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Die
vorliegende Erfindung beschreibt eine verbesserte Art von Wäschetrocknermaschine,
vorzugsweise von dem in Haushalten verwendeten Typ, die mit Mitteln
zum Entfernen der Feuchtigkeit aus der Trocknungsluft ausgerüstet ist.
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Die
Trocknermaschine kann von herkömmlicher
Ausführung
sein, die die Trocknungsluft von außerhalb der Trommel ansaugt,
erhitzt und diese Luft in die Trommel bläst und schließllich wieder
nach außen
befördert;
oder die Maschine kann eine Kondensator-Trockenmaschine sein, die
einen Kondensator umfasst, durch den – zusätzlich zum Strom der Trockenluft
selbst – ein
zweiter Strom Kühlluft
befördert wird,
der natürlich
getrennt von dem Trockenluftstrom stattfindet und der von der Außenumgebung
hereingeholt wird und durch den Kondensator strömt und diesen abkühlt.
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Auch
wenn in der nachstehenden Beschreibung durchgehend auf eine unabhängige, also
frei stehende Wäschetrocknermaschine
Bezug genommen wird, ist zu beachten, dass die nachstehenden Ausführungen
ganz ähnlich
auch auf kombinierte Wasch- und Trockenmaschinen angewendet werden können und
geeignet sind.
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Die
Maschinen, auf die die vorliegende Erfindung Bezug nimmt, sind in
der Fachwelt allgemein bekannt. Sie wurden zusammen mit einer detaillierten
Diskussion technischer Natur über
die Vorteile und Nachteile einer Reihe unterschiedlicher Variationen
im Konzept und dem allgemeinen Ausführungsbeispiel derselben in
der italienischen Patentanmeldung Nr. PN2003U000015 beschrieben,
die vom hier vorliegenden Anmelder unter dem Titel "Household clothes
drying machine with improved fan" eingereicht
wurde, und in der Europäischen
Patentanmeldung Nr. 03028410.3, auf die der Kürze halber in dieser Beschreibung
verwiesen wird.
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Im
Falle der Kondensator-Trocknermaschinen, sind diese – neben
einem Kondensator – mit Folgendem
ausgerüstet:
- – zwei
eigenständigen
Ventilatoren zum Blasen der Trockenluft bzw. der Kondensatorkühlluft;
- – einem
einzelnen Motor, der geeignet ist, beide Ventilatoren gleichzeitig
zu betreiben;
- – wobei
der Motor so gesteuert werden kann, dass er wahlweise in beide entgegengesetzten Richtungen
rotiert.
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Es
ist jedoch ohne weiteres einsehbar, dass die vorliegende Erfindung
auch auf herkömmliche Trocknermaschinen
(ohne Kondensator und zugehörige
Ventilatoren und Luftleitungen) oder auf Kondensator-Wäschetrocknermaschinen
traditioneller Art, also mit einem gewöhnlichen Kondensator, aber ohne
die anderen oben genanten Funktionsmerkmale, angewendet werden kann,
obwohl die Ziele und Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung
verfolgt werden und erreichbar sind, in diesem Fall nicht vollständig zu
verwirklichen sind.
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Im
Sinne der Vollständigkeit
und Klarheit basiert deshalb die nachstehende Beschreibung auf einer
Kondensator-Trocknermaschine,
freilich ohne dass diese Tatsache eine Einschränkung der vorliegenden Patentanmeldung
zur Folge haben kann.
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Wohlbekannt
in der Fachwelt sind Wäschetrocknermaschinen,
die durch Kondensierung eines Heißluftstroms funktionieren,
der zuerst in die Wäschetrommel
geblasen wird und während
der darin ausgeführten
Zirkulation Feuchtigkeit von der Wäsche entfernt, oder durch Ausstoßen des
Stroms heißer,
feuchtigkeitshaltiger Luft direkt nach außen.
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Nachdem
sie in die Wäschetrommel
geblasen wurde, bringt die Heißluft
die in der Wäsche
vorhandene Feuchtigkeit zum Verdampfen, wodurch sie selbst beinahe
oder vollständig
mit Feuchtigkeit gesättigt
wird. Diese heiße,
feuchtigkeitshaltige Luft wird dann vom Ventilator weitergedrückt, wodurch ein
kontinuierlicher Strom verursacht wird, der schließlich in
eine entsprechende Kondensationsanordnung gesendet wird, die in
der Regel aus einem Wärmetauscher
besteht, durch den – entlang
des so genannten "Heißwegs" – der Strom aus heißer, feuchtigkeitshaltiger
Luft strömt,
und – entlang
des so genannten "Kaltwegs" – ein im Wesentlichen kontinuierlicher
Strom Frischluft, die von der Außenumgebung hereingeholt und
nach Durchströmen
des Wärmetauschers
wieder an die Außenumgebung
abgegeben wird.
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Normalerweise
wird auch der Frischluftstrom im so genannten "Kaltweg" von einem Ventilator aktiviert und
aufrechterhalten, der auf herkömmliche Weise
von demselben Elektromotor betrieben wird, der auch den Ventilator
des Heißweges
sowie die Rotation der Trommel betreibt.
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In
Fachkreisen wohlbekannt ist auch die Tatsache, dass die Wäsche in
der ersten Phase des Trocknungsprozesses noch kalt und nass ist
und die in die Trommel geblasene Luft beinahe ausschließlich dazu
dient, die Feuchtigkeit zu erhitzen, damit die Wäsche eine Temperatur erreicht,
die ausreicht, um die Feuchtigkeit zum Verdampfen zu bringen.
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Es
wäre deshalb
in dieser Phase zweckmäßig, einen
zusätzlichen
Heizwiderstand zu nützen, um
den Heizprozess zu beschleunigen und die Gesamtzykluszeit abzukürzen.
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Überdies
hat sich herausgestellt, dass in der ersten Phase des Trocknungsprozesses,
zumal die Feuchtigkeitsverdampfung aufgrund der niedrigen Temperatur
sehr gering ist, ein Luftstrom mit dem normalerweise von der Maschine
vermittelten Massenstrom unter Umständen gar nicht erforderlich
ist, da ein wesentlich reduzierter Trockenluftstrom akzeptiert werden
könnte,
ohne dass es zu bemerkenswerten Nachteilen kommt.
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Daraus
folgt, dass der Kondensationsprozess in dieser ersten Phase beinahe
Null oder sehr gering ist, weil die durch den Kondensator gehende Trocknungsluft
nur wenig oder gar keine Feuchtigkeit befördert und weil die Temperatur
noch zu niedrig ist.
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Die
bekannten Lösungen
zur Überwindung solcher
Nachteile basieren hauptsächlich
auf der Vermeidung der Kreuzung der beiden Luftströme im Kondensator,
also der Ablenkung eines dieser Ströme in der Startphase mit adäquaten Mitteln
oder auf der Implementierung eines Rotationsprogramms, das geeignet
ist, die Trommelrotation im Sinne eines reduzierten Trockenluftstroms
zu betreiben; es ist bekannt, dass die Trommelrotation in den beiden
entgegengesetzten Richtungen betrieben werden muss, um ein Verwickeln
der Wäsche
zu verhindern, doch dies bringt eine entsprechend entgegengesetzte
Rotation der Ventilatoren in den entsprechenden zwei Luftwegen mit
sich, die jedoch entsprechende Luftströme erzeugen, die sich von einer
Rotationsrichtung zur anderen markant unterscheiden.
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Zusammenfassend
ist zu sagen, dass keine der bekannten Lösungen eine Maschine präsentiert, die
geeignet ist, die Gesamtzykluszeit zu reduzieren, indem die in die
Trommel eingeführte
Hitze erhöht wird.
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Aus
den Dokumenten
EP 0
067 896 A ,
FR 2681347
A1 ,
JP 07059995
A und
JP 60103999
A ist bekannt, in der Luftleitung für die Zirkulation der Trockenluft
einen zusätzlichen
Heizwiderstand zu montieren.
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Dieser
zusätzliche
Widerstand soll unterschiedliche Zwecke erfüllen. Beispielsweise soll er die
Wärmegenerierungsrate
konstant halten, unabhängig
von der Außenlufttemperatur,
oder die elektronischen Geräte
zur Regelung der Trockenlufttemperatur vereinfachen.
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Es
wäre folglich
wünschenswert
und es ist in der Tat ein Hauptziel der vorliegenden. Erfindung, eine
Wäschetrocknermaschine
zu schaffen, die mindestens mit einer Trommel, einem Motor zur Rotation der
Trommel und möglicherweise
auch mit dem Trockenluftventilator und dem Kühlluftventilator ausgerüstet ist
und die geeignet ist, eine Standard-Trockenleistung sicherzustellen
und gleichzeitig die oben beschriebenen Nachteile zu beseitigen
vermag.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird dieses Ziel, zusammen mit anderen Zielen, die sich
aus der nachstehenden Beschreibung ergeben werden, in einer Wäschetrocknermaschine
erreicht, welche die Merkmale gemäß den angehängten Ansprüchen aufweist.
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Die
Funktionsmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen
sich jedenfalls besser aus der nachstehenden Beschreibung erschließen, die
in Form eines nicht einschränkenden
Beispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gegeben
wird.
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1 zeigt
auf symbolische Weise die operative schematische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels
einer Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
auf symbolische Weise die operative schematische Darstellung einer
Verbesserung der Maschine in 1;
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3 zeigt
symbolisch den elektrischen Schaltplan eines in 3 enthaltenen
Geräts;
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4 zeigt
schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel
der in 2 dargestellten Maschine;
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5 zeigt
die Diagramme der kumulierten entfernten Feuchtigkeitsmenge und
der Lufttemperatur in zwei Vergleichstests in einer Maschine gemäß der Erfindung.
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Bezug
nehmend auf 1 wird in einer Wäschetrocknermaschine
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
nach dem Stand der Technik eine Trommel 1 bereitgestellt,
die geeignet ist, die zu trocknende Wäsche aufzunehmen; der Trommel 1 ist
eine Leitung 2 für
die Zirkulation der Trockenluft zugeteilt, wobei letztere auch durch
einen Kondensator 3 strömt,
der in der Lage ist, die in der durchströmenden Trocknungsluft enthaltene
Feuchtigkeit zur Kondensation zu bringen, wobei durch diesen Kondensator
ferner ein Strom "kalter" Luft fließt, d.h.
Luft, die von außen genommen
und über
eine Leitung 4 zum Kondensator 3 gesendet wird.
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Die
beiden Leitungen 2 und 4 enthalten zwei entsprechende
Ventilatoren 5, 6, die dazu dienen, den Trockenluftstrom
bzw. den Kühlluftstrom
zu zirkulieren. Ferner sind die Schäfte der zwei Ventilatoren 5 und 6 in
einer in der Fachwelt bekannten Art und Weise, auch über entsprechende
Mechanismen und Getriebe mit einem einzelnen Motor 7 verbunden,
so dass die Rotation dieses Motors die beiden Ventilatoren dazu
veranlasst, entsprechend synchron zu rotieren. Dieser Motor 7 wird
von (nicht dargestellten) zweckmäßigen Steuerungsmitteln
gesteuert, die geeignet sind, ihn in die zwei möglichen Rotationsrichtungen
zu drehen; dementsprechend können
die beiden Ventilatoren wahlweise in beide Richtungen rotieren,
auf jeden Fall jedoch auf eine gegenseitig konsistente Weise (d.h.
wenn ein erster Ventilator in eine bestimmte Richtung rotiert, rotiert
der zweite Ventilator immer in eine einzige und alleinige Richtung;
und wenn der erste Ventilator seine Rotationsrichtung ändert, ändert auch
der zweite Ventilator seine Rotationsrichtung).
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Im
traditionellen Betriebsmodus kann der Motor, der den Ventilator
betreibt, über
geeignete Bewegungsübertragungsmittel
auch dazu verwendet werden, zusätzlich
die Wäschetrommel
in Rotation zu versetzen.
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Ein
mit bekannten Mitteln und Verfahren aktivierter Hauptwiderstand 9 ist
innerhalb der Leitung 2 vorgesehen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Maschine auf folgende Weise verbessert: Bezug nehmend
auf 1, wird innerhalb der Leitung 2, und
vorzugsweise der Trommel vorgelagert, ein Hilfsheizwiderstand 10 angebracht,
der an Mittel angeschlossen ist, die weiter unten näher erklärt werden und
die geeignet sind, diesen wahlweise zu aktivieren bzw. auszuschalten.
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Im
Folgenden werden Zweck und Funktionsweise des Hilfswiderstands 10 erklärt: während der Anfangsphase
des Trocknungszyklus, wenn die Heizleistung höher ist als die normale, vom
Hauptwiderstand 9 gelieferte Heizleistung, wird der Hilfswiderstand
so zugeschaltet, dass eine zusätzliche Heizleistung
bereitgestellt wird, die das Ziel hat, die Trocknungsluft beschleunigt
zu erhitzen und damit den Gesamtzyklus abzukürzen.
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Wenn
jedoch die in der Trommel enthaltene Feuchtigkeit auf ein Niveau
erhitzt ist, das zum Verdampfen nötig ist, wird der Hilfswiderstand 10 nicht mehr
benötigt
und kann manuell oder automatisch ausgeschaltet werden; im letzten
Fall kann das Ausschalten beispielsweise von der Trockenlufttemperatur
oder von der seit dem Zeitpunkt des Zyklusstarts vergangenen Zeit
abhängig
gemacht werden.
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Indessen
zeigt diese Lösung – trotz
ihrer Fähigkeit
zur Verkürzung
der Zykluszeit – den
Nachteil, dass sie zusätzliche
elektrische Energie benötigt, woraus
sich eine Steigerung des Gesamtenergiebedarfs ergibt, die aber im
Gegensatz dazu so niedrig wie möglich
gehalten werden sollte.
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Um
diesen Nachteil zu überwinden,
wird der Hilfswiderstand 10 gemäß der vorliegenden Erfindung über ein
Schaltmittel 30 mit einer Schaltung in Verbindung gebracht,
die diesen in Serie mit einem Anschluss 19 des Motors 7 verbinden
und wahlweise die Verbindung trennen kann, so dass der Motor 7 wieder
mit seiner Nennspannung versorgt wird (vgl. 2).
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Es
lässt sich
leicht darstellen, dass eine solche technische Lösung Vorteile bietet, die Synergien aufweisen
und gleichzeitig einem korrekten Arbeiten der Maschine nicht im
Wege stehen; wenn der Hilfswiderstand 10 zugeschaltet ist,
wird der gewünschte Vorteil
zusätzlicher
Heizleistung zum Erhitzen der Luft in der Leitung 2 erreicht,
indessen die von der Maschine beanspruchte Gesamtenergie nicht erhöht, sondern
sogar geringfügig
reduziert wird, da die Gesamtimpedanz des den Motor 7 einschließenden Schaltkreises
zugenommen hat.
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Der
Effekt einer solchen Operation besteht darin, dass neben einer Erhöhung der
Gesamtheizleistung der Motor 7 mit einer geringeren Spannung versorgt
wird, mit einer entsprechenden Verringerung der Trommeldrehzahl
und der Drehzahlen der beiden Ventilatoren, woraus eine Reduzierung
des Masseflusses in den entsprechenden Leitungen 2 und 4 resultiert.
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Es
hat sich jedoch in der Praxis herausgestellt, dass, wenn die Aktivierung
des Hilfswiderstands 10 in der Anfangsphase des Trocknungszyklus
erfolgt, sich kein besonderer Nachteil ergeben würde, da in dieser Phase die
Verdampfung sehr schwach ist und deshalb keine Notwendigkeit einer normalen
Trommelbelüftung
besteht; überdies
hindert ein reduzierter Luftstrom durch die Trommel die Heizleistung
nicht daran, die Wäsche
zu erreichen, diese wird sogar erhöht, da die heiße Luft
in der Trommel länger
zirkuliert.
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Ein
solcher Betriebsmodus bringt einen weiteren Vorteil in Bezug auf
den Lärm.
Ein großer
Anteil des von einer Trocknermaschine erzeugten Lärms ist ja
von der Geschwindigkeit des Luftstroms abhängig; es ist offensichtlich,
dass eine reduzierte Ventilatorgeschwindigkeit mit einem reduzierten
Massenstrom einhergeht, und damit mit weniger Lärmabgabe.
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Es
muss auch daran erinnert werden, dass ein Teil des Maschinenlärms von
der in der Trommel herumwirbelnden Wäsche kommt, die ständig auf den
Trommelboden fällt.
Es versteht sich, dass bei einer geringeren Rotationsgeschwindigkeit
der Trommel auch dieser Lärm
entsprechend herabgesetzt ist.
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Es
ist des weiteren festzustellen, dass im Hinblick auf die Kondensationsfähigkeit
kein spürbares
Problem gegeben ist, da die aus der Trommel austretende Trockenluft
noch immer kalt genug und ein wenig feucht ist und also die Kondensatorwirkung in
den Anfangsphasen großteils
vernachlässigbar
ist und auch bei geringerer Betriebsgeschwindigkeit der Maschine
nicht modifiziert wird, wie eben erklärt.
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Bezug
nehmend auf 3, wird ein Schaltermittel 30 verwendet,
das mit den drei Polen 12, 13 und 14 versehen
und so angeschlossen ist, dass zwei seiner festen Pole 12 und 13 mit
entsprechenden Anschlüssen
R1 und R2 des Hilfswiderstands 10 verbunden sind, während der
dritte Pol 13, der zwischen den beiden ersten Polen beweglich
ist, mit einem Elektroanschluss 20 des Motors 7 verbunden ist;
einer der beiden festen Pole – in 2 der
Pol 14 – wird
dann an eine Leitung der elektrischen Wechselstromversorgung angeschlossen.
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Nach
der Anfangsphase muss die Maschine in ihre normale Konfiguration
zurückversetzt
werden; zu diesem Zweck können
erste automatische Steuerungsmittel 25 bereitgestellt werden;
diese in der Fachwelt wohlbekannten automatischen Mittel 25 sind
so implementiert und angeordnet, dass sie den Schalter 30 aktivieren,
so dass der Hilfswiderstand 10 nach vorbestimmten Parametern
oder Betriebsmodi zu- bzw. ausgeschaltet wird.
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Beispielsweise
kann der Widerstand 10 mit dem Start des Trocknungszyklus
zugeschaltet werden, und ausgeschaltet, wenn die Temperatur der Trocknungsluft
gemäß Feststellung
eines (nicht dargestellten) geeigneten Temperatursensors einen definierten
Wert erreicht, oder nachdem eine festgelegte Zeit nach dem Beginn
des Trocknungszyklus vergangen ist.
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Das
erste automatische Mittel 25 kann zweckmäßigerweise
so programmiert werden, dass es wahlweise in der abschließenden Phase
des Trocknungszyklus operativ ist; in der Praxis ist die Trocknungsluft
in dieser Phase, obwohl sie sehr heiß ist, möglicherweise nicht in der Lage,
die noch in der Wäsche
befindliche, geringe Restfeuchtigkeit abzuziehen, weshalb es sich
als sehr nützlich
erweist, eine kurze abschließende Überhitzung
zur Optimierung des Trocknungszyklus' bereitstellen zu können. Zudem ist in dieser Phase
eine allzu wirksame Belüftung
nicht unbedingt erforderlich, zumal die Wäsche beinahe getrocknet ist
und deshalb kein Bedarf besteht, größere Feuchtigkeitsmengen zu
entfernen oder die geringe Menge an Feuchtigkeit stark zu kondensieren.
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Das
erste automatische Mittel 25 kann entweder autonom operieren
oder durch manuelle Aktivierung des zweiten Mittels 26 ausgeschaltet
werden, um den normalen Betriebsmodus herzustellen, falls dies durch
besondere Erfordernisse nötig
sein sollte.
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Darüber hinaus
können
dritte Mittel 27 bereitgestellt werden, die geeignet sind,
den automatischen Betrieb des ersten Mittels 25 auszuschließen und
die den Hilfswiderstand 10 dem zugehörigen Schaltkreis vollständig manuell
zu-/abschalten können.
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Die
Arten der Implementierung solcher Steuerungsmittel 25, 26 und 27 sowie
der Mittel zur Versorgung des ersten Mittels 25 mit den
Daten über
die verstrichene Zeit und die zum Betrieb des Hilfswiderstands 10 benutzte
Temperatur sind allgemein bekannt und für einschlägig bewanderte Fachpersonen in
der relevanten Technik der Signalsteuerung und -verarbeitung leicht
erreichbar, weshalb diese Aspekte hier auch nicht näher dargestellt
werden.
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Es
hat sich auch herausgestellt, dass, wenn der Trocknungszyklus mit
dem bereits zugeschalteten Hilfswiderstand 10 beginnt,
es dazu kommen kann, dass die Spannung am Motor niedrig genug ist, um
ein Erreichen der Startreibung am Motor zu verhindern, weshalb der
Motor nicht fähig
ist, die Rotation aufzunehmen.
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Um
ein solches Problem zu vermeiden, wird eine Verbesserung in Form
einer Programmierung der Steuerungsmittel bereitgestellt, so dass
der Hilfswiderstand 10 erst nach dem Start der Motordrehung zugeschaltet
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch in einer von der oben beschriebenen
abweichenden Weise ausgeführt
sein, in der dieses unterschiedliche Ausführungsbeispiel praktisch auf
der Art der elektrischen Schaltung basiert, die an den Hilfswiderstand 10 angeschlossen
ist.
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Bezug
nehmend auf 4, ist ein Unterbrecherschalter 34 in
Serie in der mit dem Motor 7 verbundenen Leitung "L" platziert; die zwei Pole 32 und 33 des
Schalters 34 sind jeweils mit den zwei Anschlüssen des
Hilfswiderstands 10 verbunden; es ist dann klar, dass bei
geschlossenem Schalter 34 der Strom durch den Schalter 34 strömt und der
Widerstand 10 von dem Schalter 34 eindeutig kurzgeschlossen
wird.
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Die
oben beschriebene Schaltkreisanordnung könnte in Fällen bevorzugt sein, in denen
beide Pole des Hilfswiderstands 10 an die Leitung angeschlossen
werden können,
auch wenn sie nicht in Betrieb ist.
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Der
wesentliche Vorteil der Erfindung hat sich in einigen Vergleichstests
erwiesen, in denen beobachtet wurde, dass in einer normalerweise
auf den Markt erhältlichen
Maschine, die mit der gleichen Wäschelast
bei gleicher Feuchtigkeit beladen ist und bei gleicher Einstellung
des Trocknungszyklus (also bei identischen Testbedingungen, abgesehen
von der Tatsache, dass die Tests mit und ohne einen ordnungsgemäß im Trocknungszyklus
zugeschalteten Hilfswiderstand 10 durchgeführt wurden)
ein Unterschied zwischen den beiden Temperaturanstiegen und den
entsprechenden Mengen an entfernter Feuchtigkeit gemäß 5 gegeben
ist.
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Diese
Figur erscheint insofern eindeutig, als die begleitenden Informationen
selbsterklärend
sind; es wird jedoch betont, dass sich, wenn der Punkt "A" der Leitung 1, der die kumulative entfernte
Wassermenge im Fall des nicht aktivierten Hilfswiderstands darstellt,
und wenn der Punkt "B" der Leitung 2 den selben
Parameter, aber im Fall des zugeschalteten und aktivierten Hilfswiderstands
darstellt, herausstellt, dass nach 95 Minuten und nach 88 Minuten
die selbe Menge, etwa 2800 Kubikzentimeter, kondensiertes Wasser
in den beiden Tests entfernt wird.
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Die
getestete Trocknermaschine benützte
einen asynchronen Motor mit 190 W, 240 Vac, und der Hilfswiderstand
betrug 70 Ohm.