СУШИЛЬНАЯ МАШИНА С ВРАЩАЮЩИМСЯ БАРАБАНОМ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СУШИЛЬНОЙ МАШИНОЙ С ВРАЩАЮЩИМСЯ БАРАБАНОМ
DRYING MACHINE WITH ROTATING DRUM AND METHOD OF OPERATION OF DRYING MACHINE WITH ROTATING DRUM

Настоящее изобретение относится к сушильной машине с вращающимся барабаном и способу управления сушильной машиной с вращающимся барабаном.
Известны способы управления сушильными машинами с вращающимся барабаном, в которых: горячий воздух подают во вращающийся барабан так, чтобы он проходил по расположенному внутри барабана белью; измеряют импеданс белья с помощью измерительных электродов, расположенных с возможностью контакта с бельем; определяют влажность белья, исходя из измерений импеданса; и останавливают цикл сушки, если измеренное значение импеданса достигает по существу постоянного во времени порогового значения, связанного с заданной конечной влажностью.
Проведенные испытания показывают, что фактическая влажность белья в конце цикла сушки при использовании вышеупомянутых способов отличается от заданной конечной влажности в зависимости от количества/веса белья в барабане, причем разница особенно заметна при сушке отдельных типов белья, такого как хлопковое и/или белье из синтетических тканей.
На фиг.1 показан пример графика влажности различного количества/веса хлопкового белья, полученного на основании результатов измерений лабораторного теста с использованием известной сушильной машины. Видно, что при использовании способов управления, описанных выше (в которых импеданс белья сравнивают с постоянным во времени пороговым значением), при загрузках, принимающих значения в интервале приблизительно от 1 кг до 8 кг, процент влажности белья изменяется приблизительно от 24% до 11% веса белья соответственно. Другими словами, разница загрузки в 7 кг приводит к 13% разнице в конечной влажности, что, очевидно, недопустимо.
Чтобы достичь точного, стабильного значения конечной влажности, независимо от количества/веса белья, была предложена электронная система управления, сконфигурированная так, чтобы определять количество/вес белья в барабане с использованием датчиков веса, и чтобы соответственно регулировать пороговое значение. Это решение, тем не менее, дорого и сложно в производстве.
Поэтому были проведены тщательные исследования, чтобы предложить простое, недорогое решение, предназначенное для достижения точного, стабильного значения конечной влажности, независимо от количества/веса белья в барабане.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить решение, предназначенное для достижения вышеуказанных целей.
В соответствии с настоящим изобретением предложен способ управления, предназначенный для управления сушильной машиной с вращающимся барабаном так, чтобы высушить белье в барабане, содержащий следующие этапы, на которых:
- в запоминающее устройство сушильной машины записывают пороговое значение, изменяющееся с течением времени в соответствии с заданным профилем, и
- в заданные моменты времени цикла сушки белья:
- измеряют электрическую величину, показывающую влажность белья в момент времени цикла сушки;
- в каждый момент времени цикла сушки сравнивают измеренную электрическую величину с хранящимся в памяти пороговым значением, соответствующим данному моменту времени цикла сушки;
- определяют время завершения цикла сушки, исходя из результатов упомянутого сравнения.
Преимущественно, время завершения цикла сушки соответствует моменту времени цикла сушки, в который измеренная электрическая величина достигает порогового значения.
Предпочтительно, чтобы пороговое значение изменялось во времени в соответствии с заданным дискретным профилем.
Более предпочтительно, чтобы заданный дискретный профиль содержал множество различных пороговых значений, каждое из которых соответствует заданному интервалу времени цикла сушки и заданному количеству/весу белья.
В еще одном предпочтительном варианте осуществления пороговое значение изменяется во времени в соответствии с заданным непрерывным профилем.
Предпочтительно, чтобы электрическая величина представляла собой сопротивление/проводимость/импеданс, измеренный между, по меньшей мере, двумя измерительными электродами, расположенными таким образом, чтобы касаться белья в барабане.
Предпочтительно, чтобы способ содержал следующие этапы, на которых:
- вычисляют количество/вес белья, исходя из порогового значения, соответствующего времени завершения цикла сушки, и
- регулируют длительность этапа охлаждения, следующего после момента времени завершения цикла сушки, исходя из вычисленного количества/веса белья.
В первом аспекте настоящее изобретение относится к сушильной машине с вращающимся барабаном, содержащей:
- запоминающее устройство, в котором записано пороговое значение, изменяющееся во времени в соответствии с заданным профилем;
- электронный управляющий блок, выполненный так, чтобы:
- измерять электрическую величину, показывающую влажность белья в момент времени цикла сушки;
- сравнивать измеренную электрическую величину с пороговым значением, соответствующим этому времени цикла сушки; и
- определять время завершения цикла сушки, исходя из результатов сравнения.
Предпочтительно, чтобы в сушильной машине в соответствии с изобретением время завершения цикла сушки соответствовало моменту времени цикла сушки, в который измеренная электрическая величина достигает порогового значения.
Предпочтительно, чтобы в сушильной машине в соответствии с изобретением пороговое значение изменялось во времени в соответствии с заданным дискретным профилем.
Более предпочтительно, чтобы заданный дискретный профиль содержал множество различных пороговых значений, каждое из которых соответствует заданному интервалу времени цикла сушки и заданному количеству/весу белья.
В еще одном варианте осуществления сушильной машины в соответствии с изобретением пороговое значение изменяется во времени в соответствии с заданным непрерывным профилем.
Предпочтительно, чтобы в сушильной машине в соответствии с изобретением электрическая величина представляла собой сопротивление/проводимость/импеданс, измеренный между двумя электродами, касающимися белья.
Преимущественно, в сушильной машине в соответствии с изобретением блок управления выполнен с возможностью вычисления количества/веса белья, исходя из результатов сравнения порогового значения, соответствующего времени завершения цикла сушки, и регулирования длительности этапа охлаждения, следующего после момента времени завершения цикла сушки, исходя из вычисленного количества/веса белья.
В еще одном аспекте изобретение относится к электронному управляющему блоку, предназначенному для управления сушильной машиной с вращающимся барабаном, сконфигурированному так, чтобы реализовывать способ управления в соответствии с изобретением.
Неограничивающий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан график влажности белья для различного количества/веса белья, полученный при использовании известного способа управления сушильной машиной с вращающимся барабаном;
на фиг.2 - схематический вид в разрезе сушильной машины с вращающимся барабаном, реализующей способ управления сушильной машиной в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.3 - внутренняя боковая стенка приведенной на фиг.1 сушильной машины с вращающимся барабаном, в которой размещают датчики/электроды измерения влажности;
на фиг.4 - пример порогового значения, изменяющегося во времени в соответствии с заданным профилем, используемого в способе управления в соответствии с настоящим изобретением; и
на фиг.5 - пример блок-схемы последовательности операций способа управления, реализуемого сушильной машиной с вращающимся барабаном, показанной на фиг.2.
На фиг.1 ссылочной позицией 2 обозначена вся сушильная машина с вращающимся барабаном, содержащая внешний корпус 2, который, предпочтительно, установлен на полу на нескольких ножках.
Корпус 2 поддерживает вращающийся барабан 3 для белья, который определяет сушильную камеру 4 для белья 5 и вращается вокруг, предпочтительно, но не обязательно, горизонтальной оси 6 вращения. В альтернативном варианте осуществления (не показан) ось 6 вращения может быть вертикальной или наклонной. У сушильной камеры 4 имеется переднее отверстие 7, закрываемое дверцей 8, предпочтительно, шарнирно установленной на корпусе 2.
В барабан 3, который может вращаться вокруг оси 6 вращения посредством электродвигателя, схематично представленного на фиг.2 и обозначенного ссылочной позицией 9, подают горячий воздух, нагретый нагревательным устройством 10, при этом его подают в барабан 3, предпочтительно, с помощью вентилятора 11. Вентилятор 11, предпочтительно, но не обязательно, может приводиться в действие с помощью электродвигателя 9 или, в альтернативном варианте осуществления (не показан), с помощью вспомогательного электродвигателя (не показан), независимого от электродвигателя 9.
В примере на фиг.2 одна открытая сторона барабана 3 сушильной машины 1 преимущественно соединена с возможностью вращения и по существу воздухонепроницаемым образом с перфорированной внутренней стенкой 12, прикрепленной к боковой стенке корпуса 2, через которую горячий воздух попадает в барабан 3; внешняя открытая сторона барабана 3 преимущественно соединена с возможностью вращения и по существу воздухонепроницаемым образом с фланцем 13, прикрепленным к корпусу 2 и расположенным между дверцей 8 и передним отверстием 7.
В примере на фиг.2 и 3 фланец 13 надежно прикреплен к корпусу 2 и расположен у переднего отверстия 7 и, по меньшей мере, частично выступает внутрь часть барабана 3 так, чтобы его внутренняя поверхность была обращена к белью 5, когда оно загружено в барабан 3.
Нагревательное устройство 10 преимущественно может содержать один или несколько электрических нагревательных компонентов, таких как электрические резисторы (не показаны) или, в альтернативном варианте осуществления, тепловой насос.
При фактическом использовании вентилятор 11 выдувает поток осушающего воздуха, выработанного нагревательным прибором 10, в барабан 3, предпочтительно, через перфорированную внутреннюю стенку 12. После контакта с бельем 5 внутри барабана 3 насыщенный влагой осушающий воздух выходит из барабана 3, и его, предпочтительно, направляют в конденсирующее устройство 15, которое охлаждает осушающий воздух, чтобы сконденсировать содержащуюся в нем влагу. Для этого конденсирующее устройство 15 может снабжаться холодным воздухом, поступающим снаружи сушильной машины и подавать сухой воздух на вентилятор 11. Необходимо отметить, что конденсирующее устройство 15, как оно описано выше, применяют только в качестве примера в одном возможном варианте осуществления настоящего изобретения, его может не быть в случае вытяжной сушильной машины 1 с вращающимся барабаном (т.е. в которой горячий и насыщенный влагой осушающий воздух выходит из вращающегося барабана 3 непосредственно наружу сушильной машины 1 с вращающимся барабаном).
Сушильная машина 1 с вращающимся барабаном также содержит электронный управляющий блок 14, сконфигурированный так, чтобы управлять сушильной машиной 1 с вращающимся барабаном (предпочтительно, исходя из цикла сушки, выбранного пользователем посредством пользовательского интерфейса 18 управления, предпочтительно, выполненного на панели 16 управления сушильной машины 1), и чтобы выполнять цикл сушки белья, например, "цикл сушки белья из хлопка" и/или "цикл сушки белья из синтетической ткани".
Электронный управляющий блок 14 преимущественно также сконфигурирован так, чтобы управлять нагревательным прибором 10 и/или вентилятором 11, чтобы регулировать температуру и/или поток горячего воздуха в барабане 3 в соответствии выбранным циклом сушки белья.
Преимущественно, электронный управляющий блок 14 также предназначен для того, чтобы управлять электродвигателем 9 во время цикла сушки, чтобы регулировать скорость вращения барабана 3 вокруг оси 6 вращения в соответствии с выбранным пользователем циклом сушки.
Преимущественно, сушильная машина 1 также содержит датчики 22 влажности, функционально связанные с электронным управляющим блоком 14 и предназначенные для измерения влажности белья 5 во время цикла сушки; когда участок белья 5 касается датчиков 22 влажности, электронный управляющий блок 14 может измерить влажность этого участка белья 5.
На примере на фиг.3 датчики 22 влажности могут преимущественно содержать, по меньшей мере, одну пару электродов 23, предпочтительно, но не обязательно, расположенных на выступе 13 и направленных внутрь барабана 3, чтобы вырабатывать электрический сигнал, относящийся к электрической величине Z(ti) - например, сопротивлению и/или проводимости, и/или импедансу между электродами 23 - соответствующей влажности белья 5, когда оно касается электродов 23.
END
Электронный управляющий блок 14 преимущественно сконфигурирован так, чтобы принимать электрический сигнал от датчиков 22 влажности, чтобы определить электрическую величину Z(t), относящуюся к влажности белья 5; и чтобы определить время t завершения цикла сушки (т.е. время, в которое должен быть завершен цикл сушки), исходя из влажности, соответствующей электрической величине Z(t).
Преимущественно, сушильная машина 1 с вращающимся барабаном содержит запоминающее устройство (например, EPROM, микропроцессор и т.д.), не показано, предпочтительно, но не обязательно, содержащееся в электронном управляющем блоке 14, в котором записано пороговое значение Fc(t), изменяющееся во времени в соответствии с заданным профилем.
Преимущественно, электронный управляющий блок 14 сконфигурирован так, чтобы:
- измерять электрическую величину Z(ti) в заданные моменты ti времени цикла сушки;
- в каждый из этих моментов ti времени сравнивать измеренную электрическую величину Z(ti) с пороговым значением Fc(ti), соответствующим моменту ti времени цикла сушки;
END
- определять время t завершения цикла сушки, исходя из результатов вышеупомянутого сравнения.
END
END
Электронный управляющий блок 14, предпочтительно, сконфигурирован так, чтобы определять время t завершения цикла сушки в момент ti цикла сушки, в который измеренная электрическая величина Z(ti) достигает порогового значения Fc(ti). Другими словами, время t завершения цикла сушки преимущественно может соответствовать моменту ti цикла сушки, в который измеренная электрическая величина Z(ti) достигает порогового значения Fc(ti), соответствующего моменту ti цикла сушки.
Изменяемое во времени пороговое значение Fc(t) преимущественно может быть сохранено в сравнительной таблице (не показана), содержащейся в запоминающем устройстве, в которой содержится множество численных сравнительных значений, каждое из которых связано с одним и, предпочтительно, только одним заданным моментом ti времени цикла сушки.
Численные сравнительные значения, задающие пороговые значения Fc(t), предпочтительно, определяют экспериментально как функцию количества/веса белья, и, таким образом, они косвенно представляют соответствующее количество/вес белья.
Пороговое значение Fc(t) преимущественно может изменяться во времени в соответствии с заданным дискретным профилем, например ступенчатым профилем, в котором у каждой ступени имеется заданное численное значение, показывающее электрическую величину Z, и соответствует данному количеству/весу белья.
На фиг.4 только в качестве примера показано пороговое значение Fc(t), изменяющееся во времени в соответствии с заданным дискретным профилем. Более конкретно, на фиг.4 показано: временные диаграммы ZA(t), ZB(t), ZC(t) электрической величины Z(t), связанной с электрическим сигналом, вырабатываемым электродами 23 для трех различных значений загрузки WA=1 кг, WB=4 кг, WC=8 кг; и временные диаграммы МА, MB, МС влажности белья при значениях загрузки WA, WB, WC соответственно.
Как показано на фиг.4, в отличие от существующего уровня техники, при котором сравнение электрических величин ZA(t), ZB(t), ZC(t) при значениях загрузки WA, WB, WC с постоянным во времени пороговым значением SCF дает различные значения M1, M2, M3 влажности, у способа в соответствии с настоящим изобретением путем использования порогового значения Fc(t), изменяющегося во времени в соответствии с заданным профилем, имеется преимущество, заключающееся в том, что получают по существу одно и то же конечное значение MF влажности, независимо от количества/веса белья.
Более конкретно, в примере на фиг.4 пороговое значение Fc(t) содержит три отдельных численных значения: FcA, соответствующее весу WA белья; FcB<FcA, соответствующее весу WB белья; и FcC<FcB, соответствующее весу WC белья.
Необходимо отметить, что количество/вес белья преимущественно может быть определен косвенно, исходя из результатов сравнения электрической величины Z(t) и соответствующего порогового значения Fc(t).
Например, со ссылкой на фиг.4, если электрическая величина Z(t) на начальном этапе сушки больше первого порогового значения FcA или равна ему, то получают первое WA значение количества/веса белья; если электрическая величина Z(t) на промежуточном этапе сушки больше второго порогового значения FcB или равна ему, то получают второе WB значение количества/веса белья; и если электрическая величина Z(t) на конечном этапе сушки больше третьего порогового значения FcC или равна ему, то получают третье WC значение количества/веса белья.
В альтернативном варианте осуществления пороговое значение Fc(t) может изменяться во времени в соответствии с заданным непрерывным профилем, например, по существу приблизительно соответствующим гиперболической функции, в которой каждый участок функции соответствует данному количеству/весу белья.
На фиг.5 показана блок-схема последовательности операций, выполняемых в примере способа управления, реализуемого электронным управляющим блоком 14, чтобы управлять сушильной машиной 1 с вращающимся барабаном.
В начале цикла сушки электронный управляющий блок 14 присваивает нулевое значение управляющей переменной времени TIME=0 (блок 110) и запускает цикл сушки (блок 120), во время которого он управляет вращением барабана 3, включает нагревательный прибор 10 и запускает вентилятор 11, чтобы регулировать температуру и/или поток горячего воздуха в барабане 3 в соответствии выбранным пользователем циклом сушки.
В заданные моменты ti времени электронный управляющий блок 14 определяет электрическую величину Z(ti), соответствующую влажности белья, исходя из электрического сигнала от электродов 23, и вычисляет пороговое значение Fc(ti) (блок 130); и сравнивает электрическую величину Z(ti) с пороговым значением Fc(ti) (блок 140).
Если электрическая величина Z(ti) меньше порогового значения Fc(ti) (на выходе блока 140 получено НЕТ), то электронный управляющий блок 14 увеличивает переменную времени TIME=TIME+dt на заданное значение dt (блок 150) и повторяет действия в блоке 130.
END
Наоборот, если электрическая величина Z(ti) больше или равна пороговому значению Fc(ti) (на выходе блока 140 получено ДА), то электронный управляющий блок 14 определяет время t завершения цикла сушки (блок 160) и соответственно останавливает цикл сушки.
Электронный управляющий блок 14, предпочтительно, может остановить цикл сушки (блок 160) и преимущественно начать необязательный этап охлаждения белья (блок 170).
Остановка цикла сушки (блок 160), предпочтительно, может включать в себя отключение нагревательного устройства 10.
Целью этапа охлаждения является снижение высокой температуры (например, 70°C) белья до заданной низкой температуры (например, 50°C), при которой с бельем 5 может управляться пользователь.
END
На этапе охлаждения барабан 3 может продолжать вращаться, а ненагретый воздух подаваться в барабан 3. А также электронный управляющий блок 14 преимущественно может быть предназначен для того, чтобы: вычислять количество/вес белья 5, исходя из результатов сравнения порогового значения Fc(ti) в момент t завершения цикла сушки; и соответственно регулировать длительность этапа охлаждения. Для этого электронный управляющий блок 14 может содержать тестовые данные, сохраненные в таблице, посредством которых можно определить длительность фазы охлаждения для каждого количества/веса белья 5.
Способ управления, описанный выше, может быть с успехом реализован в виде программного обеспечения, которое можно загрузить в электронный управляющий блок 14 сушильной машины 1 с вращающимся барабаном, и которое разработано так, чтобы при его выполнении так конфигурировать электронный управляющий блок 14, чтобы он управлял сушильной машиной с вращающимся барабаном в соответствии с этим способом.
Помимо этого, при реализации в сушильной машине 1 с вращающимся барабаном без необходимости применения датчиков веса и им подобных, и, не увеличивая сложность и, таким образом, стоимость сушильной машины, при этом описанный способ обладает главным преимуществом, заключающемся в том, что в результате получают точное, стабильное конечное значение влажности белья, т.е. соответствующее заданному фиксированному значению, независимо от количества/веса белья.
Допуская косвенное вычисление количества/веса белья, описанный способ также обладает тем преимуществом, что позволяет подходящим образом регулировать этап охлаждения белья.
Ясно, что в описанную и показанную в этом документе сушильную машину с вращающимся барабаном и способ могут быть внесены изменения, но не отклоняясь от объема настоящего изобретения.