Schleudermaschine mit einer drehbaren, zur Aufnahme des zu schleudernden Gutes bestimmten Trommel Die Erfindung betrifft eine Schleudermaschine mit einer drehbaren, zur Aufnahme des zu schleu dernden Gutes bestimmten Trommel, die zwecks Verringerung der Unwuchtkräfte, die sie bei un- gleichmässiger Verteilung des zu schleudernden Gu tes auf das Gehäuse der Maschine ausübt, in einer sie umgebenden, drehangetriebenen Halterung kon zentrisch zu deren Drehachse radial elastisch abge stützt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schleudermaschine so zu gestalten, dass die auf die Drehlagerung der Halterung der Trommel infolge ungleichmässiger Lage des Schleudergutes ausgeüb ten Unwuchtkräfte möglichst weitgehend verringert werden.
Diese Aufgabe soll dadurch gelöst sein, dass die Trommel mit zumindest einer ebenfalls konzentrisch zur Achse der Halterung angeordneten Ausgleichs masse derart in Wirkungsverbindung steht, dass eine einseitige Auslenkung der Trommel aus der Dreh achse der Halterung zwangläufig eine gegensinnige Auslenkung der Ausgleichmasse bewirkt, wobei die Verbindung der Trommel mit der starren,
ebenfalls radial elastisch an der Halterung abgestützten Aus gleichsmasse durch zumindest zwei doppelarmige He bel bewerkstelligt ist, welche im Bereich je eines Endes der Trommel an der Halterung drehbar gela gert sind und sich in ihrer Ruhestellung wenigstens annähernd parallel zur Drehachse der Halterung er strecken.
Die Ausgleichsmasse lässt bei der Auslenkung ihres Massenschwerpunktes aus einer ursprünglich zentrischen Lage - aus der sie entgegengesetzt zur Schwerpunktsverlagerung der die Unwucht aufwei senden Trommel herausbewegt wird - eine der Un- wuchtkraft der Trommel entgegengerichtete Flieh kraft entstehen,
die bei geeigneter Abstimmung auf die Unwuchtkraft der Trommel die resultierende Un wucht des aus der Trommel und der Halterung so wie der ausgelenkten Ausgleichsmasse bestehenden rotierenden Systems beseitigen oder wenigstens sehr weitgehend verringern kann. Dadurch werden auch die auf die Lagerung der Halterung ausgeübten Un- wuchtkräfte beseitigt oder weitgehend verringert.
Die Hebel können so ausgebildet sein, dass sie eine übersetzung ergeben, d. h. eine kleine Auslenk- bewegung der die Unwucht aufweisenden Trommel in eine grosse Auslenkbewegung der Ausgleichs masse übersetzen.
Das Auftreten unerwünschter Resonanzschwin- gungen der die Unwucht aufweisenden Trommel ge genüber ihrer Halterung lässt sich vermeiden, wenn man die Auslenkbewegung der Trommel und/oder der Ausgleichsmasse durch Reibungskräfte dämpft.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine Waschmaschine mit senkrechter Wasch- und Schleudertrommel im Stillstand ; Fig. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie I1-11 der Fig. 1 durch die rotierenden Teile der Waschmaschine ; Fig. 3 einen Axialschnitt ähnlich Fig. 1, bei dem jedoch die rotierenden Teile in einer Stellung dar gestellt sind, die sie bei grösserer Unwucht der rotie renden Wäschetrommel einnehmen ;
Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch die rotierenden Teile der Waschmaschine ge- mäss Fig. 3 ; Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine Partie einer Waschmaschine mit liegender Wäschetrommel, der die Abstützung der Wäschetrommel und ihre Kupp lung mit einem Ausgleichsgewicht darstellt<B>;</B> Fig. 6 einen vereinfachten Teilschnitt längs der Linie VI-VI der Fig. 5;
Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung der Hebel anordnung ähnlich Fig. 5, die nur zur Erläuterung der Wirkungsweise dient; Fig. 8 eine grafische Darstellung der Unwucht- und Rückführkräfte.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Wasch- und Schleudermaschine enthält in ihrem Maschinengestell 1 einen Antriebsmotor 2, der die als käfigartige Zwi schentrommel 3 ausgebildete Halterung für die zur Aufnahme der Wäsche bestimmte Wäschetrommel 4 über die im Maschinengestell gelagerte Welle 5 an treibt. Die Wäschetrommel 4 ist koaxial zur Rota tionsachse 6 der Zwischentrommel 3 angeordnet und gegen diese Trommel durch über ihren Umfang gleichmässig verteilte elastische Stützglieder 7 ab gestützt.
Die elastischen Stützglieder 7 können Druck- oder Zugfedern bzw. gununielastische Stütz elemente sein; sie haben lediglich den Zweck, eine radiale Auslenkung der Wäschetrommel 4 gegenüber der Rotationsachse 6 der Zwischentrommel 3 zu ge statten und ausserdem mit zunehmender Auslenkung ansteigende Rückführkräfte zu liefern, die die Wä schetrommel 4 in ihre zentrische oder koaxiale Lage zur Zwischentrommel 3 zurückführen.
Die Wäschetrommel 4 ist ferner an ihren beiden Stirnseiten an einander gleichen Armen etwa parallel zur Drehachse 6 liegender doppelarmiger Hebel 8 aufgehängt, die gleichmässig über den Umfang der Wäschetrommel 4 verteilt sind und mit ihren Dreh punkten 9 an Stützen 10 gelagert sind, die ihrerseits fest an der Zwischentrommel 3 sitzen.
An den an deren Hebelarmen der doppelarmigen Hebel 8 sind ringartig ausgebildete Ausgleichsgewichte 11 be festigt, die durch ihre spielfreie, aber gelenkige Ver bindung mit den doppelarmigen Hebeln 8 in bezug auf radiale Auslenkbewegungen gegenüber<I>der Ro-</I> tationsachse 6 zwangläufig mit der Wäschetrommel 4 gekuppelt sind.
Auch diese Ausgleichsgewichte 11 werden durch die elastischen Stützglieder 7 der Wä schetrommel 4 im Stillstand der Waschmaschine kon zentrisch zur Rotationsachse gehalten, so dass in der Ruhelage die Schwerpunkte der leeren Wäschetrom mel 4 und der Ausgleichsgewichte 11 genau in der Rotationsachse 6 der Zwischentrommel 3 liegen. Diese konzentrische Lage ist aus der Fig. 2 deutlich zu erkennen.
Die Zwischentrommel 3, die Wäschetrommel 4 und die Ausgleichsgewichte 11 liegen zusammen mit den elastischen Stützgliedern 7 und den beiden Krän zen von doppelarmigen Hebeln 8 innerhalb des beim Waschvorgang die Waschlauge aufnehmenden Ge häuses 12 der Waschmaschine, das an seiner Ober seite eine Öffnung 13 aufweist, die in bekannter Weise durch einen schwenkbaren Verschlussdeckel 14 verschliessbar ist ; an der tiefsten Stelle des Ge häuses ist ein Ablauf 15 vorgesehen.
Die Wäschetrommel 4 besteht aus gelochtem Blech mit Löchern 16 und hat an ihrer Oberseite eine zentrale Öffnung 17, deren Rand 18 nach innen eingebördelt ist.
Bei Benutzung der Waschmaschine wird meist die Wäsche W in die Wäschetrommel hineingeworfen ; sie ist dann in der Wäschetrommel 4 unsymmetrisch verteilt. Nach Beendigung des Wasch- und Spülvor ganges und nach Entleeren des Gehäuses 12 liegt sie zum grossen Teil an den Seitenwänden der Wäsche trommel 4 an.
Wenn nun die Wäsche 4 geschleudert wird, um die noch in ihr enthaltene Feuchtigkeit durch Zen trifugalwirkung zu entfernen, presst sich die Wäsche ganz an die innere Mantelfläche der Wäschetrommel 4 an, wobei sie sich unregelmässig zusammenballt. Dann liegt der Massenschwerpunkt S der Wäsche trommel 4 einschliesslich der in ihr enthaltenen Wä sche nicht mehr genau in der Rotationsachse 6 der Zwischentrommel 3, sondern er ist vielmehr um den Betrag e aus dieser Achse verschoben.
Dadurch tritt an der Wäschetrommel eine Unwuchtkraft auf, die mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit der Wä schetrommel ansteigt und die Wäschetrommel in Richtung der exzentrischen Lage ihres Schwerpunk tes radial nach aussen drückt, wie es die Fig. 3 zeigt.
Dabei werden die elastischen Stützglieder 7 - über die sich die Wäschetrommel 4 auf die als Käfig aus geführte Zwischentrommel 3 abstützt - an der in der Richtung der Unwucht liegenden Seite der Wä schetrommel zusammengedrückt (vgl. die Stützglieder 7' in Fig. 3) und an der entgegengesetzten Seite (vgl. die Stützglieder 7" in der gleichen Figur) ge dehnt bzw. entlastet.
Die Wäschetrommel 4 ver schiebt bei ihrer radialen Auslenkung über die dop- pelarmigen Hebel 8 nun zwangläufig die Ausgleichs gewichte 11 in einer radialen Richtung, die der Aus lenkbewegung der Wäschetrommel direkt entgegenge setzt ist, wobei die Auslenkung der an den längeren Hebelarmen befestigten Ausgleichsgewichte 11 ent sprechend dem Hebelarmverhältnis grösser ist als die Auslenkung der Wäschetrommel 4.
An den gemäss Fig. 4 mit ihrem Schwerpunkt S' aus der Rotations achse 6 - und zwar genau entgegengesetzt zur Aus lenkung des Schwerpunktes S der Wäschetrommel 4 - ausgelenkten Ausgleichsgewichten greifen nun Fliehkräfte an, die den Unwuchtkräften der Wäsche trommel genau entgegenwirken.
Über die doppel- armigen Hebel 8 werden diese Fliehkräfte der Aus gleichsgewichte auf die Stützen 10 der Hebel 8 und damit auf die Zwischentrommel 3 übertragen, wo sie einen vollständigen Ausgleich der Unwuchtkräfte herbeiführen, so dass die Zwischentrommel 3 ruhig läuft und keine störenden Erschütterungen der Waschmaschine auftreten.
Die Waschmaschine kann statt mit senkrechter Trommelachse auch mit liegender Trommel ausge bildet sein. Gemäss den Fig. 5 und 6 hat bei einer solchen Waschmaschine die als Profileisenkäfig 19 ausge führte, das Zwischenglied zwischen Antrieb und Wä schetrommel 20 bildende Halterung der Wäsche trommel 20 einen aus einem U-Eisenprofil hergestell ten Ring 21, durch den als Augenbolzen 22 ausge- führte Stützen für die doppelarmigen Hebel 8 radial hindurchragen. Die Augenbolzen 22 sind durch ge bogene Blattfedern 23 gegen den Steg 24 abgestützt ;
sie können durch Anziehen der Einstellmuttern 25 fest angespannt werden. In den Augen 26 der Augen bolzen 22 ist je ein doppelarmiger Hebel 8 gelagert, an dessen kurzem Hebelarm 27 über ein Kettenglied 28 die horizontal liegende Wäschetrommel 20 aufge hängt ist, während an dem langen Hebelarm 29 des doppelarmigen Hebels 8 ein weiteres Kettenglied 30 angreift, an dem das ringförmige Ausgleichsgewicht 11 hängt.
Das Ausgleichsgewicht 11 ist an starr mit der Trommel verschweissten Zapfen 31 geführt, die durch kreisförmige Durchbrüche 32 des Ausgleichs gewichtes 11 hindurchgreifen und mit zwei kreisför migen Deckplatten 33a und 33b das Ausgleichs gewicht an axialen Bewegungen hindern, seine ra diale Bewegung aber in sämtlichen Richtungen ge statten. Die elastischen Stützglieder der Wäschetrommel 20 sind jeweils zwei zueinander geneigt angeordnete Wickelfedern 34, die einerseits in Ösen 35 des Profil eisenkäfigs 19 und anderseits in eine Öse 36 der Wäschetrommel 20 eingehängt sind.
Durch Anziehen der Stellmuttern 25 der Augen bolzen 22 wird die Wäschetrommel 20 zusammen mit den Ausgleichsgewichten 11 spielfrei gegen den Pro fileisenkäfig 19 verspannt. Die Spielfreiheit in dem übertragungssystem zwischen der Wäschetrommel 20 und den Ausgleichsgewichten 11 ist notwendig, um eine zwangläufige Kupplung der gegensinnigen Aus lenkbewegung der Wäschetrommel 20 und der Aus gleichsgewichte 11 sicherzustellen.
Die genauere Wirkungsweise der Unwucht-Aus- gleichsvorrichtung wird nun anhand der Fig. 7 und 8 erläutert. Die Fig. 7 zeigt die Kupplung zwischen der Wäschetrommel 20, der z. B. als Käfig 19 ausgeführ ten angetriebenen Halterung der Wäschetrommel und einem der Ausgleichsgewichte 11 in vereinfachter Form. Eines der elastischen Stützglieder 7, mit denen sich die Wäschetrommel 20 auf den Käfig 19 ab stützt, ist als Feder 37 dargestellt. Die Hebelarme des doppelarmigen Hebels 8 sind mit 1l und 12 be zeichnet.
Bei rascher Rotation der Wäschetrommel 20, deren Massenschwerpunkt infolge unsymmetrischer Verteilung der Wäsche nicht genau in der Rotations achse des Käfigs 19 liegt, wird - wie bereits aus geführt - die Wäschetrommel durch eine Unwucht kraft Ut radial nach aussen ausgelenkt, wobei die Feder 37 zusammengedrückt wird.
Der im folgenden mit a bezeichnete Auslenkweg der Trommel 20 ergibt eine Schwenkung des doppel- armigen Hebels 8, wodurch das Ausgleichsgewicht 1.1 entgegengesetzt zur Auslenkung der Wäschetrom mel relativ zur Schwenkachse des fest mit dem Käfig 19 verbundenen Gelenkpunktes 9 verschoben wird. Lag der Massenschwerpunkt der Wäschetrommel ein- schliesslich der in ihr enthaltenen Wäsche ursprüng lich um den Betrag e ausserhalb der Rotationsachse und ist die gesamte Masse der Wäschetrommel 20 mit der Wäsche Mt,
so ist die radial nach aussen wirkende Unwuchtkraft der Wäschetrommel - wenn diese noch nicht ausgelenkt ist - bei der Winkel geschwindigkeit w Uo=Mt.e.wz Wird nun die Wäschetrommel unter dem Einfluss dieser Unwuchtkraft um den Weg a ausgelenkt, so steigt die Unwuchtkraft U mit zunehmendem Weg a noch weiter an, da der Massenschwerpunk der Wä schetrommel mit Inhalt sich weiter von der Rota tionsachse entfernt.
Die tatsächliche Unwuchtkraft ist dann Ut <I>= Mt.</I> (e+a). wP Durch die Gegenkräfte der Federn 37 wird nun die Auslenkbewegung der Trommel aufgefangen. Gleichzeitig mit der Auslenkung der Wäschetrom mel 20 erfolgt aber über die doppelarmigen Hebel 8 eine entgegengesetzte Auslenkung des Ausgleichs gewichtes 11, wobei diese Auslenkung entsprechend der Hebelübersetzung vergrössert ist.
Der Auslenk- weg des Gegengewichtes ist<I>b = a.</I> 11/l2. An der Masse Mg des Ausgleichgewichtes greift nun eine der Unwuchtkraft Ut der Wäschetrommel entgegengesetzt gerichtete Fliehkraft an, die sich zu Ug=Mg.b.w= ergibt.
Bei einem Hebelarmverhältnis von 2 : 1 be stehen zwischen dieser Gegenunwuchtkraft Ug, der am Hebelgelenk wirkenden Auflagerkraft A und der am Ende des kürzeren Hebelarmes wirkenden Resultierenden aus der Federkraft F und der Un- wuchtkraft Ut, die sich aus dem Gleichgewicht des Hebels ergebenden Relationen A = F-UtTUg und 2. Ug = I .
(F -Ut) woraus sich für die Auflagerkraft A ergibt A=3.Ug Für eine vollkommene Entlastung des Käfigs 19 muss gelten F=A so dass daraus folgt für die Unwuchtkräfte Ug=Ut Damit sind die Unwuchtkraft Ut der Wäsche trommel 20 und die Gegenunwuchtkraft Ug des Aus gleichsgewichtes 11 in ihrer Wirkung auf den die Halterung der Wäschetrommel bildenden Käfig 19 ausgeglichen,
so dass dieser Käfig keine. Unwucht kräfte auf seine Lagerung oder das Gestell der Waschmaschine überträgt. In der Fig. 8 ist in Form eines Diagramms ge zeigt, wie sich die Unwuchtkräfte mit zunehmendem Auslenkweg <I>a</I> der Wäschetrommel 20 und<I>b</I> des Aus gleichsgewichtes 11 verändern. In dieser Darstellung ist die ursprünglich vorhandene Unwucht Uo darge stellt, die bei Auslenkung der Wäschetrommel aus der Rotationsachse des Käfigs 19 weiter ansteigt.
Im unteren Teil des Diagramms ist gezeigt, wie die Ge- genunwuchtkraft des Ausgleichsgewichtes 11 mit sei nem in einem entsprechend dem Hebelarmverhältnis 12/1l reduzierten Masstab dargestellten Auslenkweg b zunimmt.
Die mit A bezeichnete, der Rückführ- kraft F der Federn 37 entgegengesetzt gleiche Auf lagerkraft A begrenzt nun - im Schnittpunkt der Linien F = Ut+2 Ug und A = 3 Ug - die vonein ander abhängigen Auslenkwege <I>a</I> und<I>b</I> auf denje nigen Wert, der durch die senkrechte gestrichelte Linie gekennzeichnet ist,
wobei auf die Federn 37 die Kraft 3 Ug entfällt und die Gegenunwuchtkraft Ug genau gleich der Unwuchtkraft Ut ist.
Es dürfte leicht einzusehen sein, dass bei einer geringeren oder grösseren ursprünglichen Unwucht kraft Uo sich ebenfalls - an anderer Stelle des Dia gramms liegende - Gleichgewichtszustände ergeben, in denen wiederum ein selbsttätiger Ausgleich der Unwuchtkräfte erfolgt. Durch die Reibung in dem Kupplungsmechanismus zwischen Wäschetrommel 20 und den Ausgleichsgewichten<B>11</B> werden die Ver hältnisse geringfügig geändert ; die dadurch beding ten Restunwuchtkräfte sind jedoch so klein, dass sie sich nicht störend auswirken können.
Eine gewisse Dämpfung ist sogar erwünscht, um das Auftreten von Resonanzschwingungen züi vermeiden.
Da der Unwuchtausgleich vollkommen selbst tätig wirkt, passt er sich auch während des Schleu dervorganges auftretenden Änderungen der Wäsche trommelunwucht sofort an. Solche Unwuchtänderun- gen können z. B. durch Verringerung des Gewichtes der Wäsche beim Ausschleudern der Feuchtigkeit oder durch weitere Verlagerung der Wäsche inner halb der Wäschetrommel bedingt sein.
Bei der Montage der Waschmaschinen, wie sie in den Fig. 1 bis 7 dargestellt sind, muss lediglich die richtige Bemessung und Einstellung der elastischen Stützglieder 7 bzw. der Rückführfedern 34 (Fig. 6) oder 37 (Fig. 7) beachtet werden, damit die Rück führkräfte bei der Auslenkung der Wäschetrommel stärker zunehmen als die durch diese Auslenkbewe- gurig vergrösserten Fliehkräfte der Wäschetrommel und der Ausgleichsgewichte.
In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 6 sind die Ausgleichsgewichte als vorzugsweise ringförmige Scheiben jeweils an den beiden Stirn seiten der umlaufenden Wäschetrommel angeordnet und die doppelarmigen Hebel für die gegensinnige Kupplung der Auslenkbewegung von Wäschetrommel und Ausgleichsgewichten am Umfang der Trommel vorgesehen.
Die gleiche Wirkung lässt sich - wie leicht ein zusehen ist - erzielen, wenn man auf jeder Stirn seite der Wäschetrommel nur je einen sich in Achs richtung erstreckenden Hebel anordnen würde, der im Mittelpunkt der Stirnfläche der Wäschetrommel an dieser gelenkig befestigt ist und dessen Gelenk punkt in der Rotationsachse des Zwischengliedes festgelegt wird, während an dem freien Hebelarm je ein Ausgleichsgewicht befestigt ist.
Weiterhin kann man auch mit nur einem ein zigen Ausgleichsgewicht auskommen, wenn man das Ausgleichsgewicht als Zylinder zwischen den Mantel flächen der Wäschetrommel und ihrer als Käfig oder Zwischentrommel ausgeführten Halterung anordnet und die doppelarmigen Hebel, deren kurze Hebel arme mit den Enden der Trommel verbunden sind, mit ihren längeren Hebelarmen an den Enden des Ausgleichsgewichts-Zylinders angreifen lässt.
Auch bei einer derartigen Anordnung wird eine ungleichmässige Verteilung der Wäschetrommel-Un- wucht, die sich an beiden Enden der Trommel durch ungleiche Auslenkungen bemerkbar macht, durch entsprechend unterschiedliche Auslenkungen der bei den Enden des Ausgleichsgewichts-Zylinders be seitigt.