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Die Erfindung betrifft eine Waschmaschine mit einer Messeinrichtung zur Messung der dynamisches Oberflächenspannung nach der Blasendruckmethode gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Messung der dynamischen Oberflächenspannung nach der Blasendruckmethode in Waschmaschinen basiert auf der Abhängigkeit der Oberflächenspannung vom Druck bei der Bildung freier Oberflächen. Dabei wird an einer Kapillare über einen kontinuierlich anliegenden Luftstrom eine Blase in der Waschlauge erzeugt. Die Druckdifferenz der sich bildenden und abreißenden Blase ist dann proportional zur Oberflächenspannung in der Flüssigkeit. Mit einer derartiger Messung wird bezweckt, Rückschlüsse auf die in der Waschflüssigkeit einhaltende Waschmittelkonzentration zu erhalten, um davon abhängig über eine automatische Dosiervorrichtung die richtige Waschmittelkonzentration in der Behandlungsflüssigkeit einstellen zu können.
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Aus der
DE 100 25 430 A1 ist ein System zur Bestimmung der Oberflächenspannung der Wasch- und Spülflüssigkeit in einer Waschmaschine bekannt, bei dem als Messwertgeber der ohnehin in der Maschine zur Steuerung des Wasserstandes vorhandene Drucksensor verwendet werden soll. Dieser Drucksensor soll somit in üblicher Weise den jeweils notwendigen Wasserstand in der Waschmaschine steuern und darüber hinaus auch gleichzeitig als Drucksensor zur Messung des Blasendruckes während der Messphase zur Bestimmung der Oberflächenspannung eingesetzt werden. Damit sich die beiden Messungen aber nicht gegenseitig beeinflussen können, ist es unbedingt erforderlich, dass nach Beendigung der Messphase zur Bestimmung des Blasendrucks der Drucksensor wieder mit der Umgebungsluft beaufschlagt wird. Diese Anforderung muss erfüllt sein, damit der Sensor beide Messaufgaben fehlerfrei erfüllen kann.
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In der vorgenannten Vorveröffentlichung wird versucht, diesen Anforderungen dadurch Rechnung zu tragen, dass im Luftweg zwischen der Luftpumpe zur Erzeugung des Luftstromes und dem Drucksensor eine definierte Öffnung angeordnet wird. Diese soll dafür sorgen, dass nach dem Ausschalten der Luftpumpe wieder Umgebungsdruck am Drucksensor anliegen kann. In der Praxis muss eine derartige Öffnung aber sehr eng sein, damit die Luftverluste durch diese Öffnung während der Bestimmung der Oberflächenspannung nicht zu groß werden. Da nun aber im Laufe der Waschprogrammabläufe zwangsläufig sehr starke Temperaturveränderungen stattfinden, so erfährt auch die Luft innerhalb des Luftleitungssystem zum Oberflächenspannungssensor automatisch eine entsprechende Erwärmung oder Abkühlung. Erwärmungs- oder Abkühlungsprozesse der Luft haben bekanntlich zur Folge, dass sich entsprechende Luftströmungen bilden. Somit kommt es in dem System zu einem Luftstrom, der sich seinen Weg durch die definierte, enge Öffnung sucht, so dass sich innerhalb des ansonsten geschlossenen Systems ein Gegendruck aufbauen kann. Durch diesen zeitweilig im Luftleitungssystem herrschenden Überdruck wird zwangsläufig auch der Drucksensor beaufschlagt, so dass während dieser Phase nicht der reine Umgebungsdruck am Drucksensor anliegt. Fehlmessungen und Fehlsteuerungen innerhalb des Gesamtsystems sind dadurch nicht auszuschließen.
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Die
DE 103 08 198 B3 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenspannung einer in einem Behälter befindlichen Tensidlösung nach der Blasendruckmethode. Dabei kommt eine Kapillare zur Einleitung eines gasförmigen Volumenstroms in die Lösung zum Einsatz und ein Drucksensor zur Ermittlung des zeitabhängigen Druckverlaufs dieses Volumenstroms während der Blasenbildung. Durch eine Verschlusseinrichtung lässt sich die Kapillare gegen Verschmutzung schützen.
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Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Waschmaschine mit einer Messeinrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass bei Verwendung eines einzigen Drucksensors als Messwertgeber in der Waschmaschine für die beiden unterschiedlichen Messvorgänge sicher gestellt wird, dass am Drucksensor bei Messung des Wasserstandes tatsächlich der Umgebungsdruck anliegt.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Waschmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bei dem hier vorliegenden System mit Verwendung nur eines einzigen Drucksensors eine negative Beeinflussung in den beiden Messphasen vermieden wird. Dies wird in erster Linie durch die vorteilhafte Ausbildung einer Luftsteuerungseinheit erzielt, in der in einer Baueinheit sowohl der Luftstromerzeuger zur Erzeugung des Luftstromes für die Messung nach der Blasendruckmethode als auch das Belüftungsventil zur Beaufschlagung des Drucksensors mit Umgebungsluft angeordnet sind. In einer weiteren Ausgestaltung werden der Luftstromerzeuger und das Belüftungsventil von einem Aktuator über einen Stellantrieb so betätigt, dass während der Messphase zur Bestimmung der Oberflächenspannung der Luftstromerzeuger aktiviert wird und das Belüftungsventil geschlossen ist, während nach Beendigung dieser Messung das Ventil geöffnet und der Drucksensor mit der Umgebungsluft beaufschlagt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen
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1 einen vereinfachten Schalt- und Funktionsplan für eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Oberflächenspannung in einer Waschmaschine mit den zur Erläuterung der Erfindung notwendigen Bauelementen und
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2 bis 3 in einer Einzelteilzeichnung und in einer Schnittdarstellung eine erfindungsgemäße Luftsteuereinheit in den unterschiedlichen Steuerungspositionen.
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In der vereinfachten Funktionsskizze gemäß 1 ist eine Luftsteuerungseinheit 1, eine Ausblaseinheit 2 und eine Drucksensoreinheit 3 dargestellt, die die wesentlichen Baugruppen der erfindungsgemäßen Messeinrichtung darstellen.
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Die Luftsteuerungseinheit 1 weist einen Luftweg auf, in der sich der Luftstromerzeuger 4 und eine Drossel 5 zur Drosselung des Luftstromes befinden. Der in der Zeichnung dargestellte Pfeil stellt symbolisch eine von außen auf eine Membran wirkende Kraft dar, die die im Luftstromerzeuger 4 vorhandene Luft komprimiert. Über die Verbindungsleitung 6 ist die Luftsteuerungseinheit 1 mit der Ausblaseinheit 2 verbunden.
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In dem anderen Luftweg der Luftsteuerungseinheit 1 ist ein Belüftungsventil 7 angeordnet, welches durch eine mit dem Pfeil angedeutete Kraft geöffnet werden kann und dann die Verbindung zur Umgebungsluft freigibt. Bei geöffnetem Belüftungsventil 7 kann die Umgebungsluft über einen Luftfilter 8 und die Verbindungsleitung 9 an den Drucksensor 10 in der Drucksensoreinheit 3 angelegt werden. Die Drucksensoreinheit 3 umfasst hier noch die übliche Luftfalle 11, die über die Verbindungsleitung 12 mit dem hier nicht näher dargestellten Laugenbehälter der Waschmaschine in Verbindung steht.
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Die Ausblaseinheit 2 weist die Ausblasöffnung 15 einer im Laugenbehälter der Waschmaschine eingesetzten, hier nicht näher dargestellten Kapillare auf. In dieser Ausblasöffnung 15 ist ein Reinigungspin angeordnet, der mit dem Betätigungsanker 13 des steuerbaren Magneten 14 verbunden ist und von diesem bewegt werden kann. Der Reinigungspin verschließt die Ausblasöffnung 15 der Kapillare, damit im inaktiven Zustand keine Waschflüssigkeit in die Kapillare eindringen kann und die Öffnung bzw. die Kapillare mit der Zeit nicht verschmutzen kann. Bei aktiver Einblasung des Luftstromes in die Waschflüssigkeit betätigt der Magnet 14 zunächst über den Betätigungsanker 13 den Reinigungspin und zieht diesen aus der Ausblasöffnung 15 der Kapillare heraus, so dass für den Zeitraum des Messvorgangs durch die Ausblasöffnung 15 Blasen in die Behandlungsflüssigkeit eingeleitet werden können.
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In den 2 und 3 ist der Funktionsablauf innerhalb der Luftsteuerungseinheit 1 in den unterschiedlichen Messphasen dargestellt und wird nachstehend beschrieben.
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Die Luftsteuerungseinheit 1 enthält den Luftstromerzeuger 4 zur Bildung eines Luftstromes für die Blasenbildung. Die in dem Druckraum 16 der Luftsteuerungseinheit 1 befindliche Luft kann über eine bewegliche Membran 17 komprimiert werden. Die Bewegung der Membran 17 wird über einen Druckteller 18 bewirkt, der auf einem verschiebbar gelagerten Stößel 20 befestigt ist. Die im Druckraum 16 komprimierte Luft kann über das Drosselelement 5 langsam und kontinuierlich über die Verbindungsleitung 6 an die Ausblaseinheit 2 geleitet werden.
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In dem daneben liegenden Teil der Luftsteuerungseinheit 1 befindet sich ein Belüftungsventil 7 mit einem vorgeschalteten Luftfilter 8. Dieses Belüftungsventil 7 steht auf der einen Seite unter dem Druck der Feder 23 und auf der anderen Seite greift an dem Ventil 7 der Stößel 24 eines Umlenkhebels 22 an, der wiederum von dem Betätigungsmagneten 25 betätigt werden kann. Der Bestätigungsanker des Magneten 25 ist dabei ebenfalls mit einer Feder 26 beaufschlagt. Die Öffnung des Belüftungsventils 7 steht in Verbindung mit der Verbindungsleitung 9, die zum Drucksensor 10 in der Drucksensoreinheit 3 führt.
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Der hier dargestellte Stellantrieb besitzt einen Umlenk- und Hebelmechanismus, durch den der auf dem Drehlager 28 gelagerte Stellhebel 27 auf der einen Seite von dem Betätigungsmagneten 25 betätigt werden kann. Auf der anderen Seite des Stellhebels 27 ist ein Druckhebel 19 angeformt, der an den Druckteller 18 angreifen und dabei die Membran 17 entgegen den Federdruck der Feder 21 bewegen kann.
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Der Funktionsablauf gemäß 2 und 3 ist wie folgt:
In der 2 ist die Grundstellung der Luftsteuerungseinheit 1 dargestellt. In dieser Grundstellung ist das Belüftungsventil 7 geöffnet, was durch die Feder 26 am Magnetanker des Betätigungsmagneten 25 bewirkt wird. Hierzu ist die Federkraft der Feder 26 am Magnetanker so stark ausgelegt, dass sie die Kraft der Feder 23 des Belüftungsventils 7 überwindet, und über den Stößel 24 das Ventil 7 in der Offenstellung hält.
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Zur Einleitung der Luftkomprimierungsphase wird der Betätigungsmagnet 25 eingeschaltet, wobei in schneller zeitlicher Abfolge nacheinander das Ventil 7 geschlossen wird und der Druckhebel 19 des Stellhebels 27 an den Druckteller 18 der Membran 17 angreift.
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Im weiteren Verlauf drückt der Druckhebel 19 die Membran 17 immer weiter entgegen des Druckes der Feder 21 nach oben, so dass in dem Druckraum 16 ein Kompressionsdruck entsteht (siehe 3). In dieser Endstellung befindet sich dann im Druckraum 16 ein Druckvolumen, welches sich über die Drossel 5 durch Ableitung eines Luftstromes an die Ausblasöffnung 15 der Kapillare wieder abbauen kann. Je nach Bedarf kann dieser Vorgang wiederholt werden.
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Während der Messphase der Oberflächenspannung bleibt das Belüftungsventil 7 geschlossen, solange der Druckausgleich aus der Druckkammer 16 stattfindet. Der im hier gewählten Ausführungsbeispiel verwendete Luftstromerzeuger 4 ist nach Art einer Einhubpumpe ausgebildet. Durch mehrmaliges Aktivieren des Betätigungsmagneten 25 können mehrere Hübe gesteuert werden, falls die Messung des Blasendruckes einen entsprechenden Luftvorrat an komprimierter Luft für den Messprozess benötigt. Als Luftstromerzeuger 4 kommen auch alternative Ausbildungen in Betracht. Zum Beispiel ließe sich die Membran auch über ein Memory-Metall, einen Getriebemotor oder dergleichen steuern. Auch eine so genannte Schwingankerpumpe käme für die Erzeugung des Kompressionsvolumens in Betracht, bei der eine Gummimembran über einen Schwinganker durch mehrmaliges Takten einen Überdruck in einem Druckraum erzeugt.
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Auch für die Ausgestaltung des gesamten Stellantriebes für den Luftstromerzeuger 4 als auch für das Belüftungsventil 7 sind alternative Antriebsmechanismen denkbar. Wichtig dabei ist lediglich, dass der Stellantrieb von einem geeigneten Aktuator so betätigt wird, dass während der Messphase zur Bestimmung der Oberflächenspannung die Luftstromerzeugung für die Blasenbildung aktiviert wird und dabei das Belüftungsventil geschlossen ist, während nach Beendigung der Messung das Belüftungsventil 7 geöffnet und der Drucksensor 10 mit der Umgebungsluft beaufschlagt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftsteuerungseinheit
- 2
- Ausblaseinheit
- 3
- Druck-Sensoreinheit
- 4
- Luftstromerzeuger
- 5
- Drossel
- 6
- Verbindungsleitung zur Ausblaseinheit
- 7
- Belüftungsventil
- 8
- Luftfilter
- 9
- Verbindungsleitung zur Drucksensoreinheit
- 10
- Drucksensor
- 11
- Luftfalle
- 12
- Verbindungsleitung, von Luftfalle zum Laugenbehälter
- 13
- Betätigungsanker
- 14
- Magnet für Reinigungspin
- 15
- Ausblasöffnung der Kapillare
- 16
- Druckkammer des Luftstromerzeugers
- 17
- Membran
- 18
- Druckteller
- 19
- Druckhebel
- 20
- Stößel
- 21
- Feder Luftstromerzeuger
- 22
- Umlenkhebel
- 23
- Feder Ventil
- 24
- Stößel Ventil
- 25
- Betätigungsmagnet
- 26
- Feder Magnet
- 27
- Hebel
- 28
- Drehlager
