Umlaufende Schleudermaschine. Die Erfindung bezieht sich auf umlaufende Schleudermaschinen und insbesondere auf solche, welche dazu bestimmt sind, bei un gleich verteilter Last zu arbeiten, wie zum Beispiel Maschinen zum Trocknen von ge waschenen Tüchern und Kleidern.
Die bisher bekannten zentrifugalen Schleu dermaschinen weisen gewöhnlich eine senk rechte Welle und eine von dieser Welle ge tragene Siebtrommel auf, deren Schwerpunkt im wesentlichen in der Wellenachse liegt und weisen im weitern Organe auf zur Drehung von Trommel und Welle. Um gefährliche und verderbliche Schwankungen der Maschine namentlich bei ihrer Drehung mit hohen Ge schwindigkeiten zu vermeiden, ist es wünsch bar, dass die angetriebenen Teile so genau als möglich ins dynamische Gleichgewicht ge bracht werden. Hierbei darf wohl daran er innert werden, dass statisches und dynamisches Gleichgewicht nicht ein und dasselbe sind, indem ein Organ, welches in vollkommenem, statischern Gleichgewicht sich befindet, weit entfernt vom dynamischen Gleichgewicht sein kann.
Ist das dynamische Cx'leichgewicht nicht vorhanden, so erzeugen die drehenden Teile schlimme Schwankungen in der Maschine und verderbliche Seitenpressungen auf die Wellenlager und erfordern auch vermehrte Betriebskraft. Diese fatalen Zustände ver mehren sich noch mit zunehmender Geschwin digkeit, je mehr die betreffenden Teile sich von dem dynamischen Gleichgewichtszustand entfernt haben. Solche Zustände sind beson ders vorhanden und wahrzunehmen in Schleu dermaschinen, welche zum Ausbringen von Flüssigkeiten aus nicht flüssigen Stoffen ge braucht werden, wiezum Beispielzum Trocknen von Tüchern, welche in der Trommel einge bracht, sich nicht selbsttätig anpassen und.
nicht selbsttätig ihr Gewicht in der Trommel verteilen. Im Betrieb ist es aber unmöglich, oder wenigstens untunlich, solche Tücher der art in die Trommel einzubetten, dass das dynamische Gleichgewicht der Beschickung gesichert ist. So werden bei nur geringen Fehlern in der Gewichtsverteilung und bei einer Tourenzahl von, sagen wir 1600 Um drehungen pro Minute, die dadurch verur- sachten Schwankungen so gross, dass die Ma schine auf dem Boden, auf welchem sie ge stellt ist, herumtanzt und deshalb sehr ge fährlich zu bedienen ist.
Zahlreiche Versuche wurden gemacht, diese Übelstände zu beseitigen, aber soviel bekannt geworden ist, haben diese Versuche zu keinem praktischen Resultat geführt für Maschinen zum Ausschwingen von nassen Tüchern und überhaupt für Maschinen, wo nicht flüssige Stoffe behandelt werden, wie zum Beispiel Tücher, welche sich in der Trommel nicht selbsttätig verteilen, auch wenn diese auf hohe Geschwindigkeit ge bracht wird.
Zweck vorliegender Erfindung ist, eine Schleudermaschine herzustellen, welche ins besondere befähigt und eingerichtet ist, mit nicht ausgeglichenen Beschickungen zu arbei ten, wie zum Beispiel mit einer Beschickung auszuschwingender Tücher; also eine Ma schine, welche beim Eintreten in hohe Um laufgeschwindigkeiten selbsttätig das dyna mische Gleichgewicht herstellt und dies selbst tut, wenn die Ungleichheit der Einfüllung sehr gross ist, und zwar so, dass Erschütte rungen vermieden werden und die erforder liche Betriebskraft wesentlich vermindert wird.
Die zu lösenden Aufgaben für Schleuder inaschinen, bei welchen schädliche Schwan kungen bei unausgeglichener Belastung sollen vermieden werden, sind 1. Die Art der Unterstützung und 2. die Art der Übertragung der verdrehenden Kräfte. Die Unterstützung und Lagerung für den schwingenden und schwankenden Teil muss zulassen: a), dass die Schwingungen des be treffenden Teils gegenüber der Drehebene symmetrisch und ausgerichtet seien und b), dass der betreffende Teil frei schwanken kann, und um jede für den Gleichgewichtszustand erforderliche Drehachse schwingen kann. Die Übertragung der verdrehenden Kräfte oder des Drehmomentes muss so sein, dass sie nicht das freie Schwingen der Masse und das freie Schwanken ihrer Lagerung oder Unterstützung stört.
Vorliegende Erfindung besteht in einer Schleudermaschine, welche eine drehbar an getriebene Trommel besitzt und ein zuge höriges Unterstützungsorgan, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Trommel so darauf gelagert ist, dar sie gegenüber diesem Organ nach allen Richtungen eine (Universal)- Schwingbewegung ausführen kann, welche Bewegung genügt, um das 14lassenzentrum der rotierenden Trommel und der darin un gleich verteilten Beschickung in eine Dreh ebene zu bringen.
Es ist dabei das Unter stützungsorgan der Trommel selbst so ge lagert, dass es gegenüber der Drehachse nach allen Richtungen Schwingungen ausführen kann, so, dass das Massenzentrum von Trom inel und der darin ungleich verteilten Last in die Drehachse gebracht wird, während dieses Organ uni die genannte Drehachse kreist, alles zu dein Zweck, dass die Maschine auch bei ungleich verteilter Last betriebs fähig bleibt.
Der Antrieb der Trommel geschieht vor zugsweise durch dessen Unterstützungsorgan, doch ohne die freien Schwingbewegungen und Schwankungen der Trommel und dieses Un- terstützungsorganes zu beeinträchtigen. Im weitern kann vorzugsweise ein Antriebsmotor direkt mit dein Unterstützungsorgan verbun den sein, um dieses und die Trommel zu drehen. Dabei nimmt der Motor an den Schwingungen und Schwankungen des Unter stützungsorganes teil. Der Motor selbst kann so gelagert sein, dass er im wesentlichen eine freie Universalschwingbewegung gegenüber dein Maschinengestell ausführen kann.
Diese Bewegung erfolgt am vorteilhaftesten um den Schwerpunkt des Motors, wobei das Unter stützungsorgan mit dem Motor so verbunden ist, dass es an dessen Schwingungen und Schwankungen teilnimmt. Das Unterstützungs organ kann dabei die Motorwelle selbst bilden.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
I'ig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine Schleudertrommel, die insbesondere zum Trocknen von Kleidungsstücken bestimmt-ist; Fig. 2 ist ein gleicher Schnitt, in klei rierem Massstabe, jedoch unter Weglassung des Aussengehäuses der Trommel, wobei diese in der Ruhestellung und geneigt ist; Fig. 3 zeigt schematisch, und zwar in ausgezogenen Linien, die Trommel, die Welle und den Motor, wenn dieser umläuft, -wäh rend in gestrichelten Linien die Stellung dar gestellt ist, die die tatsächliche Umdrehungs achse der Trommel und die wagrechte Ebene, in der sich der Schwerpunkt der rotierenden Trommel bewegt, einnimmt;
Fig. 4 ist eine schematische Aufsicht auf die Trommel und ihren geometrischen, sowie ihren Kreisungsmittelpunkt während des Um laufens; - Fig. 5 ist eitre schaubildliche Ansicht des Tragringes für den Motor; Fig. 6 und 7 sind Einzelheiten, wobei Abb. 7 ein Schnitt nach der Linie 7-7 der Abb. 1 ist.
1 bezeichnet den senkrechten Träger, der oben offen ist und einen verbreiterten hohlen Fuss 2, mit dem er auf dem Fussboden steht, hat. Auf dem Träger sitzt eine nicht ge lochte zylindrische Büchse 3 konzentrisch zu demselben mit einer Bodenöffnung, in die das obere Ende des Trägers 1 hineinragt. Der Boden der Büchse ist um die Bodenöffnung herum ringförmig zu einem Trog 4 gepresst, der einen Auslass 5 zum Ablassen der Flüs sigkeit besitzt. Die Büchse besitzt oben eine grosse, durch einen Deckel 7 verschlossene Öffnung. Träger und Büchse sind zweck mässig, wenngleich dies nicht erforderlich ist, aus Metallblech hergestellt.
Der Motor 10 ist zur nachgiebigen Auf nahme von Schwingungen eingerichtet, um auch seitliche Schwankungen der daraus heraustretenden Welle 15 zu gestatten, wobei das Schwingungszentrum von Motor und Welle vorzugsweise und im wesentlichen mit dem Schwerpunkt der Motormassen zusam menfällt.
Der Motorrahmen 11, der den Anker 12 trägt, ist zylindrisch und oben offen, besitzt also nicht wie üblich hier ein Lager. Sein unteres Ende ist mit einer- mittleren; senk= rechten Lagerbüchse 13 versehen, die sich zweckmässig bis zu dem. obern Ende des Rahmens oder über denselben hinaus erstreckt und an ihrem Boden zur Verminderung der Reibung ein geeignetes Spurlager 14 trägt. Eine senkrechte Welle 15 ist im untern Ende der Büchse 13 gelagert, so dass sie frei um laufen kann, jedoch zu der Büchse 13 sich seitlich nicht verstellen kann. Die Welle ragt von dem Motor nach oben durch den Träger 1 hindurch bis in die Büchse 3.
Der Rotor 16 des Motors ist so ange ordnet, dass er sich frei um die Büchse 13 in dem- Anker 12 drehen kann. An seinem obern Ende besitzt er einen Bügel 17, der sich über das obere Ende der Lagerbüchse 13 erstreckt und achsial zu dem Rotor und über der Büchse eine Nabe 18 trägt, durch die die Welle 15 so gehalten wird, dass sie sich zusammen mit dem Rotor umdrehen muss.
Es ist wichtig, dass der Motor 10, damit er nach allen Richtungen hin schwingen kann, mit seiner in wagrech-ter Ebene liegenden Schwingachse so angeordnet ist, dass diese die senkrechte Achse des Motors öder die Achse der Welle 15 im wesentlichen in der Mitte des Motors oder in seinem Schwer punkt schneidet. Zu diesem Zweck ist der Fuss 2 des Trägers mit einem innern, starren Ringflansch 19 versehen, dessen mittlere Öffnung 20 grösser ist als der Durchmesser des Motorrahmens 11.
Dieser Flansch ist mit zwei einander gegenüberliegenden, nach innen reichenden Ansätzen (Fig. 6) versehen, deren Abstand voneinander gross genug ist, dass der Motor zwischen ihnen-frei hängen kann. Der Motorrahmen besitzt an seinem Umfang zwei diametral gegenüberliegende, nach aussen vorragende Ansätze 22, -die zwi schen den Ansätzen- 21 des Flansches 19 und im -rechten Winkel zu demselben liegen. Ein Ring 23 umgibt frei den Motor und be sitzt vier in gleichem Abstand voneinander liegende Ösen,'. die im Querschnitt rechtwink lig sind und von denen jede je einen der Ansätze 21 und 22. unter Zwischenschaltung von Blöcken 24 ans Gummi oder dergleichen nachgiebigem -Material aufnehmen kann.
Es ist wichtig, dass die Gummiblöcke 24 den Motor derart tragen, dass sie als Organe für die zentrale Einstellung des Motors dienen, also stets das Bestreben haben, den Motor mit seiner Welle in die senkrechte Stellung einzustellen. Die nachgiebige Lagerung des Motorrahmens dagegen ermöglicht, dass der Motor sich von selbst entsprechend den Kräf ten, die bei der-Umdrehung auftreten, infolge des Schwerpunktes der Last, der von der Achse der Welle entfernt ist, einstellt. So bald die Welle 15 von solchen Kräften frei gelassen wird, kehrt sie in ihre senkrechte Stellung zurück.
Ein Schalter 25 ist in ge eigneter Reichhöhe an der Büchse 3 ange ordnet und von diesem führt die Leitung zu dein Motor durch ein Rohr 26.
Auf dem obern Ende der Welle 15 ist die Trommel 27 zur Aufnahme der Kleidungs stücke oder von anderem zu entwässernden Stoff mit der Mitte ihres Bodens angeordnet, so dass sie sich mit der Welle drehen kann, jedoch zu derselben begrenzte Schwingbewe gungen in Längsebenen zu der Welle machen kann. Zu diesem Zweck kann irgend eine biegsame Gelenkverbindung 28 zwischen Welle und Trommel angeordnet sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Welle 15 drei Arme 28a, deren Eiiden mit einer Scheibe 28b aus Leder, Gummi oder dergleichen verbunden sind.
Mit dem Rand der Scheibe ist in Punkten, die zwi schen den Befestigungspunkten zwischen 28a und 28b liegen, der Boden der Trommel fest verbunden, wie Fig. 7 zeigt.
Die Trommel 27 besitzt eine grosse Ein füllöffnung und einen schweren, massiven Bodenteil 29, der sich in den mittleren Teil der Trommel hineinerstreckt, so dass der grösste Teil des Trommelgewichtes in der Nähe ihrer Achse liegt. Das tote Gewicht oder das Gewicht der Trommel soll das Ge wicht der in die Trommel eingeschlossenen Kleidungsstücke ungefähr im Verhältnis von 4-5: 1 übertreffen, so dass bei Beginn der Umdrehung der Schwerpunkt der ganzen Masse nicht so weit von dem geometrischen Mittelpunkt bezw. der Mittelachse der Trom- mel ist.
Hierdurch wird erreicht, dass die Trommel ohne Stösse leicht anläuft, was wichtig ist, da es dadurch ermöglicht ist, dass der Motor kleiner als bisher gemacht werden kann, bezw. dass bei einer bestimm ten Grösse des Motors weniger Gefahr vor handen ist, dass die Motorwicklung ausbrennt.
Der Gewichtsboden 29 ist in seiner Mitte mit einer zylindrischen Ausnehmung 30 ver sehen, die zur Aufnahme des obern Wellen endes und des biegsamen Gelenkes 28 dient. Letzteres ist mit dem Boden der Ausnehmung so verbunden und so angeordnet, dass der Trommelschwerpunkt unter dem Gelenk 28 liegt, wodurch erreicht wird, dass die Trom- rnel normal wagrecht ist. Die Trommel be findet sich über dem Trog 4.
Ihre Aussen wandung und ihre untere Kante sind durch locht, so dass die Flüssigkeit infolge der Zentrifugalkraft nach aussen -in das Gehäuse 3 geworfen wird, wo sie durch den Trog 4 aufgefangen und durch den Auslass 5 abge lassen wird.
Bei der Benutzung einer derartigen Schleu dertrommel ist es sehr schwer, wenn nicht sogar unmöglich, die Kleidungsstücke oder den zu behandelnden Stoff in der Trommel so zu verteilen, dass der Mittelpunkt, um den die Trommelmasse mit dem eingeschlossenen Gut kreist, stets in der geometrischen Achse der umlaufenden Teile liegt.
Die Verteilung der Kleidungsstücke oder dergleichen in der Trommel kann sehr leicht derart sein, dass die Trommel urigleich beladen ist, und in einigen Fällen kann es sogar vorkommen, dass die ganze Last sich nur auf einer Seite der Trommel befindet, wie dies Fig. 2 zeigt. In diesem Falle ist es unbedingt notwendig, um ein Schlagen und Stossen der Maschine zu verhüten, selbst, wenn sie mit geringerer Geschwindigkeit umläuft, dass sich die Trom mel selbsttätig zu dem Antrieb derart ein stellt, dass sie im dynamischen Gleichgewicht ist. Dies ist in Fig. 3 dargestellt.
In dieser bezeichnet 10, 15 und 27 den Motor, die Welle und die Trommel, a den Schwingungs mittelpunkt des Motors, b die Schwingungs achse, um welche die Trommel in der Längs- ebene -der Welle 15 schwingt, c den Mittel punkt der Kreisbahn der umlaufenden Massen, nachdem die Trommel ihre volle Geschwin digkeit erhalten hat und d die Achse, um die das Kreisen stattfindet und die durch den Punkt c geht, und e die Drehebene, in der die Schwingachse b der Trommel und der Punkt c liegen.
Es ist klar, dass; sobald die Geschwindigkeit der Trommel zunimmt, der Schwerpunkt der Masse infolge der Zentri fugalkraft versuchen wird, eine bestimmte Stellung in der Ebene e einzunehmen. Dies ist infolge der Universalgelenkverbindung zwischen Welle 15 und Trommel 27 möglich. Zunächst werden die Teile um die Achse der Welle 15 umlaufen, aber mit zunehmen der Geschwindigkeit wird eine Verschiebung dieser Achse nach d, wenn die grösste Cxe- schwindigkeit erreicht wird, stattfinden.
Diese Wirkung wird dadurch ermöglicht, dass die Schwingaxe b frei schwingbar ist, was wie der-um möglich ist, infolge des Schwingungs punktes a. Infolgedessen wird die Welle 15 um die Achse d kreisen und der Motor 10 um den Punkt a. Es ist ferner klar, dass auf diese Weise die Trommel sich von selbst den durch ihre Umdrehung erzeugten Kräften an passen kann, so dass sie bei grossen Geschwin-. digkeiten sanft umläuft, ohne Beanspruchun gen auf Biegung auf die Welle auszuüben und ohne herbeizuführen; dass diese ungleiche Drücke auf ihr Lager überträgt.
Es wird infolgedessen die Lebensdauer des Lagers ver längert und es können jetzt umlaufende Schleudertrommeln zum Ausziehen von Flüs sigkeiten aus andern Stoffen, die sich ihrer Natur nach nicht von selbst gleichmässig um die Trommelachse derart verteilen, dass der Schwerpunkt dieser Stoffe mit dem der Trom mel und der Drehachse derselben zusammen fällt, in der Praxis . benutzt werden. Die Wirkung der Trommel, wenn ihr Schwer punkt ausserhalb ihrer geometrischen Achse liegt, ist schematisch in Fig.4 dargestellt.
In dieser ist die Ladung so auf die Trommel verteilt, so dass sie ihren Schwerpunkt im Punkte f hat, mit dein Kreisungsmittelpunkt c, während der geometrische Punkt der Trom- mel sich in b befindet. Ist in dieser Weise die Last verteilt, so wird die Trommelmitte b, sobald die Trommel angetrieben wird, ge zwungen, um den Punkt c als Mittelpunkt zu kreisen, wie dies der Kreis g anzeigt.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der Teile derart, und die verschiedenen, zueinander beweglichen und die sich selbsttätig einstellenden Teile sind zueinander derart freibeweglich, dass praktisch die ganze Antriebskraft des Motors beim An lassen und beim Betriebe für die Umdrehung der Welle und der Trommel verwendet- wird; sie wird nicht; wie bisher, durch Kräfte auf gezehrt, die dadurch entstehen, dass die geo metrische Achse der umlaufenden Teile von der Schwerpunktachse und von der wirklichen Drehachse der Trommel entfernt sind. Es ist gemäss der Erfindung daher möglich, die Maschine mit einer sehr geringen Kraft an zulassen und sie mit einem kleinen Motor zu betreiben.
Zum Beispiel ist, wie Versuche ergeben haben, es möglich, eine Trommel zum Trocknen von Kleidungsstücken, - die einen Durchmesser von 16 Zoll und ein Ge wicht von ungefähr 35 Pfund hat, sobald dieselbe mit einem Zusatzgewicht von 20 bis 30 Pfund belastet wird, leicht anzulassen und rasch zu drehen, mit einer Geschwin digkeit von 1800-2000 Umdrehungen pro' Minute, und zwar durch einen Motor von 1/s PS, ohne dass die Gefahr besteht, dass die Wicklungen ausbrennen oder dass Kurzschluss infolge Überlastung entsteht.
Eine Maschine gemäss der Erfindung ist sehr schweren Ver suchen unterworfen worden, dadurch, dass ein nasses, ausgetropftes Stück Leinwand auf einer Seite der Trommel, als diese mit der grössten Geschwindigkeit umlief, hineinge worfen wurde, ohne dass eine merkbare Er schütterung des Maschinenrahmens eintrat, da sich die Teile schnell und leicht von selbst, entsprechend den neu auftretenden Kräften, einstellte.
Beim Betrieb von Maschinen der hierin beschriebenen Art zeigt es sich, dass die Be triebsbedingungen ziemlich genau denjenigen eines frei im Raume rotierenden Körpers gleichen, d. b. die Trommel darf irgend eine Stellung innerhalb bestimmter Schwingungs grenzen einnehmen und wird stets befähigt sein, bei rascher Drehung sich um ihr Massen- zentrum zu drehen, und es wird daran die nachgiebige Lagerung der Welle und die Steifigkeit der Scheibe im Universalgelenk zwischen Welle und Korb nicht viel ändern. Es zeigt sich auch, dass der von den Unter gestellpuffern den Wellenschwankungen ge botene Widerstand gering ist im Vergleich mit der Trägheit der Maschine.