmend Durchflussmengenmesser eingesetzt.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Sicherheit
des eingangs beschriebenen Zulaufsystems verbessert. Dabei soll der Aufwand zur Umsetzung
des Verfahrens auf ein Minimum beschränkt sein, insbesondere sollen keine zusätzlichen
Baugruppen oder Einzelteile eingesetzt werden müssen.
[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Funktionstüchtigkeit
des Steuer- und des Sperrventils bei jeder Inbetriebnahme des Haushaltgerätes vor,
nach und/oder während des Programmdurchlaufs überprüft wird. Als Indikator für die
Funktionssicherheit der Ventile werden Messdaten ausgewertet, die mittels der vorhandenen
Vorrichtungen zur Überwachung der einlaufenden Wassermenge, z. B. des Drucksensors
zur Füllstandsüberwachung oder des Durchflussmengenmessers gewonnen werden können.
Durch diese Funktionserweiterung der vorhandenen Messwertgeber, des Drucksensors bzw.
des Durchflussmengenmessers, wird der Aufwand für die Umsetzung des Verfahrens beschränkt
auf die Erweiterung der Software für das Steuerungssystem.
[0007] Die Erfindung soll nachstehend am Beispiel einer Waschmaschine unter Einbeziehung
der nachfolgend aufgeführten Zeichnung und Diagramme näher erläutert werden. In der
Zeichnung zeigen
- Fig. 1
- eine teilweise durchsichtig dargestellte Waschmaschine mit Sicherheitsschlauch in
Seitenansicht,
- Fig. 2
- ein Volumen-Zeit-Diagramm für erstes Beispiel eines Einfüllvorgangs mit Ventilprüfung
und
- Fig. 3
- ein Volumen-Zeit-Diagramm für ein zweites Beispiel eines Einfüllvorgangs mit Ventilprüfung.
[0008] Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Waschmaschine hat einen Leckwasser-Sicherheitsschlauch
11, 12, der mittels der Verschraubung 13 fest mit dem Netzanschluss 10 verbunden ist.
Bei einer Störung durch austretendes Leckwasser wird zum Absperren des Wasserzulaufs
über das unmittelbar hinter dem Netzanschluss 10 angeordnete Sperrventil 8 diesem
ein entsprechendes Schließsignal zugeführt. Dieses Schließsignal wird von der Überwachungseinrichtung
4 ausgelöst und über die Signalleitung 7, die zwischen Druck- und Hüllschlauch 11
und 12 geführt ist, zum Sperrventil 8 geleitet. Die Überwachungseinrichtung 4 ist
in der im Bodenblech 2 des Waschmaschinengehäuses 1 eingeformten Mulde 3 angeordnet,
wo das Leckwasser gesammelt wird. Das Befüllen des Laugenbehälters 15 mit der darin
drehbar gelagerten Wäschetrommel 16 erfolgt vom Netzanschluss 10 über das Sperrventil
8, den Druckschlauch 11, das Steuerventil 9 und den Durchflussmengenmesser 5 und wird
von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung gesteuert.
[0009] Steuerventile 9 sind bei Waschmaschinen wegen der dort erforderlichen Verteilung
auf mehrere Kammern einer Waschmitteleinspüleinrichtung (hier nicht dargestellt) erforderlich.
Solche und weitere nachfolgend angeschlossene Bauteile und Leitungen, über die das
Wasser in den Laugenbehälter 15 fließt, sind für das Verständnis des erfindungsgemäßen
Verfahrens ohne Bedeutung und daher ebenfalls nicht dargestellt.
[0010] Der Wasserzulauf wird über das Steuerventil 9 in Abhängigkeit vom Wasserstand 18
im Laugenbehälter 15 über den Drucksensor 17 und/oder in Abhängigkeit von der einlaufenden
Wassermenge durch den Durchflussmengenmesser 5 geregelt.
[0011] Vor der Inbetriebnahme des Gerätes sind das Steuerventil 9 und das Sperrventil 8
geschlossen. Das Sperrventil 8 wird mit jedem Programmstart geöffnet und bleibt bis
zum Programmende in Offenstellung. Das Steuerventil 9 ist nur während des gesteuerten
Wassereinlasses geöffnet.
[0012] In einer ersten Variante zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zur
Funktionsüberprüfung der hydraulisch in Reihe geschalteten Ventile 8 und 9 vorgesehen,
dass vor, nach oder während des Programmdurchlaufs in einer Phase, bei der die Trommel
16 im Laugenbehälter 15 nicht bewegt wird und das Steuerventil 9 entsprechend der
Programmvorgabe gesperrt ist, die Ventile wechselseitig geöffnet und geschlossen werden
und die Änderung des Wasserniveaus im Laugenbehälter über den Drucksensor 18 erfasst
wird. Bei entsprechend lang gewählten Schaltzeiten kann das defekte Ventil 9 oder
8 identifiziert werden durch einen Vergleich mit einem speicherhinterlegten Sollwert,
der aus Versuchen für jeden Gerätetyp gesondert ermittelt wird.
[0013] Beispielsweise wird bei zunächst in Schließstellung gesteuertem Ventil 9 zuerst das
Ventil 8 kurzzeitig in Schließstellung und noch während der Schließstellung von Ventil
8 das Ventil 9 kurzzeitig in Offenstellung gesteuert. Ändert sich hierbei das Laugenniveau
im Laugenbehälter 15 deutlich, dann ist Ventil 8 defekt; denn es sollte ja gemäß einem
entsprechendem Steuersignal geschlossen sein. In einer weiteren Prüfphase kann das
Ventil 8 kurzzeitig in Offenstellung und noch während der Offenstellung von Ventil
8 das Ventil 9 kurzzeitig in Schließstellung gesteuert werden. Wenn dann - während
der Offenstellung des Ventils 8 - sich das Laugenniveau ebenfalls signifikant ändert,
ist das Ventil 9 defekt, weil es entsprechend einem anliegenden Schließsignal geschlossen
sein sollte.
[0014] Bei einer bevorzugten zweiten Lösungsvariante ist vorgesehen, bei dem oben beschriebenen
Verfahren die Messwerte am Durchflussmengenmesser 5 auszuwerten. Die Messwerterfassung
über den Durchflussmengenmesser 5 bietet die Gewähr einer wesentlich verbesserten
Genauigkeit und damit einer höheren Sicherheit, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
ein nicht oder nicht vollständig schließendes Ventil 8 oder 9 auch bei kurzen Schließzeiten
sicher zu diagnostizieren. Da die Messwerte nicht durch die Trommelbewegung verfälscht
werden, ist das Verfahren auch während einer Wasch- oder Spülphase durchführbar.
[0015] Eine weitere bevorzugte Variante zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
soll anschließend an Hand der in Fig. 2 und 3 abgebildeten Diagramme beschrieben werden.
In den Diagrammen ist der zeitliche Verlauf des Volumenstroms beim Befüllen des Laugenbehälters
einer Waschmaschine unter verschiedenen Druckverhältnissen am Netzanschluss dargestellt.
Im Diagramm bedeuten V
e das für den Programmabschnitt insgesamt einzuleitende Wasservolumen und ΔV
1 die über eine bestimmte Zeit einlaufende Wassermenge. Während der Einlaufphase wird
der Wasserdruck als konstant angenommen.
[0016] Abweichend zu den oberen Beispielen werden während einer ausgewählten Wasserzulauf-Phase
das Steuerventil 9 und das Sperrventil 8 nacheinander für eine kurze Zeitspanne Δt
9 bzw. Δt
8 geschlossen und die Änderung der vorzugsweise am Durchflussmengenmesser 5 erfassten
Messwerte über ein intelligentes Auswertesystem mit einem speicherhinterlegten Sollwert
verglichen. Die Schließzeit Δt für die Ventile 8 und 9 ist so zu bemessen, dass bei
normalem Wasserdruck im Versorgungsnetz der Abfall des Wasserstroms im Durchflussmengenmesser
sicher erfasst werden kann. Andererseits soll das Befüllen des Laugenbehälters möglichst
nur kurz unterbrochen werden, d.h. die Schließzeit Δt soll so eng bemessen sein, dass
die Programmlaufzeit insgesamt nicht signifikant verlängert wird. Diese Bedingungen
sind erfüllbar bei Schließzeiten im Bereich von einer Sekunde und bei Verwendung eines
Durchflussmengenmessers als Messwertgeber. Neben der wesentlich höheren Empfindlichkeit
ist es vorteilhaft, den Durchflussmengenmesser einzusetzen, um das Verfahren wie bei
der zweiten beschriebenen Variante auch in Phasen mit bewegter Wäschetrommel durchführen
zu können.
[0017] Um Fehldiagnosen auszuschließen, ist in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgesehen, dass sich das System selbst kalibriert. Dazu wird die Schießzeit
Δt den zum Zeitpunkt der Funktionskontrolle herrschenden Randbedingungen, wie z.B.
dem Wasserdruck im Hauswassernetz, automatisch gesteuert angepasst. Bei dem erweiterten
Verfahren wird in der ausgewählten Wasserzulaufphase zunächst der Volumenstrom ΔV
über die Zeitspanne Δt gemessen. Dieses ΔV soll einen Mindestwert nicht unterschreiten.
Der Mindestwert wird aus Versuchen für jedes Waschmaschinenmodell ermittelt und im
Programmspeicher als Sollwert fest hinterlegt. Liegt das ΔV/Δt unter dem Sollwert,
so wird die Schließzeit Δt schrittweise um eine Zeiteinheit verlängert und der Vorgang
wiederholt.
[0018] Der Ablauf des Verfahrens soll mit Hilfe des Diagramms in Fig. 3 verdeutlicht werden.
Der Wasserzulauf erfolgt in diesem Beispiel deutlich langsamer, erkennbar am flachen
Verlauf der Einlasskurve. Ursache dafür kann ein Druckabfall sein aufgrund einer erhöhten
Wasserentnahme aus dem Hauswassernetz oder aufgrund einer Teilunterbrechung in der
Zuleitung aus dem Hauswassernetz.
[0019] Auf der Abszisse ist mit ΔV
2 das einlaufende Volumen pro Zeiteinheit Δt ablesbar. ΔV
2/Δt ist deutlich kleiner als ΔV
1/Δt in Fig.2 und soll im Beispiel unter dem vorgegebenen Sollwert liegen. Für diesen
Fall ist vorgesehen, dass der Vorgang vom System automatisch gesteuert noch einmal
wiederholt wird. Bei jeder Wiederholung wird die Schließzeit Δt um eine Zeiteinheit
verlängert. Im Beispiel wird angenommen, dass nach einer Zeitverlängerung der Sollwert
erreicht oder überschritten wird, damit ist der Kalibriervorgang abgeschlossen. Das
so ermittelte Δt' ist dann die neue Schließzeit für das Steuerventil 9 (Δt'
9 = t
2 - t
1) und für das Sperrventil 8 (Δt'
8 = t
4 - t
3).
[0020] Durch diese Art der Kalibrierung wird erreicht, dass Fehldiagnosen durch das System
und damit ungerechtfertigt ausgelöste Fehlermeldungen nahezu ausgeschlossen werden
können. Die Funktionssicherheit des Verfahrens wird durch vorübergehend auftretende
Störungen im Wasserzulauf oder im Versorgungsnetz sowie mangelhafte Empfindlichkeit
des Durchflussmengenmessers nicht eingeschränkt. Die Sicherheit des Verfahrens kann
weiter dadurch erhöht werden, dass bei einer diagnostizierten Störung diese vom System
gesteuert zu einem späteren Zeitpunkt noch einmal überprüft wird.
1. Verfahren zum Überprüfen von Ventilen in einem programmgesteuerten wasserführenden
Haushaltgerät, insbesondere in einer Waschmaschine oder einem Waschtrockner, das mit
einem die Wasserzufuhr steuernden Steuerventil (9), mit einer den Wasserzufluss detektierenden
Messeinrichtung (5, 17) und einem Sicherheits-Zulaufsystem ausgerüstet ist, das ein
Sperrventil (8) zum Schließen der Wasserzufuhr in einem durch Leckwasser bedingten
Störungsfall enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionstüchtigkeit des Steuer- und des Sperrventils (9 und 8) bei jeder Inbetriebnahme
des Haushaltgerätes vor, nach und/oder während des Programmdurchlaufs überprüft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (8, 9) zur Funktionsüberprüfung wechselseitig geöffnet und geschlossen
werden und eine bestimmte Änderung der Messwerte einer den Wasserzufluss detektierenden
Messeinrichtung zur Identifikation eines Defekts an einem Ventil dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während einer vorbestimmten Wasserzulauf-Phase kontinuierlich oder in kurzen, fest
vorgegebenen Zeitabständen Messwerte von der den Wasserzufluss detektierenden Messeinrichtung
aufgenommen werden, dass das Steuerventil (9) und das Sperrventil (8) nacheinander
für eine kurze Zeitspanne (Δt) geschlossen werden und die Änderung der Messwerte durch
ein intelligentes Auswertesystem mit einem speicherhinterlegten Sollwert verglichen
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne (Δt) einmal oder mehrfach um eine Zeiteinheit verlängert wird, bis
die Messwerte über die Schließzeit einen aus Versuchen ermittelten Vorgabewert erreicht
haben.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erkennen einer signifikanten Störung durch das intelligente Auswertesystem ein
Warnsignal und / oder eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die den Wasserzufluss detektierende Messeinrichtung ein Drucksensor (17) oder ein
Durchflussmengenmesser (5) ist.