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Waschmaschine
Die Erfindung betrifft eine insbesondere für Haushalte bestimmte Waschmaschine mit einer um eine lotrechte Achse drehbaren Waschtrommel.
Es sind Waschmaschinen bekannt, bei denen die Wäsche während des Waschvorganges mittels eines Wäschebewegers-auch Pulsator oder Agitator genannt-mechanisch behandelt wird. Zumeist steht dabei die Trommel still. Nach Beendigung des Waschganges wird die um eine senkrechte Achse drehbare Trommel und gegebenenfalls auch der Pulsator in eine schnelle Umlaufbewegung versetzt, um bei geöffnetem Auslass die Wäsche auszuschleudern. Dieses Waschverfahren bedingt ein verhältnismässig hohes Flottenverhältnis. Darüber hinaus wird dabei die Wäsche durch die Bewegung des Pulsators in erheblichem Umfange mechanisch beansprucht.
Bei einer andern bekannten Waschmaschine mit aufrechtstehender Waschtrommel wird das Waschgut durch einen radial zum Trommelboden gerichteten und an den Trommelwandungen hochsteigenden Flüssigkeitsstrom bei ruhender Trommel ständig gewendet und somit auch mechanisch behandelt, während die Waschflüssigkeit immer wieder zu einer in der Maschine vorgesehenen Pumpe zurückfliesst und durch diese erneut vom Boden der Trommel aus zugeführt wird. Dieses Verfahren ist wesentlich schonender als das erstgenannte. Es erfordert jedoch einen kräftigen Flüssigkeitsstrom, um die Behandlung der Wäsche wirkungsvoll zu gestalten. Hiezu ist ebenfalls ein hohes Flottenverhältnis nötig. Auch ist hiefür eine be- sonders hohe Leistung der Pumpe erforderlich.
Ausserdem hat sich dabei herausgestellt, dass die mechanische Einwirkung gegenüber der eines Pulsators so stark herabgesetzt ist, dass im allgemeinen längere Waschzeiten notwendig sind.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, bei einer Waschmaschine mit einer um eine lotrechte Achse drehbaren Waschtrommel den Wascheffekt dadurch zu verbessern, dass am Trommelboden ein Mitnehmer für die Wäsche angeordnet wird, der die Form einer diametral verlaufenden, relativ hohen Rippe hat, über welche die Wäsche bei wechselnder Trommeldrehrichtung durch die Flotte angehoben wird. Auch diese Waschmaschine erfordert eine hohe Antriebsleistung, weil für die Bewegung der Wäsche nicht die Zentrifugalkraft nutzbringend verwertet wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine besonders für den Haushalt geeignete Waschmaschine zu schaffen, welche die vorerwähnten Mängel nicht aufweist und bei einfachstem Aufbau ein wirkungsvolles Waschen-auch empfindlicher Wäschestücke-ermöglicht.
Eine gemäss der Erfindung ausgebildete Waschmaschine mit einer um eine lotrechte Achse drehbaren Waschtrommel und am Trommelboden angeordneten Mitnehmern für die Wäsche ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der mit waschbrettartigen Wellungen versehene Boden der innerhalb eines Aussenbehälters angeordneten Waschtrommel konisch nach aussen ansteigt und die Trommel eine eine zentrale Öffnung aufweisende Trommeldecke hat, wobei die Trommel während des Waschganges um ihre lotrechte Achse mit wechselnden Drehgeschwindigkeiten antreibbar ist.
Auf diese Weise ist es möglich, die Waschtrommel während des Waschvorganges abwechselnd mit erhöhter und dann wieder mit erniedrigter Drehgeschwindigkeit umlaufen zu lassen, wodurch abwechselnd unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft ein Hochsteigen des Waschgutes an dem nach aussen ansteigenden Boden der Waschtrommel und ein darauf folgendes Absinken des Waschgutes zur Mitte des Bodens hin bewirkt wird. Die bei zunehmender Trommeldrehzahl auf das Waschgut einwirkende Zentrifugalkraft hat eine Komponente parallel zum Trommelboden, die das Hochsteigen des Waschgutes bewirkt, und eine zweite Komponente senkrecht zum Trommelboden, durch die das Waschgut gegen den mit waschbrettartigen Wellungen versehenen Boden gepresst wird ;'beim Hochsteigen des Waschgutes wird dieses somit zusammengedrückt, während es sich beim nachfolgenden Niedersinken wieder expandiert.
Alle diese Effekte tragen zu einem wirkungsvollen Wascheffekt bei.
Der Boden der Waschtrommel steigt nach aussen hin zweckmässig bis mindestens zur halben Trommelhöhe an. Nach einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind sowohl der Boden als auch die an diesen anschliessenden zylindrischen Wände der Waschtrommel in an sich bekannter Weise mit Perforationen versehen. Auf diese Weise wird bei zunehmender Trommeldrehzahl nicht nur das Waschgut
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gegen den Trommelboden gepresst und zugleich angehoben, sondern auch die Waschflüssigkeit radial durch das Waschgut hindurchgedrückt, wobei sie durch die Perforationen der Trommel hindurch in den ringförmigen Zwischenraum zwischen Waschtrommel und Aussenbehälter eintritt und in diesem Zwischen- raum hochsteigt.
Dabei erweist es sich als sehr vorteilhaft, die durch den konischen Verlauf des Trommel- bodens und des Bodens des Aussenbehälters begünstigte Flüssigkeitsströmung dadurch weiter zu erleichtern, dass der Flüssigkeit beim Erreichen der Decke des Aussenbehälters ein weiterer Strömungsweg geringen
Widerstandes geboten wird. Hiezu ist gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung unterhalb der Decke des Aussenbehälters ein der Trommeldecke angepasstes Leitblech angeordnet, das mit Stegen an der Decke des Behälters befestigt ist, also stillsteht, so dass im Zwischenraum zwischen Behälterdecke und Leitblech keine Fliehkraft wirksam ist und die Flüssigkeit durch diesen Zwischenraum unbehindert radial nach innen zur zentralen Einfüllöffnung in der Trommeldecke zurückströmen kann.
Es ergibt sich auf diese Weise ein
Kreislauf der Waschflotte, ohne dass hiezu eine Pumpe benötigt wird.
Weitere Merkmale nach der Erfindung seien an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben. Dabei zeigen die Fig. 1-3 die neue Waschmaschine in senkrechtem Axialschnitt, jeweils in verschiedenen Arbeitsphasen, Fig. 4 ein die beim Waschvorgang auftretenden
Kräfteverhältnisse veranschaulichendes Kräftedreieck und Fig. 5 ein Waschdiagramm.
In Fig. 1-3 ist die mit Perforationen 2 versehene, um eine lotrechte Achse drehbare Waschtrommel mit 1 bezeichnet. Sie weist einen konisch nach aussen ansteigenden Boden 3 auf. Letzterer ist nach Art eines Waschbrettes mit Wellungen versehen, die in diesem Fall konzentrisch zur Drehachse der Waschtrommel 1 verlaufen. Die Trommel 1 besitzt oben eine ungelochte, mit einer zentralen Einfüllöffnung 5 versehene Trommeldecke 4, die zur Einfüllöffnung 5 hin leicht eingezogen ist. Der Trommelboden ist mit einem Flansch 6 versehen, an den die Antriebswelle 7 angeschlossen ist, die ihrerseits-gegebenenfalls über eine Kupplung S-mit dem Antriebsmotor 9 in Verbindung steht.
Die Waschtrommel 1 ist von einem Aussenbehälter 10 umschlossen, der der Gestalt der Trommel angepasst ist und von dieser allseitig einen geringen Abstand aufweist. Der auf diese Weise entstehende Zwischenraum zwischen der Trommel 1 und dem Aussenbehälter 10 ist mit 11 bezeichnet. In der Decke 12 des Aussenbehälters 10 ist eine zentrale, durch einen Deckel 14 verschliessbare Einfüllöffnung 13 vorgesehen, die der Einfüllöffnung 5 der Trommel 1 gegen- überliegt. Eine an der Aussenwand des Behälters 10 angebrachte, mit dem Innenraum des letzteren in Verbindung stehende Rinne 15 mündet in einen mit einem Absperrventil16 versehenen Auslasskanal 17 für die Waschflüssigkeit. Oberhalb der Waschtrommel l ist ein der Trommeldecke 4 angepasstes Leitblech 21 angeordnet, das mittels Stegen 21a an der Decke 12 des Behälters 10 befestigt ist.
Der nach unten abgebogene Aussenrand 22 des Leitbleches 21 verläuft in kleinstmöglichem Abstand von der Trommeldecke 4 ohne sie jedoch zu berühren. Der Zweck dieses Leitbleches wird weiter unten erläutert.
In Fig. 1 ist das Waschgut in der Stellung angedeutet, die es nach dem Einfüllen in die Waschtrommel 1 einnimmt. Wenn die Waschtrommel durch den Motor 9 in Umlauf versetzt wird, so wird mit steigender Drehzahl eine zunehmende Zentrifugalkraft auf das Waschgut ausgeübt, die dieses radial nach aussen zu bewegen sucht. Der konisch ansteigende Boden 3 der Trommel wirkt dabei wie eine schiefe Ebene. Die entsprechende Zerlegung der horizontal wirkenden Zentrifugalkraft in zwei Komponenten ist in Fig. 4 veranschaulicht, in der die Zentrifugalkraft mit Z, die parallel zu der vom Boden 3 gebildeten schiefen Ebene wirkende Komponente mit V und die senkrecht zum Boden 3 wirkende Komponente mit P bezeichnet sind.
Die Kraft P presst die Wäsche gegen den Boden 3, während die Kraft V das Waschgut am schrägen Boden 3 hinaufbewegt, u. zw. die am weitesten nach aussen liegenden Wäschestücke am stärksten. Dies ist in Fig. 2 angedeutet. Die Grösse der Kraft Z hängt von der Drehzahl und die ihrer beiden Komponenten P und V zusätzlich von dem Neigungswinkel des Bodens 3 ab. Bei Verringerung der Trommel-Drehzahl gleitet das Waschgut die Fläche 3 wieder herunter und expandiert sich dabei.
Mit zunehmender Drehzahl erfährt zugleich auch die Waschflotte einen immer stärker werdenden, radial nach aussen gerichteten Druck, der sie durch das Waschgut und durch die Perforation der Trommel hindurch in den Zwischenraum 11 hinein und in diesem nach oben gelangen lässt, entsprechend dem in Fig. 2 eingezeichneten Pfeil 18. Die Waschflotte gelangt so in den mit 19 bezeichneten Zwischenraum zwischen der Behälterdecke 12 und dem Leitblech 21 und fliesst über letzteres (entsprechend dem Pfeil 20 in Fig. 2) durch die Einfüllöffnung 5 in die Trommel 1 zurück. Ohne Vorhandensein des Leitbleches 21 würde die rotierende Trommeldecke 4 die Flotte im Raum 19 wieder nach aussen schleudern und das Zurückfliessen in die Trommelöffnung 5 beeinträchtigen.
In Fig. 3 ist angedeutet, wie das Waschgut bei stark erhöhter Trommeldrehzahl (Schleudergang) bis in die Zone 23 des grössten Trommeldurchmessers hochsteigt. Bei geöffnetem Ventil 16 kann dann die aus der Trommel und dem Waschgut ausgetriebene Waschflüssigkeit durch die Rinne 15 und den Stutzen 17 abfliessen.
Die in Fig. 1-3 schematisch dargestellte Waschmaschine kann beispielsweise in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise betrieben werden. In dem hier dargestellten Diagramm sind auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate die Drehzahlen n aufgetragen. Innerhalb der Zeit t steigt die Trommel-Drehzahl auf die für den Waschvorgang maximale Drehzahl n1 an, die danach für den Zeitabschnitt t2 beibehalten wird.
Alsdann wird der Motor gedrosselt bzw. abgeschaltet und die Waschtrommel kommt nach der Zeit t3 zur Ruhe. Jetzt kann, was vorteilhaft ist, die Drehrichtung der Trommel umgekehrt werden, so dass sich der während des Zeitraumes t,--t, abgelaufene Vorgang, jedoch mit umgekehrter Drehrichtung, wieder-
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holt. Die in Fig. 3 gestrichelte, dem Zeitraum t4 zugeordnete Linie deutet das an. Diese Drehzahländerungen wiederholen sich über die ganze Dauer t5 des Waschvorganges.
Durch das reversierende Arbeiten der Waschmaschine wird dabei vermieden, dass sich das Waschgut zu einem Knäuel zusammenwickelt, ähnlich, wie dies bei reversierend arbeitenden Waschmaschinen mit waagrechter Trommelanordnung auch der Fall ist, nur dass bei letzteren die Drehzahländerung sprunghafter erfolgt.
Zum Umschalten der Maschine auf Schleudergang wird die Waschtrommel bis auf die zum Schleudern erforderliche Drehgeschwindigkeit n2 beschleunigt und für einen angemessenen Zeitraum t6 auf dieser Geschwindigkeit gehalten. Diese Erhöhung der Drehgeschwindigkeit kann über ein Motorvorgelege, zweckmässiger aber mittels eines polumschaltbaren Motors erfolgen, der voneinander unabhängige Wicklungen aufweist und dessen Polpaarzahl-Verhältnis mindestens 1 : 3 beträgt.
Mancherlei Abwandlungen der dargestellten Waschmaschine sind möglich, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. So kann der Neigungswinkel des Trommelbodens ein anderer sein. Wenn z. B. der konische Trommelboden steiler nach aussen ansteigt, ist es möglich, die hochgestiegene Wäsche am Boden wieder hinabgleiten und sich expandieren zu lassen, ohne die Trommel jeweils wieder zum Stillstand kommen zu lassen. Der Antrieb der Trommel kann auch über einen Keilriemen oder ein Zahnradvorgelege erfolgen. Ferner is es nicht unbedingt notwendig, die Trommel reversierend arbeiten zu lassen. Weiter kann auch-wie an sich bekannt-während des Waschvorganges dem Trommelraum stetig oder in gewissen Zeitabständen frisches Wasser zugeführt und verbrauchte Flotte abgeführt werden.
Schliesslich kann die Maschine sowohl halbautomatisch als auch vollautomatisch durch einen Programmregler gesteuert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Waschmaschine mit einer um eine lotrechte Achse drehbaren Waschtrommel und am Trommelboden angeordneten Mitnehmern für die Wäsche, dadurch gekennzeichnet, dass der mit waschbrettartigen Wellungen versehene Boden (3) der innerhalb eines Aussenbehälters (10) angeordneten Waschtrommel (1) konisch nach aussen ansteigt und die Trommel (1) eine eine zentrale Öffnung (5) aufweisende Trommeldecke (4) hat, wobei die Trommel während des Waschganges um ihre lotrechte Achse mit wechselnden Drehgeschwindigkeiten antreibbar ist.
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Washing machine
The invention relates to a washing machine, particularly intended for households, with a washing drum rotatable about a vertical axis.
Washing machines are known in which the laundry is mechanically treated during the washing process by means of a laundry mover, also called a pulsator or agitator. Usually the drum stands still. After completion of the washing cycle, the drum, which can be rotated about a vertical axis, and possibly also the pulsator, are set into a rapid circular motion in order to spin out the laundry when the outlet is open. This washing process requires a relatively high liquor ratio. In addition, the laundry is mechanically stressed to a considerable extent by the movement of the pulsator.
In another known washing machine with an upright washing drum, the items to be washed are constantly turned by a flow of liquid directed radially to the drum base and rising up the drum walls while the drum is stationary, and thus also treated mechanically, while the washing liquid repeatedly flows back to and through a pump provided in the machine is fed again from the bottom of the drum. This process is much gentler than the former. However, it requires a vigorous flow of liquid to make the laundry treatment effective. A high liquor ratio is also necessary for this. A particularly high output of the pump is also required for this.
In addition, it has been found that the mechanical action is so greatly reduced compared to that of a pulsator that longer washing times are generally necessary.
It has also been proposed to improve the washing effect in a washing machine with a washing drum rotatable about a vertical axis by arranging a carrier for the laundry on the drum base, which has the shape of a diametrically extending, relatively high rib over which the Laundry is lifted by the liquor with changing drum rotation direction. This washing machine also requires a high drive power because the centrifugal force is not used to good effect to move the laundry.
The object on which the invention is based is to create a washing machine which is particularly suitable for the household, which does not have the aforementioned deficiencies and which, with the simplest construction, enables effective washing - even of delicate items of laundry.
A washing machine designed according to the invention with a washing drum rotatable about a vertical axis and carriers for the laundry arranged on the drum base is essentially characterized in that the washboard-like corrugations base of the washing drum arranged inside an outer container rises conically outwards and the drum has a The drum cover has a central opening, the drum being drivable about its vertical axis at changing rotational speeds during the wash cycle.
In this way, it is possible to rotate the washing drum alternately with increased and then again with decreased rotational speed during the washing process, whereby the items to be washed alternately rise up on the outwardly rising bottom of the wash drum and the items to be washed then sink using centrifugal force is effected towards the center of the bottom. The centrifugal force acting on the laundry as the drum speed increases has one component parallel to the drum base, which causes the laundry to rise, and a second component perpendicular to the drum base, through which the laundry is pressed against the washboard-like corrugated base; 'when the laundry rises this is thus compressed, while it expands again when it descends.
All of these effects contribute to an effective washing effect.
The bottom of the washing drum expediently rises towards the outside to at least half the drum height. According to a further advantageous embodiment of the invention, both the bottom and the cylindrical walls of the washing drum adjoining it are provided with perforations in a manner known per se. In this way, as the drum speed increases, it is not just the items to be washed
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pressed against the drum base and lifted at the same time, but also the washing liquid is pressed radially through the laundry, entering the annular space between the washing drum and the outer container through the perforations of the drum and rising in this space.
It proves to be very advantageous to further facilitate the flow of liquid promoted by the conical shape of the drum base and the base of the outer container in that a further flow path is short for the liquid when it reaches the top of the outer container
Resistance is offered. For this purpose, according to a further feature of the invention, a baffle plate adapted to the drum ceiling is arranged below the ceiling of the outer container, which is attached to the roof of the container with webs, that is, stands still so that no centrifugal force is effective in the space between the container ceiling and baffle plate and the liquid flows through this gap can flow back radially inward to the central filling opening in the drum cover unimpeded.
It arises this way a
Circulation of the washing liquor without the need for a pump.
Further features according to the invention will be described using an exemplary embodiment shown schematically in the drawing. 1-3 show the new washing machine in vertical axial section, in each case in different working phases, and FIG. 4 shows the ones occurring during the washing process
Force triangle illustrating relationships of forces and FIG. 5 is a washing diagram.
1-3, the washing drum provided with perforations 2 and rotatable about a vertical axis is denoted by 1. It has a bottom 3 that rises conically outward. The latter is provided with corrugations in the manner of a washboard, which in this case run concentrically to the axis of rotation of the washing drum 1. At the top, the drum 1 has an unperforated drum cover 4 which is provided with a central filling opening 5 and is slightly drawn in towards the filling opening 5. The drum base is provided with a flange 6 to which the drive shaft 7 is connected, which in turn is connected to the drive motor 9, possibly via a coupling S.
The washing drum 1 is enclosed by an outer container 10 which is adapted to the shape of the drum and is at a small distance from it on all sides. The space created in this way between the drum 1 and the outer container 10 is denoted by 11. In the ceiling 12 of the outer container 10, a central filling opening 13, which can be closed by a cover 14, is provided, which lies opposite the filling opening 5 of the drum 1. A channel 15 attached to the outer wall of the container 10 and communicating with the interior of the latter opens into an outlet channel 17 for the washing liquid which is provided with a shut-off valve 16. Above the washing drum 1 there is arranged a guide plate 21 which is adapted to the drum cover 4 and which is fastened to the cover 12 of the container 10 by means of webs 21a.
The downwardly bent outer edge 22 of the guide plate 21 runs at the smallest possible distance from the drum cover 4, but without touching it. The purpose of this baffle is explained below.
In FIG. 1, the items to be washed are indicated in the position which they assume after being filled into the washing drum 1. When the washing drum is set in rotation by the motor 9, an increasing centrifugal force is exerted on the laundry with increasing speed, which tries to move it radially outward. The conically rising bottom 3 of the drum acts like an inclined plane. The corresponding breakdown of the horizontally acting centrifugal force into two components is illustrated in FIG. 4, in which the centrifugal force is denoted by Z, the component acting parallel to the inclined plane formed by the bottom 3 is denoted by V and the component acting perpendicular to the bottom 3 is denoted by P. .
The force P presses the laundry against the floor 3, while the force V moves the laundry up on the sloping floor 3, u. between the laundry items that are furthest to the outside the strongest. This is indicated in FIG. 2. The magnitude of the force Z depends on the speed and that of its two components P and V also depends on the angle of inclination of the floor 3. When the drum speed is reduced, the laundry slides back down the surface 3 and expands in the process.
As the speed increases, the washing liquor also experiences an increasing, radially outward pressure, which allows it to pass through the laundry and through the perforation of the drum into the space 11 and up into it, corresponding to that in FIG. 2 indicated arrow 18. The washing liquor thus reaches the space designated by 19 between the container cover 12 and the guide plate 21 and flows back via the latter (corresponding to the arrow 20 in FIG. 2) through the filling opening 5 into the drum 1. Without the presence of the guide plate 21, the rotating drum cover 4 would throw the liquor outwards again in the space 19 and impair the flow back into the drum opening 5.
In Fig. 3 it is indicated how the laundry rises at a greatly increased drum speed (spin cycle) up to the zone 23 of the largest drum diameter. When the valve 16 is open, the washing liquid expelled from the drum and the laundry can then flow off through the channel 15 and the nozzle 17.
The washing machine shown schematically in FIGS. 1-3 can be operated, for example, in the manner shown in FIG. In the diagram shown here, the time t is plotted on the abscissa and the speeds n on the ordinate. Within the time t, the drum speed increases to the maximum speed n1 for the washing process, which is then maintained for the time segment t2.
The motor is then throttled or switched off and the washing drum comes to rest after time t3. Now, which is advantageous, the direction of rotation of the drum can be reversed, so that the process that took place during the period t, - t, is repeated, but with the opposite direction of rotation.
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get. The dashed line in FIG. 3 associated with the period t4 indicates this. These speed changes are repeated over the entire duration t5 of the washing process.
The reversing operation of the washing machine avoids that the items to be washed become tangled up, similar to what is also the case with reversing washing machines with a horizontal drum arrangement, only that the speed change occurs more abruptly in the latter.
To switch the machine to the spin cycle, the washing drum is accelerated up to the rotational speed n2 required for spinning and held at this speed for an appropriate period of time t6. This increase in the speed of rotation can take place via a motor back-up gear, but more expediently by means of a pole-changing motor which has independent windings and whose pole pair ratio is at least 1: 3.
Various modifications of the washing machine shown are possible without deviating from the basic idea of the invention. So the angle of inclination of the drum base can be different. If z. B. the conical drum base rises steeply to the outside, it is possible to slide down the climbed laundry on the floor again and expand without letting the drum come to a standstill again. The drum can also be driven by a V-belt or a gear train. Furthermore, it is not absolutely necessary to let the drum work in reverse. Furthermore, as is known per se, fresh water can be fed to the drum space continuously or at certain time intervals during the washing process and used liquor can be removed.
Finally, the machine can be controlled both semi-automatically and fully automatically by a program controller.
PATENT CLAIMS:
1. Washing machine with a washing drum rotatable about a vertical axis and carriers for the laundry arranged on the drum base, characterized in that the base (3) of the washing drum (1) arranged inside an outer container (10) and arranged with washboard-like corrugations rises conically outwards and the drum (1) has a drum cover (4) with a central opening (5), the drum being drivable around its vertical axis at alternating rotational speeds during the wash cycle.