-
Verfahren zum Betreiben automatischer, nach dem Strömungsprinzip arbeitender
Haushaltswaschmaschinen Gegenstand des Patentes 1115 706 ist ein Waschverfahren
sowie eine zu dessen Durchführung dienende Haushaltwaschmaschine, bei der während
des oder der Waschgänge dem Waschbad eine bestimmte Wassermenge zu- und eine gleich
große Flottenmenge abgeführt wird. Die einzelnen Waschgänge sind dabei in zwei verschiedene
Arbeitsphasen unterteilt. Während in der ersten Arbeitsphase bei gleichzeitiger
Aufheizung des Waschbades die Frischwasserzufuhr und Ableitung der gleich großen
Wassermenge erfolgt, wird in der zweiten Phase, der sogenannten Schlußphase, bei
erhöhter Temperatur und abgeschalteter Wasserzu- und -ableitung der Waschgang zu
Ende geführt. Die während der ersten Waschphase dem Waschbad zugeführte Wassermenge
beträgt annähernd 0,08 bis 0,151 pro Minute und Kilogramm Trockenwäsche. Das Abschalten
der stetigen Wasserzufuhr und damit das Ende der ersten Waschphase erfolgt bei einer
Waschbadtemperatur zwischen 50 und 75° C.
-
Mit den vorerwähnten, dein Gegenstand des Hauptpatentes bildenden
Maßnahmen wird der Zweck verfolgt, den sich aus der Wäsche lösenden Schmutz frühzeitig
aus der Flotte auszutragen, so daß in der Schlußphase der Waschoperation eine verhältnismäßig
saubere Flotte vorliegt. Dadurch wird neben einer merklichen Energie- und Waschmittelersparnis
auch ein überraschender Mehreffekt in bezug auf den Weißgrad der Wäsche erzielt.
In der ersten Waschphase kommt dem Schmutzlösungsvermögen und der Dispergierfähigkemt
der Waschflotte besondere Bedeutung zu, weil die der Wäsche anhaftenden Schmutzteilchen
zu Beginn des Waschganges möglichst schnell in die Flotte übergeführt und ausgetragen
werden sollen. Mit steigender Temperatur der Waschflotte nimmt aber auch die mit
der abgeleiteten Flotte abgeführte Wärmemenge zu. Trägt man die Temperatur der Waschflotte
als Funktion der Zeit auf, so ergibt sich gegen Ende des Waschganges ein zunehmend
flacherer Verlauf der Temperatur-Zeit-Kurve. Je nach Größe der zugeführten Wärmeenergie
und der ständig abgeführten Wassermenge tritt früher oder später der Fall ein, daß
die Temperatur der Waschflotte nicht mehr ansteigt. Das kann bei zu großer Wasserdurchströmung
des Waschbades dazu führen, daß die für einen Waschgang erforderliche Endtemperatur
von etwa 85 bis 90° C überhaupt nicht erreicht wird. Wird jedoch, wie im Falle des
Hauptpatentes, gegen Ende der ersten Waschphase im sogenannten Umsteuer- bzw. Übergangspunkt,
die Wasserzufuhr unterbrochen und damit auch der konstante Laugenabfluß, so steigt
die Temperatur der Waschflotte verhältnismäßig schnell an, so daß die erforderliche
Waschtemperatur von beispielsweise 90° C bald erreicht wird.
-
Das vorerwähnte, den Gegenstand des Hauptpatentes bildende Verfahren
hat sich in der Praxis gut bewährt. Indessen wurde durch eingehende Untersuchungen
festgestellt, daß sich der Wirkungsgrad dieses Waschverfahrens noch wesentlich verbessern
und eine weitere, erhebliche Energieersparnis erzielen läßt, wenn - wie das die
Erfindung vorsieht - die Dauer der ersten, mit gleichzeitig erfolgender Frischwasserzufuhr
und Flottenabteilung betriebenen Arbeitsphase 20, höchstens 25 Minuten beträgt und
die Flotte innerhalb dieser Zeit auf 40° C, höchstens auf 50° C aufgewärmt wird,
während danach die gleiche, nunmehr stehende Flotte weiter erwärmt und der Waschgang
zu Ende geführt wird. Dabei wird von folgenden Erkenntnissen ausgegangen: Bei einer
Vielzahl von Wäschen wurde während der ersten Waschphase, und zwar jeweils in Zeitintervallen
von 5 Minuten, die aus den Trommelraum abfließende Flotte auf ihren Gehalt an Verunreinigungen
untersucht. Diese Untersuchungen bezweckten die getrennte Ermittlung der Gehalte
an groben Verunreinigungen, wie beispielsweise Schwebstoffen, Ruß, Staub u. dgl.,
an sonstigen anorganischen und organischen Stoffen - außer Fetten - und schließlich
an Fetten. Dabei ergab sich, daß mindestens 75 % der groben Verunreinigungen bereits
bei Erreichen einer Flottentemperatur von 45° C ausgetragen werden. Während die
Austragefähigkeit z. B. für Leibwäsche im Temperaturintervall von 35 bis 45° C am
größten ist, entsprechend annähernd 45 % der Verunreinigungen, liegt das Austragemaximum
z. B. bei Gardinen
bei noch niedrigeren Temperaturen. Weitere 20
% der bis zur Temperaturschwelle von 45° C aus dem Trommelraum entfernten
Verunreinigungen wurden im Temperaturintervall von 10 bis 35° C ausgeschieden. Unter
Berücksichtigung der bei automatischen Waschmaschinen üblichen Gesamtdauer für die
Waschoperationen von etwa 55 Minuten hat es sich als besonders günstig erwiesen,
wenn die unterhalb 50° C liegende Temperatur beim Übergang von der ersten zur zweiten
Arbeitsphase in weniger als 25, vorzugsweisbereits innerhalb von 20 Minuten erreicht
wird.
-
Bei Strömungswaschmaschinen besteht ein enger wirkungsmäßiger Zusammenhang
zwischen derme.chanischen Behandlungdauer der Wäsche, der Zuführd'auer und -menge
der durch das Waschbad während der ersten Waschphase geleiteten Flüssigkeit, der
sogenannten Strömungswassermenge, und der Waschbadtemperatur. Während man die Behandlungsdauer
der Wäsche verhältnismäßig einfach durch das Zeitlaufwerk der Waschmaschine regulieren
kann, bereitet demgegenüber die Bemessung bzw. Einhaltung der Strömungswassermenge
und der Temperatur während der Behandlung der Wäsche beachtliche Schwierigkeiten.
Das Steigen der Temperatur muß einerseits so langsam erfolgen, daß sich während
des Strömungsvorganges die im Waschgut befindlichen Eiweißstoffe bei einer Temperatur
unterhalb 50° C aus der Wäsche gut lösen können, da andernfalls das in der Wäsche
enthaltende Eiweiß gerinnt und im Waschgut schwer entfernbare Flecken hinterläßt.
Andererseits muß beim Strömungsvorgang ein genügend starker Temperaturanstieg sichergestellt
sein. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kommt man dafür mit einer Heizleistung von
weniger als 0,75 kW pro Kilogramm Wäsche aus. In diesem Fall lösen sich während
der ersten Phase des Waschganges vor allem die groben, in der Wäsche enthaltenden
Verunreinigungen und Eiweißstoffe bei niedriger Temperatur leicht vom Waschgut und
gehen in die Flotte über, noch bevor die Waschbadtemperatur 50°C übersteigt. Zugleich
ermöglicht die vorerwähnte Heizleistung aber auch, daß die in der Strömungsphase
folgende zweite, mit stationärer Flotte arbeitende Waschphase vorgeschriebene maximale
Waschtemperatur erreicht wird.
-
An Hand der Zeichnungen sei das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
Dabei zeigen die F i g. 1 bis 3 Diagramme, in denen Untersuchungsergebnisse über
den Umfang und die Zusammensetzung der während des stetigen Wasserzu- und -abflusses
ausgetragenen Verunreinigungen wiedergegeben sind', und F i g. 4 ein Arbeitsdiagramm
einer nach dem neuen Verfahren arbeitenden Waschmaschine.
-
In den Diagrammen der F i g. 1 bis 3 sind jeweils auf der Abszisse
die laufende Zeit des Waschganges und auf der Ordinate der auf die Gesamtmenge der
Verunreinigungen bezogene Prozentgehalt der ausgeschiedenen Verunreinigungsmenge
aufgetragen. Die diesbezüglichen Meßergebnisse wurden mit folgender Versuchsanordnung
gewonnen: In eine automatische Trommelwaschmaschine mit einem Trommelrauminhalt
von 53 1 wurden 4 kg Wäsche eingegeben, wonach die Trommel mit 17,21 Wasser von
10° C gefüllt wurde, so daß während des Beginns des Waschganges ein Flottenverhältnis
von 4,3: 1 vorlag. Alsdann wurden bei ständigem Zufluß einer Frischwassermenge von
0,081 pro Minute der Waschgang und die Heizung zur Erwärmung der Flotte eingeschaltet.
Mit Hilfe eines am Überlauf der Waschtrommel angeordneten Auffanggefäßes wurde jeweils
nach 3 Minuten die Menge der ausfließenden Flotte gemessen und die aufgefangene
Flotte nach bekanntem Verfahren auf ihren Gehalt an Verunreinigungen untersucht.
Diese Untersuchungen erstreckten sich auf a) den Gehalt an groben. partikelförn-ligen
Stoffen, im wesentlichen Schwebstoffe, wie Staub, Flusen u. dgl., die durch einen
Filtervorgang aus der Flotte ausgeschieden werden konnten (F i g. 1), b) den Gehalt
an Eiweißstoffen, Säuren, Salzen u. dgl., ausschließlich der Fette (F i g. 2), und
schließlich c) den Gehalt an Fettstoffen, wie Fette, Fettsäuren, Wachse, Öle u.
dgl. (F i g. 3 ).
-
Während des Waschganges wurden handelsübliche Waschmittel der Trommel
bzw der Flotte zugeführt. Als Waschgut diente vornehmlich im Haushalt anfallende
Wäsche. Die Untersuchungen erstreckten sich auf zwölf Wäschen, die in einem Zeitraum
von 8 Arbeitstagen durchgeführt wurden. Die in den Diagrammen wiedergegebenen Werte
sind die aus diesen Wäschen gemessenen und errechneten Mittelwerte.
-
Wie aus Fig.l hervorgeht, werden schon bald nach dem Einschalten der
Maschine die groben Verunreinigungen, wie Staub u. dgl., ausgeschieden, wobei ein
ausgeprägtes Maximum auftritt, das zwischen 10 und 25 Minuten Betriebsdauer der
Maschine liegt, entsprechend einem Temperaturintervall von 20 bis 45° C. Jenseits
dieses Bereiches fällt die Kurve stark ab. Hier werden also im weiteren Verlauf
des Waschprozesses kaum noch grobe Verunreinigungen ausgeschieden.
-
Einen wesentlich anderen Verlauf zeigt das Diagramm in F i g. 2. Mit
zunehmender Dauer des Waschprozesses werden hier anfangs nur geringe, sodann in
den höheren Temperaturbereichen größere Mengen der unter b) genannten Verunreinigungen
aus der Flotte ausgetragen, wobei im Temperaturbereich von 50 bis 60° C der Übergang
dieser Stoffe in die Flotte am stärksten ist.
-
Einen ähnlichen Verlauf zeigt auch das Diagramm nach F i g. 3, das
sich auf die Ausscheidung der Fette oder dergleichen Stoffe bezieht. Hierfür ist
- wie an sich bekannt - eine wesentlich höhere Temperatur der Flotte erforderlich.
Die Menge der ausgeschiedenen Fette, Wachse, öle steigt in den Bereichen oberhalb
50° C mit zunehmender Dauer und Temperatur des Waschganges ständig an, wob, -i das
Maximum erst oberhalb von 80° C auftritt.
-
Die vorerwähnten Untersuchungsbefunde zeigen, daß es zur Ausscheidung
der groben Verunreinigungen nicht notwendig ist, der Flotte - wie im Falle des Hauptpatentes
- bis zu einer Temperatur von 50 bis 75° C stetig eine Frischwassermenge zu- und
abzuführen. Vielmehr wird, wie das insbesondere die F i g. 1 deutlich macht, die
Frischwasserzufuhr vorteilhaft bereits vor Erreichen einer Temperatur von 50° C
- vorzugsweise schon bei 40° C - unterbunden, da dann bereits der größte Teil der
Verunreinigungen, nämlich annähernd 65 Gewichtsprozent der Gesamtverunreinigungen,
mit der Flotte ausgetragen sind. Dadurch wird nicht nur eine Ersparnis an Wasser
und Heizungsenergie erzielt, sondern zugleich auch vermieden, daß die sich sonst
bei höheren Flottentemperaturen teilweise lösenden oder dispergierenden
Verunreinigungen
sich in feinverteilter Form wieder auf dem Waschgut niederschlagen, wo sie in dieser
Form, auch durch mehrmaliges Spülen der Wäsche, nur schwierig zu entfernen wären.
-
Die für den Betrieb der Waschmaschine aufzubringende Leistung N für
jeweils 1 kg Waschgut ergibt sich in erster Näherung aus der Beziehung
Dabei bedeutet v die der Maschine in der Zeiteinheit (Minuten) zuströmende Flüssigkeitsmenge
pro Kilogramm Waschgut, t die Zeitdauer (Minuten) des Strömungsvorganges, F die
Flottenmenge pro Kilogramm Wäsche, Tx die erreichte Badtemperatur, To die Temperatur
des einlaufenden Wassers und @ den Wirkungsgrad der Maschine. Mit den Werten für
t = 20 Minuten, T" = 40° C, To = 110 C, F = 4,31 und v = 0,081 pro Minute ergibt
sich bei einem Wirkungsgrad der Maschine von 17 = 801/o ein Heizleistungsaufwand
N für jeweils 1 kg Wäsche von etwa 0,178 kcal/sec, entsprechend einer Anschlußleistung
von rund 0,75 kW.
-
Bei dem in F i g. 4 dargestellten Arbeitsdiagramm ist auf der Abszisse
wiederum die Zeit t (Minuten) und auf der Ordinate die Badtemperatur T (0° C) aufgetragen.
Im Bereich der ausgezogenen Kurve 1 wird der Waschtrommel stetig eine vorbestimmte
Wassermenge zugeführt und eine gleich große Flottenmenge abgezogen. Im vorliegenden
Beispiel wird bei einer Temperatur von 40° C, entsprechend einer Betriebsdauer von
annähernd 20 Minuten, die Wasserzufuhr abgestellt. Durch die Bewegung der Waschtrommel
und damit auch der Flotte wird anfänglich noch Wasser in den offenen Überlauf getrieben,
so daß eine gewisse Wassermenge zunächst noch abfließt. Da der Kaltwasserzufluß
aufgehört hat, steigt die Temperatur entsprechend der schwach gekrümmten Kurve 2
stärker als bisher an. Sobald nach einer gewissen Zeit kein Wasser mehr über den
Überlauf abfließt, steigt die Temperatur etwa proportional mit der Waschzeit bis
zur Erreichung der vorgeschriebenen Waschtemperatur von 90° C schnell an, entsprechend
dem Kurvenabschnitt 3. Alsdann wird bei Aufrechterhaltung der Temperatur der Waschgang
zu Ende geführt (Abschnitt 4 der Temperaturkurve).
-
Die Menge der Waschflotte im Behälter der Waschmaschine ist während
des gesamten Waschganges annähernd konstant. Sie nimmt lediglich zu Beginn der zweiten
Waschphase etwas ab, bedingt durch die infolge der Trommelbewegung anfänglich noch
über den Überlauf abströmende Wassermenge, die annähernd 0,2 bis 0,3 1 pro Kilogramm
Wäschegewicht beträgt.
-
Der Mehraufwand an Energie gegenüber den bekannten, nicht nach dem
Strömungsprinzip arbeitenden Verfahren, deren Temperaturverlauf der gestrichelt
eingezeichneten Kurve 3' entspricht, kann aus gegenseitigem Abstand der Kurven 3,
3' ersehen werden. Die Fläche 5 entspricht der Wärmemenge, die in der ersten Arbeitsphase
mit der durch den Überlauf abströmenden Flottenmenge ausgetragen wird. Berücksichtigt
man aber, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren entweder ein Vorwaschgang eingespart
oder verkürzt und auch die Dauer des Hauptwaschganges verringert werden kann, so
führt es insgesamt doch zu einer wesentlichen Energieersparnis. Das gilt auch gegenüber
jenen bekannten Verfahren, bei denen während des Waschganges ständig Frischwasser
zugeführt und eine gleich große Flottenmenge abgeführt wird und deren charakteristischen
Temperatur-Zeit-Verlauf die Kurve 1' wiedergibt. Ihm gegenüber bringt das Verfahren
gemäß der Erfindung einen der Fläche 6 entsprechenden Energiegewinn. Auch hinsichtlich
einer möglichen, an sich bekannten pulsierenden Frischwasserzufuhr gemäß der abgetreppten
Kurve 7 besitzt das neue Waschverfahren in energetischer Hinsicht Vorteile. Darüber
hinaus besteht bei einer pulsierenden Wasserzuführung ein weiterer Nachteil darin,
daß die groben Verunreinigungen während eines mehr oder weniger langen Zeitintervalles
in der Flotte verbleiben. Dadurch werden diese Verunreinigungen, einerseits infolge
der mechanischen Wirkung der Trommel und zum anderen wegen der chemischen Einwirkung
durch das Waschmittel, aufgespalten, so daß sie in feinverteilter Form in der Flotte
vorliegen und auch durch einen weiteren Wasserstoß nicht mehr in dem gewünschten
Umfang aus dem Trommelraum ausgeschieden werden können.
-
Die vorliegende Erfindung kann im Rahmen der aufgezeigten" Merkmale
auf mannigfache Weise abgeändert und weiter ausgebildet werden. So kann beispielsweise
die während der ersten Arbeitsphase der Trommel stetig zugeführte Flüssigkeitsmenge
eine höhere Temperatur als die Temperatur am Kaltwassereinlauf besitzen. Auch besteht
durchaus die Möglichkeit, der stetig zufließenden Flüssigkeitsmenge ein oder mehrere
Waschmittel zuzufügen. Schließlich ist auch möglich, während der zweiten Waschphase
eine an sich bekannte, stoßweise Wasserzufuhr mit kurzer Impulsbreite vorzunehmen
oder eine ein- oder mehrmalige, kurzzeitig unterbrochene Wasserzufuhr während der
ersten Arbeitsphase vorzusehen.