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Die
Erfindung geht aus von einer Waschmaschine mit einem Gehäuse
und einem darin federnd aufgehängten Waschaggregat, wobei
das Waschaggregat einen zylindrischen Kunststoff-Laugenbehälter
beinhaltet, eine darin drehbar gelagerte Wäschetrommel,
deren Achse eine im Wesentlichen waagerechte Ausrichtung aufweist,
und einen Antriebsmotor, der die Wäschetrommel direkt oder
unter Vermittlung einer Riemenscheibe von außen antreibt.
Zur Lagerung der Trommelwelle weist die Stirnseitenwand des Laugenbehälters
eine Lageraufnahme auf.
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Beim
Betreiben der Waschmaschine, insbesondere beim Schleudern, treten
enorme Dreh- und Biegekräfte auf, die von der drehbeweglichen
Wäschetrommel erzeugt auf den Laugenbehälter übertragen
werden. Die Belastung des Laugenbehälters steigt mit der
Größe der Trommel und der Beladungsmenge. Die
Dynamik der auf den Laugenbehälter wirkenden Kräfte
ist abhängig von der Drehzahl der Wäschetrommel,
die Krafteinwirkung auf die Laugenbehälter verstärkt
sich insbesondere beim Trommelhochlauf.
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Bei
den von vorn beschickbaren Waschmaschinen ist die Trommel einseitig
gelagert. Bei diesen als Frontlader bekannten Waschmaschinen müssen die
von der Wäschetrommel übertragenen Biege- und
Drehkräfte von der Lageraufnahme in der Stirnseitenwand
des Laugenbehälters aufgenommen und großflächig
auf diese übertragen bzw. verteilt werden. Die Anforderungen
bzgl. der mechanischen Festigkeit sind bei diesem Waschmaschinentyp
besonders hoch. Die Konstruktion eines solchen Laugenbehälters
muss eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um allen Belastungen
auf Dauer standhalten zu können, wobei für die
Konstruktion des Laugenbehälters zu berücksichtigen
ist, dass die mechanische Beanspruchung im Bereich der Lageraufnahme
am höchsten ist und sich von der Lageraufnahme ausgehend über
die Stirnseitenwand hin zum Behältermantel verringert.
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Geht
man davon aus, dass die Lebensdauer einer Waschmaschine mehr als
10 Jahre beträgt, muss ein Laugenbehälter so ausgelegt
sein, dass er über eine derartig lange Zeitdauer alle funktionalen Anforderungen
erfüllen kann, insbesondere hinsichtlich der Haltbarkeit
ge genüber den von der Trommel übertragenen mechanischen
Beanspruchungen, sowie hinsichtlich der Wasserdichtheit und der
Korrosionsbeständigkeit.
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Ferner
muss von einem modernen Massenprodukt wie den Waschmaschinen gefordert
werden, dass deren einzelne Baugruppen, wie im vorliegenden Falle
der Laugenbehälter, nicht nur den funktionalen Anforderungen
genügen muss, sondern sie müssen auch wirtschaftlich
in der Herstellung sein sowie problemlos beim Recycling, wenn die
Waschmaschine das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat.
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Damit
der Laugenbehälter auf Dauer alle funktionalen Anforderungen
erfüllen kann, insbesondere gegenüber den mechanischen
Belastungen ausreichend stabil ist, sind Laugenbehälter
für Waschmaschinen aus dem Stand der Technik bekannt, bei
denen in vielfältiger Form zusätzliche den Laugenbehälter
stabilisierende Mittel eingesetzt werden.
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Eine
besondere Laugenbehälter-Konstruktion wird in der
DE 199 52 991 A1 vorgeschlagen.
Um den Laugenbehälter gegenüber den ein- und abzuleitenden
mechanischen Kräften zu optimieren, ist der Laugenbehälter
aus einem Innenteil aus einem laugenbeständigen Material
wie Edelstahl oder Kunststoff und aus einem Außenteil in
Form einer Stützkonstruktion zur Aufnahme von Kräften
und zur Verteilung der Masse des Aggregats aufgebaut.
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Die
Umsetzung einer derartigen Konstruktion in der Fertigung ist mit
einem erheblichen Materialaufwand verbunden und ist auch technologisch sehr
aufwendig. Insgesamt ist ein solcher Laugenbehälter für
eine ökonomische Massenfertigung nicht geeignet.
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In
ihrer Anwendung weit verbreitet sind Laugenbehälter, in
deren Stirnseitenwand ein metallisches Lagerkreuz eingesetzt ist.
Ein Beispiel eines solchen Laugenbehälters ist in der Schrift
EP 1 528 136 A2 veröffentlicht.
Darin wird vorgeschlagen im Bereich einer Stirnseitenwand eine vorzugsweise aus
Gusseisen gefertigte Tragkontur anzuordnen, in deren Zentrum ein
Lagersitz zur fliegenden Lagerung der Trommel durch Aufnahme eines
mit ihr verbundenen Wellenzapfens angeordnet ist, wobei die Tragkontur
wenigstens annähernd vollständig in das Material
der Stirnfläche eingebettet ist. Zur sicheren Ableitung
von Kräften und hohen Temperaturen aus dem Lagerbereich
besitzt die Tragkontur zumindest einen oder mehrere radial verlaufende
Arme.
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Es
ist bekannt, derartige Kunststoffbehälter so durch Spritzgießen
herzustellen, dass in der Form der Spritzmaschine zuerst das Lagerkreuz
angeordnet wird und danach die Spritzung selbst erfolgt. Durch das
Umspritzen des Lagerkreuzes wird dessen fester Sitz in der Stirnseitenwand
ermöglicht.
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Die
Verfahren zur Herstellung von Laugenbehältern mit umspritztem
Lagerkreuz sind technologisch aufwändig und kostspielig.
Darüber hinaus weist das Spritzgießverfahren auch
technisch eine Reihe von Problemen und Nachteilen auf, die sich daraus
herleiten, dass Materialien eingesetzt werden, die sehr unterschiedliche
Eigenschaften besitzen:
Da es sich bei den genannten Laugenbehältern
einerseits um einen Behälter aus Kunststoff und andererseits
um ein Lagerkreuz aus Metall handelt, wirken sich deren unterschiedliche
Materialeigenschaften auf den Abkühlungsprozess nach dem
Spritzgießen in nachteiliger Weise derart aus, dass bedingt
durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten und die unterschiedlichen
Wärmeleitfähigkeiten es nach dem Umspritzen des
metallischen Lagerkreuzes im Laugenbehälter zu erheblichen
Spannungen kommt, die daraus resultieren, dass der Kunststoff beim
Abkühlen auf Raumtemperatur schrumpft.
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Die
Kräfte, die dabei auf das Lagerkreuz einwirken, sind derart
groß, dass sich das Lagerkreuz verformen kann. Ein wesentlicher
Nachteil ist, dass es zu Rissbildungen im Kunststoff und zu Ablösungen
an den Grenzflächen der beiden unterschiedlichen Materialien
kommen kann, die nach längerer Betriebszeit zum Verlust
der Dichtigkeit des Laugenbehälters und zum Lockerwerden
des Lagerkreuzes in der Stirnseitenwand führen können.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Kunststoff im Inneren
des Materials unterschiedlich abkühlt als an der Grenzfläche
des Lagerkreuzes. Als Folge bilden sich Mikrolücken zwischen
dem Kunststoff und dem Lagerkreuz, was die Verbindung zwischen den
Materialien verschlechtert und zu Rissbildungen führen kann.
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Der
WO 2004/042133 A1 ist
ein Laugenbehälter zu entnehmen, der eine metallische Lagerschüssel
aufweist, die bei einem Spritzgussverfahren einen Körper
aus Kunststoff aufnimmt, der fester und qualitativ besser als der
Kunststoff ist, aus dem der Laugenbehälter gefertigt ist.
Die metallische Lagerschüssel und der Kunststoffkörper
bilden eine Baueinheit, auf die in einem weiteren Verfahrensschritt der
Kunststoff- Laugenbehälter gespritzt wird.
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Durch
dieses Verfahren soll der oben beschriebenen Rissbildung im Bereich
der Lageraufnahme entgegen gewirkt werden. Die vorgeschlagene Konstruktion
bietet den weiteren Vorteil, dass durch den zusätzlichen
Körper aus festerem Kunststoff der Laugenbehälter
im Bereich der Lageraufnahme eine höhere mechanische Stabilität
erhält. Der Nachteil der Konstruktion besteht darin, dass
die stabilisierende Wirkung des zusätzlichen Körpers
auf den Bereich der Lageraufnahme beschränkt ist. Auf die
Stabilität anderer Bereiche des Laugenbehälters, insbesondere
auf die die Lageraufnahme enthaltende Stirnseitenwand des Laugenbehälters
wirkt sich der feste Kunststoffkörper nicht oder nur unwesentlich
aus.
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Alternativ
zu den beschriebenen Kunststofflaugenbehältern mit dem
in der Stirnseitenwand integrierten Lagerkreuz, sind Laugenbehälter
entwickelt worden, deren Stabilisierungsmittel aus Kunststoff bestehen.
Durch die dadurch mögliche Vereinheitlichung der Technologie
ergeben nicht unerhebliche Rationalisierungspotentiale, die Herstellung
des Laugenbehälters ist mit einem technisch und wirtschaftlich
erheblich verringerten Aufwand möglich.
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In
der
DE 20 2004
012 221 U1 wird beispielsweise ein Laugenbehälter
beschrieben, dessen hintere Stirnseitenwand mit einer Vielzahl von
geraden, steifen Rippen versehen ist, die in gleichem Winkelabstand
voneinander angeordnet sind und ausgehend von der durchgehenden
Lageraufnahme, die in der Mitte der hinteren Stirnseitenwand angeordnet ist,
radial zum Außenrand der Stirnseitenwand hin verlaufen.
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Bekannt
sind auch Laugenbehälter, die im Bereich der Stirnseitenwand
zusätzlich zu den radialen Verstärkungsrippen
mäander-, stern-, oval-, kreis- oder kugelförmig
eingeformte Entlastungsprofile aufweisen. Die Profile sind so gestaltet,
dass sie für Kraftverläufe mehrerer Richtungen
gut geeignet sind.
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Derartige
Laugenbehälter weisen gegenüber dem zuvor genannten
Beispiel eine höhere Festigkeit auf. Nachteilig wirkt sich
bei diesen Laugenbehältern aus, das es in den Kreuzungsbereichen
der verschiedenen Entlastungsprofile zu Materialhäufungen kommt,
die aufgrund der bereichsweise unterschiedlichen Temperaturgradienten
bewirken, dass das Material nach dem Spritzgießen unterschiedlich schrumpft.
Die Folge sind Materialspannungen innerhalb der Stirnseitenwand
mit der daraus resultierenden Gefahr, dass es zu Rissbildungen im
Material kommen kann und nach längerer Betriebszeit dazu, dass
der Laugenbehälter undicht wird.
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Die
beschriebenen bekannten Konstruktionen von Laugenbehältern
mit Stabilisierungsmittel aus Kunststoff sind für größere
Beladungsmengen und sehr hohe Schleuderdrehzahlen nicht oder nur eingeschränkt
einsetzbar.
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Die
Festigkeit eines derartig konstruierten Laugenbehälters
kann bis zu einem gewissen Grade gesteigert werden, indem man die
Materialstärke der Stirnseitenwand und/oder die darin eingeformten Stabilisierungsmittel
höher bzw. stärker auslegt oder festere Kunststoffe
verwendet. Da festere Kunststoffe den Laugenbehälter wesentlich
verteuern und eine Verstärkung der Stirnseitenwand und
der Entlastungsprofile zu Materialhäufungen führt,
sind den beiden Möglichkeiten zur Verstärkung
der Stirnseitenwand relativ enge Grenzen gesetzt. Insbesondere bei
den modernen Maschinen mit Schleudergeschwindigkeiten der Drehtrommel über
1500 Umdrehungen und einer Beladung von mehr als 8 kg sind die bekannten
Konstruktionen von Laugenbehältern mit ausschließlich
aus Kunststoff bestehenden Stabilisierungsmitteln, nicht einsetzbar.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung einen Laugenbehälter mit Stabilisierungsmitteln
ausschließlich aus Kunststoff so auszubilden, dass die
Stabilität des Laugenbehälters derart hoch ist,
dass damit den Anforderungen moderner Waschmaschinen entsprochen
werden kann. Es ist gleichzeitig Aufgabe der Erfindung die Konstruktion
des Laugenbehälters so auszulegen, dass der technologische
Aufwand zur Herstellung des Laugenbehälters und der Einsatz von
Materialien auf ein Minimum reduziert werden können.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den jeweils nachfolgenden Unteransprüchen angegeben,
deren Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander
oder mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 angewendet werden
können.
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Der
nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung gestaltete Laugenbehälter
zeichnet sich dadurch aus, dass als Mittel zur Stabilisierung der
Stirnseitenwand von außen ein zusätzliches Stabilisierungs-Bauteil
aufgesetzt ist, für das ein festerer und qualitativ besserer
Kunststoff als für den Laugenbehältermantel verwendet
wird. Das Stabilisierungs-Bauteil und die Stirnseitenwand des Laugenbehälters
sind mit einander verschweißbar.
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Versuche
haben ergeben, dass als Material für den Laugenbehältermantel
und die Stirnseitenwand talkumverstärktes Polypropylen
am besten geeignet ist. Dieser Kunststoff ist kostengünstig
und weist einen geringen Elastizitätsmodul auf. Für
das Stabilisierungs-Bauteil hat sich die Verwendung von glasfaserverstärktem
Polypropylen mit einem hohen Elastizitätsmodul als günstig
erwiesen. Die Materialien lassen sich durch Spritzgießen
gut verarbeiten und problemlos mit einander verschweißen.
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Erfindungsgemäß ist
es bevorzugt, dass der Laugenbehältermantel und das Stabilisierungs-Bauteil
aus Werkstoffen gefertigt sind, die dasselbe Polymer zur Grundlage
haben, um die Verschweißbarkeit der beiden Teile zu gewährlieisten.
Der Werkstoff des Laugenbehältermantels enthält
zusätzlich einen inerten, feinteiligen Füllstoff,
insbesondere Talkum, nicht zuletzt um den Werkstoff billiger zu
machen. Der Werkstoff des Stabilisierungs-Bauteils kann insbesondere
dadurch qualtiativ verbessert sein, dass er weniger oder keinen
feinteiligen Füllstoff und/oder zusätzlich Fasern,
insbesondere Glasfasern, enthält. Solche Fasern tragen
auch wesentlich zur erhöhten Festigkeit dieses Werkstoffes
bei.
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Der
gemäß der Erfindung gestaltete Laugenbehälter
zeichnet sich durch eine außerordentliche Festigkeit aus.
Der Laugenbehälter ist robust genug, um den hohen mechanischen
Beanspruchungen standzuhalten, die während des Betriebs
von Waschmaschinen mit einem höheren Trommelvolumen und höherer
Beladung von der Wäschetrommeltrommel auf den Laugenbehälter übertragen
werden.
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Um
die Festigkeit des Laugenbehälters signifikant zu verbessern,
sind in Ausgestaltung der Erfindung in das Stabilisierungs- Bauteil
und/oder in der Stirnseitenwand Verstärkungsrippen eingeformt.
Die Verstärkungsrippen des Stabilisierungs- Bauteils bzw.
der Stirnseitenwand und die Flächen der Stirnseitenwand
bzw. des Stabilisierungs-Bauteils sind korrespondierend zu einander
in der Weise geformt, dass die Rücken der Verstärkungsrippen
entlang ihrer Erstreckung an der gegenseitigen Fläche lückenlos
anliegen und mit dieser entlang der Berührungslinie verschweißt
sind.
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Vorteilhafterweise
weisen die Verstärkungsrippen eine radiale Erstreckung
auf, die sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung entlang ihrer
radialen Erstreckung mindestens einmal verzweigen.
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Durch
die Anzahl der eingeformten Verstärkungsrippen und ihre
unterschiedliche Dimensionierung, sowie die Wahlmöglichkeit
in das Stabilisierungs- Bauteil oder in die Stirnseitenwand Verstärkungsrippen
einzuformen, können bei effektivstem Materialeinsatz Laugenbehälter
jeden Typs hergestellt werden, die eine Festigkeit aufweisen, die
genau auf die speziellen Belastungen beim Betrieb der Waschmaschine
abgestellt sind.
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Der
mit der Umsetzung der Erfindung verbundene zusätzliche
Aufwand beschränkt sich auf die Verwendung eines zusätzlichen
aus Kunststoff hergestellten Bauteils. Die Technologien zur Herstellung
des zusätzlichen Stabilisierungs-Bauteils und zum Verschweißen
des Stabilisierungs-Bauteils mit der Stirnseitenwand sind bekannt
und ohne Probleme beherrschbar.
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Nachstehend
wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die nachfolgend
aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1:
Laugenbehälter mit Verstärkungs-Bauteil in Perspektivansicht,
Beispiel 1
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2:
Laugenbehälter mit Verstärkungs-Bauteil in Perspektivansicht,
Beispiel 2
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3:
Laugenbehälter mit Verstärkungs-Bauteil in Schnittdarstellung
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4:
Verstärkungs-Bauteil mit Rippen in Draufsicht
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In 1 ist
der hintere Teil eines Kunststoff-Laugenbehälters 1 perspektivisch
von vorn dargestellt. Dieses Bauteil 1 enthält
die Stirnseitenwand 3 und wird im Spritzgussverfahren einstückig
hergestellt. In einem nachfolgenden Arbeitsabschnitt wird dieses
Bauteil 1 mit dem ebenfalls aus Kunststoff hergestellten
Zylinder des Laugenbehälters fest verbunden.
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Das
vorliegend charakteristische zusätzliche Stabilisierungs-Bauteil 5 wird
von außen gegen die Stirnseitenwand 3 aufgesetzt.
Das Stabilisierungs-Bauteil 5 ist aus einem festeren und
qualitativ besseren Kunststoff gefertigt. In das Stabilisierungs-Bauteil 5 sind
Verstärkungsrippen 4 eingeformt, die an der Lageraufnahme 2 für
die Trommelwelle beginnend sich radial zum Rand der Stirnseitenwand 3 erstrecken,
wobei die Höhe der Verstärkungsrippen 4 zum Rand
hin abnimmt. Im Ausführungsbeispiel weisen die Verstärkungsrippen 4 eine Dreiecksform
auf.
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In 4 ist
eine bevorzugte Ausführungsvariante der Stirnseitenwand 3 in
Draufsicht von hinten dargestellt, bei sich die Verstärkungsrippen 4 entlang ihrer
radialen Erstreckung einmal verzweigen. Die Verzweigungspunkte 11 sind
von der Lageraufnahme 2 gleich beabstandet angeordnet.
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Der
in der 2 dargestellte Laugenbehälter unterscheidet
sich vom ersten Beispiel dadurch, dass die Verstärkungsrippen 4 Bestandteil
der Stirnseitenwand 3 und in diese beim Spitzgießen
eingeformt sind. Das Stabilisierungs-Bauteil 5 aus dem
festeren Kunststoff weist keine Rippen auf. Es liegt in der Natur
der Sache, dass der Laugenbehälter gegenüber dem
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine geringere
Festigkeit aufweist. Diese Ausführungsform ist für
kleinere Laugenbehälter mit einer geringeren Beladungsmenge
geeignet.
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In 3 ist
in Schnittdarstellung eine bevorzugte Ausführungsform des
Laugenbehälters dargestellt. Wie im Beispiel 2 sind die
Verstärkungsrippen 4 Bestandteil der Stirnseitenwand 3.
Die Form der Verstärkungsrippen 4 weicht von der
Dreiecksform im Beispiel 2 ab und ist entsprechend der Gesamtkonstruktion
der Waschmaschine gestaltet. Durch die Einwölbung 10 ins
Trommelinnere wird die Lageraufnahme 2 verlängert,
ohne dass das Fassungsvermögen des L wesentlich verringert
wird. Der Absatz 6 ist vorgesehen, um die nicht dargestellte
Riemenscheibe, über die die Wäschetrommel angetrieben
wird, platzsparend unterzubringen.
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Die
Wandstärken des Stabilisierungs-Bauteils 5 und
der Stirnseitenwand 3, letztere erkennbar durch die gestrichelte
Linie, nehmen von der Lageraufnahme 2 zum Rand hin ab.
Die unterschiedliche Materialstärke ist ein weiteres Mittel,
unter Berücksichtigung eines effizienten Materialeinsatzes
die Stabilität der Bauteile bereichsweise zu verstärken oder
auf das gerade notwendige Maß zu beschränken.
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Aus
der Zeichnung ist erkennbar, dass die Konturen der inneren Fläche
des Stabilisierungs-Bauteils 5 korrespondierend zur Rückenlinie der
Verstärkungsrippen 6 gleich geformt sind. Gefügt liegen
beide Bauteile aneinander und können entlang der Berührungslinie
lückenlos verschweißt werden. Beim Fügen
der beiden Bauteile wird das rotationssymmetrische Stabi lisierungs-Bauteil 5 in
einfacher Weise über die Lageraufnahme 2 positioniert.
Weitere Positionierhilfen sind nicht erforderlich.
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- 1
- Laugenbehälter
- 2
- Lageraufnahme
- 3
- Stirnseitenwand
- 4
- Verstärkungsrippen
- 5
- Stabilisierungs-Bauteil
- 6
- Einformung/Absatz
- 7
- Mantelfläche
- 8
- Achse
der Wäschetrommel
- 9
- Rückenlinie
- 10
- Einwölbung
- 11
- Verzweigung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19952991
A1 [0007]
- - EP 1528136 A2 [0009]
- - WO 2004/042133 A1 [0013]
- - DE 202004012221 U1 [0016]