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Einrichtung zur Auswuchtung fliegend gelagerter Schleudertrommeln, insbesondere von
Waschmaschinen
Die Schleudertrommeln von Wäschezentrifugen und Waschvollautomaten mit Schleudergang sind in der Regel fliegend gelagert, wobei ihre Achslage vertikal oder horizontal sein kann. Schleudertrommeln mit vertikaler Rotationsachse bedürfen im allgemeinen keines besonderen Unwuchtausgleichs, da bei dieser Anordnung das zu zentrifugierende Gut von Hand aus annähernd gleichmässig über den Trommelumfang verteilt und die noch verbleibende Unwucht durch federnde Aufhängung der Trommel oder der Trommelwelle gedämpft werden kann.
Bei Schleudertrommeln mit horizontaler Achse ist hingegen eine gleichmässige Massenverteilung nicht möglich, wodurch die im Schleudergang auftretende Unwucht so erheblich ist, dass sie nur durch komplizierte Dämpfungseinrichtungen, letzthin aber nur durch Herabsetzung der Umfangsgeschwindigkeit der Schleudertrommel in zulässigen Grenzen gehalten werden kann.
Da aber bekanntlich die Zentrifugalkraft und damit auch der Entwässerungsgrad bei gegebenem Trommeldurchmesser eine Funktion des Quadrats der Umfangsgeschwindigkeit ist, so nimmt schon bei verhältnismässig geringer Verkleinerung der letzteren der Entwässerungsgrad ganz erheblich ab. Bei Schleudertrommeln mit horizontaler Drehachse, die man zum Verhindern unzulässiger Unwuchtkräfte nur mit herabgesetzter Umfangsgeschwindigkeit arbeiten lassen kann, beträgt daher der Entwässerungsgrad in der Regel lediglich 30-50% des mittels der besser ausgewuchteten Vertikalzentrifugen erzielten Wertes.
Wenngleich bei modernen Waschvollautomaten die auftretende Unwucht im Gerät selbst gedämpft wird, so dass eine verankerungslose Aufstellung der Maschine ermöglicht ist, verbleibt doch zumindest eine beträchtliche Überbeanspruchung der Hauptlager, der Trommelwelle und aller mitschwingenden Teile, wodurch die Lebensdauer der Maschine verkürzt wird. Überdies wird ein nicht unwesentlicher Teil der Antriebsleistung durch die die Schwingungen dämpfenden Einrichtungen aufgezehrt.
Es ist auch bereits eine Einrichtung zur Auswuchtung fliegend gelagerter Schleudertrommeln bekannt, die einen auf der Antriebswelle allseitig ausschwenkbar gelagerten, durch die Schleudertrommel im Sinne des Ausgleichens der Unwucht derselben verstellbaren Ausgleichskörper aufweist. Bei dieser bekannten Ausführung steht der die vertikale Antriebswelle glockenartig umgebende Ausgleichskörper mit dem oberen Ende der Antriebswelle über ein Kardangelenk in Verbindung, wobei er die Schleudertrommel mittels eines an ihm vorgesehenen, nach oben ragenden Zapfens trägt, mit dem die Schleudertrommel ebenfalls über ein Kardangelenk verbunden ist. Für Schleudertrommeln mit horizontaler Drehachse ist eine solche Ausführung von Anbeginn unbrauchbar.
Aber auch für den Unwuchtausgleich von Schleudertrommeln mit vertikaler Drehachse ist die bekannte Ausbildung nicht geeignet, es sei denn, dass der glockenförmige Ausgleichskörper in seiner maximal ausgeschwenkten Stellung, in welcher er sich mit seinem unteren Rand einseitig gegen die Antriebswelle abstützt, gerade eine Unwucht ergäbe, die gleich gross sein würde wie die Unwucht der mit dem zu behandelnden Gut gefüllten Schleudertrommel, eine Voraussetzung, die schon im Hinblick auf die jeweils verschiedene Menge des in die Schleudertrommel eingebrachten Gutes im praktischen Betrieb wohl niemals zutreffen wird.
Darüber hinaus sind bei der bekannten Ausführung auch keine Mittel vorgesehen, welche die ausgeschwenkte Schleudertrommel und den dementsprechend ausgeschwenkten Ausgleichskörper bei abnehmender Unwucht der Schleudertrommel in eine zur Antriebswelle koaxiale Stellung zurückführen würden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die besagten Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung zu schaffen, die durch automatischen und hiebei kontinuierlichen Ausgleich der jeweils auftretenden Unwucht der Schleudertrommel auch bei höchsten Trommelumfangsgeschwindigkeiten und horizontal liegender Trommelachse allen Schwingungserscheinungen vorzubeugen vermag, wobei sie bei abnehmender Trommelunwucht auch eine automatische Rückführung der Schleudertrommel und des Ausgleichskörpers in die zur Antriebswelle koaxiale Ausgangsstellung dieser Teile gewährleistet.
Erfindungsgemäss wird dies insbesondere dadurch erreicht, dass zur Kopplung der Schleudertrommel mit dem Ausgleichskörper eine an der Schleudertrommel angreifende, sich am Rand eines an der Antriebswelle starr befestigten Spannflansches abstützende und anderseits mit dem Ausgleichskörper in Verbindung stehende, scheibenartige Feder vorgesehen ist, welche Schleudertrommel und Ausgleichskörper im Sinne der Rückführung dieser Teile in ihre zur Antriebswelle koaxiale Stellung belastet. Hiebei kann der Ausgleichskörper als
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die Schleudertrommel unter Belassung eines Zwischenraumes übergreifender, in bezug auf seine Achse ausgewuchteter, napfförmiger, gegebenenfalls in seinem Umfangsbereich mit Ausnehmungen versehener Rotationskörper ausgebildet sein.
Weitere erfindungsgemässe Merkmale sind an Hand der Zeichnung beschrieben, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wiedergibt. Fig. l zeigt die Einrichtung im Axialschnitt bei in bezug auf die Achse der Antriebswelle nicht ausgeschwenkter Schleudertrommel und nicht ausgeschwenktem Ausgleichskörper, Fig. 2 gibt in einer der Fig. l analogen Darstellung Schleudertrommel und Ausgleichskörper in gegenseitig verschwenktem Zustand wieder, Fig. 3 veranschaulicht die zwischen Schleudertrommel und Ausgleichskörper vorgesehene scheibenartige Feder und Fig. 4 ist ein der Fig. 3 zugeordneter Seitenriss.
Mit 1 ist der Ausgleichskörper bezeichnet, der auf der Antriebswelle 2 unter Zwischenschaltung eines durch eine Gummimuffe gebildeten, elastischen Zwischenstücks 3 gelagert und damit in bezug auf die Achse a der Antriebswelle allseitig ausschwenkbar ist, wobei dann seine eigene Achse mit jener der Antriebswelle einen dem jeweiligen Ausschwenkausmass entsprechenden Winkel einschliesst.
Die mit 4 bezeichnete Schleudertrommel ist ebenfalls in bezug auf die Antriebswellenachse a allseitig ausschwenkbar angeordnet, zu welchem Zweck sie mit einer sie tragenden Platte 5 verbunden ist, die ihrerseits an der Antriebswelle 2, u. zw. an einem in die Stirnfläche derselben eingeschraubten Wellenfortsatz 6, schwenkbar
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der Antriebswelle allseitig aus ihrer senkrechten Mittelstellung um einen gewissen Betrag verdrehbar ist, was das dementsprechende allseitige Ausschwenken der an ihr befestigten Schleudertrommel 4 ermöglicht.
Der Abstand der die Schleudertrommel 4 tragenden Platte 5 von dem an der Antriebswelle 2 starr befestigten Spannflansch 13, auf dessen sonstige Bedeutung noch näher eingegangen wird, ist dabei entsprechend dem gewünschten Ausmass der allseitigen Ausschwenkbarkeit der Schleudertrommel 4 gewählt.
Das maximale Ausmass der Trommelausschwenkbarkeit ist nach allen Richtungen hin dasselbe.
Zwischen dem Ausgleichskörper 1 und der Schleudertrommel 4 ist die scheibenartige Feder 8 vorgesehen, über welche der Ausgleichskörper bei ausgeschwenkter Schleudertrommel im Sinne des Ausgleichs der Unwucht der Trommel und der in dieser eingelagerten Wäsche verstellbar ist. Der Ausgleichskörper 1 ist hiebei als die Schleudertrommel 4 unter Belassung eines Zwischenraumes 9 übergreifender, in bezug auf seine eigene Achse ausgewuchteter, napfförmiger Rotationskörper ausgebildet, der bei in einer Richtung ausgeschwenkter Schleudertrommel durch die Feder 8 in jeweils entgegengesetzter Richtung ausgeschwenkt ist.
Zwischen Schleudertrommel und Ausgleichskörper ist ein zur Abstützung des ausgeschwenkten Ausgleichskörpers an der ausgeschwenkten Schleudertrommel dienender, vorliegend durch einen Gummiring gebildeter, federnder Anschlag 10 vorgesehen, der am Ausgleichskörper 1 im Bereich des verstärkten Randes 11 desselben angeordnet ist. Wie in Fig. l und 2 mit strichlierten Linien angedeutet, kann der federnde Anschlag aber auch zwischen dem Schleudertrommelboden und dem Boden des Ausgleichskörpers 1 vorgesehen sein. Er ist für diesen Fall mit 10 a bezeichnet. Der Boden des napfförmigen Ausgleichskörpers 1 ist in seinem Umfangsbereich mit Ausnehmungen 1 a versehen.
Die zwischen Ausgleichskörper und Schleudertrommel vorgesehene Feder 8 weist hebelartig wirkende Federlamellen 12 auf, die über ihre einen Enden über die Tragplatte 5 mit der Schleudertrommel in Verbindung stehen, wogegen ihre andern Enden am Ausgleichskörper angreifen, wobei der an der Antriebswelle 2 befestigte Spannflansch 13 die Federlamellen 12 in elastisch durchgebogenem Zustand hält. Die über ihre einen Enden mit der Schleudertrommel 4 in Verbindung stehenden Federlamellen sind durch Durchbrechungen 14 des Ausgleichskörpers 1 hindurchgeführt und greifen mit an ihren andern Enden vorgesehenen hakenförmigen Abbiegungen 15 am Ausgleichskörper an. Die mit der Schleudertrommel in Verbindung stehenden Enden der Federlamellen sind zu einem Tellerteil ss vereinigt, von dem die einzelnen Federlamellen in radialer Richtung abstehen.
Die gesamte, zwischen Schleudertrommel und Ausgleichskörper vorgesehene Feder wird somit von dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten, scheibenförmigen Stahlblechteil gebildet, der im undeformierten Zustand bis auf die Lamellenendabbiegungen 15 eben ist, jedoch im eingebauten, elastisch deformierten Zustand die aus den Schnittdarstellungen der Fig. l und 2 entnehmbare, tellerartig Form aufweist. Die elastische Deformation der Feder wird, wie bereits erwähnt, durch den Spannflansch 13 bewirkt, der mittels eines Keiles 17 auf der Antriebswelle 2 befestigt ist und über seinen wulstförmigen Rand 18 die Feder tellerartig durchwölbt.
Da hiebei letztere die Tragplatte 5 und damit die Schleudertrommel 4 vom Wellenfortsatz 6 abzuschieben trachtet, ist an dessen Ende ein Knopf 19 mit einem kugelflächigen Teil 20 vorgesehen, an welchem sich die Tragplatte 5 und damit die Schleudertrommel 4 abstützt. Was hingegen den Ausgleichskörper 1 betrifft, so wird dieser durch die elastisch deformierte Feder zu dem auf der Antriebswelle 2 sitzenden Spannflansch 13 gedrückt, gegen welchen er sich unter Zwischenlage einer Erweiterung 21 des durch die Gummimuffe gebildeten elastischen Zwischenstücks 3 abstützt.
Der auf die Antriebswelle 2 aufgekeilte Spannflansch 13 dient auch zum Antrieb der Schleudertrommel
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unter Verformung der Feder 8 an den Federlamellen 12 mit einem so hohen Reibungsschluss an, dass dadurch die erforderliche Drehmomentübertragung auf die Feder und damit auch auf die Schleudertrommel und den Ausgleichskörper gewährleistet ist. Der solcherart Schleudertrommel und Ausgleichs-
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körper antreibende Spannflansch 13 kann übrigens mit der Feder auch in formschlüssiger Verbindung stehen, ebenso die Feder 8 mit der die Schleudertrommel 4 tragenden Platte 5.
Die Wirkungsweise ist folgende : Tritt durch die in die Schleudertrommel 4 eingebrachte Wäsche während der Trommelrotation eine Unwucht auf, dann wird die Trommel aus ihrer in Fig. 1 wiedergegebenen, zur Antriebswelle 2 konzentrischen Lage ausgeschwenkt, wodurch die Tragplatte 5 aus ihrer zur Antriebswellenachse a senkrechten Stellung gedreht wird.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nähert sich dabei jener Teil der Tragplatte 5, der in bezug auf die Antriebswellenachse a auf der Seite der die Unwucht verursachenden Masse (Wäsche) liegt, dem Spannflansch 13, wogegen sich der diametral liegende Teil
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zwischen Schleudertrommel und Ausgleichskörper vorgesehenen Feder 8, die von den dem Spannflansch
13 nunmehr näher liegenden Bereichen der Tragplatte 5 ausgehen, stärker durchgebogen werden, wogegen jene Federlamellen 12, die von den dem Spannflansch nunmehr entfernter liegenden Tragplattenbereichen ausgehen, sich etwas verflachen können.
Da aber der Ausgleichskörper 1 auf der Antriebswelle 2 ebenfalls allseitig ausschwenkbar angebracht ist, so wird jener Teil desselben, an welchem die nunmehr einer stärkerenDeformationunterworfenenFederlamellen angreifen, gegen die Schleudertrommel4 hingeschwenkt, was eine entgegengesetzte Schwenkbewegung des in bezug auf die Antriebswellenachse a gegenüberliegenden
Ausgleichskörperteils zur Folge hat. Der Ausgleichskörper 1 wird somit durch die hiebei hebelartig wirkenden, sich gegen den Spannflansch 13 als Hebelwiderlager abstützenden Federlamellen aus seiner in bezug auf die Antriebswellenachse a konzentrischen Lage ausgeschwenkt, u. zw. im entgegengesetzten
Sinn zur Ausschwenkung der Schleudertrommel 4.
Die besagte Ausschwenkung des Ausgleichskörpers und damit des verstärkten Randes 11 desselben ergibt aber eine Unwucht, die, auf die Antriebswelle 2 bezogen, jener der Schleudertrommel 4 entgegengesetzt wirkt, also letztere auszugleichen trachtet. Das aus der Schleudertrommel austretende Wasser kann dabei ebenfalls, zumindest teilweise, als ausgleichende Unwucht wirksam werden, da es infolge der Schrägstellung des napfförmigen Ausgleichskörpers im Bereiche der grössten Auslenkung desselben durch den federnden Anschlag 10 am Ausfliessen aus dem Ausgleichskörper gehindert wird.
Es bildet sich der in Fig. 2 bei 22 angedeutete, sich annähernd über einen Winkelbereich von 1800 erstreckende Wasserkörper, dessen innere Begrenzung durch die von der Antriebswellenachse a am weitesten entfernt verlaufenden Begrenzungsbereiche der im Boden des Ausgleichskörpers vorgesehenen Ausnehmungen 1 a bestimmt ist. Wird der federnde Anschlag zwischen den Böden der Schleudertrommel und des Ausgleichskörpers angebracht (siehe 10 a), dann kann das aus der Schleudertrommel ausgetretene Wasser durch andere Vorkehrungen, beispielsweise durch entsprechendes Einbördeln des Ausglf ichskörperrandes, am Ausfliessen aus dem rotierenden Ausgleichskörper gehindert werden.
In ihrem Bestreben, immer weiter auszuschwenken, ist die Schleudertrommel 4 durch den bereits erwähnten, konstruktiv vorgegebenen Abstand der Tragplatte 5 vom Spannflansch 13 allseitig begrenzt.
Jedoch auch dann, wenn die Schleudertrommel bereits ihre maximal ausgeschwenkte Stellung erreicht hat, wirken diejenigen Federlamellen, die dabei stärkerer Deformation unterworfen sind, weiterhin im Sinne eines weiteren Ausschwenkens des Schleuderkörpers 1, u. zw. so lange, bis der Ausgleichskörper über den an ihm angebrachten, als Gummiring ausgebildeten federnden Anschlag 10 bzw. 10 a die Schleudertrommel 4 berührt, um an ihr ein Widerlager zu finden (Fig. 2).
Ist nun jene ausgleichende Unwucht, die bei maximal ausgeschwenkter Schleudertrommel 4 dem an diese über den Anschlag 10 bzw. 10 a anliegenden Ausgleichskörper 1 innewohnt, gleich gross wie die grösstmögliche Unwucht der maximal ausgeschwenkten Schleudertrommel, dann heben sich die jeweils auftretenden Unwuchten und Gegenunwuchten spätestens bei erzielter maximaler Trommelausschwenkung gegenseitig auf, was nichts anderes bedeutet, als dass dann das gesamte, an der Antriebswelle 2 fliegend gelagerte System völlig unwuchtfrei rotiert.
Durch den während des Schleuderganges zufolge des Entwässerns der Wäsche auftretenden Gewichtsverlust des die Unwucht erzeugenden Trommelinhalts verringert sich die Unwucht der Schleudertrommel allmählich, wodurch die Trommel durch die nunmehr überwiegende Gegenunwucht des Ausgleichskörpers über den federnden Anschlag 10 bzw. 10 a und durch die zentrierende Kraft der Federlamellen 12 und des Federteiles 16 von der ausgeschwenkten Stellung gegen ihre zur Antriebswellenachse a koaxiale Stellung hin zurückgedrängt wird.
Die diesem Zurückdrängen entsprechenden Reaktionskräfte und die dabei stattfindende Vergleichmässigung der Spannung sämtlicher Federlamellen bewirken dabei, dass auch der Ausgleichskörper 1 in eine in bezug auf die Antriebswellenachse weniger ausgeschwenkte Stellung übergeführt wird, zumal der in sich ausgewuchtete Ausgleichskörper schon zufolge des Kreiselprinzips das Bestreben hat, sich koaxial zur Antriebswellenachse auszurichten, worin er auch durch die Rückwirkung des elastisch verformten federnden Anschlags 10 bzw. 10 a unterstützt wird. Während dieses Ausrichtens fliesst das den Wasserkörper 22 bildende Wasser durch die Ausnehmungen 1 a des Ausgleichskörperbodens allmählich ab, wodurch die Gegenunwucht ebenfalls verringert wird.
Erstrecken sich die Ausnehmungen 1 a des Ausgleichskörpers in radialer Richtung nicht ganz bis an den Bodenumfang, dann findet ein allmähliches Zentrieren des verbleibenden Wassermantels in bezug auf die Antriebswellenachse a unter Bildung eines Wasserringes statt. Durch entsprechende Formung des napfförmigen Ausgleichskörpers könnte übrigens dieser Effekt sogar ausschliesslich zum Unwuchtausgleich herangezogen werden, wobei dann der Ausgleichskörper nur geringe Eigenmasse aufzuweisen hätte.
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Während des Entwässerns der Wäsche wird also das Ausmass der Ausschwenkung der Schleuder- trommel 4 und des Ausgleichskörpers 1 immer geringer, u. zw. bei ständigem Ausgleich der jeweiligen
Trommelunwucht durch die jeweilige Ausgleichskörperunwucht, da sich beide Unwuchten kontinuierlich das Gleichgewicht halten. Diese Selbstauswuchtung des fliegend gelagerten Systems findet, wie schon erwähnt, immer dann statt, wenn die Unwucht des bei vollausgeschwenkter Schleudertrommel an diese anliegenden Ausgleichskörpers mindestens gleich ist der Unwucht der Trommel, die diese in der besagten
Ausschwenkstellung maximal aufweisen kann, welche Bedingung durch entsprechende Bemessung des
Ausgleichskörpers leicht erfüllbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Auswuchtung fliegend gelagerter Schleudertrommeln, insbesondere von Wasch- maschinen, mit auf der Antriebswelle allseitig ausschwenkbar gelagertem, durch die Schleudertrommel im Sinne des Ausgleiches der Unwucht derselben verstellbarem Ausgleichskörper, dadurch gekennzeichnet,
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