Waschmaschine mit senkrecht stehender Trommel Bei den bisher üblichen Trommelwaschmaschinen beruht der Wascheffekt im wesentlichen darauf, dass die Wäsche von Mitnehmern bei Drehung der waag recht angeordneten Trommel angehoben wird und danach in die Lauge zurückfällt. Hierdurch können beim Aufprall kurzzeitig örtliche Drücke entstehen.
Um einen befriedigenden Wascheffekt zu erzielen, muss dieses Anheben und Zurückfallen der Wäsche sehr oft erfolgen, wobei zusätzlich die Drehrichtung noch reversiert werden muss. Die Waschzeiten sind folglich sehr lang. Zum Entfeuchten der Wäsche muss die Trommel dann auf Schleuderdrehzahl gebracht werden, bei der sich wegen der waagrechten Lagerung der Trommel und der beträchtlichen Unwuchten grosse Dämpfungsprobleme ergeben.
Diese wären bei vertika ler Anordnung der Trommel zwar leichter beherrsch bar, wie das Beispiel reiner Wäscheschleudern mit ihren gegenüber Vollautomaten mit waagrechter Trom mel hohen Drehzahlen beweist, doch stehen einer solchen Anordnung schwerwiegende Nachteile beim Waschen selbst gegenüber.
Es ist bereits eine Waschmaschine bekannt gewor den, bei der in der waagrecht angeordneten Trommel gewaschen wird, während das Schleudern durch Aus pressen mittels einer Membrane erfolgt, die an einer Stirnseite der Trommel angeordnet ist und beim Trocknen mit Druckwasser beaufschlagt wird, so dass sie sich axial ausdehnt und die Wäsche gegen die an dere Stirnseite presst. Bei anderen bekannten Wasch maschinen liegt jeweils eine Membran an den Wänden des Waschbottichs, in dem die Wäsche beim Waschen von der durch Düsen mit hohem Druck strömenden Waschflüssigkeit bzw. einem Flügelrad bewegt wird.
Da bei diesen Systemen keine Trommel vorhanden ist, die auf Schleuderdrehzahl gebracht werden könnte, muss statisch gepresst werden. Hierzu wird der Raum zwischen Bottichwand und Membran mit Druckwasser gefüllt, und die Wäsche damit zusammengepresst.
Es hat sich nun gezeigt, dass der Auspresseffekt bei den beschriebenen Methoden sehr schlecht ist. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass der Raum zwischen der pressenden Membran und der festen Ge genfläche, den die gepresste Wäsche ausfüllt, für einen ungehinderten Abfluss des ausgepressten Wassers zu gross ist.
Es wurde daher vorgeschlagen, eine Rollmembran an der Innenseite der waagrechten Trommel und dem Mantel eines axial verschiebbaren Kolbens anzubrin gen, die die an der Trommelinnenwand anliegende und verteilte Wäsche bei Beaufschlagung mit einem Druck medium grossflächig auszupressen vermag. Die auf die sem Wege erzielten Fortschritte sind beträchtlich, doch ist die bei vernünftigen Drücken zu erreichende Rest feuchtigkeit der Wäsche noch nicht mit derjenigen vor. ausgesprochen hochtourigen Schleudern zu verglei- chen.
Es wurde ferner vorgeschlagen, die in der waag rechten Trommel befindliche Membran auch zum Waschen zu benutzen, da das grossflächige Ueberrollen und Pressen eine sehr intensive und doch schonende Waschwirkung ergibt.
Nach einem weiteren Vorschlag wird die vertikal angeordnete und mit einer Rollmembran versehene Trommel zum Entfeuchten der Wäsche auf eine hohe Schleuderdrehzahl gebracht.
Die Erfindung bezweckt eine Waschmaschine, die die Vorteile einer intensiven, nicht auf dem Fallprinzip beruhenden Waschwirkung mit dem guten Trocknungs- effekt der bisherigen hochtourigen Schleudern vereint, jedoch keine zusätzlichen Presselemente, wie Mem brane oder Presskolben benötigt.
Erfindungsgemäss erreicht man dies dadurch, dass die vertikal angeordnete Trommel zum Waschen und/ oder Spülen periodisch auf Drehzahlen beschleunigt wird, bei denen die Waschlauge bzw. das Spülwasser die an dem Mantel der Trommel verteilte Wäsche ver- lässt. Im allgemeinen wird hierzu eine Drehzahl ausrei chen, die niedriger liegt als die Schleuderdrehzahl, bei der die Wäsche nach dem Waschen und/oder Spülen entfeuchtet werden soll. Die Waschlauge bzw. das Spülwasser wird bei Waschdrehzahl zweckmässig aus dem Trommelinnen- raum abgezogen, in den sie bei niedrigerer Trommel drehzahl bzw. bei deren Stillstand zurückströmt.
Um ein leichtes Lösen der Wäsche von der Trommelwand zu gewährleisten, an die sie sich bei Waschdrehzahl angelegt hat, werden die Rücklaufkanäle vorteilhaft so angeordnet, dass die Waschlauge bzw. das Spülwasser durch die Wäsche hindurchtreten muss, wodurch sich diese schnell voll Wasser saugt und von der Trommel wand ablöst. Damit die Waschlauge bzw. das Spülwas ser die Wäsche bei Wasch- oder Spüldrehzahl leicht verlassen kann, wird zweckmässig ein Raum zwischen der Trommel und einem diese umgebenden Zylinder vorgesehen, in den die Waschlauge bzw. das Spülwas ser ausweichen kann. Bei Erniedrigung der Drehzahl strömt das Wasch- bzw.
Spülwasser dann durch die Löcher in der Trommelwand in die anliegende Wäsche zurück. Dadurch wird ein Ablösen der Wäsche erleich tert, die dann in kürzerer Zeit wieder in die Wasch lauge bzw. das Spülwasser eintauchen kann.
Die Trommel kann Zylinderform aufweisen, oder, wie dies von reinen Trockenschleudern bekannt ist, konisch ausgebildet sein. Als Antriebsmotor wird zweckmässig ein senkrecht angeordneter Elektromotor vorgesehen, dessen Drehzahl steuerbar ist.
Als ein der artiger Motor eignet sich besonders ein polumschaltba rer Asynchromnotor. Um den Elektromotor beim An lauf nicht mit dem vollen Schwungmoment der mit Wäsche gefüllten Trommel zu belasten und einen ent sprechenden langanhaltenden hohen Anlaufstrom zu vermeiden, wird zur Übertragung des Momentes von dem Motor auf die Trommel zweckmässig eine Kupp lung vorgesehen, die so gesteuert ist, dass das volle Drehmoment erst nach dem fast augenblicklich erfol genden Hochlauf des Elektromotors übertragen wird. Eine Kupplung, die das im vorigen geforderte Verhal ten von Natur aus aufweist, ist die Strömungskupp lung, auch Föttinger-Kupplung genannt.
Wenn sie steuerbar bei durchlaufendem Elektromotor sein soll, wird sie zweckmässig so ausgebildet, dass sie durch die als Hohlwelle ausgebildete Welle des Motors oder durch eine besondere Zuführungsleitung mit einer Hydraulikflüssigkeit, in dem gegebenen Fall vorzugs weise mit Wasser, von innen nach aussen beaufschlagt wird, das von einer von dem Motor angetriebenen Pumpe gefördert wird. Diese Pumpe kann ausserdem den für ein hydraulisches oder pneumatisches Pro grammschaltwerk bzw.
für eine hydropneumatische Federung erforderlichen Wasser- oder Luftdruck erzeu gen, den letzteren durch eine besondere Luftpumpe.
Die mit nasser, zumeist nicht vollkommen homo gen liegender Wäsche gefüllte Trommel stellt eine be trächtliche Masse dar, die zu störenden Unwuchten führen kann. Zur Aufnahme dieser Unwuchten ist eine hydropneumatische Federung besonders vorteilhaft und konstruktiv einfach, da sie lediglich aus mit kompri mierter Luft gefüllten Kugeln bzw. einem ringförmigen Wulst aus elastischem Material bestehen kann, auf dem der die Trommel umgebende Behälter ruht. Der Luft druck in den Kugeln bzw.
dem ringförmigen Wulst kann mittels Druckwasser gebildet werden, das von der Pumpe ebenfalls gefördert wird, wodurch die Trommel aus ihrer festen Ruhelage beim Ein- und Ausfüllen der Wäsche angehoben wird.
Zur Aufnahme des Axialspiels der senkrecht ange ordneten Trommel und ihres Antriebs kann ein Druck- Lager vorgesehen sein, bei dem sich zwischen den aus Stahl und/oder Kunststoff bestehenden gegeneinander beweglichen Lagerteilen eine Druckflüssigkeit, insbe sondere Druckwasser, befindet. Das Drucklager kann in besonders vorteilhafter Weise zum Bremsen der Trommel verwendet werden, da hierzu lediglich das Druckwasser abgesperrt zu werden braucht.
Zur Inten sivierung der Bremswirkung, insbesondere bei hohen Drehzahlen, kann eine Wirbelbremse vorgesehen sein, deren umlaufender Teil an der Trommel befestigt ist. Des weiteren kann mit der Trommel der Läufer der Laugenpumpe umlaufen. Man erhält dann eine sehr gedrängte Bauweise.
Bei einer besonderen Ausbildungsform der Erfin dung wird der Zulauf zu dem Drucklager sowie zu der Strömungskupplung über nur ein steuerbares Ventil gesteuert. Eine selbsttätige Steuerung für den Zulauf des Betriebswassers der Strömungskupplung erhält man dadurch, dass das Betriebswasser durch Bohrun gen zufliesst,
deren Gesamtquerschnitt grösser ist als der Gesamtquerschnitt von Ablaufbohrungen. Bei einem Stillsetzen des Motors und dem damit verbunde nen Abfall der geförderten Wassermenge überwiegt die aus der Strömungskupplung abfliessende Flüssigkeits menge, so dass die Kupplung löst.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt in einer intensiven Waschwirkung, die durch den dauernden Wechsel von Entfeuchtung und Befeuchtung der Wäsche bewirkt wird, sowie in der konstruktiven Ein fachheit einer Waschmaschine, mit der ohne federnde Aufhängung der Trommel und ohne Pressmenmbrane Restfeuchtigkeiten in einer Grössenordnung erreichbar sind, wie sie bisher nur von Trockenschleudern erreicht werden konnten.
Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbei- spiele darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 eine Waschmaschine mit vertikal angeordne ter zylindrischer Trommel, mit der die Laugpumpe und eine Wirbelbremse umläuft.
Fig. 2 eine Waschmaschine mit konischer Trommel und getrennt angeordneter Laugenpumpe.
In dem Gehäuse 1 mit der Einfüllöffnung 54 ist der aus einem oberen Teil 2' und einem unteren Teil 2" bestehende Bottich 2 so befestigt, dass er sich nicht drehen, wohl aber torkelnde Bewegungen ausführen kann. In ihm befindet sich die drehbare Trommel 40 mit den Löchern 42, den Rohren 44, den Taschen 43, die im oberen Teil der Trommel die Wände 40' und 40" dicht verbinden und durch die Rohre 44 bei dre hender Trommel mit der in der Trommel stehenden Flüssigkeit (Waschlauge oder Spülwasser) gefüllt wer den. Mit 45 ist ein überlauf bezeichnet.
Die Lagerung der Trommel 40 erfolgt einmal mittels der Lagerscha len 23 aus wassergeschmiertem Kunststoff, zum ande ren durch das aus dem umlaufenden Teller und dem feststehenden Ring 17 mit der Ringnut 18 bestehende Drucklager. Die Materialpaarung von Teller 36 und Ring 17 kann aus Kunststoff-Stahl oder Kunststoff Kunststoff bestehen. Die Trommel 40" ist mit der Hohlwelle 35 durch das Anschluss- bzw. überleitungs- stück 38 verbunden.
Mit dieser Hohlwelle sind jeweils die umlaufenden Teile 37 einer Wirbelbremse und 34 einer Strömungskupplung (Sekundärteil) verbunden, ferner der Teller 36 des Drucklagers. Der Läufer 26 des elektrischen Antriebsmotors, z. B. eines polumschaltbaren Asynchronmotors, ist ebenso wie der Primärteil 30 der Strömungskupplung und das Pumprad 29 an einer weiteren Hohlwelle 27 befestigt, die in den wassergeschmierten Gleitlagern 28 gelagert ist. Mit dem Primärteil 30 der Strömungs kupplung läuft auch das Gehäuse 31 um, das die Boh rungen 32 trägt. Für den Zulauf zu der Strömungs kupplung sind die Bohrungen 33 vorgesehen, die insge samt einen grösseren Querschnitt aufweisen als die Abflussbohrungen 32.
Mit der Trommel 40, die aus einem inneren zylin drischen Teil 40' und einem äusseren zylindrischen Teil 40" besteht, ist ferner das Rad 41 einer Laugen pumpe verbunden.
In dem Bottich 2 ist der Heizring 3 so angeordnet, dass er bei allen Wasch- und Spüldrehzahlen von Flüs sigkeit bedeckt ist. In dem unteren Teil 2" des Bot tichs 2 ist das Ständerrohr 10 des Motors befestigt, das das Ständerblechpaket 11 trägt.
Anschliessend folgt ein Druckring 12, der das Pumpenrad 29 sowie eine Druckdose 15 umgibt. Von der Pumpe führt ein Rohrstutzen 14 zur Motorhohl- welle sowie Leitungen 9, 49, 50 zu verschiedenen Ver brauchern ab.
Auf einer Bodenplatte 8 ist ein Lagergestell 7 befe stigt, auf dessen gerundeten Auflageflächen kugel- oder ballonförmige Gebilde aus elastischem Material auflie gen. Auf diesen ruht der die Trommel 40 umgebende Bottich 2. Die drei oder vier kugelförmigen Gebilde werden über die Zuleitung 9 mit der Pumpe 29 ver bunden, so dass die darin befindliche Luft komprimiert wird. Es entsteht auf diese Weise unabhängig von dem Trommelgewicht eine hydropneumatische Federung, deren Druckfederung schon bei geringen Drücken wegen der grossen Kreisfläche einsetzt.
Der Ausgleich zwischen den Kugeln kann leicht beliebig gedämpft werden, so dass eine leichte Anpassung an alle Be triebsbedingungen möglich ist und grosse Unwuchten der drehenden Trommel aufgenommen werden können. Anstelle der dargestellten vier Kugeln aus elastischem Material kann die entsprechend geänderte Auflageflä che auch einen ringförmigen Schlauch mit kreisförmi ger oder anders geformter Querschnittsfläche tragen, der ebenfalls mit einer Anschlussleitung zur Versor gung mit Druckwasser versehen ist und auf dem der Bottich mit der Trommel ruht. Bei ihm ist die Dämp fung wesentlich geringer, die jedoch durch Füllung mit porösem Schaumstoff vergrössert werden kann.
Nunmehr wird die für halbe Nenndrehzahl, z. B. 1500 U/min. synchrone Drehzahl geschaltete Wicklung des Ständers 11 an Spannung gelegt. Der Läufer 26 mit Pumpenrad 29 läuft praktisch unbelastet und damit augenblicklich hoch, wobei der Betriebskonden sator bei Einphasenstrom zum Anlauf genügt und der sonst nötige, viel grössere Anlasskondensator und sein Anlasshilfsschütz wegfällt. Das Pumpenrad fördert nach Öffnung des Ventils 55 in die Dose 15 und von da durch das an ihr befestigte Rohrstück 14 in die Hohl welle 27. Durch die Zuführungskanäle 33 werden die Schalen 30 und 31 der Strömungskupplung mit Be triebswasser gefüllt.
Die Kupplung kann nun ein Moment übertragen und der Abtriebsteil setzt über die mit ihm verbundene Hohlwelle 35 die Trommel 40 in eine Drehbewegung. Durch die Fliehkraft werden d:e Wäsche und die Lauge nach aussen gegen die Trommel gedrückt, an der sie sich verteilen. Der Druck der Pumpe steht ausserdem in der Leitung 49 für Ventilbe tätigungen an und drückt Betriebswasser über die Lei tungen 9 in die Kugeln 5. Damit hebt der Bottich 2 ab, der im Stillstand auf Puffern 53 auflag.
über das Ventil 51, das von einem nicht darge stellten Programmschaltwerk betätigt wird, wird das Druckwasser in die Ringnut 18 geleitet, die im festen Ring 17 eingelassen ist. Der Druck hebt den Teller 36 und damit die gesamte Trommel etwas an, so dass eine tragende Wasserschicht zwischen den Lagerteilen auf gebaut wird. Dieses Wasser läuft über die mittlere Bohrung 20 des Bottichs 2' in das Betriebswasser ent sprechend dem eingetragenen Pfeil ab. Dieser Teil strom senkt den Wasserspiegel des Betriebswassers etwas ab.
Zur Durchführung des Waschvorganges wird die Trommel auf eine Drehzahl gebracht, bei der die Lauge von ihrer Ruheoberfläche 46 in die fast senk rechte Oberfläche 47 auswandert. Dies ist bereits bei einem Bruchteil der Schleuderdrehzahl der Fall. Die Lauge nimmt zwischen den beiden Grenzoberflächen 46 und 47 während des Hochlaufes verschiedene para- belförmige Oberflächen an, wobei das Einströmen der Lauge durch mehrere Rohre 44 in die Tasche 43 er möglicht wird. Der Heizring bleibt bei allen diesen Oberflächenzuständen bedeckt.
Der überlauf 45 ist so dimensioniert, dass ein Teil der Lauge den mit Pfeilen gekennzeichneten Kreislauf durchführt, damit die weitere Erwärmung der Lauge auch beim Waschvorgang gewährleistet ist. Die nach aussen geschleuderte Lauge läuft an Bottich 2' so ab, dass sich der Raum zwischen 2' und der äusseren Trommel 40' nur unten in der Nähe des Heizringes mit Lauge füllt. Die Waschdrehzahl wird entsprechend dem gewünschten Waschprogramm entweder über den Antriebsmotor, in diesem Fall muss der Hilfsdruck durch einen besonderen Pumpenmotor erzeugt werden, oder bevorzugt über das Zulaufventil der Strömungs kupplung gesteuert bzw. geregelt.
Nach der vorgesehe nen Zeitspanne wird das Ventil 55 geschlossen, so dass die Strömungskupplung keinen Zulauf mehr erhält. Der in ihr befindliche Wasserring wird durch Ablauf durch die Bohrungen 32 schnell abgebaut; damit ver schwindet das die Trommel antreibende Drehmoment.
Zur Abbremsung der Trommel von der Waschdreh zahl wird das Ventil 51 geschlossen, wodurch die Druckflüssigkeit des Lagers ausläuft und das Lager im Trockenlauf als Bremse wirkt. Ausserdem wird Ventil 52 geöffnet und damit die Wirbelbremse 37 in Betrieb genommen, so dass eine sehr intensive Bremswirkung auftritt. Nach erfolgtem Abbremsen tritt die in den Taschen 43 befindliche Flüssigkeit durch die Löcher 42 in die an der Trommelinnenwand 40" anliegende Wäsche ein, wodurch sich diese ablöst und in die ihre Ruhelage 46 wieder einnehmende Flüssigkeit fällt, wo sie sich vollsaugt. Hierauf wird die Trommel durch Öffnung des Ventils 55 wieder beschleunigt, das den Zulauf zu der Strömungskupplung freigibt.
Die mit der erfindungsgemässen Waschmaschine erreichte Waschwirkung besteht also darin, dass die Wäsche periodisch auf Drehzahlen gebracht wird, bei denen die Lauge sie ähnlich wie beim Pressen verlässt, worauf sie wieder Gelegenheit bekommt, sich mit Lauge vollzusaugen. Bei den einzelnen Waschperioden wird durch das dauernde Hochfahren und Abbremsen, bei dem die Wäsche jeweils durcheinanderfällt, die Lage eines Wäschestückes bezüglich der übrigen Wäschestücke in erwünschter Weise immer wieder ge ändert.
Nach Ablauf der vorgesehenen Waschperioden oder Waschzeit wird durch Öffnung des Ventils 24 die Laugenpumpe in Betrieb genommen, die die Lauge durch den Schlauch 25 abpumpt. Durch besondere Bohrungen in den Taschen 43 kann eine weitere Be- feuchtung der Wäsche durch die Lauge, die nunmehr nicht mehr nötig ist, verhindert werden. Nach Aus pumpen des grössten Teils der Lauge wird die Trom mel kurzzeitig auf Schleuderdrehzahl gebracht, wodurch sich der von Wäsche festgehaltene Flüssig keitsrest noch weiter vermindert.
Zum Spülen wird das Ventil 24 wieder geschlossen und der Zulauf des Spülwassers geöffnet. Das Spülen läuft in der gleichen Weise ab wie oben beim Waschen beschrieben. Am Ende jedes Spülvorganges pumpt die Laugenpumpe das Wasser wieder ab. Nach dem letzten Spülvorgang wird die Trommel zum letzten Mal auf Schleuderdrehzahl gebracht, die leicht so hoch gewählt werden kann, dass die Wäsche mit der vom Trok- kenschleudern gewohnten Restfeuchtigkeit der Maschine entnommen werden kann.
Selbstverständlich kann die Laugenpumpe auch getrennt angeordnet werden und einen eigenen Antrieb erhalten.
Dia Anordnung gemäss Fig.2 unterscheidet sich von der im vorigen beschriebenen Ausführung im wesentlichen durch die Konizität der Waschtrommel 40 und das Fehlen der Trommellöcher 42. Ausserdem sind mit der Trommel nicht mehr die Läufer der Lau genpumpe und der Bremswirbelpumpe verbunden. Im übrigen sind die Bezugszeichen entsprechend gewählt.
Durch Öffnen des Ventils 51 wird das Druckwasser ausser in/ durch die Ringnut 18 und durch den Zufüh rungskanal 33 in den Primärteil 30 der Strömungs kupplung und in das mit ihm fest verbundene Gehäuse 31 geleitet. Hierdurch wird die Strömungskupplung gefüllt, so dass sie ein Moment auf die Trommel über tragen kann, die beschleunigt wird. Die in der Trom mel stehende Flüssigkeit wird dadurch aus ihrer Ruhe lage 46 über parabelförmige Zwischenlagen 47' in die Endlage 47 gebracht. Sie strömt dabei durch Kanäle 44' in den durch die Trommelwand 40 und den Waschbottich 2 gebildeten Raum.
Zur Vermeidung der Reibung zwischen der mit hohen Drehzahlen rotierenden Trommel und der in dem Raum stehenden Flüssigkeit kann ein weiterer feststehender Zylinder 2"' vorgesehen werden, der mit tels der Laschen 21 an dem Bottich 2' befestigt ist. Da der Raum zwischen Zylinder 2"' und der Trommel wand 40 von der Zentrifugalkraft von Flüssigkeit frei gehalten wird, vermindert sich die Reibung auf erträg liche Werte.
Die Trommeldrehzahl wird auch bei dieser Ausbil dungsform der Erfindung über den Motor oder das Zulaufventil der Strömungskupplung gesteuert bzw. geregelt. Zur Bremsung wird Ventil 51 geschlossen, wodurch das Traglager und die Strömungskanäle von der Versorgung mit Druckflüssigkeit abgeschnitten werden. Es wird dann ein die Trommel abbremsender Trockenlauf des Traglagers möglich.
Bei der konischen Form der Trommel und der ge ringen Waschdrehzahl fällt die Wäsche auch ohne Be netzung mit Flüssigkeit nach unten, so dass die Taschen 43 der Fig. 1 in der Trommelwand entfallen können. Ist die Heizwicklung 3 nicht am Boden des zylin- derförmigen Bottichs 2', sondern' an seinem Mantel angeordnet, so darf der volle Heizstrom erst einge schaltet werden, wenn die Drehzahl der Trommel einen Wert erreicht hat, bei dem die Heizwicklung von der in dem Bottich befindlichen Flüssigkeit (Lauge, Spülwasser) bedeckt ist.
Die Einschaltung des vollen Heizstromes wird dann zweckmässig von einem elek trisch, mechanisch oder hydraulisch arbeitenden Dreh zahlwächter gesteuert. Eine Anordnung der Heizwick- lung an dem Bottichmantel ist dann vorteilhaft, wenn die Heizleistung nicht an einer verhältnismässig kleinen Stelle, z. B. einem Heizring, konzentriert werden, son dern mehr flächenmässig verteilt werden soll, so dass die Heizwicklung entsprechend weniger heiss wird.
Dies ist dann wichtig, wenn die Heizwicklung auch zum Trocknen der Wäsche, zumindest teilweise einge schaltet wird.