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Die
Erfindung betrifft eine Waschmaschine oder einen Waschtrockner mit
einem Kunststoff-Laugenbehälter, der im Wesentlichen aus
zwei Kunststoff-Komponenten besteht. Im Folgenden wird ausschließlich
auf Waschmaschinen Bezug genommen ohne damit die Anwendung der Erfindung
auch auf Waschtrockner einschränken zu wollen.
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Die
Erfindung ist insbesondere geeignet für den Einsatz bei
frontseitig beschickbaren Waschmaschinen. Diese als Frontlader bekannten
Waschmaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass die im Laugenbehälter
drehbare Wäschetrommel eine im Wesentlichen waagerechte
Ausrichtung aufweist und über einen Drehzapfen einseitig
gelagert ist. Zur Lagerung des Drehzapfens weist die Rückwand
des Laugenbehälters eine mittig angeordnete Lageraufnahme
auf. Der Drehzapfen ist direkt oder unter Vermittlung einer Riemenscheibe
mit einem Motor verbunden, der die Wäschetrommel von außen
antreibt.
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Durch
die einseitige Lagerung der Trommel sind die Anforderungen bzgl.
der mechanischen Festigkeit bei den erwähnten Frontladern
besonders hoch. Insbesondere beim Schleudern, treten abhängig
von der Drehzahl der Wäschetrommel und der Beladung der
Trommel sehr hohe Dreh- und Biegekräfte auf. Die dabei
von der einseitig gelagerten Wäschetrommel über
die Lageraufnahme des Drehzapfens auf den Laugenbehälter übertragenen
Kräfte belasten am stärksten die Rückwand
im Bereich der Lageraufnahme. Von der Lageraufnahme müssen
die angreifenden Kräfte aufgenommen und großflächig auf
die äußeren Bereiche der Rückwand übertragen bzw.
verteilt werden.
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Der
Laugenbehälter muss konstruktiv so ausgelegt sein, dass
alle Bereiche der Rückwand eine bzgl. der spezifischen
Belastungen ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Da die
mechanische Beanspruchung der Laugenbehälter-Rückwand
im Bereich der Lageraufnahme am höchsten ist und sich von
der Lageraufnahme ausgehend über die Stirnseitenwand hin
zum Behältermantel verringert, muss aus der Sicht einer ökonomischen
Fertigung des Laugenbehälters berücksichtigt werden,
dass die einzelnen Bereiche der Laugenbehälter-Rückwand
nicht überdimensioniert werden. Der Materialeinsatz ist
für jeden Laugenbehälter auf das funktional notwendige
Maß zu beschränken.
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Aus
dem Stand der Technik sind neben Laugenbehältern, deren
Rückwand durch ein metallisches Lagerkreuz verstärkt
wird (z. B.
EP 1 528
136 A2 ), auch Laugenbehälter bekannt, bei denen
zur Verstärkung der Rückwand ein hochfester Kunststoff eingesetzt
wird.
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Durch
den Verzicht auf ein metallisches Lagerkreuz wird die Technologie
zur Herstellung des Laugenbehälters vereinheitlicht. Der
technische und organisatorische sowie auch der wirtschaftliche Produktionsaufwand
können erheblich verringert werden. Darüber hinaus
können Risiken vermieden werden, die sich bei einem Laugenbehälter
mit metallischem Lagerkreuz daraus herleiten, dass Materialien eingesetzt
werden, die sehr unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen.
Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten und die unterschiedlichen
Wärmeleitfähigkeiten des Metalls und des Kunststoffs
bewirken, dass es nach dem Umspritzen des Lagerkreuzes in der Laugenbehälter-Rückwand zu
erheblichen Spannungen kommt, aus denen Risse im Kunststoff resultieren
können.
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Als
Beispiel für einen Laugenbehälter, der unter Verwendung
zweier unterschiedlicher Kunststoff-Komponenten hergestellt wird,
soll die
WO 2004/042133 angeführt
werden. Der darin beschriebene Laugenbehälter weist eine
metallische Lagerschüssel mit einem Körper aus
einem festen und qualitativ hochwertigen Kunststoff auf. Der Kunststoff wird
nach bekannten Verfahren eingespritzt. Die metallische Lagerschüssel
und der Kunststoffkörper bilden eine Baueinheit. In einem
nachfolgenden Verfahrensschritt wird der Laugenbehältermantel
angespritzt. Als Material für den Behältermantel
wird ein weniger fester Kunststoff verwendet, der wesentlich billiger
ist.
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Der
Nachteil der Konstruktion besteht darin, dass die stabilisierende
Wirkung des zusätzlichen Körpers mit dem festen
Kunststoff auf den Bereich der Lageraufnahme beschränkt
ist. Insbesondere auf die Stabilität der Rückwand
des Laugenbehälters wirkt sich der feste Kunststoff nicht
oder nur unwesentlich aus.
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Es
sind auch Kunststoff-Laugenbehälter bekannt, bei denen
zur Stabilisierung der Stirnseitenwand von außen ein zusätzliches
Stabilisierungs-Bauteil aufgesetzt ist, das aus einem festeren und
qualitativ besseren Kunststoff als dem des Laugenbehältermantels
besteht. Das Stabilisierungs-Bauteil und die Stirnseitenwand des
Laugenbehälters sind Spritzgussteile, die mit einander
verschweißt werden. In das bekannte Stabilisierungs-Bauteil
und/oder in die Stirnseitenwand sind Verstärkungsrippen
eingeformt, die korrespondierend zu einander geformt sind, so dass
die Rücken der Verstärkungsrippen entlang ihrer
Erstreckung an der gegenseitigen Fläche lückenlos
anliegen.
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Der
zuletzt beschriebene Laugenbehälter zeichnet sich durch
eine hohe Festigkeit aus. Durch die Anzahl der eingeformten Verstärkungsrippen
und ihre unterschiedliche Dimensionierung, sowie die Wahlmöglichkeit
in das Stabilisierungs-Bauteil oder in die Stirnseitenwand Verstärkungsrippen
einzuformen, sind bei effektivem Materialeinsatz Laugenbehälter
herstellbar deren Festigkeit auf die speziellen Belastungen beim
Betrieb der Waschmaschine abgestellt ist.
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Der
Nachteil des zuletzt beschriebenen Laugenbehälters besteht
darin, dass die durch Spritzgießen hergestellten Teile
in einem anschließenden Prozess mit einander gefügt
werden müssen, wobei in einem ersten Verfahrensschritt
die Teile gegen einander positioniert und danach verschweißt
werden. Die Schweißverfahren sind bekannt und werden gut
beherrscht. Für die Fertigung des Laugenbehälters
ergibt sich daraus der wesentliche Nachteil, dass neben dem Spritzgießen
eine zweite Technologie eingesetzt werden muss, für die
zusätzliche Geräte erforderlich sind.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung einen aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen
bestehenden Laugenbehälter mit gegenüber dem Stand
der Technik weiter verbesserten Festigkeitseigenschaften, sowie ein
Verfahren zur Herstellung eines solchen Laugenbehälters
anzugeben. Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung einen Laugenbehälter
vorzuschlagen, zu dessen Herstellung der technologische Aufwand und
die Kosten für die eingesetzten Materialien auf ein Minimum
reduziert werden können.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch die jeweils in einem der unabhängigen
Patentansprüche 4 aufgeführten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils nachfolgenden
abhängigen Patentansprüchen angegeben, deren Merkmale
einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander oder mit den
Merkmalen des jeweiligen unabhängigen Patentanspruchs angewendet
werden können.
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Der
erfindungsgemäße Laugenbehälter zeichnet
sich dadurch aus, dass dieser aus mindestens zwei Kunststoff-Komponenten
bestehend einstückig hergestellt ist und in jedem Bereich die
für alle möglicherweise auftretenden Belastungen
die erforderliche mechanische Festigkeit aufweist, ohne überdimensioniert
zu sein. Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass zur
Herstellung des Laugenbehälters nur eine Technologie zur
Anwendung kommt, die Spritzgusstechnik. Ein weiterer wesentlicher
Vorteil besteht darin, dass die Kosten für die eingesetzten
Kunststoff-Materialien auf ein Minimum reduziert werden können.
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Der
erfindungsgemäß gestaltete Laugenbehälter
ist zumindest bereichsweise als Sandwichbauteil ausgebildet, bestehend
aus zwei äußeren Schichten aus einem hochfesten
Kunststoff und einer dazwischen liegenden Schicht aus einem billigen
und weniger festen Kunststoff. Die vorgeschlagene Bauform hat sich
als besonders stabil und bzgl. der Kosten für die eingesetzten
Materialien als besonders effektiv erwiesen.
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Aus
Versuchen hat sich ergeben, dass glasfaserverstärktes Polypropylen
als Material für besonders hoch belastete Bereiche besonders
gut geeignet ist. Als Zwischenmaterial und als Material für
den Rand- und Mantelbereich ist talkumverstärktes Polypropylen
insbesondere aus Kostengründen eine günstige Variante.
Beide Kunststoff-Komponenten lassen sich durch Spritzgießen
gut verarbeiten, an den Übergangsstellen treten keinerlei
Probleme auf.
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Ein
Laugenbehälter der vorgeschlagenen Bauform lässt
sich immer so auslegen, dass dieser den hohen mechanischen Beanspruchungen
standhalten kann, die während des Betriebs von Waschmaschinen
von der Wäschetrommel auf die Rückwand des Laugenbehälters übertragen
werden. Insbesondere durch eine angepasste Dimensionierung der hochfesten
Schichten und ihre Ausdehnung von der Lageraufnahme radial nach
außen können Laugenbehälter in jeder
Größe und jeden Typs hergestellt werden, deren
Festigkeit genau auf die bereichsweise unterschiedlichen Belastungen
beim Betrieb der Waschmaschine abgestellt sind.
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Der
besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Laugenbehälters
besteht darin, dass die Laugenbehälter-Rückwand
komplett nur in einem Spritzguss-Vorgang hergestellt wird. Die Spritzguss-Technologie
ist bekannt und ohne Probleme beherrschbar. Die unterschiedlichen
Kunststoff-Komponenten werden bei dem Prozess nacheinander zugeführt, wobei
zuerst die festere Kunststoff-Komponente eingespritzt wird. Die
Sandwich-Bauform entsteht durch den Herstellungsprozess. Dabei wird
der Effekt ausgenutzt, dass der Kunststoff an den Wänden der Spritzgießform
schneller abkühlt, dadurch seine Fließfähigkeit
verliert und an den Wänden der Spritzform haftet. Beim
anschließenden Einfüllen der weniger festen zweiten
Kunststoff-Komponente in die Spritzgussform wird der noch fließfähige
Kunststoff der ersten Komponente aus dem Innenbereich verdrängt
und radial nach außen gedrückt. Der Bereich zwischen
dem an der Form ausgehärteten Kunststoff wird durch den
weniger festen und billigeren Kunststoff ausgefüllt.
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Durch
Steuerung des Spritzgießens können die Bereiche
in Sandwich-Bauform in ihrer radialen Ausdehnung und die Wandstärken
der aus hochfestem Material bestehenden äußeren
Schichten kontinuierlich variiert werden. Gesteuert werden bei dem Prozess
die pro Zeiteinheit eingespritzte Kunststoffmenge und die zeitliche
Verzögerung für das Einspritzen der zweiten Kunststoff-Komponente.
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Nachfolgend
werden der erfinderische Laugenbehälter und das Verfahren
zu seiner Herstellung beispielhaft unter Bezugnahme auf die aufgeführten Zeichnungen
näher erläutert.
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Figur:
Laugenbehälter-Rückwand in Schnittdarstellung
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In
der Figur ist in Schnittdarstellung senkrecht durch die Trommelachse 7 eine
Ausführungsform der in einem Spritzgussverfahren einstückig hergestellten
erfindungsgemäßen Rückwand des Laugenbehälters
dargestellt.
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Die
Laugenbehälter-Rückwand enthält die hintere
Stirnseitenwand des Laugenbehälters mit der Lageraufname
für die Trommelwelle, einen Übergangsbereich 5 zum
zylindrischen Laugenbehälter-Mantel und eine Aufnahme 6 zum
Fügen und Verschrauben des Laugenbehälter-Mantels,
sowie eingeformte kreissymmetrische Verstärkungsrippen 10. Aus
Gründen einer Vereinfachung der Zeichnung sind die ebenfalls
vorhandenen radialen und mäanderförmigen Verstärkungsrippen
nicht dargestellt.
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Die
Stärke der Rückwand 12 und die Höhe der
Rippen nehmen, wie aus der Zeichnung erkennbar, von der Lageraufnahme 2 zum
Behältermantel 5 hin ab. Der für die
vorliegende Erfindung charakteristische Rückwandbereich
in Sandwich-Bauform 11 ist im Beispiel kreisrund ausgebildet
und symmetrisch zur Trommelachse 7 angeordnet. In der Zeichnung sind
die Bereiche aus hochfestem Kunststoff 3 schraffiert dargestellt,
die Bereiche aus weniger festem Kunststoff 4 sind an der
grauen Farbe erkennbar.
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Die
Laugenbehälter-Rückwand wird in einem Spritzgießvorgang
komplett hergestellt, wobei in einem ersten Arbeitsabschnitt ein
festerer und qualitativ besserer Kunststoff eingespritzt wird und
nachfolgend eine zweite, weniger feste Kunststoff-Komponente. Durch
Steuerung des Spritzgießens können die Bereiche
in Sandwich-Bauform 11 in ihrer radialen Erstreckung sowie
die Stärke der Wandschicht aus dem hochfesten Kunststoff
genau festgelegt werden. Im Beispiel nehmen die Materialstärken
der Randschichten aus hochfestem Kunststoff 3 nach außen
kontinuierlich ab.
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Die
unterschiedliche, radial nach außen abnehmende Materialstärke
ist ein Mittel, die einzelnen Bereiche des Laugenbehälters
so auszulegen, dass deren Stabilität ohne Überdimensionierung
auf das gerade notwendige Maß ausgelegt werden kann.
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Neben
den bereits oben beschriebenen Vorteilen ergibt sich aus der Anwendung
des erfinderischen Verfahrens die Möglichkeit unter Verwendung gleicher
Spritzgussformen Laugenbehälter unterschiedlicher Festigkeit
herzustellen. Insbesondere können unter Verwendung bereits
vorhandener Spritzgießformen Laugenbehälter der
gewünschten Festigkeit hergestellt werden nur durch eine
entsprechende Steuerung des Spritzgießvorgangs.
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Die
im Beispiel dargestellte kreisrunde Form des Bereiches in Sandwich-Bauform 11 lässt
sich in einfacher Weise dadurch herstellen, dass beim Spritzgießen
der Kunststoff zur Trommelachse 7 symmetrisch gleichmäßig
verteilt zugeführt wird. Dies wird in der Zeichnung symbolisch
dargestellt durch die gleichstarken Pfeile 9, die die Flussrichtung angeben.
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Bei
bekannten Ausführungsformen wird die Festigkeit der Kunststoff-Laugenbehälter über
die Wandstärken der Rückwand 12 und der
Verstärkungsrippen 10, über die Verwendung
der unterschiedlichen Materialkomponenten für die Verstärkungsrippen 10 und
die Rückwand 12, sowie über die Anordnung,
Ausführungsform und Anzahl der eingeformten Verstärkungsrippen 10,
insbesondere durch die Ausführung in der Höhe
und der Breite bestimmt.
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Durch
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben
sich zusätzliche Möglichkeiten die Festigkeit
des Laugenbehälters zu beeinflussen. Die Stabilität
des Laugenbehälters kann über die Ausdehnung des
Bereiches aus hochfestem Kunststoff 11 und über
die Wand stärken der Randschichten 3 in diesem
Bereich 11 beeinflusst werden. Beide Parameter, die radiale
Ausdehnung und die Schichtdicken, lassen sich dimensionieren über
eine entsprechende Steuerung des Fertigungsprozesses, d. h. durch
Steuerung des Spritzgießvorgangs.
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Gesteuert
wird bei dem Spritzgießvorgang die Menge der pro Zeiteinheit
zugeführten Kunststoff-Komponenten sowie die Zeitverzögerung
und die Geschwindigkeit mit der die Menge der zweiten Kunststoff-Komponente
eingespritzt wird. In einfacher Weise erfolgt beides über
eine Steuerung der Kunststoff-Förderkolben. Da sowohl die
Menge der pro Zeiteinheit zugeführten Kunststoff-Komponenten als
auch die Zeitverzögerung für das Einspritzen der zweiten
Kunststoff-Komponente stufenlos einstellbar sind, lassen sich die
beiden die Festigkeit des Sandwisch-Bereiches bestimmenden Parameter
beliebig variieren, d. h. im möglichen Einstellbereich,
der durch die Form vorgegeben ist, kontinuierlich verändern.
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Über
diese vorteilhafte Steuerung des Fertigungsprozesses lässt
sich z. B. ein Laugenbehälter bei gleicher Größe
und Bauform unter Verwendung der gleichen Spritzgussform in einfacher
Weise an erhöhte Belastungen anpassen. Dies kann bspw.
erforderlich werden wenn für eine Typenreihe die Schleuderdrehzahl
erhöht wird. Der weitere Vorteil der Steuerung besteht
darin, dass zugleich der Verbrauch des hochfesten Kunststoffs in
Bezug auf die Fertigungskosten optimiert werden kann.
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- 1
- Lageraufnahme
- 2
- Bereich
der Lageraufnahme
- 3
- Bereich
aus hochfestem Kunststoff
- 4
- Bereich
aus weniger festem Kunststoff
- 5
- Mantelfläche
- 6
- Einformung
- 7
- Achse
der Wäschetrommel
- 8
- Einfüllstutzen
- 9
- Flussrichtung
- 10
- Verstärkungsrippen
- 11
- Sandwich-Bereich
- 12
- Rückwand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1528136
A2 [0005]
- - WO 2004/042133 [0007]