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Verfahren zum Waschen von Wäsche. in automatischen
Waschmaschinen
Gegenstand des Patents Nr. 209843istein Verfahren zum Waschen von Wäsche in automatischen Waschmaschinen 'das dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder Waschgang in zwei Arbeitsphasen unterteilt ist, in deren erster die Wäsche bei gleichzeitiger Aufheizung des Waschbades und in an sich bekannter Weise stetiger Wasserzu-und-ableitung und in der zweiten Phase bei erhöhter Temperatur der Flotte und abgeschalteter Wasserzu-und-ableitung gewaschen wird. Die während der ersten Waschphase dem Waschbad zugeführte Wassermenge beträgt annähernd 0,08 bis 0, 15 Liter pro Minute und kg Trockenwäsche.
Das Abschalten der stetigen Wasserzufuhr und damit das Ende der ersten Waschphase erfolgt bei einer WaschbadTemperatur zwischen 50 und 75 C.
Mit den vorerwähnten, den Gegenstand des Stammpatentes bildenden Massnahmen wird der Zweck verfolgt, den sich aus der Wäsche lösenden Schmutz frühzeitig aus der Flotte auszutragen, so dass in der Schlussphase der Waschoperation eine verhältnismässig saubere Flotte vorliegt. Dadurch wird neben einer merklichen Energie- und Waschmittelersparnis auch ein überraschender Mehreffekt inbezug auf den Weissgrad der Wäsche erzielt. In der ersten Waschphase kommt dem Schmutzlösungsvermögen und der Dispergierfähigkeit der Waschflotte besondere Bedeutung zu, weil die der Wäsche anhaftenden Schmutzteilchen zu Beginn des Waschganges möglichst schnell in die Flotte übergeführt und ausgetragen werden sollen. Mit steigender Temperatur der Waschflotte nimmt aber auch die mit der abgeleiteten Flotte abgeführte Wärmemenge zu.
Trägt man die Temperatur der Waschflotte ah Funktion der Zeit auf, so ergibt sich gegen Ende des Waschganges ein zunehmend flacherer Verlaufder Temperatur-Zeitkurve. Jenach Grösse der zugeführten Wärmeenergie und der ständig abgeführten Wassermenge tritt früher oder später der Fall ein, dass die Temperatur der Waschflotte nicht mehr ansteigt. Das kann bei zu grosser Wasserdurchströmung des Waschbades dazu führen, dass die für einen Waschgang erforderliche Endtemperatur von etwa 85 bis 900 C überhauptnichterreicht wird.
Wird jedoch, wie im Falle des Stammpatentes, gegen Ende der ersten Waschphase im sogenannten Umsteuer- bzw. Übergangspunkt die Wasserzufuhr unterbrochen und damit auch der konstante Laugenabfluss, so steigt die Temperatur der Waschflotte verhältnismässig schnell an, so dass die erforderliche Waschtemperatur von beispielsweise 900 C bald erreicht wird.
Das vorerwähnte, den Gegenstand des Stammpatentes bildende Verfahren hat sich in der Praxis gut bewährt. Indessen wurde durch eingehende Untersuchungen festgestellt, dass sich der Wirkungsgrad dieses Waschverfahrens noch wesentlich verbessern und eine weitere, erhebliche Energieersparnis erzielen lässt, wenn-wie das die Erfindung vorsieht'- der Übergang von der ersten auf die zweite Arbeitsphase bei Erreichen einer Waschbad-Temperatur erfolgt, die unterhalb 500 C, vorzugsweise bei400 C liegt, und die Dauer der ersten Waschphase bis zum Erreichen ihrer Endtemperatur weniger als 25 Minuten beträgt.
Dabei wird von folgenden Erkenntnissen ausgegangen :
Bei einer Vielzahl von Waschvorgängen wurde während der ersten Waschphase, u. zw. jeweils in Zeitintervallen von 5 Minuten, die aus dem Trommelraum abfliessende Flotte auf ihren Gehalt an Verunreinigungen untersucht. Diese Untersuchungen bezweckten die getrennte Ermittlung der Gehalte an groben Verunreinigungen, wie beispielsweise Schwebstoffen, Russ, Staub u. dgl., an sonstigen anorganischen und
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organischen Stoffen - ausser Fetten - und schliesslich an Fetten. Dabei ergab sich, dass mindestens 750/0 der groben Verunreinigungen bereits bei Erreichen einer Flottentemperatur von 4 C ausgetragen werden.
Während die Austragefähigkeit z. B. für Leibwäsche im Temperaturintervall von 35 bis 450 C am grössten ist, entsprechen annähernd 45 % der Verunreinigungen, liegt das Austragemaximum z. B. bei Gardinen bei noch niedrigeren Temperaturen. Weitere 20 % der bis zur Temperaturschwelle von 45 C aus dem Trommelraum entfernten Verunreinigungen wurden im Temperaturintervall von 10 bis 35 C ausgeschieden.
Unter Berücksichtigung der bei automatischen Waschmaschinen üblichen Gesamtdauer für die Waschoperationen von etwa 55 Minuten hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die unterhalb 590 C liegende Übergangstemperatur in weniger als 25, vorzugsweise bereits innerhalb von 20 Minuten erreicht wird.
Da einerseits die Temperatur des Waschbades bei Beendigung der ersten Waschphase sowie die dazu er- forderlich8 Aufheizzeit bekannt sind und anderseits die Konstruktionsdaten der Maschine vorliegen, kann jetzt auch die günstigste Anschlussleistung der Maschine ermittelt werden. So hat es sich gezeigt, dass bei einer Trommelwaschmaschine, bei der während der ersten Waschphase eine Flüssigkeitsmenge dem Trommelraum zu-und eine gleich grosse Flottenmenge abgeführt wird, die zum Aufheizen des Waschbades aufzubringende Heizleistung weniger als 0,75 kV pro kg Wäschgewicht betragen kann. Diese gleiche Anschlussleistung wird auch bis zur Erreichung der vorgeschriebenen Waschtemperaturvon 90 bis 950 C während der zweiten Waschphase beibehalten.
Eine in solcher Weise ausgerüstete Waschmaschine kann mit dem zur Durchführung des vorerwähnten Verfahrens minimalsten Energieaufwand betrieben werden. So besitzt beispielsweise eine für 5 kg Wäsche ausgelegte und nach dem obigen Verfahren arbeitende Waschma- schine eine Anschlussleistung von 3, 75 kW bis 4 kW.
An Hand der Zeichnung sei das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 Diagramme, indenen Untersuchungsergebnisse über den Umfang und die Zusammensetzung der während des stetigen Wasserzu-und-abflusses ausgetragenen Verunreinigungen wiedergegeben sind, und Fig. 4 ein Arbeitsdiagramm einer nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitenden Waschmaschine.
In den Diagrammen der Fig. 1-3 sind jeweils auf der Abszisse die laufende Zeit des Waschganges und auf der Ordinate der auf die Gesamtmenge der Verunreinigungen bezogene Prozentgehalt der ausgeschiedenen Verunreinigungsmenge aufgetragen. Die diesbezüglichen Messergebnisse wurden mit folgender Versuchs-Anordnung gewonnen :
In eine automatische Trommelwaschmaschine mit einem Trommelrauminhalt von 53 Litern wurden 4 kg Wäsche eingegeben, wonach die Trommel mit 17, 2 Liter Wasser von 100 C gefüllt wurde, so dass während des Beginns des Waschganges ein Flottenverhältnis von 4, 3 : 1 vorlag. Alsdann wurden bei ständigem Zufluss einer Frischwassermenge von 0, 08 Liter pro Minute der Waschgang und die Heizung zur Erwärmung der Flotte eingeschaltet.
Mit Hilfe eines am Überlauf der Waschtrommel angeordneten Auf- fanggefässes wurde jeweils nach 3 Minuten die Menge der ausfliessenden Flotte gemessen und die aufgefangene Flotte nach bekannten Verfahren auf ihren Gehalt an Verunreinigungen untersucht. Diese Untersuchungen erstrecken sich auf a) den Gehalt an groben, partikelförmigen Stoffen, im wesentlichen Schwebstoffe, wie Staub, Flusen u. dgl., die durcheinen Filtervorgang aus der Flotte ausgeschieden werden konnten (Fig. 1), b) den Gehalt an Eiweissstoffen, Säuren, Salzen u. dgl. ausschliesslich der Fette (Fig. 2) und schliesslich c) den Gehalt an Fettstoffen, wie Fette, Fettsäuren, Wachse, Öle u. dgl. (Fig. 3).
Während des Wasciiganges wuraen handelsübliche Waschmittel der Trommel bzw. der Flotte zugeführt. Als Waschgut diente vornehmlich im Haushalt anfallende Wäsche. Die Untersuchungen erstreckten sich auf12 Waschvorgänge. die in einem Zeitraum von acht Arbeitstagen durchgeführt wurden. Die in den Diagrammen wiedergesehenen Werte sind die aus diesen Waschvorgänge gemessenen und errechneten Mittelwerte.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden schon bald nach dem Einschalten der Maschine die groben Verunreinigungen, wie Staub u. dgl., ausgeschieden, wobei ein ausgeprägtes Maximum auftritt, das zwischen 10 und 25 Minuten Betriebsdauer der Maschine liegt, entsprechend einem Temperatur-Intervall von 20 bis 45 C. Jenseits dieses Bereiches fällt die Kurve stark ab. Hier werden also im weiteren Verlauf des Waschp"ozesses kaum noch grobe Verunreinigungen ausgeschieden.
Einen wesentlich andern Verlauf zeigt das Diagramm in Fig. 2. Mit zunehmender Dauer des Waschprozesses werden hier anfangs nur geringe, sodann in den höheren Temperaturbereichen grössere Mengen der unter b) genannten Verunreinigungen aus der Flotte ausgetragen, wobei im Temperaturbereich von 50 bis 600 C der Übergang dieser Stoffe in die Flotte am stärksten ist.
Einen ähnlichen Verlauf zeigt auch das Diagramm nach Fig. 3, das sich auf die Ausscheidung der Fette od. dgl. Stoffe bezieht. Hiefür ist-wie an sich bekannt-eine wesentlich höhere Temperatur der Flotte
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mit zunehmender Dauer und Temperatur des Waschganges ständig an, wobei das Maximum erst oberhalb von 800 C auftritt.
Die vorerwähnten Untersuchungsbefunde zeigen, dasses zur Ausscheidungdergroben Verunreinigunaen nicht notwendig ist, der Flotte - wie im Falle des Stammpatentes - bis zu einer Temperatur von 50 bis 75 C stetig eine Frischwassermenge zu-und abzuführen, vielmehr wird, wie das insbesondere die Fig. 1 deutlich macht, die Frischwasserzufuhr vorteilhaft-bereits vor Erreichen einer Temperatur vpn. 500 C - vorzugsweise schon bei400C - unterbunden, da dannbereitsder grössere Teil der Verunreinigungen, nämlich annähernd 65 Gel.-% der Gesamtverunreinigungen, mic der Flotte ausgetragen sind.
Dadurch wird nicht nur eine Ersparnis an Wasser und Heizungsenergie erzielt, sondern zugleich auch vermieden, dass die sich sonst bei höheren Flottentemperaturen teilweise lösenden oder dispergierenden Verunreinigungen -sich in fein verteilter Form wieder auf dem Waschgut niederschlagen, wo sie in dieser Form, auch durch mehrmaliges Spülen der Wäsche, nur schwier ig zu entfernen wären.
Die für den Betrieb der Waschmaschine aufzubringende Leistung N für jeweils 1 kg Waschgut ergibt sich in erster Näherung aus der Beziehung
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Dabei bedeutet v die der Maschine in der Zeiteinheit (min) zuströmende Flüssigkeitsmenge pro kg Wasch-
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von etwa 0,178 Kcal/sec, entsprechend einer Anschlussleistung von rund 0,75 kV.'.'
Bei dem inFig. 4dargestellten Arbeits-Diagramm ist auf der Abszisse wiederum die Zeit t (min) und auf der Ordinate die Bad-Temperatur T (in Grad C) aufgetrageli. Im Bereich der ausgezogenen Kurve 1 wird der Waschtrommel stetig eine vorbestimmte Wassermenge zugeführt und eine gleich grosse Flottenmenge abgezogen.
Im vorliegenden Beispiel wird bei einer Temperatur von 40 C, entsprechend einer Betriebsdauer von annähernd 20 Minuten, die Wasserzufuhr abgestellt. Durch die Bewegung der Waschtrommel und damit auch der Flotte wird anfänglich noch Wasser in den offenen Überlauf getrieben, so dass eine gewisse Wassermenge zunächstnoch abfliesst. Da der Kaltwasserzufluss aufgehört hat, steigt die Temperatur entsprechend der schwach gekrümmten Kurve 2 stärker als bisher an. Sobald nach einer gewissen Zeit kein Wasser mehr über den Überlauf abfliesst, steigt die Temperatur etwa proportional mit der Waschzeit bis zur Erreichung der vorgeschriebenen Waschtemperatur von 900 C schnell an, entsprechend dem Kurvenabschnitt 3.
Alsdann wird bei Auúechterhaltung der Temperatur der Waschgang zu Ende geführt (Abschnitt4der Temperaturkurve).
Die Menge der Waschflotte im Behälter der Waschmaschine ist während des gesamten Waschganges annähernd konstant. Sie nimmt lediglich zu Beginn der zweiten Waschphase etwas ab, bedingt durch die infolge der Trommelbewegung anfänglich noch über den Überlauf abströmende Wassermenge, die annähernd 0, 2bis 0, 3Liter pro kg Wäsche beträgt.
Der Mehraufwand an Energie gegenüber den bekannten, nicht n & chdemStrömungsprinziparbeiten- den Verfahren, deren Temperaturverlauf der gestrichelt eingezeichneten Kurve 3'entspricht, kann aus dem gegenseitigen Abstand der Kurven 3, 3'ersehen werden. Die Fläche 5 entspricht der Wärmemenge, die in der ersten Arbeitsphase mit der durch den Überlauf abströmenden Flottenmenge ausgetragen wird.
Berücksichtigt man aber, dass durch das erfindungsgemässe Verfahren entweder ein Vorwaschgang eingespart oder verkürzt und auch die Dauer des Hauptwaschganges verringert werden kann, so führt es insgesamt doch zu einer wesentlichen Energieersparnis. Das gilt auch gegenüber jenen bekannten Verfahren, bei denen während des Waschganges ständig Frischwasser zugeführt und eine gleich grosse Flottenmenge abgeführt wird und deren charakteristischen Temperatur-Zeitverlauf die Kurve l'wiedergibt. Ihm gegenüber bringt das Verfahren gemäss der Erfindung einen der Fläche 6 entsprechenden Energie gewinn. Auch hinsichtlich-siner möglichen, an sich bekannten pulsierenden Frischwasserzufuhr gemäss der abgetrennten Kurve 7 besitzt das neue Waschverfahren in energetischer Hinsicht Vorteile.
Darüber hinaus besteht bei einer pulsierenden V.'asserzuführung ein weiterer Nachteil darin, dass die groben Verunreinigungen während
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eines mehr oder weniger langen Zeitintervalles in der Flotte verbleiben. Dadurch werden diese Verunreinigungen, einerseits infolge der mechanischen Wirkung der Trommel und zum andern wegen der chemi- schen Einwirkung durch das Waschmittel, aufgespalten, so dass sie in fein verteilter Form in der Flotte vorliegen und auch durch einen weiteren Wasserstoss nicht mehr in dem gewünschten Umfang aus dem Trommelraum ausgeschieden werden können.
Die Erfindung kann im Rahmen der aufgezeigten Merkmale auf mannigfache Weise abgeändert und weiter ausgebildet werden. So kann beispielsweise die während der ersten Arbeitspause der Trommel stetig zugeführte Flüssigkeitsmenge eine höhere Temperatur als die Temperatur am Kaltwassereinlauf besitzen. Auch besteht durchaus die Möglichkeit, der stetig zufliessenden Flüssigkeitsmenge ein oder mehrere Waschmittel zuzufügen. Schliesslich ist auch möglich, während der zweiten Waschphase eine an sich bekannte, stossweise Wasserzufuhr mit kurzer Impulsbreite vorzunehmen oder eine ein-oder mehrmalige, kurzzeitig unterbrochene Wasserzufuhr während der ersten Arbeitsphase vorzusehen.