DE102006041431A1

DE102006041431A1 - Maschine und Verfahren zum Behandeln von Textilien

Info

Publication number: DE102006041431A1
Application number: DE102006041431A
Authority: DE
Inventors: Heinz Herbertz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-07
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2007-06-14

Abstract

Derartige Maschinen besitzen Trommeln mit Mitnehmern, mit einem dreieckigen, an der Spitze abgerundeten Querschnitt. Bei Haushaltwaschautomaten sind die Schleuderdrehzahlen von ursprünglich 300 U/min bis auf 1800 U/min gesteigert worden, wodurch die Zentrifugalkraft 36 mal so hoch wurde. Die Form der Mitnehmer ist jedoch nicht verändert worden, wodurch hohe Zugspannungen auf die Wäsche einwirken, die Wäscheschäden verursachen können. DOLLAR A Es wird eine Trommel ohne Mitnehmer vorgeschlagen, vielmehr sind erfindungsgemäß Wölbungen aus dem Trommelmantel ausgeformt, welche aus in Bezug auf die Trommelachse konkaven und konvexen Bögen bestehen, die wellenartig ineinander verlaufen und sich von der Stirnwand zur Rückwand der Trommel erstrecken. Außerdem wird ein insbesondere für die erfindungsgemäße Maschine vorteilhaftes Waschverfahren vorgeschlagen. DOLLAR A Vorteile erzielt werden bei Waschschleudermaschinen, Wäschetrockenmaschinen und Waschmaschinen in denen Textilien in ausgebreitetem Zustand behandelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine und Verfahren zum Behandeln von Textilien, mit einer um eine waagerechte oder geneigte Achse drehbaren Trommel, welche am Trommelmantel zwischen beiden Stirnflächen verlaufende Wölbungen aufweist.
Die Trommeln herkömmlichen Maschinen besitzen am Trommelmantel nach innen gerichtete, zwischen beiden Stirnflächen verlaufende Wölbungen, die zumeist als Mitnehmer mit einem dreieckigen, an der Spitze abgerundeten Querschnitt ausgebildet sind. Bei den heute üblichen Schleuderdrehzahlen von 1200 Umdrehungen pro Minute und einem Trommeldurchmesser von 500 mm wirkt eine Zentrifugalkraft von mehr als 400 g. 1 kg Wäsche wiegt nass bei Erreichen der Höchstdrehzahl ca. 2 kg und am Ende des Schleudervorganges ca. 1,5 kg. Das bedeutet, dass ein Kilogramm des Waschgutes mit einer Kraft von 600 kg bis 800 kg auf die Mitnehmer gepresst wird. Es sind auch bereits Waschautomaten mit Schleuderdrehzahlen bis 1800 Umdrehungen pro Minute auf dem Markt, was einem g-Faktor von 904 entspricht. Der Schleuderdruck kann daher bezogen auf 1 kg Wäsche 1356 bis 1808 kg betragen. Auf der Trommelwand verteilt sich der Schleuderdruck gleichmäßig, auf den Mitnehmern jedoch nicht. Die Wäscheteile werden auf die Spitze des Mitnehmers gedrückt und mit der Schleuderkraft beidseitig nach außen gezogen. Dadurch entsteht die schädliche Zugspannung. Dazu kommt, dass die Nassfestigkeit von vielen Gewebearten nur 50 % der Trockenfestigkeit beträgt. Die bisher bekannten Maschinen und Verfahren können daher Textilschäden verursachen.

In der Schweizer Patentschrift CH 665 232 A5 wird ebenfalls auf die Schäden hingewiesen, die Mitnehmerrippen beim Schleudern verursachen können und vorgeschlagen, diese aus gummielastischem Material auszuführen. Dabei wird die Wäsche jedoch auf den zusammengedrückten Gummibalg gepresst und damit die Schadensursache nicht restlos beseitigt. Außerdem verschleißt und altert Gummi schnell unter den mechanischen und temperaturmäßigen Bedingungen in einem Waschautomaten.

Das Gebrauchsmuster G 93 10 938 U1 beschreibt eine Waschmaschine mit einer Trommel, die eine hohe Zahl nach innen gerichteter, sehr flacher, bogenförmige Wölbungen aufweist. Bedingt durch die mangelnde Formschlüssigkeit zur Wäsche sind diese Wölbungen als Mitnehmer nicht geeignet. Die Wäsche würde bei Trommelbewegungen darüber gleiten und nicht mitgenommen werden. Deshalb sind bei dieser, vorbekannten Maschine, wie auf 2 dargestellt, herkömmliche Mitnehmer mit hauptsächlich dreieckigem Querschnitt vorhanden, die bei hohen Schleuderdrehzahlen zu Wäscheschäden führen können.

Bei der Maschine nach dem Gebrauchsmuster G 88 00 891 U1 sind die Mitnehmerdreiecke flacher ausgeführt. Bei einer zur Mitnahme der Wäsche ausreichenden Höhe können jedoch auch hier bei hohen Schleuderdrehzahlen gefährliche Zugspannungen auf die Wäsche einwirken.

In der Offenlegungsschrift DE 23 51 199 A1 wird eine Maschine beschrieben, die nur zum Waschen und nicht zum Schleudern geeignet ist. Die Mitnehmer dieser Waschmaschine weisen ebenfalls eine dreieckige Grundform mit einem Seitenwinkel von 90° auf, die stark abgerundet ist. Bei dieser Form der Mitnehmer würden beim Schleudern, trotz der Abrundungen, große Zugkräfte zur Wirkung kommen.

Durch die Offenlegungsschrift DE 197 31 666 A1 ist ein Trommelmantel mit einer Wellenstruktur bekannt, jedoch verlaufen die Wellen in Umfangsrichtung und nicht zwischen den Stirnflächen der Trommel und sind daher zur Mitnahme der Wäsche in Drehrichtung nicht geeignet. Wie 1 zeigt enthält diese Trommel auch einen herkömmlichen Mitnehmer mit hauptsächlich dreieckigem Querschnitt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Wölbungen derart zu gestalten, dass die Beanspruchung der Wäsche beim Schleudern und auch beim Waschen wesentlich reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Wölbungen aus dem Trommelmantel ausgeformt sind, welche aus in Bezug auf die Trommelachse konkaven und konvexen Bögen bestehen, die wellenartig ineinander verlaufen und sich von der Stirnwand zur Rückwand der Trommel erstrecken.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die mechanische Beanspruchung der Wäsche beim Schleudern, aber auch beim Waschen, erheblich reduziert wird. Durch die Wellenform wird die Formschlüssigkeit zwischen dem Trommelmantel und der Wäsche hergestellt, wodurch die Mitnahme erfolgt und beim Waschen fällt die Wäsche nicht mehr auf die hauptsächlich dreieckigen Mitnehmer, sondern auf die bogenförmigen Wölbungen. Beim Schleudern wird der Druck gleichmäßig verteilt.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass statt der bisher üblichen 3 Mitnehmer, welche eine größere Wäschemenge nach ihrem Fall im unteren Trommelbereich zusammen kehren, eine Vielzahl von Mitnehmern gebildet werden, die jeweils eine kleinere Menge Wäsche weiter bewegen und anheben. Dadurch wird eine gleichmäßige Verteilung erreicht und die Trommel kann mehr Wäsche aufnehmen.

Die erfindungsgemäßen Wölbungen sind bei Trommeltrocknern besonders vorteilhaft, weil die im Anfang des Trockenvorganges sehr schwere Wäsche besonders schonend weiter bewegt und angehoben wird.

Außerdem führt die neue gewellte Form des Trommelmantels zu größerer Biegesteifigkeit der Trommel und bei Drehbewegungen der Trommel wird ständig Flüssigkeit durch die Perforation in die Trommel gepumpt. Dieser Effekt kann durch Verengungen zwischen Trommelmantel und dem diesen umfassenden Laugenbehälter noch verstärkt werden.

Die Offenlegungsschrift DE 195 26 698 A1 beschreibt ein Verfahren zum Nassreinigen von Oberbekleidung und waschen von Wäsche, sowie eine Maschine zur Durchführung des Verfahrens. Die Oberbekleidung wird in der perforierten Trommel ausgebreitet, durch Vakuum und anschließend durch eine Schleuderdrehzahl am Trommelmantel fixiert. Derart einem Nassreinigungsverfahren unterzogen, wird das Krumpfen (Einlaufen) der Kleidungsstücke vermieden. Mitnehmer für die Wäsche sind nicht vorhanden, weil diese das Ausbreiten der Oberbekleidung behindern würden. Nachteilig ist jedoch, das Waschverfahren für Wäsche mit einer Trommel ohne Mitnehmer nur sehr schwer durchzuführen sind. Eine Trommel nach Anspruch 1 dieser Erfindung ist aber sowohl für das oben beschriebene Verfahren zum Nassreinigen von Oberbekleidung, als auch für jedes Waschverfahren geeignet.

Im folgenden wird ein textilschonendes Waschverfahren vorgeschlagen, welches für die Maschine nach Anspruch 1 besonders geeignet ist. Dabei unterstützen die Zentrifugalkräfte und die Schwerkraft die Mitnahme der Wäsche beim Waschen zusätzlich.

Bei den bisher bekannten Waschverfahren wird beim Wechsel der Drehrichtung der Trommel eine Schaltpause von ca. 3 sec., bei Schonwaschverfahren auch eine längere Schaltpause, eingelegt. Dabei sammelt sich die Wäsche im unteren Bereich der Trommel und wird von den Mitnehmern zusammen gedrückt, beschleunigt und hoch gehoben.

Um die bei jedem erneuten Anlauf auf die Wäsche einwirkenden Kräfte zu reduzieren, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die Trommel nach dem Abschalten und dem Verbrauch der Schwungkräfte, unmittelbar in der entgegengesetzten Richtung angetrieben wird. Der größte Teil der Wäsche befindet sich nämlich bei jeder Drehrichtung auf der aufsteigenden Seite und bewegt sich nach dem Abschalten des Antriebsmotors und dem Verbrauch der Schwungkräfte durch die Schwerkraft ohne Antriebskräfte in die andere Drehrichtung. Die Umkehr der Drehrichtung wird daher mit äußerst geringem Kraftaufwand ermöglicht. Dabei ist zu bedenken, dass bei einem normalen Waschprogramm einer Haushaltwaschmaschine die Drehrichtung ca. 360 mal wechselt.

Die Wäsche wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht durch die Reibung an der Trommelwand und durch das Schlagen des Mitnehmers beansprucht. Es kann ein Antriebsmotor mit einer niedrigeren Leistung eingesetzt und der Stromverbrauch reduziert werden.

Bei den herkömmlichen Maschinen ist die Waschdrehzahl zumeist derart gewählt, dass das Verhältnis zwischen Zentrifugalkraft und Erdbeschleunigung am Radius des Trommelmantels bei 0,7 liegt. Dabei wird die größtmögliche Fallhöhe erreicht. Nach dem Fallen der Wäsche in den unteren Bereich der Trommel, treffen die Mitnehmer mit großer Geschwindigkeit auf die für einen Moment im Ruhezustand befindliche Wäsche und beschleunigen diese wieder auf die Unfangsgeschwindigkeit der Trommel.

Damit wird eine starke mechanische Waschwirkung erzielt, aber auch eine große mechanische Beanspruchung verursacht, die zu stärkerem Verschleiß führt. Da der Verschmutzungsgrad der Wäsche durch Erhöhung des Lebensstandards abgenommen hat und die Waschmittel immer besser werden, ist eine zu starke mechanische Waschwirkung unnötig und schädlich.

Um die mechanische Waschwirkung zu optimieren, das Schlagen der Mitnehmer zu vermeiden und die Reibung zwischen Trommelmantel und Wäsche zu minimieren wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die Drehzahl beim Waschen und Trocknen derart auf den Trommeldurchmesser abgestimmt ist, dass das Verhältnis von Zentrifugalkraft und Erdbeschleunigung über 0,8 und unter 1 liegt.

Durch die höhere Umfangsgeschwindigkeit trifft die Wäsche nach ihrem freien Fall, seitlich höher auf den Trommelmantel. Dadurch wird die Fallhöhe vermindert und die Wäsche von der parabelförmigen Fallkurve auf die Kreisbahn des Trommelmantels gebracht, ohne dass starke Kräfte für Umlenkung und Beschleunigung erforderlich sind, wobei die Wellen im Trommelmantel einen gleichmäßig bewegten Wäschestrom erzeugen. Durch die in üblichen Intervallen vollzogene Umkehr der Drehrichtung ändert sich die Lage der Wäscheteile zueinander und zum Trommelmantel.

Dieses Verfahren und die oben beschriebene Optimierung der Umfangsgeschwindigkeit beim Waschen ermöglichen eine Mitnahme der Wäsche bei relativ geringer Höhe der Wölbungen. Durch Reduzierung der erforderlichen Drehmomente wird der Stromverbrauch des Antriebsmotors reduziert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch die Maschine.
2 einen Querschnitt durch eine wellenförmige Trommel und die Bewegungen der Wäsche bei verschiedenen Trommeldrehzahlen.
3 die Wäscheverteilung in der Trommel beim Schleudern.
4 die Wäscheverteilung in der Trommel beim Wechsel der Drehrichtung.
5 einen Querschnitt durch die Trommel mit ausgebreiteten Kleidungsstücken
Die Trommel 1 auf 1 besitzt einen wellenförmigen Trommelmantel 2, welcher aus nach Innen gerichtete Wölbungen 3 und fließend in etwa gleich große, nach außen gerichtete Wölbungen 4 besteht. Der wellenförmige Trommelmantel 2 ist mit der Rückwand 5 der Trommel 1 fest verbunden. Der Trommelmantel 2 besitzt eine Perforation 6. Die Trommel 1 ist von einem Laugenbehälter 7 umfasst, der eine Wanne 8 zur Aufnahme der Heizstäbe 9 besitzt. Im Bereich 10 des Laugenbehälters 7 verringert sich der Abstand zum Trommelmantel 2. Die Wellenform des Trommelmantels 2 drückt bei Trommelbewegungen, größere Mengen Flüssigkeit durch die Perforation 6 in die Trommel 1. Dieser Effekt wird durch die Verengung verstärkt.
2 zeigt den bevorzugten Wäschestrom 11, der sich bei einer besonders günstigen Trommeldrehzahl einstellt. Dabei ist die Drehzahl der Trommel 1 auf deren Durchmesser derart abgestimmt, dass der Wäschestrom 11 im Punkt 12, bei einem Winkel von α = 67,5° über der Waagerechten, von einer kreisförmigen Bewegung in eine parabelförmige Fallbewegung übergeht. Dieser Punkt 12 wird auch Ablösepunkt genannt. Das geschieht, wenn die Resultierende R aus Zentrifugalkraft C und Gewicht G eine Tangente zur Kreisbahn bildet und der Winkel zwischen der Zentrifugalkraft C und der Resultierenden R, 90° beträgt.
Daraus lässt sich folgende Beziehungen ableiten:
Der Sinus des Winkels α über der Waagerechten ist gleich dem g-Faktor.
Die Drehzahl n, bei welcher der Winkel α und der Ablösepunkt erreicht wird, errechnet sich:
Beträgt der Trommeldurchmesser beispielsweise 500 mm, so errechnet sich die Drehzahl n für den g-Faktor 0,92, bei welchem der Ablösewinkel von 67,5° erreicht wird:
Aus 2 ist ersichtlich, dass ein anderer Wäschestrom 13 bei g = 0,707 entsteht und im Punkt 14 von der Kreisbahn in die parabelförmige Fallkurve übergeht, zum tiefsten Punkt der Trommel fällt. Dadurch sind größere Kräfte erforderlich um den Wäschestrom 12 wieder auf die Kreisbahn zu bringen, während der mit g = 0,92 erzeugte Wäschestrom 11, dessen Fallkurve an Punkt 12 beginnt, am Ende derselben fließend in die Kreisbahn übergeht. Die Beanspruchung der Wäsche wird auch dadurch stark reduziert, dass sie nicht mehr auf die Mitnehmerrippen fällt.
3 zeigt die Wäscheverteilung 16 beim Schleudern. Der Schleuderdruck verteilt sich fast vollkommen gleichmäßig auf die Wäsche. Durch das Fehlen der hauptsächlich dreieckigen Mitnehmerrippen entfällt die hohe Zugspannung auf die Wäsche.
Auf 4 ist die Trommel 1 mit der Rückwand 5 dargestellt und zeigt einen Wäschestrom 17 mit seinem Schwerpunkt S in dem Moment in welchem, nach Abschalten des Antriebsmotors, die Schwungkräfte aufgebraucht sind. Der bei der normalen Umfangsgeschwindigkeit der Trommel sich bildende ringförmige und parabelförmige Wäschestrom ist zusammen gefallen und der größte Teil der Wäsche befindet sich auf der bei der vorangegangenen Drehbewegung aufsteigenden Seite. Trommel und Wäsche sind für einen Sekundenbruchteil bewegungslos. Im nächsten Moment bewegt sich die Wäsche durch die Schwerkraft in die entgegengesetzte Richtung und erst dann wird der Antriebsmotor in dieser Richtung eingeschaltet. Durch dieses Verfahren wird erreicht, dass beim Reversieren nur sehr geringe Kräfte auf die Wäsche einwirken und am Trommelmantel keine Reibung entsteht.
Auf 5 ist das Ausbreiten von Textilien 18, 19 in einer Maschine nach Anspruch 1 dargestellt. Die Textilien werden beim Beladen durch Unterdruck und bei der Behandlung durch Zentrifugalkraft fixiert.

Claims

Maschine und Verfahren zum Behandeln von Textilien, mit einer um eine waagerechte oder geneigte Achse drehbaren Trommel, welche am Trommelmantel zwischen beiden Stirnflächen verlaufende Wölbungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Wölbungen aus dem Trommelmantel ausgeformt sind, welche aus in Bezug auf die Trommelachse konkaven und konvexen Bögen bestehen, die wellenartig ineinander verlaufen und sich von der Stirnwand zur Rückwand der Trommel erstrecken.
Maschine nach Anspruch 1, mit einer gelochten Trommel (1), welche sich in einem Laugenbehälter (7) bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Laugenbehälters (7), oberhalb der Heizstäbe (9) und unterhalb des Laugenniveaus, der Abstand zur Trommel (1) reduziert wird.
Verfahren zum Behandeln von Textilien, in einer Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abschalten des Antriebsmotors und dem Verbrauch der Schwungkräfte, die Trommel unmittelbar in die entgegengesetzten Richtung angetrieben wird.
Verfahren zum Behandeln von Textilien, in einer Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl beim Waschen und Trocknen derart auf den Trommeldurchmesser abgestimmt ist, dass das Verhältnis von Zentrifugalkraft und Erdbeschleunigung am Trommelmantel größer als 0,8 und kleiner als 1 ist und eine Trommel nach Anspruch 1 verwendet wird.
Verfahren zum Behandeln von Textilien, in einer Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Textilien in der Trommel ausgebreitet, durch Vakuum und anschließend durch eine Schleuderdrehzahl am Trommelmantel fixiert werden, wobei die neue, gewellte Form des Trommelmantels Anwendung findet.