DE2007017A1

DE2007017A1 - P,r 19.02.69 V.St.v.Amerika 800493 Lager, insbesondere für Waschmaschinen

Info

Publication number: DE2007017A1
Application number: DE19702007017
Authority: DE
Inventors: Richard Lee Herrin; Overturf Clarence Melvin Carterville; 111. Conrath (V.St.A.)
Original assignee: Fedders Corp., Edison, N.J. (V.St.A.)
Priority date: 1969-02-19
Filing date: 1970-02-16
Publication date: 1970-09-10
Also published as: ES377065A1; US3598460A; GB1223536A

Description

Fodders Corporation, Pomeroy, Pennsylvania, USA

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Lager-, insbesondere: für Waschmaschinen

Die Erfindung bezieht sieh auf ein lager, insbesondere für Waschmaschinen. ^:

Die Schmierwirkung einer Polytetrafluoräthylen-Oberflache ist seit, langem bekannt und daher wird dieses Material in großem Umfange für diesen. Zweck benutzt. Es wurde auch festgestellt, daß Polytetrafluöräthylen (im folgenden PTI¹E genannt) die Tendenz hat, sich auf eine (Jegenlauffläche während des Betriebes der Maschine, bei der es angewandt.ist, zu übertragen. Diese Eigenschaft wurde jedoch bisher nicht dazu verwendet, eine gesteuerte Übertragung des PTi¹E durchzuführen, um nicht "nur den bekannten SchmieiEffekt des PTI¹E auszunützen, sondern zusätzlich" einen bestimmten Grad an Reibung zu erzeugen, um eine Relativbewegung zwischen zwei zueinander bewegten Teilen zu hemmen oder zu bremsen, wenn diese Wirkung erwünscht, ist.

Viele vertikal angeordnete automatische Waschmaschinen weisen eine Trommel, oder einen Korb auf, der mit hohen Drehzahlen umläuft, um einen beträchtlichen Wasseranteil aus der Wäsche am Ende des Waschvor.ganges zu extrahieren. Da die Wäsche selten vollkommen gleichmäßig um: den Umfang der Trommel oder des Korbes angeordnet ist, dfeht sich die Trommel nicht nur aufgrund, ihres Antriebes, sondern sie führt zusätzlich eine Taumelbewegung um einen bestimmten Drehpunkt aus. Es sind verschiedene Vorrichtungen zur Verhinderung oder Verringerung dieser Taumelbewegung bekannt> beispielsweise ein geschlossener Ring aus schwerem Metall, der um den oberen Rand der Trommel an geordnet ist, oder Gewichte, die an den Seiten oder am Boden der umlaufenden Trommel angeordnet werden, sowie Reibklötze, die am Boden eines stationären Bottichs angeordnet sind, in

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welchem die Trommel umläuft, sowie entsprechende Reibflächen an der Welle der umlaufenden Trommel, die sich durch den stationären Bottich erstreckt. Obgleich jede dieser Maßnahmen eine gewisse Wirkung erzielt, wurde mit keiner eine volle Lösung des Problems erreicht einschließlich des Problems, eine zuverlässige Schmierung an der Lagerstelle der umlaufenden Welle der Trommel zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager zu schaffen, bei der die Übertragung von PTPS in gesteuertem Maß stattfindet, um sowohl eine Schmierung als auch einen gesteuerten Grad von Reibung zu erzielen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Lager für eine Waschmaschine zu schaffen, bei dem eine Übertragung von PTPE in gesteuerter Klenge stattfindet, um eine Schmierung und zusätzlich eine Reibkraft zu erzeugen, welche die Taumelbewegung einer umlaufenden Trommel verzögert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lager eine erste Oberfläche mit einem Putter aus P.JPü aufweist und eine zweite, mit dem Putter zusammenwirkende Pläche, die einen bestimmten Rauhigkeitsgrad aufweist und die bei der Relativbewegung der beiden Oberflächen mit PTPE beschichtet wird.

Die Bewegung der Oberfläche mit dem bestimmten Rauhigkeitsgrad relativ zu der mit PTPE beschichteten Pläche bewirkt eine übertragung einer bestimmten Menge von PTPE auf die aufgerauhte Oberfläche. Innerhalb einer kurzen Zeit ist die nötige Menge an PTPE übertragen und es findet keine weitere übertragung statt außer zum Ausgleich der normalen Abnutzung. Somit hat die Lagerfläche eine lange Lebensdauer.

Aufgrund des bestimmten Rauhigkeitsgrades der einen Oberfläche tritt eine gewisse Reibwirkung ein, sodaß die Nutationsbewegung der aufgerauhten Oberfläche in gesteuerter Art verzögert und damit gedämpft wird. Durch die Anwesenheit des

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PIPE wird diese Verzögerung oder Dämpfung ohne ■bemerkenswerte Wärmeerzeugung oder nennenswerte Abnutzung der relativ zueinander bewegten -Teile erreicht,,

Insbesondere beieiner Waschmaschine mit einer vertikal angeordneten Trommel, ,die mit hoher Geschwindigkeit angetrieben wird, um die Wasche auszuschleudern, ist ein Lager in Form . eines Halbkugelabschnittes mit einem Futter aus PTFE versehen. Eine korrespondierende halbkugelförmige Fläche ist auf diesem Futter relativ beweglieh angeordnet und sie dient als lager für die zusammenwirkenden Teile der Waschmaschine. Es werden also die Trommel, das Flügelrad, der .Bottich und das Getriebe von der genannten Fläche geträgen. Diese Fläche weist einen bestimmten Rauhigkeitsgrad auf. Wenn die umlaufende Trommel eine hohe Drehzahl erreicht, verursacht die von der ungleichmäßigen Verteilung der Wäsche in der Trommel herrührende Unwucht eine Bewegung der Trommel aus der*Senkrechten und auf den Schwerpunkt zu, der durch die Unwucht erzeugt ist. Dadurcn wird eine Nutationsbewegung um den Drehpunkt des Systems, nämlich um das halbkugelige lager erzeugt,. Wenn das System zu arbeiten beginnt, .findet eine gesteuerte Übertragung von der PTFE-Beschichtung auf die aufgerauhte G-egenflache statt. Die Übertragung einer ausreichenden Menge von Material ist nach etwa einer Stunde beendet und danach wird kein !zusätzliches PTFE übertragen mit Ausnahme der geringen Mengen, g die zur Kompensation der Verluste durch Abnutzung erforderlich sind. Im Endzustand sind somit zwei miteinander zusammenwirkende halbkugelige Flächen aus PTFE vorhanden, welche die notwendigen Schmiereigenschaften für die Relativbewegung der beiden Flächen während der Nutationsbewegung der umlaufenden Trommel aufweisen. Aufgrund der Rauhigkeit der oberen lagerfläche besteht jedoch eine gewisse Reibung zwischen den beiden Flächen, die dazu beiträgt, die' Nutationsbewegung' zu verzögern.

Ein Ausführungsbeispiel dejr Erfindung wird im folgenden unter

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1.UU I

[' Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

; Fig. 1 einen L'.ngsschnitt durch eine automatische Waschma-

; schine mit einem erfindungsgemäßen Lager,

^; Fig. 2 eine auseinandergezogene Perspektiv-Darstellung des

ι Unterteils der Waschmaschine und des erfindungsgemäßen

'■'■; Lagers,

' Fig. 3 eine auseinandergezogene Perspektiv-Darstellung des

{ erfindungsgemäßen Lagers, und

;^: Fig. 4 das erfindungsgemäße Lager im Schnitt.

■■■■ Es sei zunächst auf Fig. 1 bezuggenommen, in welcher eine

^ automatische Waschmaschine gezeigt ist, die ein Gehäuse 1

^ üblicher Ausführung mit einem angelenkten Deckel 4 zur Einführung und Herausnahme der Wäsche aufweist. Die Waschmaschine enthält einen äußeren stationären Bottich 5, an dessen Boden Stützarme 6 angebracht sind. Federn 7 sind einerseits an den oberen Teilen dieser btützarme 6 und andererseits am Boden 8 der Waschmaschine befestigt. Diese Federn trafen dazu bei, Vibrationen des äußeren Bottichs 5 zu dämpfen.

Innerhalb des äußeren Bottichs 5 ist eine innere Trommel 10 so angeordnet, daß sie mit hoher Drehzahl angetrieben werden k_enn, um das Wasser aus der in der Trommel befindlichen Wäsche herauszuzentrifugieren. Innerhalb der Trommel 10 ist ein Flügelfe rad 11 auf einem zentralen Drehzapfen 12 befestigt, der eine oszillierende Bewegung ausführt, um eine Waschwirkung auf die in der Trommel 10 enthaltene Wäsche auszuüben. Ein Getriebe ist sowohl mit dem Drehzapfen 12 als auch mit der Trommel so verbunden, daß es zur gegebenen ^eit das Flügelrad hin- und herbewegt und die Trommel 10 in Drehung versetzt.

Das Gewicht des Getriebes 14, der Trommel 10 und des Flügelrades 11 wird von dem Bottich 5 über Klemmringe 15,16 und Bolzen 17 aufgenommen. Dieses Gewicht stützt sich weiter über die Stützarme 6 auf dem oberen Lagergehäuse 20 ab, welches ein

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Teil des erfindungsgemäßen lagers bildet-. Das Gewicht der -■Antriebswelle 21 wird ebenfalls von diesem Lagergehäuse aufgenommen« Der Antrieb der Waschmaschine erfolgt durch einen Motor-22 über dessen Welle 23, eine Antriebsriemenscheibe 24, einen Riemen 25 und eine angetriebene Riemenscheibe 26, Die angetriebene Riemenseheibe 26 dreht ihrerseits die .Antriebswelle 21 und über das Getriebe 14 den Drehzapfen 12 und die innere Trommel 1Ό. Ein Teil der. Bremse 27 zur Verhinderung einer Drehbewegung der betreffenden Teile zu bestimmten Zeiten ist ebenfalls gezeigt.

Wie aus.-5¹Ig. 2 ersichtlich ist, sind die Federn 7 durch-Hakenschrauben 30 mit dem Boden der Waschmaschine verbunden. Der | Mittelteil des Bodens 8 ist als Halbkugelsegment 31 ausgeführt, welches als Stützelement für das Lager und durch dieses für die arbeitenden Teile der Waschmaschine dient, Ein Dämpfungskissen 32 ist auf diesem Halbkugelsegment angeordnet und dient als etwas nachgiebige Lagerung für das aus PTJi¹E bestehende Lagerfutter 33· Das PTFE-Lagerfutter 33 hat eine Form, die der Form des Kissens .32 und des Segments 31 entspricht. Ein , Haltering 34 erstreckt sich durch die zentrale Öffnung des P Ti¹E „Putter s 33, des Kissens 32 und des Halbkugel segments und er weist einen Flansch auf, der auf einer abgeflachten Zone des Futters 33 aufliegt« Diese vier Teile werden durch Nieten 35a oder andere geeignete Mittel; zusammengehalten, die sich -ä durch Löcher 35 im Haltering 34* Löcher 36 im Kissen 32 und -.', Löcher 37 im Halbkugelsegment 31 erstrecken. Ebenfalls gezeigt sind der Sprengring 38 und die Hülse 39· des Lagers der.Antriebswelle, die sich durch die zentralen·Öffnungen in dem . ■ Haltering 34ι dem Futter 33, dem Kissen 32 und dem Halbkugelsegment 31 des Waschmaschinenbodens 8 hindurch erstrecken. In ijjig· 2 ist welter das obere Lagergehäuse 20, an' welchem die Stutzarme 6 befestigt.sind, ersichtiich.

Die gleichen Teile sind in der auseinandergezogenen Per— epektlvdarsteilung von Fig. 3 dargestell-fc, nämlich das Hohl-

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kugelsegment 311 das Kissen 32, das PTPE-Lagerfutter 33 und der Haltering 34. Außerdem ist in dieser Pigur das obere Lagergehäuse 20 mit der Gegen-Lagerflache 40 gezeigt. Die Lagerfläche 40 hat einen bestimmten Rauhigkeitsgrad, um sowohl eine Schmierung als auch eine kontrollierte Reibung zu erzeugen. Mit 41 ist ein Radiallager bezeichnet, das zwischen der Lagerhülse 39 und dem Lagergehäuse 20 angeordnet ist und durch den Sprengring 38 gehalten wird. In Pig. 4 ist das Lager in zusammengebautem Zustand gezeigt.

Das Kissen 32 dient, wie vorher erwähnt, dazu, eine gewisse '■;■ nachgiebige Lagerung für das PTPE-Lagerfutter 33 zu bewirfe ken. Außerdem muß das Kissen 32 eine gewisse Widerstandsfähigkeit gegen Wärme haben. Ein Werkstoff, der für das Kissen 32 verwendet werden kann, ist ein Chloroprengummikork. Brauchbare Stoffe sollten eine Shore Α-Härte von 65 bis 80 und ein spezifisches Gewicht von etwa 0,8 haben. Die Zusammendrückbarkeit sollte maximal 80$, der Kompressibilitätskoeffizient bei 21 Kg/cm² etwa 18 bis 28 und die Mindestrückfederung 95$ betragen.

Das Lagerfutter 33 besteht aus PTPB, welches auch ein weiteres Schmiermittel, wie Kohlenstoff oder Graphit, enthält. Als PTPE wird vorzugsweise dasjenige verwendet, das von der Pirma du PONT unter dem Warennamen Teflon T.P.E, verkauft ™ wird und es soll vorzugsweise 70-8Q^ der Gesamtzusammensetzung bilden. Zusätzlich enthält das Putter 20-30^ Kohlenstoff und etwa 1?£ eines verträglichen Parbindikators. Das Lagerfutter 33 wird vorzugsweise durch Verdichten einer Pulvermischung aus den verschiedenen Komponenten geformt und dann in flacher Porm bei einer Temperatur von weniger 'als 372⁰O ausgehärtet. Nach der Aushärtung, jedoch vor Abkühlung des Teiles wird es in die in der Zeichnung gezeigte kalbkugelige Porm gebracht. Das Teil kann zwischen dem Aushärten und dem Formen abgekühlt und wieder erhitzt werden.

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Besonders bevorzugt besteht das Lagerfutter aus 74-76$ PTI¹E und.23-2536 Kohlenstoff sowie ungefähr 1feines verträglichen ]?arbindikatars.

Die Rauhigkeit der Oberfläche 40 des oberen Lagergehäuses ist besonders wichtig bei der Bildung des erfindungsgemäßen Lagers, Die Oberfläche wird vorzugsweise spanabhebend auf eine mittlere' Rauhtief e, von 35 R.M.S, (Quadratwurzel des Mittelwertes der Summen.der Quadrate der Abweichungen von einer Mittellinie in Mikrozoll) bearbeitet. Dann wird die Oberfläche kies— oder sandgestrahlt$ bis eine mitulere Rauhtiefe von 250-5O^,M.S_- Taei einer Spitzenfrequenz von 328-15 Spitzen pro Linearzoll erreicht ist. Es ist wichtig, daß während des StrahlVorganges die Oberfläche 40 frei von Ölen, Schmiermitteln, Schneidölen usw. gehalten wird, und daß der Mittelabschnitt der Bohrung, durch welche sich die Antriebswelle 21 und die Hülse 37 erstrecken, von dem Sandstrahl gestützt wird. Wenn das.Teil sandgestrahlt ist, wird es mit Druckluft behandä-t, um allen Sand zu entfernen. Das Sandstrahlen der Oberfläche 40 erfolgt vorzugsweise in einer Zentrifugal-Sandstrahlmaschine mit Stahlsand mit einer mittleren Härte von 56 bis 60 HRG (geprüft mit einem Tukon Mikrohärteprüfer mit einem Enoop-Eindringkörper). Der Sand, sollte ein deutsches Prüfsieb Nr. 14,5 passieren.

Wenn im Betrieb die innere Trommel 10 auf Touren gebracht wird, λ führen die Trommel und die Welle eine Nutationsbewegung um ^ den Drehpunkt am unteren Lagerteil 31 aufgrund der durch die ungleichmäßige Beladung der nassen,Wäsche erzeugten Unwucht aus» Auf das Lager wird ein ausreicheTider Druck ausgeübt, da das obere Lagergehäuse 20 alle zusammenwirkenden Teile der Waschmaschine abstützt und zwar entweder durch die Stützarme 6 oder direkt durch die Antriebswelle 21. Die Dämpfungsfedern 7 bewirken einen zusätzlichen Druck auf das. Lager. Die Nutationsbewegung des oberen Lagergehäuses bewirkt, daß die aufgerauhte Oberfläche 40 sich gegen das PTIE-Lagerfutter 33 bewegt, wodurch eine Übertragung von PTFE von dem Putter

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auf die aufgerauhte Oberfläche 40 stattfindet. Aufgrund des Rauhigkeitsgrades der fläche 40 wird eine ausreichende Menge von PTPE in etwa einer Stunde übertragen. Nach dieser Übertragung findet mit Ausnahme der Menge, die zur Ergänzung der Abnützung erforderlich ist, keine oder nur eine geringe zusätzliche Übertragung von PIPE statt. Dadurch wird eine extrem lange Lebensdauer für das Lager erreicht» Es ist anzunehmen , daß der Kohlenstoff dazu beiträgt, eine Hautbildung des PIPE während der Übertragung zu verhindern» Bas System kann somit als ein solches bezeichnet werden, bei welchem der Schmierstoff ergänzt wird.

Es ist bekannt, beispielsweise aus der USArPatentschrift 3 056 637, daß der Reibungskoeffizient von PIPE in einem umlaufenden Lager mit steigender Umlaufgeschwindigkeit ebenfalls ansteigt. Diese gleiche Erscheinung wurde bei der Nutationsbewegung der Pläche 40 über das Putter 33 bei dem erfindungsgemäßen Lager festgestellt.

Im Vorstehenden ist somit ein verbessertes Lager beschrieben, bei dem eine Übertragung von PTPE auf eine speziell aufgerauhte Oberfläche stattfindet,'wobei die miteinander zusammenwirkenden PTPE-Oberflächen ergänzt werden und wodurch ein Lager geschaffen wird, das selbstschmierend ist und eine bestimmte Reibung aufweist, um zumindest einer Nutationsbewegung entgegenzuwirken. Ein derartiges Lager zeichnet sich durch eine extreme Lebensdauer aus.

Alle aus der vorstehenden Beschreibung und aus den Zeichnungen entnehmbare Merkmale sind als erfindungswesentlich anzusehen, soweit sie nicht durch den Stand der Technik vorweggenommen sind.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

.Lager, insbesondere für Waschmaschinen, gekennzeichnet durch eine erste Fläche (31) mit einem Putter (33). aus Polytetrafluoräthylen und einer zweiten, mit dem Putter (33) zusammenwirkenden Fläche (40), die einen'hestimmten Rauhigkeitsgrad aufweist und bei Relativbewegung zwischen den beiden !lachen mit Polytetrafluoräthylen "beschichtet wird. - ■ " ■"■"".-·"■"...■ -:·-■■"'■"-■.
2. Lager nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Putter (33) aus 70 bis 8O7O Polytetrafluoräthylen und ■■ 20 bis, 30?° Kohlenstoff besteht. ' . . V"
3. lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Putter (33) 74 bis 76f° Polytetrafluoräthylen, 23 bis ^; 25/£ Kohlenstoff und etwa 1.$ eines verträglichen Farbindikators aufweist. - " ^: ■
4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,- daß die erste Pläche (31) die Porm eines Kugelsegments.aufweist und daß die zweite Piäehe (40) eine entsprechende höhl- ■ kugelförmige Porm aufweist, die mit der ersten Fläche (31) zusammenwirkt. ■"...■■_-'■
5. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein " nachgiebiges Kissen, (32) 'zwischen der ersten !'lache (31) und dem Futter (33) angeordnet ist,"
6. Waschmaschine mit einem stationären Bottich, einer inneren, umlaufenden Trommel und einem Getriebe mit einer Antriebswelle unterhalb des Bottichs und der 'i!rommel,"^wi"" .' d a d u r c h g e k e η η ζ e 1 c h η e t, daß nahe dem Jioden (6) der Wasciimaschine ein halbkugelförmiges Stützlager angeordnet ist/welches das G-ewicht des Bottichs (5), der l'rornmel (1O), des Getriebes (14) und der An-

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triebswelle (21) trägt, wobei die untere Fläche (31) dieses Lagers mit einem aus PTPE bestehenden !■'utter (33) versehen ist und die obere Fläche (40) des Lagers, die mit der unteren Fläche (31) zusammenwirkt, einen bestimmten Rauhigkeitsgrad aufweist,
7· Waschmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das !Futter (33) aus 70 bis ·. O^c/Ö Polytetrafluorethylen und 20 bis 3O^c/a Kohlenstoff besteht.
8. Waschmaschine nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Putter (33) aus 74 bis 76°/> Polytetrafluoräthylen, 23 bis 25$ Kohlenstoff und etwa Y/o eines verträglichen JTarb Indikators besteht.
9» Waschmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein nachgiebiges Kissen (32) zwischen eier ersten Fläche (31) und dem Putter (33) angeordnet ist.
10. Waschmaschine nach Anspruch 6, dadurci: gekennzeichnet, daß die Fläche (40), die mit dem ΡΚίΈ-Futter (33) zusammenwirkt, eine mittlere Rauhtiefe von 25o-5o R.M.S. und 328^15 Spitzen pro Linearzoll auf v/eist.

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