[0001] Die Erfindung betrifft ein wasserführendes Haushaltsgerät, insbesondere eine Waschmaschine,
mit einem Laugenbehälter, einer Ablaufleitung und einer Laugenpumpe zum Hinausfördern
von Waschflüssigkeit aus dem Laugenbehälter durch die Ablaufleitung. Die Laugenpumpe
eines derartigen Haushaltsgerätes ist üblicherweise konfiguriert, für den Abpumpvorgang
mit einer voreingestellten Pumpendrehzahl beziehungsweise mit einer voreingestellten
Pumpenleistung betrieben zu werden. Je nach Anordnung der Ablaufleitung muss beim
Abpumpvorgang die Laugenpumpe die geförderte Waschflüssigkeit eine bestimmte Höhe
hinaufpumpen. Diese Höhe bestimmt sich nicht nur nach der Position einer Ablauföffnung
am Gehäuse des Haushaltsgerätes, in die die Ablaufleitung mündet. Hinzu kommt nämlich
die Höhendifferenz, welche die Waschflüssigkeit von der Ablauföffnung bis zu einem
Ablaufanschluss am Aufstellbereich und eventuell noch zusätzlich in einer Rohrleitung
in der Wand zurücklegen muss. Diese maximale Höhendifferenz, welche die Laugenpumpe
beim Pumpen der Waschflüssigkeit überwinden muss, wird im folgenden Abpumphöhe genannt.
[0002] Da die Abpumphöhe in der Regel nicht bekannt ist und von Rohrpositionen und -abmessungen
im Aufstellungsort des Haushaltsgerätes abhängt, welche bei der Herstellung des Haushaltsgerätes
unbekannt sind, wird die Laugenpumpe üblicherweise derart bemessen beziehungsweise
ihre Steuerung derart konfiguriert, dass der Abpumpvorgang mit einer möglichst hohen
Pumpleistung erfolgt, um jede zu erwartende Abpumphöhe überwinden zu können. Das hat
den Nachteil, dass selbst bei tatsächlich moderaten oder niedrigen Abpumphöhen unnötig
viel Strom verbraucht wird, um die Laugenpumpe zu betreiben. Ist die Pumpendrehzahl
beziehungsweise die Pumpenleistung beim Abpumpen der Waschflüssigkeit im Verhältnis
zur tatsächlichen Abpumphöhe jedoch zu niedrig eingestellt, kann es vorkommen, dass
die Waschflüssigkeit zu langsam aus dem Laugenbehälter hinausgefördert wird und sich
deshalb im Laugenbehälter staut. Wenn dies beispielsweise während eines Schleudervorgangs
geschieht, besteht die Gefahr, dass die Waschflüssigkeit von der sich schnell drehenden
Trommel mitgerissen wird, und einen Wassermantel auf Innenwänden des Laugenbehälters
bildet, was zu einer unerwünschten Schaumbildung führen kann.
[0003] Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden
Haushaltsgerätes und ein wasserführendes Haushaltsgerät derart vorzusehen, dass eine
optimale Förderung von Waschflüssigkeit aus dem Laugenbehälter auch dann erfolgt,
wenn die genaue Abpumphöhe bei der Herstellung nicht bekannt ist.
[0004] Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und durch ein wasserführendes Haushaltsgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs
9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
[0005] Die Erfindung beruht auf der Überlegung, eine Abpumphöhenanpassung durchzuführen,
bei der ermittelt wird, ab welcher Pumpenleistung beziehungsweise ab welcher Pumpendrehzahl
die Laugenpumpe beim Abpumpen der Waschflüssigkeit die tatsächliche Abpumphöhe überwindet.
Beim Abpumpvorgang wird ein Teil der Waschflüssigkeit aus dem Laugenbehälter in die
Ablaufleitung gefördert. Dort bildet sich eine Flüssigkeitssäule, welche aufgrund
der Schwerkraft einen bestimmten Druck gegen den Pumpdruck der Laugenpumpe ausübt.
Es bildet sich in der Ablaufleitung ein Flüssigkeitsstand, der einem Gleichgewicht
zwischen dem Flüssigkeitssäulendruck und dem Pumpendruck entspricht, solange dieser
Flüssigkeitsstand unterhalb der Abpumphöhe liegt. Erst wenn die Pumpe mit einer höheren
Drehzahl betrieben wird, als die, bei welcher der Flüssigkeitsstand die Abpumphöhe
erreicht, stellt sich eine kontinuierliche Förderung der Waschflüssigkeit aus dem
Laugenbehälter ein.
[0006] Bei dem Verfahren findet die Abpumphöhenanpassung statt, indem eine Pumpendrehzahl
der Laugenpumpe im Wesentlichen stetig erhöht wird, bis sich ein Pumpenparameter der
Laugenpumpe unstetig verändert. Anschließend wird die Pumpendrehzahl, bei der die
Unstetigkeit des Pumpenparameters auftritt, hinterlegt, beispielsweise in einem Speicher
einer Pumpensteuerung. Diese Pumpendrehzahl wird als Förderungsdrehzahl bezeichnet,
da die Drehzahl der Laugenpumpe diese Förderungsdrehzahl übersteigen muss, um bei
einer gegebenen Abpumphöhe kontinuierlich zu fördern. Anstelle der oder zusätzlich
zur Förderungsdrehzahl kann ein mit der Förderungsdrehzahl korrespondierender Antriebsparameter
der Laugenpumpe hinterlegt werden, welcher an der Laugenpumpe anliegen muss, damit
diese mit der Förderungsdrehzahl pumpt. Der Antriebsparameter ist also eine Ansteuergröße
der Laugenpumpe, welche bewirkt, dass die Laugenpumpe mit der Förderungsdrehzahl betrieben
wird. Bei dem Antriebsparameter kann es sich beispielsweise um einen Pumpenmotorstrom,
eine Pumpenleistung, ein Pumpenmotormoment oder dergleichen handeln.
[0007] Die Laugenpumpe muss somit drehzahlregelbar ausgebildet sein, um das Verfahren durchführen
zu können. Vorzugsweise handelt es sich bei der Laugenpumpe um eine drehzahlregelbare
Dreiphasenpumpe.
[0008] Wenn die Pumpendrehzahl stetig erhöht wird, dann steigt der Pumpendruck, mit dem
die Waschflüssigkeit in die Ablaufleitung gepumpt wird, stetig, so dass sich der Flüssigkeitsspiegel
in der Ablaufleitung stetig erhöht. Wenn der Flüssigkeitsspiegel in der Ablaufleitung
den höchsten Punkt erreicht, also bei der Abpumphöhe, dann wird der Pumpenparameter
sich unstetig beziehungsweise abrupt oder sprunghaft verändern. Das liegt daran, dass
sich bei dieser Pumpendrehzahl einen tatsächliche Flüssigkeitsförderung durch die
Ablaufleitung einstellt. Die Pumpendrehzahl, bei der die unstete Änderung des Pumpenparameters
auftritt, wird daher als Förderungsdrehzahl bezeichnet. Die Förderungsdrehzahl ist
somit eine Schwelldrehzahl, bei der eine Flüssigkeitsförderung beginnt. Als Pumpenparameter
eignen sich beispielsweise ein Pumpenmotorstrom, eine Pumpenleistung, ein Pumpenmotormoment
oder ein anderer Antriebsparameter, welche beobachtet werden, während die Pumpendrehzahl
erhöht wird.
[0009] Der Begriff "stetig" soll hier als synonym mit dem Begriff "kontinuierlich" gesehen
werden, während ein unstetiger Verlauf einem stufenförmigen (mit anderen Worten sprunghaften)
Verlauf gleichkommt. Ein unstetiger Parameterverlauf bedeutet also, dass für eine
weitere stetige Steigerung der Pumpendrehzahl über die Förderungsdrehzahl hinaus eine
sprunghafte Veränderung oder Steigerung des Parameters notwendig ist. Beispielsweise
kann hier für eine rampenförmige Erhöhung der Pumpendrehzahl eine stufenförmige Erhöhung
des Pumpenparameters notwendig sein. Die unstetige Veränderung in der Pumpendrehzahl
tritt auf, da die Pumpe plötzlich zusätzlich zu dem Pumpendruck zum Überwinden der
Abpumphöhe einen Förderungsdruck aufbringen muss, um die Waschflüssigkeit tatsächlich
aus der Ablaufleitung zu fördern.
[0010] Vorzugsweise findet das stetige Erhöhen der Pumpendrehzahl in einer zeitlichen Größenordnung
von einer Minute, von wenigen Minuten oder von einigen zehn Minuten statt oder mit
einer Erhöhungsrate von 100 oder 1000 Umdrehungen pro Minute (U/min) innerhalb weniger
Sekunden, einer Minute, weniger Minuten oder einiger zehn Minuten. Es ist in diesen
gleichen zeitlichen Größenordnungen, dass die Veränderung des unstetigen Parameterverlaufs
als sprunghaft angesehen wird, da ansonsten jeder reale Parameterverlauf bei Betrachtung
einer genügend kleinen Zeiteinteilung als stetig angesehen würde.
[0011] Alternativ oder zusätzlich zu einem Antriebsparameter kann eine Stellgröße überprüft
beziehungsweise beobachtet werden, welche für die Regelung der Laugenpumpe eingesetzt
wird. Hierbei handelt es sich um eine Größe, die im Rahmen eines Regelungsprozesses
als Rückkopplungswert beim Halten oder Erhöhen der Pumpendrehzahl an den Pumpenregelungskreis
zurückgegeben wird. Beispielsweise kann es sich bei der Stellgröße um eine Drehzahldifferenz
aus Solldrehzahl und Istdrehzahl handeln, welche bei Erreichen der Förderungsdrehzahl
als Istdrehzahl plötzlich einbricht, so dass beispielsweise der Pumpenmotorstrom abrupt
erhöht werden muss, um die Solldrehzahl zu erzielen.
[0012] Die hinterlegte Förderungsdrehzahl oder der mit dieser korrespondierende Antriebsparameter
wird bei einem späteren Abpumpvorgang eingesetzt, bei dem Waschflüssigkeit aus dem
Laugenbehälter durch die Ablaufleitung hinausgefördert wird, indem die Laugenpumpe
mit einer Pumpendrehzahl größer oder gleich der Förderungsdrehzahl betrieben wird.
Vorzugsweise wird auf Basis der Förderungsdrehzahl oder des mit der Förderungsdrehzahl
korrespondierenden Antriebsparameters eine optimale Pumpendrehzahl oder ein mit der
optimalen Pumpendrehzahl korrespondierender Antriebsparameter ermittelt, so dass die
Laugenpumpe bei einem späteren Abpumpvorgang mit dieser optimalen Pumpendrehzahl betrieben
oder bei dem mit der optimalen Pumpendrehzahl korrespondierenden Antriebsparameter
angetrieben wird. Beispielsweise kann es sich bei der optimalen Pumpendrehzahl um
die Förderungsdrehzahl multipliziert mit einem Faktor zwischen 1,0 und 3,0 handeln.
[0013] Die Ermittlung der optimalen Pumpendrehzahl oder des mit der optimalen Pumpendrehzahl
korrespondierenden Antriebsparameters kann zusätzlich auf Basis einer Druck-Drehzahlkennlinie
der Laugenpumpe erfolgen.
[0014] Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird auf Basis der Förderungsdrehzahl oder
des mit der Förderungsdrehzahl korrespondierenden Antriebsparameters und einer Druck-Drehzahlkennlinie
der Laugenpumpe eine Abpumphöhe berechnet. Zur Berechnung der Abpumphöhe können zusätzlich
der Flüssigkeitsstand in dem Laugenbehälter bei Durchführung der Abpumphöhenanpassung,
die Höhe der Laugenpumpe im wasserführenden Haushaltsgerät vom Boden aus gesehen und/oder
weitere Parameter mit einbezogen werden.
[0015] Die Erhöhung der Pumpendrehzahl der Laugenpumpe während der Abpumphöhenanpassung
erfolgt vorzugsweise abschnittsweise oder vollständig im Wesentlichen rampenförmig.
Andere Pumpendrehzahlverläufe sind denkbar und sinnvoll, beispielsweise ein exponentieller
Verlauf oder ein asymptotischer Verlauf zu einer für die Laugenpumpe vorgesehenen
Nenndrehzahl oder Maximaldrehzahl.
[0016] Die Förderungsdrehzahl, die optimale Pumpendrehzahl, die Nenndrehzahl und/oder die
Maximaldrehzahl der eingebauten Laugenpumpe liegen vorzugsweise bei einigen Tausend
U/min, bevorzugt zwischen etwa 500 und 5500 U/min, eher bevorzugt zwischen etwa 1000
und 3000 U/min.
[0017] Die Abpumphöhenanpassung kann bei einem einmaligen Konfigurationsvorgang des wasserführenden
Haushaltsgerätes vorgenommen werden, beispielsweise nach der Aufstellung des Haushaltsgerätes
in einem Raum, oder bei der ersten Inbetriebnahme. Sie kann jedoch alternativ oder
zusätzlich bei jedem Waschvorgang oder vor jedem Abpumpvorgang durchgeführt werden,
beispielsweise um veränderte Strömungsbedingungen in der Ablaufleitung mit zu berücksichtigen.
[0018] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt
und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- Fig. 1
- eine schematische Querschnittansicht einer Waschmaschine,
- Fig. 2
- den Verlauf des Pumpenmotorstroms bei rampenförmiger Erhöhung der Pumpendrehzahl und
- Fig. 3
- eine schematische Druck-Drehzahlkennlinie einer Laugenpumpe.
[0019] In der Fig. 1 ist ein wasserführendes Haushaltsgerät 1, nämlich eine Waschmaschine
1, schematisch dargestellt. Sie weist einen Laugenbehälter 2 auf, in dem Wäsche mittels
einer Waschflüssigkeit gewaschen, gespült und anschließend geschleudert werden kann.
Unterhalb des Laugenbehälters 2 ist eine Laugenpumpe 4 angeordnet, welche die Waschflüssigkeit
bei Bedarf aus dem Laugenbehälter 2 hinausbefördert. Die Laugenpumpe 4 ist mit einer
Ablaufleitung 3 verbunden, die in einem Ablaufanschluss 31 mündet. Die Ablaufhöhe,
nämlich die Höhe h
a1, welche die Laugenpumpe 4 beim Abpumpen der Waschflüssigkeit überwinden muss, liegt
jedoch im vorliegenden Fall weit höher, als der Ablaufanschluss 31. Weiterhin sind
in der Fig. 1 eingezeichnet: Die Höhe h
p der Laugenpumpe 4 über dem Boden, ein Flüssigkeitsstand oder Wasserstand h
w in dem Laugenbehälter 2, welcher bei ausgeschalteter oder mit sehr geringer Drehzahl
laufender Laugenpumpe gleich ist dem Flüssigkeitsstand in der Ablaufleitung 3, sowie
eine geodätische Höhe h
geo, bei dem es sich um die Höhendifferenz handelt, welche die Waschflüssigkeit beginnend
vom Flüssigkeitsspiegel überwinden muss, um aus der Waschmaschine gefördert zu werden.
[0020] Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm des Verlaufs von Pumpendrehzahl n und Pumpenmotorstrom
I in Abhängigkeit von der Zeit t bei einem Abpumphöhenanpassungsprozess. Die Pumpendrehzahl
n wird rampenförmig erhöht und dabei der Pumpenmotorstrom I betrachtet. Wenn die Pumpendrehzahl
n die Förderungsdrehzahl n
F überschreitet, bei der die mittels der Laugenpumpe 4 aus dem Laugenbehälter 2 hinausbeförderte
Waschflüssigkeit die Abpumphöhe erreicht, dann steigt der Pumpenmotorstrom sprungartig
und somit unstetig an. Die Förderungsdrehzahl n
F und/oder der mit der Förderungsdrehzahl n
F korrespondierende Antriebsparameter, nämlich hier der Förderungsstrom I
F werden gespeichert.
[0021] In der Fig. 3 ist eine Druck-Drehzahlkennlinie einer Laugenpumpe beispielhaft dargestellt.
Sie zeigt den von der Laugenpumpe 4 erzeugten Pumpendruck p in Abhängigkeit von der
Pumpendrehzahl n. Anhand dieser Kurve ist es möglich, den mittels der Laugenpumpe
4 bei Förderungsdrehzahl n
F erzeugten Pumpendruck p
F zu ermitteln. Die Flüssigkeitssäule, die sich bis zu einer Höhe von h
geo über dem Flüssigkeitsspiegel bei abgeschalteter Laugenpumpe 4 erstreckt, erzeugt
einen Gegendruck, der sich mittels des Pascal'schen Gesetzes errechnen lässt als Produkt
aus Dichte, Fallbeschleunigung g und Höhe h
geo. Dieser Gegendruck muss bei Förderungsdrehzahl n
F gleich dem Pumpendruck p
F gesetzt werden, so dass hieraus die geodätische Höhe h
geo errechnet werden kann. Da außerdem die Pumpenhöhe h
p bei der Herstellung der Waschmaschine 1 bekannt ist und der Flüssigkeitsspiegel beispielsweise
bei ausgeschalteter Laugenpumpe 4 im Laugenbehälter 2 gemessen werden kann, kann hieraus
mittels einfacher Addition und Subtraktion die Abpumphöhe h
a1 errechnet werden als h
a1 = h
w - h
p + h
geo.
[0022] Die ermittelte Förderungsdrehzahl n
F, der korrespondierende Fördermotorstrom I
F, die geodätische Höhe h
geo, die errechnete Abpumphöhe h
a1 und/oder ein anderer geeigneter Parameter können mittels der Pumpensteuerung gespeichert
und in nachfolgenden Schritten eingesetzt werden, um eine optimale Pumpendrehzahl
für das Abpumpen der Waschflüssigkeit aus dem Laugenbehälter 2 zu ermitteln.
Bezugszeichenliste
[0023]
- 1
- wasserführendes Haushaltsgerätes (Waschmaschine)
- 2
- Laugenbehälter
- 3
- Ablaufleitung
- 31
- Ablaufanschluss
- 4
- Laugenpumpe
- 5
- Druck-Drehzahlkennlinie
- n
- Pumpendrehzahl
- nF
- Förderungsdrehzahl
- l
- Pumpenmotorstrom
- lF
- Förderungsdrehzahl (nF) korrespondierender Antriebsparameter, Förderungsstrom
- hp
- Pumpenhöhe
- hw
- Flüssigkeitsspiegel
- hgeo
- geodätische Höhe
- ha1
- Abpumphöhe
1. Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgerätes (1) mit einem Laugenbehälter
(2), einer Ablaufleitung (3) und einer Laugenpumpe (4) zum Hinausfördern von Waschflüssigkeit
aus dem Laugenbehälter (2) durch die Ablaufleitung (3), dadurch gekennzeichnet, dass eine Abpumphöhenanpassung durchgeführt wird, indem eine Pumpendrehzahl der Laugenpumpe
(4) im Wesentlichen stetig erhöht wird, bis sich ein Pumpenparameter der Laugenpumpe
(4) unstetig verändert, und eine Förderungsdrehzahl (nF) gleich der Pumpendrehzahl, bei der die Unstetigkeit des Pumpenparameters auftritt,
und/oder ein mit der Förderungsdrehzahl (nF) korrespondierender Antriebsparameter (lF) der Laugenpumpe (4) hinterlegt wird, so dass bei einem späteren Abpumpvorgang, bei
dem Waschflüssigkeit aus dem Laugenbehälter (2) durch die Ablaufleitung (3) hinausgefördert
wird, die Laugenpumpe (4) mit einer Pumpendrehzahl größer oder gleich der Förderungsdrehzahl
(nF) betrieben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Pumpenparameter ein Antriebsparameter der Laugenpumpe (4) überprüft wird, dessen
unstetige Veränderung zur Hinterlegung der Förderungsdrehzahl (nF) oder des mit der Förderungsdrehzahl (nF) korrespondierenden Antriebsparameters (lF) der Laugenpumpe (4) führt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Pumpenparameter ein Pumpenmotorstrom, eine Pumpenleistung oder ein Pumpenmotormoment
überprüft wird, dessen oder deren unstetige Veränderung zur Hinterlegung der Förderungsdrehzahl
(nF) oder des mit der Förderungsdrehzahl (nF) korrespondierenden Antriebsparameters (lF) der Laugenpumpe (4) führt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Pumpenparameter eine für die Regelung der Laugenpumpe (4) verwendete Stellgröße
überprüft wird, deren unstetige Veränderung zur Hinterlegung der Förderungsdrehzahl
(nF) oder des mit der Förderungsdrehzahl (nF) korrespondierenden Antriebsparameters (lF) der Laugenpumpe (4) führt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Förderungsdrehzahl (nF) oder des mit der Förderungsdrehzahl (nF) korrespondierenden Antriebsparameters (lF) und gegebenenfalls einer Druck-Drehzahlkennlinie (5) der Laugenpumpe (4) eine optimale
Pumpendrehzahl oder ein mit der optimalen Pumpendrehzahl korrespondierender Antriebsparameter
ermittelt wird, wobei die Laugenpumpe (4) bei einem Abpumpvorgang, bei dem Waschflüssigkeit
aus dem Laugenbehälter (2) durch die Ablaufleitung (3) hinausgefördert wird, mit der
optimalen Pumpendrehzahl betrieben oder bei dem mit der optimalen Pumpendrehzahl korrespondierenden
Antriebsparameter angetrieben wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Förderungsdrehzahl (nF) oder des mit der Förderungsdrehzahl (nF) korrespondierenden Antriebsparameters (lF) und einer Druck-Drehzahlkennlinie (5) der Laugenpumpe (4) eine Abpumphöhe berechnet
wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abpumphöhenanpassung die Pumpendrehzahl der Laugenpumpe (4) zumindest abschnittsweise
im Wesentlichen rampenförmig erhöht wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abpumphöhenanpassung bei einem einmaligen Konfigurationsvorgang des wasserführenden
Haushaltsgerätes (1), bei jedem Waschvorgang des wasserführenden Haushaltsgerätes
(1) oder vor jedem Abpumpvorgang des wasserführenden Haushaltsgerätes (1) durchgeführt
wird.
9. Wasserführendes Haushaltsgerätes (1) mit einem Laugenbehälter (2), einer Ablaufleitung
(3), einer Laugenpumpe (4) zum Hinausfördern von Waschflüssigkeit aus dem Laugenbehälter
(2) durch die Ablaufleitung (3), und einer Steuereinheit zum Steuern der Laugenpumpe
(4), dadurch gekennzeichnet, dass die Laugenpumpe (4) und die Steuereinheit konfiguriert sind, eine Abpumphöhenanpassung
derart durchgeführt, dass eine Pumpendrehzahl der Laugenpumpe (4) im Wesentlichen
stetig erhöht wird, bis sich ein Pumpenparameter der Laugenpumpe (4) unstetig verändert,
und eine Förderungsdrehzahl (nF) gleich der Pumpendrehzahl, bei der die Unstetigkeit des Pumpenparameters auftritt,
und/oder ein mit der Förderungsdrehzahl (nF) korrespondierender Antriebsparameter (lF) der Laugenpumpe (4) hinterlegt wird, wobei bei einem späteren Abpumpvorgang, bei
dem Waschflüssigkeit aus dem Laugenbehälter (2) durch die Ablaufleitung (3) hinausgefördert
wird, die Laugenpumpe (4) mit einer Pumpendrehzahl größer oder gleich der Förderungsdrehzahl
(nF) betrieben wird.