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Dr.-Ing. Wilhelm L E P P E R , Honnef/Rhein
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Vorrichtung zur Verringerung der Unwuchtkräfte, die ein sich drehender Körper..
dessen Massenschwerpunkt in veränderlichem Abstand außerhalb seiner Drehachse liegt,
auf seine Lagerung ausübt Die Neuerung betrifft ganz allgemein eine Vorrichtung
zur Verringerung der Unwuchtkräfte, die ein sich drehender Körper, dessen Massenschwerpunkt
in veränderlichem Abstand außerhalb seiner Drehachse liegt, auf seine Lagerung ausübt.
Die Neuerung betrifft insbesondere eine Wasch-und/oder Schleudermaschine mit einer
von einer StUtzlagerunggetragenen drehangetriebenen Halterung für eine über die
Halterung synchron mit ihr gedrehte Wäschetrommel.
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Für die Verringerung oder Beseitigung der Unwuchtkräfte sich drehender
Körper, deren Massenschwerpunkt nicht in der Drehachse liegt, sind zwei Prinzipien
bekannt. a) der statische Ausgleich der Unwucht durch Auggleichsmassen oder-gewichte,
die an der Unwucht radial gegenüberliegenden Stellen des Körpers angebracht werden,
um den Massenschwerpunkt wieder in die Rotationsachse zurückzubringen ; b) die Verringerung
der auf die Lagerung des Körpers übertragenen Unwuchtkräfte durch sehr weitgehende
Freigabe der Drehachse
| T. |
| des Körpers, die sich dann selbsttätig so einstellt, daß sie
we- |
| nigstens ungefähr durch den Massenschwerpunkt des sieh drehenden |
Körpers geht.
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Während durch einen statischen Massenausgleich, wie er in der Technik
in bekannten Auswuchtmaschinen durchgeführt wird, auch bei starr festgehaltener
Drehachse eine praktisch vollständige Beseitigung der Unwuchtkrltte erzielbar ist,
wenn die Massenverteilung und die Lage der Drehachse nach erfolgtem Auswuchten unverändert
bleiben, kann die Verringerung der Unwuchtkräfte durch Freigabe der Rotationsachse
im allgemeinen nur einen teilweisen Ausgleich ergeben, da eine vollständige Freigabe
der Drehachse des die Unwucht aufweisenden Körpers aus technischen Gründen meist
nicht zulässig ist.
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Der statische Unwuchtausgleich in einer Auswuchtmaschine ist jedoch
dann zwecklos, wenn die Größe der Unwucht betrieblich wechselt, wie dies beispielsweise
bei Waschmaschinen und Wäscheschleudern der Fall ist, bei denen die unregelmäßige
Lage des in eine Trommel eingebrachten Wasch-oder Schleudergutes Unwuchten wechselnder
Größe ergibt, die sich durch ortsfest an dem drehenden Körper bzw. einer die Wäsche
aufnehmenden Trommel anzuordnende Ausgleichsmassen oder-gewichte nicht ausgleichen
lassen.
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Die neuerungsgemäße Ausbildung einer Vorrichtung zur weitgehenden
Verringerung der Unwuchtkräfte, die ein sich drehender Körper mit wechselnder Unwucht
auf seine Lagerung ausübt, beruht im wesentlichen auf der Anwendung des Prinzips
des statischen Unwuchtausgleiches.
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Der grundsätzliche Neuerungsgedanke liegt darin, daß man zwischen
den sich drehenden Körper und seine Lagerung ein als Halterung und Antriebsorgan
für den Körper ausgebildetes Zwischenglied einschaltet, den Körper konzentrisch,
aber in radialer Richtung elastisch-nachgiebig gegen das synchron mit ihm umlautende
Zwischenglied abstützt und seine durch die Unwuohtkrätte bedingte, gegen die Rückführkraft
der elastischen Abstützung erfolgende radiale Auslenkung aus der Drehachse des Zwischengliedes
zwecks wenigstens teilweisen Ausgleichs der von dem Zwischenglied auf die Lagerung
übertragenen Unwuchtkräfte zur gegensinnigen Auslenkung einer ebenfalls konzentrische
aber radial elastisch-nachgiebig gegen das Zwischenglied abgestützten Ausgleichsmasse
benutzt.
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Durch die elastisch-nachgiebige Absetzung des eine beliebig gerichtete
Unwucht aufweisenden Körpers, z. B. einer mit Wasch beschickten Wasch-oder Schleudertrommel,
mittels elastisch nachgiebiger Elemente gegen ein mit dem Antrieb gekuppeltes und
den Körper bzw. die Trommel bei seiner Drehung synchron mitnehmendes Zwischenglied,
das in beliebiger Form ausgeführt sein kann, gewinnt man in
| der durch die UnwuchtkrSfte bedingten elastischen Auslenkung
des |
| " |
| Körpern gegenüber dem mit gleicher Winkelgeschwindigkeit umlaufen- |
| den Zwischenglied-die zunächst die Unwuchtkrlfte noch vergrößert- |
| ein Maß für die Große sowie in Richtung der vorhandenen Unwucht
und |
gleichzeitig eine Steuergröße, nämlich das Auslenkungsmaß selbst, bzw. eine Arbeitsgröße
(das Integral aus den Momentanprodukten der Differenz der Auslenkungs- und RUokfUhrkraft
einerseits und dem Auslenkwegdifferential anderseits), die nun neuerungsgemäß zur
Verlagerung einer ebenfalls radial elastisch an dem Zwischenglied abgestützten
Ausgleichsmasse
ausgenutzt werden können.
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Die Ausgleichsmasse läßt bei der Auslenkung ihres Massenschwerpunktes
aus einer ursprünglich zentrischen Lage-aus der sie entgegengesetzt zur Schwerpunktsverlagerung
des die Unwucht aufweisenden Körpers herausbewegt wird-eine der Unwuchtkraft des
Körpers entgegenerichtete Fliehkraft entstehen, die bei geeigneter Abstimmung auf
die Unwuchtkraft des Körpers bzw. auf das diese Unwuchtkraft kennzeichnende Auslenkungsmaß
des Körpers die resultierende Unwucht des aus dem Körper und dem Zwischenglied mit
seiner verlagerten Ausgleichsmasse bestehenden Systems beseitigen oder wenigstens
sehr weitgehend verringern kann.
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Dadurch werden auch die auf die Lagerung des Zwischengliedes ausgeübten
Unwuchtkräfte beseitigt oder weitgehend verringert, so daß die Lagerung bzw. ein
Gehäuse, in dem das den rotierenden Körper antreibende und stützende Zwischenglied
gelagert ist, keine stärkeren Unwuchtbeanspruchungen erfahren.
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Um eine Abstimmung der Auslenkung der Ausgleichsmasse auf die Unwuchtkraft
des Unwucht-KSrpers zu erzielen, erweist es sich als zweckmäßig, den die Unwucht
aufweisenden Körper mit der Ausgleichsmasse zur zwangläufigen gegenseitigen Übertragung
einander in bezug auf die Drehachse des Zwischengliedes gegensinniger Auslenkbewegunggen
zu kuppeln. Hierzu kann man in weiterer Ausbildung der Neuerung ein Koppelsystem
benutzen, das eine Übersetzung enthält, die eine kleine Auslenkbewegung des die
Unwucht aufweisenden Körpers in eine große Auslenkbewegung der Ausgleichsmasse übersetzt.
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Das Auftreten unerwünschter Resonanzschwingungen des die Unwucht
aufweisenden Körpers gegenüber seiner Halterung läßt sich vermeiden, wenn man die
Auslenkbewegung wenigstens eines der beiden aus der Drehachse des Zwischengliedes
auslenkbaren Teile, d. h. des Unwucht-Körpers bzw. der Trommel und/oder der Ausgleichsmasse
durch Reibungskräfte dämpft.
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Die Neuerung besteht demgemäß in einer Vorrichtung zur Verringerung
der Unwuchtkrãtte, die ein sich drehender Körper, dessen Massenschwerpunkt in veränderlichem
Abstand außerhalb seiner Drehachse liegt, auf seine Lagerung ausübt, bei der zwischen
den sich drehenden Körper und seine Lagerung ein als Halterung und Antriebsorgan
für den Körper ausgebildetes Zwischenglied eingeschaltet ist und der konzentrisch,
aber in radialer Richtung elastisch-nachgiebig gegen das synchron mit ihm umlaufende
Zwischenglied abgestützte Körper mit wenigstens einer ebenfalls konzentrisch, aber
radial elastisch-nachgiebig gegen das Zwischenglied abgestützten Ausgleichsmasse
über Übertragungsmittel in Verbindung steht, die durch die Unwuchtkräfte bedingte,
gegen die Rückführkraft der elastischen Abstützung erfolgende radiale Auslenkungen
des Körpers aus der Drehachse des Zwischengliedes in der Auslenkung des Körpers
entgegengesetzte Auslenkungen der Ausgleichsmasse umsetzen.
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Weitere neue Merkmale und technische Vorteile der neuerungsgemaßen
Vorrichtung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger AustUhrungsbeispiele
der Vorrichtung, die in der Zeichnung veranschaulich sind. Als Ausführungsbeispiele
wurden Waschmaschinen gewählt. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen
Axialschnitt durch eine Waschmaschine mit senkrechter Wasch-und Schleudertrommel,
im Stillstand ; Fig. 2 eine Teildarstellung eines Horizontalschnittes längs der
Schnittlinie II-II der Fig. 1, die lediglich eine Aufsicht auf das innere System
der Waschmaschine enthalte Fig. 3 eine Axialschnittdarstellung ähnlich Fig.1, bei
der jedoch die Waschmaschine als Trockenschleuder wirkt und die Teile ihres rotierenden
Systems in einer Stellung dargestellt sind, die sie bei größerer Unwucht der rotierenden
Wäschetrommel einnehmen; Fig. 4 eine der Fig, 2 entsprechende Aufsicht auf das rotierende
System der Waschmaschine gemäß Fig. 3; Fig. 5 eine vergrößerte Teildarstellung eines
Axialschnittes einer Waschmaschine mit liegender Wäschetrommel, die die AbstUtzung
der Wäschetrommel und ihre Kupplung mit einem Ausgleichsgewicht darstellte Fig.
6 eine vereinfachte Teilschnittdarstellung längs der Schnittlinie VI-VI der Fig.
51 Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung der Hebelanordnung ähnlich Fig.5, die nur
zur Erläuterung der Wirkungsweise dient ; Fig. 8 eine grafische Darstellung der
Unwucht-und RückfUhr-
Fig. 9 einen schematischen Längsschnitt einer abweichenden Anordnung einer Wäschetrommel
mit liegender Achse in dem die Trommel drehenden und stützenden Zwischenglied ;
Fig. 10 einen Querschnitt längs der Schnittlinie X-X der Fig. 9, jedoch bei radial
ausgelenkter Wäschetrommel ; Fig. 11 eine halbgesohnittene Darstellung einer weiteren
Anordnung der Wäschetrommel in einem als Käfig ausgebildeten Zwischenglied ;
Fit.12
eine schaubildliche Darstellung der Wäschetrommel und des Zwischengliedes gemäß
Fig.11; Fig. 13 einen Axialschnitt durch eine weitere Art der Anordnung einer Wäschetrommel;
Fig. 14 einen schematischen Querschnitt durch die Wäschetrommelanordnung einer Waschmaschine,
bei der zum Ausgleich der Unwucht Flussigkeitabehalter vorgesehen sind, deren Inhalt
teilweise entleert werden kann.
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Die in den Fig. l bis 4 dargestellte Wasch- und Sohleudermaschine
mit stehend angeordneter Wäschetrommel enthält in ihrem Maschinengestell 1 einen
Antriebsmotor 2, der die als käfigartige Zwischentrommel 3 ausgebildete Halterung
für die zur Aufnahme der
| Wäsche bestimmte Wäschetrommel 4 über die im Kaschinengestell
ge- |
lagerte Welle 5 antreibt. Die Wäschetrommel 4 ist koaxial zur Rotationsachse 6 der
Zwischentrommel 3 angeordnet und gegen diese Trommel durch über ihren Umfang gleichmäßig
verteilte elastisch nachgiebige Stützglieder 7 abgestützt. Die elastisch-nachgiebigen
Stützglieder 7 können Druck-oder Zugfedern bzw. gummielastische Stützelemente sein,
sie haben lediglich den Zwecke eine radiale Auslenkung der Wäschetrommel 4 gegenüber
der Rotationsachse 6 der Zwischentrommel 3 zu gestatten und außerdem mit zunehmender
Auslenkung ansteigende Rückführkräfte zu liefern die die Wäschetrommel 4 in ihre
zentrische oder koaxiale Lage zur Zwisohentrommel 3 zurückführen.
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Die Wäschetrommel 4 ist ferner an ihren beiden Stirnseiten an einander
gleichen Armen etwa parallel zur Drehachse 6 liegender
doppelarmiger
Hebel 8 aufgehängte die gleichmäßig über den Umfang der Wäschetrommel 4 verteilt
sind und mit ihren Drehpunkten 9 an Stützen 10 gelagert sind, die ihrerseits fest
an der Zwischentrommel 3 sitzen. An den anderen Hebelarmen der doppelarmigen Hebel
8 sind ringartig ausgebildete Ausgleichsgewichte 11 befestigt, die durch ihre spielfreie,
aber gelenkige Verbindung mit den doppelarmigen Hebeln 8 in bezug auf radiale Auslenkbewegungen
gegenüber der Rota-
| tionsachse 6 zwanglaufig mit der Wäschetrommel 4 gekuppelt
sind. |
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Auch diese Ausgleichsgewichte 11 werden durch die elastisch nachgiebigen
Stützglieder 7 der Wäschetrommel 4 im Stillstand der Waschmaschine konzentrisch
zur Rotationsachse gehalten, so daß in der Ruhelage die Schwerpunkte der leeren
Wäschetrommel 4 und der Ausgleichsgewichte 11 genau in der Rotationsachse 6 der
Zwischentrommel 3 liegen. Diese konzentrische Lage ist aus der Fig. 2 deutlich zu
erkennen.
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Die Zwischentrommel 3, die Wäschetrommel 4 und die Ausgleichsgewichte
11 liegen zusammen mit den elastischen Stützgliedern 7 und den beiden Kränzen der
doppelarmigen Hebel 8 innerhalb der beim Waschvorgang die Waschlauge aufnehmenden
Außentrommel 12 der Waschmaschine, die an ihrer Oberseite eine Öffnung 13 aufweist,,
die in bekannter Weise durch einen schwenkbaren Verschlußdeckel 14 verschließbar
ist an der tiefsten Stelle der Außentrommel ist ein Ablauf 15 vorgesehen.
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Die Wäschetrommel 4 besteht aus gelochten ! Blech (Locher 16) und
hat an ihrer Oberseite eine zentrale Öffnung 17, deren Rand 18 nach innen eingebördelt
ist.
Bei Benutzung der Waschmaschine wird meist die Wäsche in die
| Wäschetrommel hineingeworfen. sie ist dann in der Wäschetrommel
4 |
unsymmetrisch verteilt. Nach Beendigung des Wasch-und Spülvorganges und nach Entleeren
der Außentrommel 12 liegt sie zum großen Teil an den Seitenwänden der Wäschetrommel
4 an.
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Wenn nun die Wäsche W geschleudert wird, um die noch in ihr enthaltene
Feuchtigkeit durch Zentrifugalwirkung zu entfernens preßt sich die Wäsche ganz an
die innere Mantelfläche der Wäschetrommel 4 an, wobei sie sich unregelmäßig zusammenballt.
Dann liegt der Massenschwerpunkt S der Wäschetrommel 4 einschließlich der in ihr
enthaltenen Wäsche nicht mehr genau in der Rotationsachse 6 der Zwischentrommel
3, er ist vielmehr um den Betrag e aus dieser Achse verschoben. Dadurch tritt an
der Wäschetrommel eine Unwuchtkraft auf, die mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit
der Wäschetrommel ansteigt, und die Wäschetrommel in Richtung der exzentrischen
Lage ihres Schwerpunktes radial nach außen drUckt, wie es die Fig. 3 zeigt. Dabei
werden die elastisch nachgiebigen Stützglieder 7 - über die sich die Wäschetrommel
4 auf die als Käfig ausgeführte Zwischentrommel 3 abstützt-an der in der Richtung
der Unwucht liegenden Seite der Wäschetrommel zusammengedruckt (vgl. die Stützglieder
7t in Fig. 3) und an der entgegengesetzten Seite (oval. die Stützglieder 7" in der
gleichen Figur) gedehnt bzw. entlastet. Die Wäschetrommel 4 verschiebt bei ihrer
radialen Auslenkung über die doppelarmigen Hebel 8 nun zwangsläufig die Ausgleichsgewichte
11 in einer radialen Richtung, die der Auslenkbewegung der Wäschetrommel direkt
entgegengesetzt ist, wobei die Auslenkung der an den längeren
Hebelarmen
befestigten Ausgleichsgewichte 11 entsprechend dem Hebelarmverhältnis größer ist
als die Auslenkung der Wäschetrommel 4. An den mit ihrem Schwerpunkt at aus der
Rotationsachse 6 - und zwar genau entgegengesetzt zur Auslenkung des Schwerpunktes
S der Wäschetrommel 4-ausgelenkten Ausgleichsgewichten greifen nun Fliehkräfte an,
die den Unwuohtkrlften der Wäschetrommel genau entgegenwirken. Ober die doppelarmigen
Hebel 8 werden diese Fliehkräfte der Ausgleichsgewichte auf die Stützen 10 der Hebel
8 und damit auf die Zwischentrommel 3 übertragen, wo sie einen vollständigen Ausgleich
der Unwuchtkräfte herbeiführen, so daß die Zwischentrommel 3 ruhig läuft und keine
störenden Erschütterungen der Waschmaschine auftreten.
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Die Fig. 4 zeigt die Einstellung der Wäschetrommel 4 und der Ausgleichsgewichte
11, die sie beim Schleudervorgang einnehmen, wenn die Wäschetrommel 4 eine größere
Unwucht aufweist.
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Die soeben für eine Waschmaschine mit senkrechter Trommelachse beschriebene
Wirkungsweise des neuen Verfahrens ist-wie leicht einzusehen sein dürfte-auch ohne
weiteres bei einer Waschmaschine mit liegender Trommel anwendbar ; es sind dazu
praktisch keine Änderungen in der Anordnung der Bauelemente der Vorrichtung erforderlich.
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In den Fig. 5 und 6 ist an dem Beispiel einer Hebelübertragung veranschaulicht,
wie bei einer solchen Waschmaschine mit liegender Trommel die Ausbildung und Anordnung
der doppelarmigen Hebel, der Ausgleichsgewichte und der elastisch nachgiebigen Stützglieder
am Trommelumfang erfolgt,
Die in diesem Falle ala Profileisenkäfig
19 ausgeführte, das Zwischenglied zwischen Antrieb und Wäschetrommel bildende Halterung
der Wäschetrommel 20 hat einen aus einem U-Eisenprofil hergestellten Ring 21, durch
den als Augenbolzen 22 ausgeführte Stützen für die doppelarmigen Hebel 8 radial
hindurchragen. Die Augenbolzen 22 sind durch gebogene Blattfedern 23 gegen das U-Eisenprotil
24 abgestützte sie können durch Anziehen der Einstellmuttern 25 fest angespannt
werden. In den Augen 26 der Augenbolzen 22 ist je ein doppelarmiger Hebel 8 gelagert,
an dessen kurzem Hebelarm 27 über ein Kettenglied 28 die horizontal liegende Wäschetrommel
20 aufgehängt ist. während an dem langen Hebelarm 29 des doppelarmigen Hebels 8
ein weiteres Kettenglied 30 angreift, an dem das ringförmige Ausgleichsgewicht 11
hängt. Das Ausgleichsgewicht
| 11 ist an fest mit der Trommel verschweißten Zapfen 31 geführte |
| die durch kreisförmige Durchbrüche 32 des Ausgleichsgewichtes
11 |
| hindurchgreifen und mit zwei kreisförmigen Deckplatten 33a
und 33b |
das Ausgleichsgewicht an axialen : Bewegungen hindern, seine radiale Bewegung aber
in sämtlichen Richtungen gestatten.
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Die elastisch nachgiebigen Stützglieder der Wäschetrommel 20 sind
jeweils zwei zueinander geneigt angeordnete Wickelfedern 34, die einerseits in Ösen
35 des Profileisenkäfigs 19 und anderseits in eine Öse 36 der Wäschetrommel 20 eingehängt
sind.
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Durch Anziehen der Stellmuttern 25 der Augenbolzen 22 wird die Wäschetrommel
20 zusammen mit den Ausgleichsgewichten 11 spielfrei gegen den Protileisenkätig
19 verspannt. Die Spielfreiheit in dem Übertragungssystem zwischen der Wäschetrommel
20 und den Ausgleichsgewichten
11 ist notwendig, um eine zwangsläufige
Kupplung der gegensinnigen Auslenkbewegungen der Wäschetrommel 20 und der Aus-
| gleichsgewichte 11 sicherzustellen. |
| Die genauere Wirkungsweise der Unwucht-Ausgleichsvorrichtung |
| gemäß den Fig. 1 bis 6 wird nun an Hand der Fig. 7 und 8 erläutert. |
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Die Fig. 7 zeigt die Kupplung zwischen der Wäschetrommel 20, der z.
B. als Käfig 19 ausgeführten angetriebenen Halterung der Wäschetrommel und einen
der Ausgleichsgewichte 11 in vereinfachter Form.
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Eines der elastisch nachgiebigen Stützglieder 7s mit denen sich die
Wäschetrommel 20 auf den Käfig 19 abstützt, ist als Feder 37 dargestellt. Die Hebelarme
des doppelarmigen Hebels 8 sind mit 11 und 12 bezeichnet.
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Bei rascher Rotation der Wäschetrommel 20# deren Massenschwerpunkt
infolge unsymmetrischer Verteilung der Wäsche nicht genau in der Rotationsachse
des die Trommelhalterung bildenden Käfigs 19 liegt. wird-wie bereits ausgeführt-die
Wäschetrommel durch eine Unwuchtkraft Ut radial nach außen ausgelenkt. wobei die
Feder 37 zusammengedruckt wird.
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Die im folgenden mit a bezeichnete Auslenkbewegung der Trommel 20
ergibt eine Schwenkung des doppelarmigen Hebels 8 im Sinne des Pfeiles A, wodurch
das Ausgleichsgewicht 11 entgegengesetzt zur Auslenkung der Wäschetrommel relativ
zur Schwenkachse des fest mit dem Käfig 19 verbundenen Gelenkes 9 verschoben wird.
Lag der Massenschwerpunkt der Wäschetrommel einschließlich der in ihr enthaltenen
Wäsche ursprünglich um den Betrag e außerhalb der Rotationsachse
| I |
| '\ |
| und ist die gesamte Masse der Wschetrommel 20 mit der Wäsche
Xts |
| so ist die radial nach außen wirkende Unwuchtkraft der Wäsche- |
trommel-wenn diese noch nicht ausgelenkt ist-bei der Winkelgeschwindigkeit #
Wird nun die Wäschetrommel unter dem @ Einfluß dieser Unwuchtkraft um den Betrag
a ausgelenkt, so steigt die Unwuchtkraft U mit zunehmender Auslenkung a noch weiter
an, da der @assenschwerpunkt der Wäschetrommel mit Inhalt sich weiter von der Rotationsachse
entfernt. Die tatsächliche Unwuchtkraft ist dann
Durch die Gegenkräfte der Federn 37 wird nun die Auslenkbewegung der Trommel aufgefangen.
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Gleichzeitig mit der Auslenkung der Wäschetrommel 20 erfolgt aber
über die doppelarmigen Hebel 8 eine entgegengesetzte Auslenkung des Ausgleichsgewichtes
11, wobei diese Auslenkung entsprechend der Hebelübersetzung vergrößert ist. Die
Auslenkung des Gegengewichtes ist b = a. 11/12. An der Masse Mg des Ausgleichsgewichtes
greift nun eine der Unwuchtkraft Ut der Wäschetrommel entgegengesetzt gerichtete
Fliehkraft an, die sich zu
ergibt. Bei einem Hebelarmverhältnis von 2 t 1 wird diese "Ausgleichsfliehkraft"
Ug über die Hebel 8 einerseits mit dem Wert von 2 Ug auf die Enden der kürzeren
Hebelarme, damit auf die
Wäsohetrommel 20 und von dieser wiederum
auf die Federn 37 übertragen, wobei-den Hebelgesetzen entsprechend-in den Gelenken
9 die Kraft von 3 Ug und an den Federn 37 die Kraft von 2 3g wirksam wird.
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Die als elastische Stützglieder wirkenden, Federn 37 werden nun so
weit zusammengedrückt bzw. an der entgegengesetzten Seite der Trommel entlastet
oder gedehnt, bis ihre gesamte Rückführ-
| kraft Rges der Summe der Kräfte Ut + 2 Ug das Gleichgewicht
halt. |
| '- |
| Dies ist der Fall, wenn die an den Gelenken 9 auftretenden
Kräfte |
| (3 Ug) und die Federn 37 belastenden KräfteUt-<-2 Ug einander |
| gleich sind, also Ug gleich Ut ist. |
| Damit sind aber auch die Unwuchtkraft Ut der Wäschetrommel
20 |
| und die Gegenunwuchtkratt Ug des Ausgleiehsgewichtes 11 in
ihrer |
| Wirkung auf den die Halterung der Wäschetrommel bildenden Utig
19 |
| ausgeglichen, so d"dieser KUig keine Unwuehtkräfte auf seine |
| Lagerung oder das Gestell der Waschmaschine überträgt. |
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In der Fig. 8 ist in Form eines Diagramms gezeigt wie sich die Unwuchtkrafte
mit zunehmender Auslenkung a der Wäschetrommel 20 und b des Ausgleichsgewichtes
11 verändern. In dieser Darstellung ist die ursprünglich vorhandene Unwucht Uo dargestellt,
die bei Auslenkung der Wäschetrommel aus der Rotationsachse des Käfigs 19 weiter
ansteigt, im unteren Teil des Diagramms ist gezeigt, wie die Gegenunwuchtkraft (Fliehkraft)
des Ausgleichsgewichtes 11 mit seiner in einem entsprechend dem Hebelarmverhältnis
12/11 reduzierten Maßstab dargestellten Auslenkung b zunimmt. Die mit Rges bezeichnete
Rückführkraft der Federn 37 begrenzt nun-im Schnittpunkt
der Linien
Ut + 2 Ug und Ges-die voneinander abhängigen Auslenkbewegungen a und b auf denjenigen
Wert, der durch die senkrechte gestrichelte Linie gekennzeichnet ist, wobei auf
die Federn 37 die Kräfte Ut + 2 Ug entfallen und die Gegenunwuchtkraft Ug genau
gleich Ut ist.
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Es dürfte leicht einzusehen sein, daß bei einer geringeren oder größeren
ursprünglichen Unwuchtkraft Uo sich ebenfalls - an anderer Stelle des Diagramms
liegende-Gleichgewichtszustände ergeben, in denen wiederum ein selbsttätiger Ausgleich
der Unwuchtkräfte erfolgt. Durch die Reibung in dem Kupplungsmechanismus zwischen
Wäschetrommel 20 und den Ausgleichsgewichten 11 werden die Verhältnisse geringfügig
geänderte die dadurch bedingten Restunwuchtkräfte sind jedoch so klein, daß sie
sich nicht störend auswirken können. Eine gewisse Dämpfung ist sogar erwünscht,
um das Auftreten von Resonanzschwingungen zu vermeiden.
| Da der Unwuchtausgleich vollkommen selbsttätig wirkt, paßt
er |
| sich auch wahrend des Schleudervorganges auftretenden Xnderungen |
| der Wltschetrommelunwuoht sofort an. Solche hwuohtSnderungen
kennen |
| z. B. durch Verringerung des Gewichtes der Wäsche beim Ausschleudern |
der Feuchtigkeit oder durch weitere Verlagerung der Wäsche innerhalb der Wäschetrommel
bedingt sein.
| y |
| f |
| Bei der Montage der Waschmaschinen wie sie in den Fig. ! bis
6 |
| dargestellt sind muß lediglieh die richtige Bemessung und Zla
tel- |
| lung der elastisch-nachgiebigen Stütz$lieder T bzw. der RUektUhr- |
| federn 4 (in Fig. 6) oder 37 (in Fig. 7) beachtet werden, damit
die |
Rückführkräfte bei der Auslenkung der Wäschetrommel stärker zunehmen,
als die durch diese Auslenkbewegung vergrößerten Fliehkräfte der Wäschetrommel und
der Ausgleichsgewichte.
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In den Ausführungsbeispielen der Fig. ! bis 6 sind die Ausgleichsgewichte
als vorzugsweise ringförmige Scheiben Jeweils an den beiden Stirnseiten der umlaufenden
Wäschetrommel angeordnet und die doppelarmigen Hebel für die gegensinnige Kupplung
der Auslenkbewegungen von Wäschetrommel und Ausgleichsgewichten am Umfang der Trommel
vorgesehen.
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Die gleiche Wirkung läßt sich-wie leicht einzusehen isterzielen,
wenn man auf jeder Stirnseite der Wäschetrommel nur Je einen sich in Achsrichtung
erstreckenden Hebel anordnen würde, der im Mittelpunkt der Stirnfläche der Wäschetrommel
an dieser gelenkig befestigt ist und dessen Gelenkpunkt in der Rotationsachse des
Zwischengliedes festgelegt wird, während an den freien Hebelarmen je ein Ausgleichsgewicht
befestigt ist. Weiterhin kann man auch mit nur einem einzigen Ausgleichs-
| gewicht auskommen,, wenn man das Ausgleichsgewicht &JLs
Zylinder |
zwischen den Mantelflächen der Wäschetrommel und ihrer als Käfig oder Zwiachentrommel
ausgeführten Halterung anordnet und die doppelarmigen Hebel, deren kurze Hebelarme
mit den Enden der Trommel verbunden sind, mit ihren längeren Hebelarmen an den Enden
des Ausgleichsgewichts-Zylinders angreifen läßt.
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Auch bei einer derartigen Anordnung wird ine ungleichmäßige Verkeilung
der Wäschetrommel-Unwucht, die sich an beiden Enden der
Trommel
durch ungleiche Auslenkung bemerkbar macht, durch entsprechend unterschiedliche
Auslenkung der beiden Enden des Aus" gleichsgewichts-Zylinders beseitigt.
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In den Fig. 9 bis 12 Ist eine Anordnung einer liegenden Wäschetrommel
38 in einer Zwischentrommel 39 dargestellt, bei der zwei im Querschnitt T-förmige
Druckringe 41 mit ihren Stegen am Umfang der Mantelfläche 40 der Wäschetrommel 38
befestigt sind, denen an
| der inneren Mantelfläche 42 der Zwischentrommel 39 sitzende.
; im |
| í |
| Querschnitt U-formige, nach innen geöffnete Ringe 43 gegenüberlie- |
| gen, in denen aus elastisch-nachgiebigem Material bestehende |
Schläuche 44 liegen, die mit einem flüssigen oder sich wie eine Flüssigkeit verhaltenden
schweren Medium 45 gefällt sind. Das flüssige Medium 45 füllt die elastischen Ringsbläuohe
44 vollständig aus und steht unter einem leichten Ueberdruck. Die sich mit ihren
Druckringen 41 auf die elastischen Ring bäuche 44 abstützende Wäschetrommel 38 ist-wegen
der Verdrängbarkeit des Mediums 45 und der Elastizität der Ringschläuche 44 - also
innerhalb der Außentrommel 39 in radialer Richtung elastisch-nachgiebig gelagert.
Die Antriebswelle 5 der Zwischentrommel 39 läuft in dem Lager 46, das fest in dem
Gestell der (nicht dargestellten) Wasch-
| Wird die Zwisohentrommel 39 und mit ihr die Wäschetrommel 8 |
| ) |
| mit größerer Drehzahl angetrieben so bewirkt eine Unwucht der |
| Wäschetrommel 38 eine radiale Auslenkung dieser Trommel, wobei |
das flüssige Medium 45 innerhalb der sich verformenden Ringschläuche 44 in einer
der Auslenkung a (vgl. Fig. 10) der Wäschetrommel 38 entgegengesetzten
Richtung
gegen die Wirkung der Fliehkraft verdrängt wird, wie dies aus der Fig. 10 deutlich
zu ersehen ist. Durch diese zwangsweise Verdrängung des flüssigen Mediums 45 innerhalb
der sich entsprechend elastisch verformenden Ringsohlluche 44 wird der Massenschwerpunkt
des flüssigen Mediums 45 im Sinne eines Ausgleiches der Trommelunwucht aus der Rotationsachse
verschoben, wobei durch diese-wegen der starren äußeren Begrenzung der Ring-
| schläuche in den U-förmigen Ringen 23 sich nur nach innen auswir- |
| kende-Verschiebung gleichzeitig eine durch auf das Medium 45 |
| wirkende Fliehkräfte bedingte Ruckführkraft auftritt, die die |
| Auslenkung a der WSschetromael 38 begrenzte wenn der Qleiohge- |
wichtszustand und damit der Unwuohtausgleioh eingetreten ist.
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Durch entsprechende Bemessung des Volumens der elastischen Ringschisuche
44 und das spezifische Gewicht der flüssigkeitsähnlichen Ausgleichsmasse läßt sich
Jede betrieblich zu erwar-
| tende Unwucht der Wäschetrommel 38 ausgleichen. |
| DieSeitenflansohen der im Querschnitt U-fBrmigen Ringe 43 |
verhindern das Ausweichen der elastischen Ringschläuche 44 in axialer Richtung.
Die T-förmige Ausbildung der Druckringe, 41 läßt den größten Teil der Mantelfläche
der Wäschetrommel 38 frei. so daß beim Schleudern die Flüssigkeit aus der Wäsche
über die (nicht dargestellte) Perforation der Wäschetrommel frei austreten kann.
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Die unmittelbare positive Verdrängung der in den Ringräumen oder
Ringschläuchen 44 enthaltenen Ausgleichsmassen entspricht
| ihrer Wirkung nach einem relativ großen Hebeltibersetzungzverhältnis |
| \ |
| zwischen der Wäschetrommel 38 und dem sich wie eine Mäßigkeit |
verhaltenden Ausgleichsmedium 45. Wenn nämlich die durch die im
Querschnitt U-förmigen Ringe 43 an einer Dehnung nach außen und einer Ausweitung
in radialer Richtung gehinderten elastische Ringschläuche durch die Auslenkung der
Wäschetrommel 8 an einer Seite zusammengedrückt und an der gegenüberliegenden Seite
entlastet werden, so daß sie sich dort ausdehnen können, wird das Ausgleichsmedium
auf die der Unwuchtseite der Wäschetrommel entgegengesetzten Richtung verdrängt,
wobei sich sein Massenschwerpunkt starker als die Auslenkung der Wäschetrommel verschiebt.
Wenn der Innendurchmesser der im Querschnitt U-förmigen Ringe
| 43 etwa 10 % großer ist als der Außendurchmesser der Druakflansche |
| , |
| der X migen Druckringe 41, so ergibt-wie sich durch eine kurze |
| Rechnung leicht nachprufen läßt-eine Auslenkung der W&schetrommel |
um den Betrag a eine Schwerpunktsverschiebung des Mediums 45 um einen Betrag von
ungefähr 5a, was einem Hebelverhältnis in der gegenseitigen Kupplung der Auslenkbewegungen
von etwa 1 : 5 entspricht.
-
Die elastischen Ringschläuche 44 werden zweckmäßigerweise aus
| einem gegen heiße Waschlaugen unempfindlichen und alterungsbestan- |
| digen gmamielastlschen Materialt beispielsweise aus Silieongnmmi |
| f''" |
| hergestellt. |
| ;, |
| Zur Ubertragung des Drehmomentes von dep. Zwiechentrommel 39 |
| auf die Wasohetrotmael 38 konn beliebige Kupplungen vorgeaehen |
| sein die vorzugsweise eine gewisse Federung in tangentialer
Rich- |
| tung=weinen. |
| Dio Fig. 11 und 12 zeigen, wie bei der Abstützung der Tische- |
trommel 38 auf ein in Ringschlsuchen befindliches verdrängbares
Medium 35 die Außentrommel 39 auch durch einen beispielsweise aus drei achsparallelen
Stangen 47 gebildeten Käfig gebildet werden kann, wobei die U-förmige Ringe 43 sich
nur auf die an dem Antriebstlansch 48 sitzenden Stäbe 47 abstützen. Die Wirkungsweise
ist genau die gleiche wie im Zusammenhang mit den Fig. 9 und 10
| Die Fig. 13 zeigt eine Wäschetrommel 491 die über zwei Kränze |
| t |
| von doppelarmigen Hebelan 8 mit ringförmigen Auagleiehsgewichten |
| 11 gekuppelt ist, wobei die Drehpunkte 9 der doppelarmigen
Hebel 8 |
| gegen Innentlansche der Zwischentrommel 50 abgestützt und die
ela- |
| stichen Stützelemente, die die RUckfUhrkräfte für die Rückführung |
| der Wäschetrommel 49 und der Gegengewichte 11 liefern. als
ela- |
| stisch-naohgiebige Ringe 51 ausgefuhrt sind, die-abweichend
von |
der Anordnung gemäß den Fig. 1 bis 7 - an den längeren Hebelarmen der doppelarmigen
Hebel 8 angreifen. Diese Darstellung soll lediglich zeigen, daß die elastische AbstUtzung
der Wäschetrommel 49 nicht unbedingt unmittelbar zwischen die Wäschetrommel 49 und
die Zwischentrommel 50 eingeschaltet zu sein braucht, sondern auch an
| denAusgleichsgewichten U bzw. den doppelarmigen Hebeln 8 angrei- |
| fen kann. |
| In der Fig. 14 ist schließlich ein Querschnitt durch eine Wäsche- |
| y |
| trommel 52 da. rgestell t I die vier an ihrer inneren KantelfIXche
in |
| gleichmäßiger Winkelteilung angeordnete PlUssigkeitsbebllter
53 auf- |
| weist, die beim Beginn des Betriebes der wSsohemaaehine <ait
Aue- |
| gleicharluszigkeit zB. Wassert gefüllt sind Die Wäschetrommel
52 |
| ist über-nicht dargestellte-nachgiebige Abstützungen in der |
| Zwischentrommel 54 gehalten. An den FlüssigkeitsbehNltern §3
sitzen |
| nach außen aus der Wäschetrommel 52 herausragende Abflußventile
55 |
| denen am inneren Umfang der Zwieohentrommel 54 BetStigungsnocken
56 |
| gegenUberliegen, die bei einer radialen Auslenkung der Wäschetrommel |
| 52 die Ventile 55 Uffnen und zum Ausgleich der Trommelunwuoht
so |
| lange Ausgleichsfmssigkeit aMs den in Richtung der Unwucht
liegen- |
| denFlUsigkeitsbehältern 53 ausfließen lassen bis durch dieses |
| Ablaufen eines Teiles der als Ausgleiohstaasse mit der Wäschetrommel |
| 5 |
| 52 umlaufenden Flüssigkeit der Schwerpunkt der Wäschetrommel
52 |
| ; |
| und damit des gesamten rotierenden Systems der Waschmaschine
wieder |
| in der Rotationsachse liegt. |
| Auch bei dieser Ausführung des Unwuchtausgleiohes gibt erst |
| die Verwendung dee drehangetriebenen ZW : tscherigliedes in
Vozz der |
| Zwischentrommel 54 die Möglichkeit » die Lage und Grube der
Unwucht |
| der Wäschetrommel 52 unmittelbar zur gegens1nn1sen Auslenkung
des |
| Maseenechwerpunktes der in den FlUssigkeitsbeMUtern 53 dental- |
| tenen AusgleiohsflUssigkeit zu benutzen und so den Unwuchtausgleioh |
| selbsttätig nach dem bewährten Prinzip des statischen Unwucht- |
| gleichesdurchzuführen. |
| Wie aus der vorstehenden Beschreibung der unterschiedlichen |
| Ausführungsbeispiele hervorgeht, ist das als Halterung<
KKfig oder |
| Zwischentrommel ausgebildete, seinerseits angetriebene und
das |
| Tragorgan für die Wäschetromael und ein oder Nehrere Auagleichs- |
| {- |
| gewichte bildende Zwischenglied von entscheidender Bedeutung, |
| Dieses Zwischenglied stellt nämlich den"ruhenden Teil des ge- |
| samten rotierenden Systems der Waschmaschine dar auf den sich |
die ihrerseits zwanglautig im Sinne gegenseitiger Auslenkbewegungen
mit dem oder den Ausgleichsgewichten gekuppelte Waschtrommel und die Kupplungsorgane
abstützen. An diesem Zwischenglied greifen auch die Rückführkräfte an, die die auslenkbaren
Teile in ihre zentrale Lage zur Achse des Zwischengliedes zurückführen, wenn die
Unwucht der Wäschetrommel verschwindet bzw. die Drehung aufhört.