DE102008040334A1

DE102008040334A1 - Verfahren zum Betreiben einer Geschirrspülmaschine, Überwachungseinrichtung für eine Spülflotte und Geschirrspülmaschine

Info

Publication number: DE102008040334A1
Application number: DE102008040334A
Authority: DE
Inventors: Helmut Jerg; Hans-Peter Nannt; Kai Paintner
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: DE102008040334B4

Abstract

Zum Überwachen der Spülflotte (S) während des Betriebs einer Geschirrspülmaschine (1) wird mindestens eine erste Prüfkörperanordnung (15) mit der Spülflotte (S) benetzt an der sich in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung ein hängender Tropfen (TH) oder ein abfallender Tropfen (TA) bildet. Die Bildung eines hängenden Tropfens (TH) oder abfallenden Tropfens (TH) an der ersten Prüfkörperanordnung wird als Überwachungskriterium für die Oberflächenspannung der Spülflotte (S) herangezogen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Geschirrspülmaschine, bei dem die Oberflächenspannung einer Spülflotte während des Betriebes der Geschirrspülmaschine überwacht wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Überwachungseinrichtung für die Oberflächenspannung einer Spülflotte, welche insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist. Ebenso betrifft die Erfindung eine Geschirrspülmaschine mit einer Überwachungseinrichtung für die Oberflächenspannung einer Spülflotte, welche ebenfalls insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist.
Aus der DE 10 2004 035 718 A1 ist bekannt, das durch die Oberflächenspannung bedingte Ablaufverhalten einer Klarspülflüssigkeit durch einen optischen Sensor zu detektieren. Die hierzu verwendete Vorrichtung umfasst einen Sensor mit mindestens einem Sendeelement, das ein optisches Signal aussendet, und mit mindestens einem Empfangselement, welches das von dem Sendeelement ausgesendete optische Signal empfängt. Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Recheneinheit, welche dazu eingerichtet ist, aus dem von dem Sendeelement ausgesendeten und dem von dem Empfangselement empfangenen Energieniveau die Benetzung des Sensors zu ermitteln. Eine derartige Vorrichtung ist grundsätzlich dazu geeignet, die Oberflächenspannung einer Klarspülflüssigkeit im laufenden Betrieb einer Geschirrspülmaschine zu überwachen. Allerdings gestaltet sich die Auswertung der empfangenen optischen Signale äußerst schwierig. Die Recheneinheit muss daher mit einem komplexen Auswertealgorithmus versehen werden. Zudem ist die vorgeschlagene Vorrichtung in hardwaremäßiger Hinsicht aufwendig gestaltet, so dass im Ergebnis die Vorrichtung für manchen praktischen Einsatz zu teuer ist.
Andere bekannte Verfahren zur Überwachung der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit, wie beispielsweise die Wilhelmy-Platten-Methode oder die Ringmethode nach Lecomte De Noüy, liefern unter Laborbedingungen brauchbare Messergebnis se, eignen sich jedoch nicht für die Anwendung im laufenden Betrieb einer Geschirrspülmaschine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einer Geschirrspülmaschine in einfacherer Weise die Oberflächenspannung deren Spülflotte ausreichend zuverlässig überwacht werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch folgendes erfindungsgemäße Verfahren gelöst:
Verfahren zum Überwachen der Oberflächenspannung einer Spülflotte, insbesondere während des Betriebs einer Geschirrspülmaschine, indem mindestens eine erste Prüfkörperanordnung mit der Spülflotte benetzt wird, an der sich durch die Benetzung in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung ein hängender Tropfen oder ein abfallender Tropfen bildet, und indem die Bildung eines hängenden Tropfens oder abfallenden Tropfens als Überwachungskriterium für die Oberflächenspannung der Spülflotte herangezogen wird.
Dadurch ist auf einfache und zuverlässige Weise die Überwachung der Oberflächenspannung der Spülflotte bzw. des Spülbades einer Geschirrspülmaschine, insbesondere während deren laufenden Betriebs, ermöglicht.
Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Begriff Spülflotte bzw. Spülbad insbesondere eine Flüssigkeitsmenge verstanden, die durch eine Wassermenge, vorzugsweise z. B. Frischwasser- bzw. Klarwassermenge oder Schmutzwassermenge, eine Wassermenge mit zugesetztem Reinigungsmittel, oder durch eine Wassermenge mit zugesetztem Klarspüler gebildet ist. Diese verschiedenen Arten von Flüssigkeitsmengen werden zweckmäßigerweise in unterschiedlichen, spezifischen Programmablaufschritten wie z. B. „Vorspülen”, „Reinigen”, „Zwischenspülen”, Klarspülen” des jeweiligen Betriebsprogramms der Geschirrspülmaschine in deren Spülbehälter im Betrieb verwendet. Die Spülflotte kann also je nach momentan zu durchlaufendem Programmablaufschritt vorzugsweise durch eine bestimmte Frischwassermenge bzw. Klarwassermenge ohne Reiniger- oder Klarspülerzusatz, oder durch eine mit ein oder mehreren Reinigerwirkstoffen oder Klarspülwirkstoffen versetzte Frischwassermenge oder Schmutzwassermenge gebildet sein. Der Wassermenge der Spülflotte können vorzugsweise ein oder mehrere Reinigerwirkstoffe für einen Vorreinigungs- und/oder Hauptreinigungsvorgang, oder Oberflächenentspannungsmittel wie z. B. ein Klarspüler für einen Klarspülvorgang zugemengt sein, der dem abschließenden Trocknungsvorgang der Geschirrspülmaschine vorausgeht.
Vorzugsweise wird die Bildung eines hängenden Tropfens oder abfallenden Tropfens detektiert, und als Überwachungskriterium dahingehend herangezogen, ob die Oberflächenspannung einen Grenzwert über- oder unterschreitet.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, dass sich an einer geeignet ausgebildeten Prüfkörperanordnung ein Tropfen aus Spülflotte bzw. Spülbad bildet, wenn die Prüfkörperanordnung mit der Spülflotte bzw. dem Spülbad benetzt wird. Die Benetzung kann dabei beispielsweise durch Besprühen, Beregnen oder Berieseln erfolgen. Ursache für die Tropfenbildung sind einerseits Kohäsionskräfte im Inneren der Flüssigkeit und andererseits Adhäsionskräfte zwischen der Spülflotte und der Prüfkörperanordnung.
Ist nun die auf den Tropfen entgegengesetzt zur Gewichtskraft wirkende Adhäsionskraft größer als die wirkende Gewichtskraft, so bildet sich ein Tropfen, der zumindest prinzipiell unbegrenzt an der Prüfkörperanordnung haftet. Ein derartiger Tropfen wird hängender Tropfen genannt. Umgekehrt, wenn die wirkende Gewichtskraft größer als die entgegengesetzt wirkende Adhäsionskraft ist, fällt der Tropfen innerhalb kürzester Zeit, insbesondere innerhalb einer vorgegebenen Höchstzeitdauer, von der Prüfkörperanordnung ab. In diesem Fall wird von einem abfallenden Tropfen gesprochen.
In der Praxis fällt auch ein hängender Tropfen nach einer gewissen Zeitdauer wieder ab. Dies kann beispielsweise durch eine Gewichtszunahme des Tropfens durch eine weitere Benetzung oder durch sonstige äußere Einflüsse, wie beispielsweise Vibrationen der Prüfkörperanordnung, bedingt sein. In der Praxis wird daher ein Tropfen als hängender Tropfen klassifiziert, wenn er wenigstens für eine vorgegebene Mindestzeitdauer an der Prüfkörperanordnung anhaftet.
Ob sich nun ein hängender Tropfen oder ein abfallender Tropfen bildet, ist abhängig von Parametern wie der Oberflächenspannung der Spülflotte, der Oberflächenspannung der Prüfkörperanordnung, der Grenzflächenspannung zwischen der Spülflotte und der Prüfkörperanordnung, der Form und Anordnung der Prüfkörperanordnung, und/oder dem Material und/oder der Rauhigkeit der Oberfläche, an der sich der Tropfen bildet. Dabei ist die Oberflächenspannung die zu bestimmende Veränderliche, wobei sämtliche anderen beteiligten, genannten Parameter konstant gehalten werden. Durch geeignete Wahl der konstanten Parameter kann für die Oberflächenspannung ein zu detektierender Grenzwert eingestellt werden. Die für einen gewünschten Grenzwert erforderlichen Parameter, insbesondere Form und Oberflächenbeschaffenheit der Prüfkörperanordnung können experimentell bestimmt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine sehr einfache und billige Bestimmung der Oberflächenspannung in einer Spülflotte und kann problemlos in fortgesetzter Weise insbesondere im laufenden Betrieb einer Geschirrspülmaschine durchgeführt werden.
Vorzugsweise entspricht der durch mindestens eine erste Prüfkörperanordnung überwachbare Grenzwert einem vorgesehenen bzw. vorgebbaren Maximalwert der Oberflächenspannung der Spülflotte. Hierdurch ist es in einfacher Weise möglich, das Einhalten eines Maximalwertes der Oberflächenspannung der Spülflotte zu überwachen. Es ist lediglich erforderlich, die Prüfkörperanordnung so auszubilden, dass sich auf der einen Seite des Maximalwertes ein hängender Tropfen und auf der anderen Seite des Maximalwertes ein abfallender Tropfen bildet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Spülflotte bei Überschreiten des Maximalwertes Tenside, beispielsweise nichtionische Tenside, zugegeben. Hierdurch kann die Oberflächenspannung der Spülflotte so verringert werden, dass sie unterhalb des vorgesehenen Maximalwertes liegt. Dadurch kann auch das Arbeitsergebnis der Geschirrspülmaschine verbessert werden, da nur diejenige Menge an Tensiden zugegeben wird, die gerade zur Verlegung der Oberflächenspannung der Spülflotte knapp unterhalb des Grenzwerts ausreicht. Hierdurch senken sich die Betriebskosten der Geschirrspülmaschine und gleichzeitig verbessert sich die Umweltbilanz derselben.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird mindestens eine weitere, zweite Prüfkörperanordnung mit der Spülflotte benetzt, an der sich durch die Benetzung in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der Spülflotte ein hängender Tropfen oder ein abfallender Tropfen bildet, wobei die Bildung eines hängenden Tropfens an der zweiten Prüfkörperanordnung detektiert wird, und wobei die weitere, zweite Prüfkörperanordnung hinsichtlich der Form und/oder des Materials von der ersten Prüfkörperanordnung abweicht, um so zu ermitteln, ob die Oberflächenspannung der Spülflotte einen weiteren Grenzwert über- oder unterschreitet. Hierdurch kann in einfacher Weise überwacht werden, ob sich die Oberflächenspannung der Spülflotte in einem bestimmten Akzeptanzbereich oder außerhalb darüber bzw. außerhalb darunter befindet. Selbstverständlich können mehrere weitere Prüfkörperanordnungen vorgesehen sein, um so die Genauigkeit der Bestimmung der Oberflächenspannung zu erhöhen. In vielen Fällen ist es jedoch ausreichend, wenn mittels zweier unterschiedlicher Prüfkörperanordnungen ein erster Grenzwert und ein weiterer Grenzwert überwacht werden.
Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, wenn der durch die weitere, zweite Prüfkörperanordnung überwachbare weitere Grenzwert einem vorgesehenen Minimalwert der Oberflächenspannung entspricht. In diesem Fall kann in einfacher Weise festgestellt werden, ob sich die tatsächliche Oberflächenspannung oberhalb eines vorgesehenen Minimalwertes befindet.
Zweckmäßigerweise wird der Spülflotte bei Unterschreiten des Minimalwertes Wasser zugegeben. Hierdurch kann die Spülflotte verdünnt werden, so dass deren Oberflächenspannung wieder ansteigt. Auf diese Weise können Probleme, welche sich durch eine Überdosierung von Tensiden in der Spülflotte ergeben können, vermieden werden. Insbesondere können Tensidrückstände am zu spülenden Geschirr verhindert werden.
Besonders bevorzugt weist die jeweilige Prüfkörperanordnung mindestens zwei Elektroden auf, wobei die Bildung eines hängenden Tropfens an den Elektroden durch eine fortlaufende, insbesondere kontinuierliche Bestimmung des zwischen den Elektroden auftretenden elektrischen Widerstands detektiert wird. Die Elektroden sind dabei so an der Prüfkörperanordnung angeordnet und derart voneinander beabstandet bzw. auf Lücke voneinander gesetzt, dass wenigstens zwei Elektroden durch einen sich bildenden hängenden Tropfen leitend verbunden werden. Der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden kann beispielsweise dadurch gemessen werden, dass die Elektroden mit einer Spannung beaufschlagt werden und der daraus resultierende Strom gemessen wird. Unter einer fortlaufenden Bestimmung des Widerstandes wird dabei insbesondere eine kontinuierliche, eine quasi kontinuierliche oder eine periodische Bestimmung des Widerstandes verstanden. Aus dem zeitlichen Verlauf des so gemessenen Widerstandes kann ermittelt werden, ob die Benetzung der jeweiligen Prüfkörperanordnung zu einem hängenden oder zu einem abfallenden Tropfen führt. Es wird also über eine elektrische Widerstandsmessung kontrolliert bzw. überwacht, ob es zu einem Abreißen oder Nichtabreißen des Tropfens zwischen den beiden Elektroden kommt. Nimmt der elektrische Widerstand über die Gesamtmesszeit betrachtet z. B. zu einem bestimmten Zeitpunkt abrupt zu, so indiziert dies vorzugsweise das Abfallen des Tropfens. Bleibt der elektrische Widerstand hingegen über die Gesamtmesszeit betrachtet im Wesentlichen konstant, so indiziert dies insbesondere einen hängenbleibenden Tropfen. Die Verwendung von Elektroden zum Detektieren eines hängenden Tropfens oder abfallenden Tropfens ist anderen denkbaren Detektiermethoden hinsichtlich der Einfachheit und Genauigkeit überlegen. Gleichwohl sind auch andere Methoden denkbar, welche beispielsweise auf akustischen Messverfahren, auf optischen Messverfahren oder auf Radarmessverfahren beruhen.
Der Betrieb einer modernen Geschirrspülmaschine erfolgt im Regelfall nach einem durch einen Bediener auswahlbaren Spülprogramm, wie z. B. Intensiv-, Normal-, Kurz- oder Ökoprogramm. Derartige Spülprogramme weisen in aller Regel einen Reinigungsabschnitt auf, währenddessen das Geschirr mittels einer Spülflotte gereinigt wird, welche neben Wasser auch Reinigungsmittel umfasst. Die Wirkung einer derartigen Reinigungsspülflotte ist unter anderem von ihrer Oberflächenspannung abhängig.
Bevorzugt wird daher die Oberflächenspannung der Spülflotte fortlaufend, insbesondere kontinuierlich, während eines Reinigungsabschnittes des Betriebes der Geschirrspülmaschine überwacht. Sofern festgestellt wird, dass die Oberflächenspannung der Spülflotte während des Reinigungsabschnittes zu groß ist, kann diese durch weitere Zugabe von Tensiden herabgesetzt werden. Hierbei können Tenside in isolierter Form zugegeben werden. Es ist jedoch auch möglich, weiteres handelsübliches Reinigungsmittel zuzugeben, da diese ohnehin Tenside enthalten. Im Ergebnis kann eine optimale Reinigungswirkung der Geschirrspülmaschine sichergestellt werden, ohne dass hierbei Tenside unnötig verbraucht werden. Dies schont die Umwelt und senkt die Betriebskosten der Geschirrspülmaschine.
Üblicherweise umfasst ein Spülprogramm auch einen Klarspülabschnitt, der im Wesentlichen der Vermeidung von Flecken auf dem zu spülenden Geschirr dient. Die hierzu verwendete Spülflotte wird üblicherweise durch Wasser und ein Klarspülmittel gebildet. Das Ergebnis des Klarspülabschnittes hängt insbesondere von einer korrekten Oberflächenspannung der Klarspülflotte ab.
Bevorzugt wird daher die Oberflächenspannung der Spülflotte fortlaufend, insbesondere kontinuierlich, während eines Klarspülabschnittes des Betriebs der Geschirrspülmaschine überwacht. Die korrekte Oberflächenspannung kann dabei durch eine Beeinflussung der Konzentration des Klarspülmittels in der Klarspülflotte beeinflusst werden. Fleckenbildung durch eine zu geringe Klarspülerkonzentration können hierdurch genauso verhindert werden, wie beispielsweise Klarspülmittelrückstände am Geschirr, welche durch eine Überdosierung entstehen können.
Eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Prüfkörperanordnung, welche derart ausgebildet ist, dass sich bei Benetzung der Spülflotte in Abhängigkeit von deren Oberflächenspannung jeweils ein hängender oder ein abfallender Tropfen bildet, und eine Detektiereinrichtung zum Detektieren des jeweils hängenden Tropfens und/oder abfallenden Tropfens vorgesehen sind.
Mit einer derartigen Überwachungseinrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise automatisiert durchgeführt werden, wobei sich die oben genannten Vorteile ergeben.
In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung ist mindestens eine weitere, zweite Prüfkörperanordnung vorgesehen, welche derart ausgebildet ist, dass sich bei Benetzung mit der Spülflotte in Abhängigkeit von deren Oberflächenspannung ein hängender Tropfen oder ein abfallender Tropfen bildet, wobei die weitere, zweite Prüfkörperanordnung hinsichtlich der Form und/oder des Materials von der ersten Prüfkörperanordnung abweicht, und wobei die Detektiereinrichtung zum Detektieren eines an der weiteren, zweiten Prüfkörperanordnung hängenden Tropfens und/oder abfallenden Tropfens ausgebildet ist. Selbstverständlich können auch mehrere weitere Prüfkörperanordnungen vorgesehen sein. Auf diese Weise ist es möglich, eine Mehrzahl von Grenzwerten automatisch zu überwachen.
Vorteilhafterweise weist die jeweilige Prüfkörperanordnung eine zur Bildung des Tropfens vorgesehene Oberfläche insbesondere aus Glas, Keramik und/oder Metall auf. Derartige Materialien weisen eine hohe Oberflächenspannung auf und sind daher gut durch die Spülflotte benetzbar. Bei Verwendung derartiger Materialien führt eine Verringerung der Oberflächenspannung der Spülflotte insbesondere zu einer geringeren Neigung zur Bildung eines hängenden Tropfens. Würde hingegen ein Material gewählt, dessen Oberflächenspannung vorzugsweise im Bereich der Oberflächenspannung der momentan vorhandenen Spülflotte mit gegebener Zusammensetzung liegt, so würde sowohl eine Erhöhung der Oberflächenspannung als auch eine Erniedrigung der Oberflächenspannung der Spülflotte zu einer geringeren Anhaftneigung führen, was Rückschlüsse auf die vorhandene Oberflächenspannung der Spülflotte erschweren oder verunmöglichen würde.
Bevorzugt umfasst die jeweilige Prüfkörperanordnung mindestens zwei Elektroden, wobei die Detektiereinrichtung zweckmäßigerweise zur fortlaufenden Bestimmung des zwischen den Elektroden auftretenden elektrischen Widerstandes ausgebildet ist. Wie bereits ausgeführt, ermöglicht eine derartige Überwachungseinrichtung eine einfache und sichere Detektion eines sich zwischen den Elektroden bildenden hän genden Tropfens und/oder abfallenden Tropfens. Üblicherweise sind zwei Elektroden je Prüfkörperanordnung ausreichend. Es ist jedoch auch möglich, mehrere Elektroden zu verwenden und den elektrischen Widerstand jeweils zwischen zwei der mehreren Elektroden zu detektieren.
Vorteilhafterweise weist die jeweilige Prüfkörperanordnung einseitig eingespannte, stabförmige oder plattenförmige Elektroden mit einem definierbaren Abstand auf. Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung.
Eine erfindungsgemäße Geschirrspülmaschine der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung erfindungsgemäß ausgebildet ist. Es ergeben sich die bereits genannten Vorteile.
Dabei ist die jeweilige Prüfkörperanordnung der Überwachungseinrichtung bevorzugt in einem Spülbehälter der Geschirrspülmaschine angeordnet. Hierdurch ist eine Benetzung, insbesondere fortlaufende Benetzung, der Prüfkörperanordnung, vorzugsweise während des laufenden Spülbetriebs der Geschirrspülmaschine, ohne weitere Maßnahmen möglich. Es ist jedoch auch möglich, die Prüfkörperanordnung in einem abgetrennten Raum anzuordnen, um sie dort mittels einer speziellen Benetzungsvorrichtung in definierter Weise zu benetzen. Dies würde allerdings einen zusätzlichen Aufwand bedeuten.
Bevorzugt weist die Geschirrspülmaschine eine Programmsteuerung auf, welche zur Steuerung und/oder Regelung des Tensidegehaltes einer Spülflotte anhand eines durch die Überwachungseinrichtung erzeugten Detektiersignals ausgebildet ist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Oberflächenspannung automatisch optimiert wird. Das Detektiersignal kann Messwerte des elektrischen Widerstandes bei einer oder mehreren Prüfkörperanordnungen umfassen, welche dann durch die Programmsteuerung ausgewertet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Detektiersignal bereits die Auswerteergebnisse selbst überträgt.
Die vorliegende Erfindung stellt also eine Messmethode zur kontinuierlichen Bestimmung der Oberflächenspannung einer Spülflotte bereit, um gezielt die Zugabe von Tensiden, beispielsweise in Form eines Klarspülers, steuern zu können. Im Gegensatz zu bekannten Messmethoden, welche über einen externen Aufbau durchgeführt werden, wie beispielsweise die Wilhelmy-Plattenmethode, die Ringmethode, oder eine Kontaktwinkelmessung kann das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise im laufenden Betrieb einer Geschirrspülmaschine durchgeführt werden.
In einem Ausführungsbeispiel bildet sich in der Lücke zwischen den mindestens zwei Elektroden der jeweiligen Prüfkörperanordnung, die in einem bestimmten Querabstand voneinander angeordnet sind, bei ihrer Benetzung mit Spülflotte in Abhängigkeit von deren Oberflächenspannung ein zwischen ihnen hängen bleibender Tropfen, welcher mittels einer Widerstandsmessung oder Strommessung zwischen den beiden Elektroden detektierbar ist. Ob und wann dieser Tropfen zwischen den beiden Elektroden hängen bleibt, d. h. sich von den beiden Elektroden ablöst, ist abhängig von Parametern wie z. B. der Oberflächenspannung der Spülflotte, der Oberflächenspannung der beiden Elektroden, der Grenzflächenspannung, dem Abstand der Elektroden und der Form der Elektroden. Weitere Parameter sind beispielsweise die Oberflächenrauhigkeit und das Material der Oberfläche der Elektroden. Werden die übrigen Parameter konstant gehalten und nur die Oberflächenspannung der Spülflotte als zu bestimmende Veränderliche angesehen, sind mit einem Elektrodenpaar zwei Oberflächenspannungsbereiche messbar. Das Elektrodenpaar kann dabei so ausgebildet sein, dass ein abfallender Tropfen entsteht, wenn die Oberflächenspannung unterhalb eines definierten Grenzwerts liegt und ein hängender Tropfen dann entsteht, wenn die Oberflächenspannung oberhalb des Grenzwertes liegt. Sollen mehrere Bereiche gemessen werden, kann dies mit zwei oder mehreren Elektrodenpaaren detektiert werden, welche einen unterschiedlichen Elektrodenabstand aufweisen.
Derartige Elektrodenpaare können im Innenraum des Spülbehälters der Geschirrspülmaschine insbesondere so angeordnet werden, dass eine fortlaufende Benetzung mit Spülflotte gewährleistet ist.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, mittels einer sehr einfachen und billigen Messung, welche im laufenden Betrieb einer Geschirrspülmaschine durchgeführt werden kann, die Oberflächenspannung in einer Spülflotte zu bestimmen. Aufgrund dessen kann regelnd die Tensidzufuhr gesteuert werden.
Die Erfindung und ihre Weiterbildung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Geschirrspülmaschine in schematischer Darstellung,
2 die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung der Geschirrspülmaschine der 1 in schematischer Darstellung, und
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung in schematischer Darstellung.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 3 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine Haushaltsgeschirrspülmaschine 1 als Beispiel für eine erfindungsgemäße Geschirrspülmaschine in einer schematischen Seitenansicht dargestellt. Dabei sind lediglich diejenigen Bauteile der Geschirrspülmaschine 1 dargestellt und erläutert, welche für das Verständnis der Erfindung erforderlich sind.
Die Geschirrspülmaschine 1 weist einen Spülbehälter 2 auf, der einen Boden 3, eine erste Seitenwand 4, eine nicht dargestellte weitere, zweite Seitenwand, eine Rückwand 5 und einen Deckel bzw. ein Deckenteil 6 umfasst. Zum Einbringen von zu spülendem Geschirr in den Spülbehälter 2 ist weiterhin eine Tür 7 vorgesehen.
In bekannter Weise umfasst die Geschirrspülmaschine 1 eine Programmsteuereinrichtung 8, welche den Betrieb der Geschirrspülmaschine 1 nach einem durch einen Bediener auswählbaren Spülprogramm steuert. Unter anderem steuert die Programmsteuereinrichtung 8 eine Wasserzuführeinrichtung 9, mittels derer die Zufuhr von Wasser W in die Geschirrspülmaschine 1 gesteuert wird. Hierzu wird ein Steu ersignal ST1 von der Programmsteuereinrichtung 8 zur Wasserzuführeinrichtung 9 übertragen.
Weiterhin steuert die Programmsteuereinrichtung 8 eine Heizpumpe 10, welche dem Heizen und Umwälzen einer Spülflotte bzw. eines Spülbads S dient. Hierbei wird ein weiteres Steuersignal ST2 von der Programmsteuereinrichtung 8 zur Heizpumpe 10 übertragen. Die Heizpumpe 10 pumpt die sich aufgrund ihrer Gewichtskraft in einer Ablaufwanne 11 sammelnde Spülflotte S über eine Sprühvorrichtung 12 in den Spülbehälter 2.
Ebenso steuert die Programmsteuereinrichtung 8 eine Reinigungsmitteldosiervorrichtung 13, welche getrennte Vorratskammern für Reinigungsmittel und Klarspüler umfasst. Mittels des dritten Steuersignals ST3 kann die Abgabe von Reinigungsmittel und Klarspüler getrennt voneinander gesteuert werden.
Im Spülbehälter 2 ist eine Überwachungseinrichtung 14 zur Überwachung der Oberflächenspannung der Spülflotte S vorgesehen. Die Überwachungseinrichtung 14 umfasst eine erste Prüfkörperanordnung 15, welche so im Spülbehälter 2 angeordnet ist, dass sie im laufenden Betrieb der Geschirrspülmaschine 1 mit Spülflotte S benetzt wird. Die Programmsteuereinrichtung 8 ist dabei zur Steuerung des Tensidgehalts der Spülflotte S anhand eines Detektiersignals DS ausgebildet, welches durch die Überwachungseinrichtung 14 erzeugt wird und mit der Oberflächenspannung der Spülflotte S korrespondiert. Die Steuerung bzw. Regelung des Tensidgehalts erfolgt im Falle einer zu großen Oberflächenspannung durch Zugabe weiterer Tenside mittels der Reinigungsmitteldosiervorrichtung 13. Im Falle einer zu geringen Oberflächenspannung wird die Wasserzuführeinrichtung 9 so gesteuert, dass zusätzliches Wasser W in die Spülflotte S gelangt. Dabei wird durch die Programmsteuereinrichtung 8 ein entsprechendes Steuersignal ST3 bzw. ein entsprechendes Steuersignal ST1 erzeugt und an die Reinigungsmitteldosiervorrichtung 13 bzw. an die Wasserzuführeinrichtung 9 übermittelt. Auf diese Weise ist es möglich Reinigungsmittel bzw. Klarspüler sparsam zu verwenden und gleichzeitig ein optimales Arbeitsergebnis, insbesondere Spülergebnis zu erreichen. Auf diese Weise können die Betriebskosten der Geschirrspülmaschine 1 gesenkt und die Umweltverträglichkeit ihres Betriebes verbessert werden.
2 zeigt die vorteilhafte Überwachungseinrichtung 14 der Geschirrspülmaschine von 1 in detaillierterer Form. Die erste Prüfkörperanordnung 15 der Überwachungseinrichtung 14 umfasst eine erste Elektrode 18 und eine zweite Elektrode 19, die einen vorgebbaren Freiraum bzw. Querabstand voneinander aufweisen. Die Elektroden 18, 19 sind vorzugsweise stabförmig oder plattenförmig ausgebildet und an einem Gehäuse 17 derart einseitig eingespannt, dass sie in den freien Raum des Spülbehälters reichen. Jede Elektrode steht also entlang eines Endlängenabschnitts frei in den Raum unterhalb des Gehäuses 17 ab. Dabei erstreckt sie sich vorzugsweise geradlinig in vertikaler Richtung von oben nach unten. Die Elektroden 18, 19 bestehen dabei zur Gänze, d. h. insgesamt, aus einem leitfähigen Metall. Der elektrische Widerstand zwischen der Elektrode 18 und der Elektrode 19 wird mittels einer Detektiereinrichtung 20 fortlaufend gemessen.
Die Überwachungseinrichtung 14 umfasst ferner eine weitere, zweite Prüfkörperanordnung 16. Diese weist eine erste Elektrode 21 und eine zweite Elektrode 22 auf, wobei der räumliche Abstand der Elektroden 21 und 22, d. h. deren Freiräumen geringer als der Abstand der Elektroden 18 und 19 der ersten Prüferanordnung 13 ist. Ansonsten entspricht die weitere, zweite Prüfkörperanordnung 16 der ersten Prüfkörperanordnung 15. Die Detektiereinrichtung 20 erfasst ebenfalls den elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden 21 und 22. Die Messergebnisse bezüglich der ersten Prüfkörperanordnung 15 und bezüglich der weiteren, zweiten Prüfkörperanordnung 16 werden mittels des Detektiersignals DS zur Programmsteuereinrichtung 8 der Geschirrspülmaschine übertragen.
Die erste Prüfkörperanordnung 15 und die weitere, zweite Prüfkörperanordnung 16 werden im Betrieb der Geschirrspülmaschine durch deren Sprühvorrichtung mit Spülflotte benetzt. An jeder der Prüfkörperanordnungen 15 und 16 bildet sich dabei bei Benetzung mit Spülflotte in der Lücke zwischen deren frei abstehenden Elektroden ein Tropfen aus Spülflotte, der sich entweder zu einem hängenden Tropfen TH oder zu einem abfallenden Tropfen TA entwickelt. Der jeweilig durch Benetzung aufgebrachte Spülflotten-Flüssigkeitstropfen hängt dabei randseitig an den beiden voneinander beabstandeten Elektroden der jeweiligen Prüfkörpereinrichtung. Insbesondere die Unterscheidung, ob sich zwischen den Elektroden der jeweiligen Prüf körpereinrichtung ein hängender Tropfen oder abfallender Tropfen ausbildet, wird von der Überwachungseinrichtung 14 als Überwachungskriterium für die Oberflächenspannung der Spülflotte herangezogen. Dafür kann als Maß vorzugsweise die Ablösezeitdauer zwischen dem Benetzungszeitpunkt des Zwischenraums zwischen den beiden Elektroden der jeweiligen Prüfkörpereinrichtung mit Spülflotte und dem Zeitpunkt des Abfallens bzw. Abtropfens der jeweiligen Spülflotten-Flüssigkeitstropfens aus dem Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden nach unten auf den Boden des Spülbehälters dienen. Die Ablösedauer lässt sich dabei insbesondere aus dem zeitlichen Verlauf des gemessenen elektrischen Widerstands zwischen den beiden Elektroden entnehmen bzw. ableiten. Solange der Tropfen zwischen den beiden Elektroden der jeweiligen Prüfkörperanordnung hängen bleibt, bleibt auch der zwischen den beiden Elektroden gemessene elektrische Widerstand weitgehend konstant. Kommt es hingegen zu einer fortschreitenden Einschnürung, d. h. Verschmälerung des Tropfens zwischen den beiden Elektroden aufgrund eines einsetzenden Ablösevorgangs, so nimmt der elektrische Widerstand stetig zu, bis dieser beim vollständigem Abriss bzw. Ablösen des Tropfens von den Elektroden schließlich steil ansteigt, was den Abrisszeitpunkt festlegt bzw. kennzeichnet. Je länger die ermittelte Ablösezeitdauer ist, die ein Spülflotten-Flüssigkeitstropfen ausgehend vom Benetzungszeitpunkt benötigt, sich vollständig von den Elektroden der jeweiligen Probenkörpereinrichtung abzulösen, desto größer ist die Oberflächenspannung der Spülflotte. Umgekehrt betrachtet ist die Oberflächenspannung der Spülflotte umso kleiner, je kürzer die ermittelte Ablösezeitdauer ist, die ein Spülflotten-Flüssigkeitstropfen ausgehend vom Benetzungszeitpunkt benötigt, sich vollständig von den Elektroden der jeweiligen Probenkörpereinrichtung abzulösen. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, einen Schwellwert bzw. Grenzwert für die Ablösezeitdauer als Mindestzeitdauer festzulegen, oberhalb der ein Spülflottentropfen als hängend und unterhalb der ein Spülflottentropfen als abfallend gilt. Ein geeigneter Schwellwert für die Ablösezeitdauer zur Unterscheidung zwischen hängenden Tropfen und abfallenden Tropfen lässt sich insbesondere vereinfacht dadurch ermitteln, dass der statistische oder arithmetische Mittelwert der Ablösezeitdauern einer Vielzahl von Spülflottentropfen, die sich bei einer Spülflotte mit gewünschter, als einwandfrei bewerteter bzw. eingestufter Oberflächenspannung ergeben, und der Ablösezeitdauern einer Vielzahl von Spülflottentropfen bestimmt wird, die sich bei einer Spülflotte mit unerwünschter, zu hoher Oberfächenspannung einstellen.
In der in 2 dargestellten Situation ist die Oberflächenspannung der Spülflotte so groß, dass sich an der zweiten Prüfkörperanordnung 16 ein hängender Tropfen TH bildet. Dies bedeutet, dass die Oberflächenspannung über einem durch die Ausbildung der zweiten Prüfkörperanordnung 16 vorgegebenen Grenzwert liegt. An der ersten Prüfkörperanordnung 15 hingegen bildet sich ein abfallender Tropfen TA. Dies ergibt sich daraus, dass der mittels der ersten Prüfkörperanordnung detektierbare Grenzwert für die Oberflächenspannung höher liegt, da der Abstand der Elektroden 18 und 19 größer ist als der Abstand der Elektroden 21 und 22. Aufgrund der dargestellten Situation ist der Widerstand zwischen den Elektroden 18 und 19 der ersten Prüfkörperanordnung größer als der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden 21 und 22 der zweiten Prüfkörperanordnung.
Aufgrund der beiden zeitgleich durchgeführten Widerstandsmessungen kann festgestellt werden, dass die aktuelle Oberflächenspannung der Spülflotte S zwischen den durch die Prüfkörperanordnungen 15 und 16 überwachbaren Grenzwerten liegt.
Würde auch der Tropfen an der zweiten Prüfkörperanordnung 16 abfallen, so würde dies auf eine zu geringe Oberflächenspannung der Spülflotte und damit beispielsweise auf eine Überdosierung von Klarspüler hindeuten. Würde hingegen sich auch an der ersten Prüfkörperanordnung 15 ein hängender Tropfen bilden, so wäre die Oberflächenspannung größer als gewünscht, was beispielsweise durch Zugabe von Klarspüler ausgeglichen werden könnte.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung 14', welche lediglich eine einzige Prüfkörperanordnung 15 aufweist. Die Überwachungseinrichtung 14' ist damit einfacher als die Überwachungseinrichtung 14 von 2 aufgebaut. Mit dieser Überwachungseinrichtung 14' kann nur ein einziger Grenzwert überwacht werden, was allerdings in vielen Fällen ausreichen kann.
Zusammenfassend betrachtet ergeben sich in der Praxis vereinfacht ausgedrückt insbesondere folgende Grundzusammenhänge für eine Oberflächenspannungs-Überwachungseinrichtung, die nach dem erfindungsgemäßen Prinzip funktioniert:
Ein Flüssigkeitstropfen der Spülflotte im Innenbehälter der Geschirrspülmaschine hat eine umso stärkere Neigung, zwischen den beiden Elektroden der jeweiligen Prüfkörperanordnung hängen zu bleiben, je hydrophober die Zusammensetzung der Spülflotte ist. Je hydrophiler die Spülflotte durch Zugabe von Reinigungsmittel, d. h. indirekte Zugabe von darin enthaltenen Tensiden, oder durch direkte Zugabe von Tensiden gemacht wird, desto stärker neigt eine tropfenartige Flüssigkeitsansammlung in der Lücke zwischen den beiden, frei abstehenden Elektrodenenden der jeweiligen Prüfkörperanordnung tendenziell dazu, von diesen abzugleiten, d. h. abzufallen. Es ergibt sich somit ab dem jeweiligen Benetzungszeitpunkt der beiden Elektroden der jeweiligen Prüfkörperanordnung mit einer Spülflotten-Flüssigkeitsmenge eine umso längere Zeitspanne, bis sich ein Spülflotten-Tropfen von den Elektroden der jeweiligen Prüfkörperanordnung löst, je hydrophober die Spülflotte ist. Umgekehrt betrachtet ist die Zeitspanne zwischen dem Benetzungszeitpunkt der Elektroden mit einer Flüssigkeitsmenge bzw. einem Flüssigkeitstropfen der Spülflotte und dem Zeitpunkt des Ablösens bzw. Abfallens des Flüssigkeitstropfens umso kürzer, je hydrophiler die Spülflotte durch indirekte oder direkte Zugabe von ein oder mehreren Tensiden gemacht wird. Als Überwachungskriterium für die Oberflächenspannung der Spülflotte kann somit auch die Ablösezeitspanne zwischen Benetzungszeitpunkt und Zeitpunkt des Abfallens des jeweiligen Flüssigkeitströpfchens zwischen den Elektroden der jeweiligen Prüfkörper-Anordnung herangezogen werden. Diese Ablösezeitspanne korrespondiert insbesondere zur Zeitspanne zwischen dem jeweiligen Benetzungszeitpunkt und demjenigen Zeitpunkt, zu dem der elektrische Widerstand durch die fortschreitende Einschnürung eines sich von den Elektroden ablösenden Spülflotten-Tropfens ansteigt.

1: Geschirrspülmaschine
2: Spülbehälter
3: Boden
4: Seitenwand
5: Rückwand
6: Decke
7: Türe
8: Programmsteuereinrichtung
9: Wasserzuführeinrichtung
10: Heizpumpe
11: Ablaufwanne
12: Sprühvorrichtung
13: Reinigungsmitteldosiervorrichtung
14: Überwachungseinrichtung
14: Überwachungseinrichtung
15: Prüfkörperanordnung
16: weitere Prüfkörperanordnung
17: Gehäuse
18: erste Elektrode
19: zweite Elektrode
20: Detektiereinrichtung
21: erste weitere Elektrode
22: zweite weitere Elektrode
DS: Detektiersignal
S: Spülflotte
TA: Abfallender Tropfen
TH: Hängender Tropfen
W: Wasser

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004035718 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Überwachen der Oberflächenspannung einer Spülflotte (S), insbesondere während des Betriebs einer Geschirrspülmaschine (1), indem mindestens eine erste Prüfkörperanordnung (15) mit der Spülflotte (S) benetzt wird, an der sich durch die Benetzung in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung ein hängender Tropfen (TH) oder ein abfallender Tropfen (TA) bildet, und indem die Bildung eines hängenden Tropfens (TH) oder abfallenden Tropfens (TA) als Überwachungskriterium für die Oberflächenspannung der Spülflotte (S) herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung eines hängenden Tropfens (TH) an der ersten Prüfkörperanordnung detektiert und als Überwachungskriterium dahingehend herangezogen wird, ob die Oberflächenspannung einen Grenzwert über- oder unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Prüfkörperanordnung (15) überwachbare Grenzwert einem vorgesehenen Maximalwert der Oberflächenspannung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülflotte (S) bei Überschreiten des Maximalwerts Tenside, insbesondere nicht ionische Tenside, zugegeben werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 mit 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zweite Prüfkörperanordnung (16) mit der Spülflotte (S) benetzt wird, an der sich durch die Benetzung in Abhängigkeit von der Oberflächenspannung der Spülflotte (S) ein hängender Tropfen (TH) oder ein abfallender Tropfen (TA) bildet, wobei die Bildung eines hängenden Tropfens (TH) an der zweiten Prüfkörperanordnung (16) detektiert wird, und wobei die weitere, zweite Prüfkörperanordnung (16) hinsichtlich der Form und/oder des Materials von der ersten Prüfkörperanordnung (15) abweicht, um so zu ermit teln, ob die Oberflächenspannung der Spülflotte (S) einen weiteren Grenzwert über- oder unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die weitere, zweite Prüfkörperanordnung (16) überwachbare weitere Grenzwert einem vorgesehenen Minimalwert der Oberflächenspannung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spülflotte (S) bei Unterschreiten des Minimalwerts Wasser (W) zugegeben wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 mit 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Prüfkörperanordnung (15; 20) Elektroden (18, 19; 21, 22) umfasst, wobei die Bildung eines hängenden Tropfens (TH) an den Elektroden (18, 19; 21, 22) durch eine fortlaufende Bestimmung des zwischen den Elektroden (18, 19; 21, 22) auftretenden elektrischen Widerstands detektiert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 mit 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der Spülflotte (S) fortlaufend während eines Reinigungsabschnittes des Betriebs überwacht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 mit 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung der Spülflotte (S) fortlaufend während eines Klarspülabschnittes des Betriebs überwacht wird.
Überwachungseinrichtung für die Oberflächenspannung einer Spülflotte (S), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 mit 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Prüfkörperanordnung (15), welche derart ausgebildet ist, dass sich bei Benetzung mit der Spülflotte (S) in Abhängigkeit von deren Oberflächenspannung jeweils ein hängender Tropfen (TH) oder ein abfallender Tropfen (TA) bildet, und eine Detektiereinrichtung (20) zum Detektieren des jeweilig hängenden Tropfens (TH) oder abfallenden Tropfens (TA) vorgesehen sind.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere, zweite Prüfkörperanordnung (16), welche derart ausgebildet ist, dass sich bei Benetzung mit der Spülflotte (S) in Abhängigkeit von deren Oberflächenspannung jeweils ein hängender Tropfen (TH) oder ein abfallender Tropfen (TA) bildet, vorgesehen ist, wobei die weitere, zweite Prüfkörperanordnung (16) hinsichtlich der Form und/oder des Materials von der ersten Prüfkörperanordnung (15) abweicht, und die Detektiereinrichtung (20) zum Detektieren eines an der weiteren, zweiten Prüfkörperanordnung (16) hängenden Tropfens (TH) oder abfallenden Tropfens (TA) ausgebildet ist.
Überwachungseinrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Prüfkörperanordnung (15; 16) eine zur Bildung des Tropfens vorgesehene Oberfläche aus Glas, Keramik und/oder Metall aufweist.
Überwachungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 mit 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Prüfkörperanordnung (15; 16) Elektroden (18, 19; 21, 22) umfasst, wobei die Detektiereinrichtung zur fortlaufenden Bestimmung des zwischen den Elektroden (18, 19; 21, 22) auftretenden elektrischen Widerstands ausgebildet ist.
Überwachungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 mit 14, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Prüfkörperanordnung (15; 16) einseitig eingespannte, stabförmige oder plattenförmige Elektroden (18, 19; 21, 22) mit einem definierten Abstand voneinander umfasst.
Geschirrspülmaschine mit mindestens einer Überwachungseinrichtung (14) für die Oberflächenspannung einer Spülflotte (S), insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 mit 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (14) nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 mit 15 ausgebildet ist.
Geschirrspülmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Prüfkörperanordnung (15; 16) der Überwachungseinrichtung (14) in einem Spülbehälter (2) der Geschirrspülmaschine (1) angeordnet ist.
Geschirrspülmaschine nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Programmsteuereinrichtung (8) der Geschirrspülmaschine (1) zur Steuerung und/oder Regelung des Tensidgehalts einer Spülflotte (S) anhand eines durch die Überwachungseinrichtung (14) erzeugten Detektiersignals (DS) ausgebildet ist.