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Einrichtung zur Begrenzung von Unwuchten in Waschvollautoma-
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ten Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reduzierung
der Unwuchtkräfte, die durch die ungleichmäßige Verteilung der Wäsche während des
Schleuderganges an der Innenwand einer um eine waagerechte Achse laufenden Wasch-
und Schleudertrommel eines Waschvollautomaten entstehen.
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Bei jedem befestigungsfreien Waschvollautomaten besteht die Aufgabe,
die Unwuchtkräfte, die durch die ungleichmäßige Verteilung der Wäsche während des
Schleuderganges entstehen, zu unterdrücken, zu kompensieren oder zu reduzieren.
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Es wurden bereits mehrere Lösungen zur Reduzierung der Unwuchtkräfte
vorgeschlagen.
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So wurden Lösungen bekannt (DE-O S 2412204), bei denen das Wasser
aus dem Behälter erst dann abgepumpt wird, wenn die Änlegedrehzahl erreicht wurde.
Bei einen solchen Verfahren wirkt das Wasser als Gegenmoment. Damit ist das Hochlaufen
der Trommel mit einer geringen Beschleunigung möglich. Die geringe Beschleunigung
wirkt sich auf eine günstige Wäscheverteilung in der Trommel aus.
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Vorteilhaft ist bei der Lösung gleichzeitig, daß das Wasser als Ballastmasse
im kritischen Drehzahlbereich wirkt.
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Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß die auftretenden Unwuchtkräfte
nicht auf einen minimalen Wert bei jedem Schleudergang begrenzt werden können.
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Nachteilig bei diesem Verfahren ist weiterhin, daß bei dem sogenannten
Intervallschleudern der Wasserverbrauch unvertretbar
hoch wird.
Ein weiterer Nachteil ist die Bemessung des Motors hinsichtlich des Bnlaufmomentes.
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Ferner sind eine Reihe von Einrichtungen bekannt, die bei großen auftreten
den #chv#in gung samplituden während des Hochlaufes der Waschtrommel in den Schleudergang
den Antrieb abschalten, so daß sich die Wäsche wieder von der Trommelwand lösen
kann. Anschließend wird dann erneut in die Schleudergeschwindigkeit hochgefahren.
Die Nachteile dieser Einrichtungen bestehen darin, daß die Unwuchtmessung als direkte
Wegmessung erfolgt, dabei kann es bei extremen großen Unwuchten, die hin und wieder
auftreten können, zu Anschlägen des Behälters an das Gehäuse kommen.
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Weiterhin ist ein Pendelschalter (1)E-OS 1760740) bekannt, der aus
einem beweglichen und zwei festen, symmetrisch zur Ruhelage des beweglichen Kontaktes
liegenden Kontakten besteht.
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Dieses Pendel hat den Nachteil, daß seine Eigenfrequenz einer bestimmten,
vorzugsweise der kritischen Schleuderdrehzahl entspricht und damit mit Sächerheit
Ausschläge der schwingbeweg lichen Einheit am Gehäuse nicht vermieden werden können.
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Außerdem garantiert das kurzzeitige Unterbrechen des Schleuderhochlaufs
keine grundlegend neue Verteilung der Wäsche in der Trommel.
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Ein anderes Verfahren ist bekannt (DE-OS 2620464), bei dem die Überprüfung
der Unwucht durch Messung einer igesschaft der Trommel und/oder des Motors, die
sich mit der Zeit ändert, erfolgt, wobei vorzugsweise die Stromintensität über den
Motor als geeignetes Mittel erscheint.
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Bei diesem Verfahren ist nachteilig, daß die unvermeidbaren Toleranzen
zu höheren Justierarbeiten führen.
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Aus der DE-OS 2128602 wird eine Lösung bekannt, bei der bei einer
überhöhten Beschleunigung der Trommel bei einer hohen Drehzahl ein Schalter geschlossen
wird. Diese Erfindung hat den Nachteil, daß das Abschalten nicht unmittelbar während
oder kurz nach der entstehung der Unwucht bei geringen Drehzahlen erfolgt. Bei o.
g. Erfindung kann es durch Schwingungsüberhöhungen
trotz Abschalten
des Motors zu Anschlägen des Behälters an das Gehäuse führen.
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Desweiteren ist ein Verfahren und Einrichtung (DE-OS 2606589) bekannt,
bei der die Unwucht während des Entstehens bzw. kurz danach, d, h. beim sehr langsamen
Durchfahren des Anlegedrehzahlbereiches gemessen wird. uberschreitet der Meßwert
einen vorgegebenen Grenzwert, wird der Hochlauf unterbrochen, ein Reversiergang
zur Neuverteilung der Wäsche wird nachgeschaltet und der Hochlauf wird gegebenenfalls
mehrmals wiederholt.
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Die Unwucht wird über Kraftmeßeinrichtungen in den Trommellagern gemessen.
Nachteilig ist, daß dazu das Schwingungssystem im unteren Drehzahlbereich verriegelt
sein muß, d, h. die schwingbewegliche Einheit muß mit dem llEschinengestell starr
verbunden werden und später wieder auf federnde Verbindung umgestellt werden.
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Schließlich sind auch eine ganze Reihe von Einrichtungen bekannt,
bei denen die in der Trommel entstandene Unwucht kompensiert wird. So ist eine Lösung
bekannt (DD-PS 117705), bei der mittels mit der Trommel umlaufenden hydraulisch
wirkenden Steuerorgane, die von der Unwucht beeinflußt werden, der Unwucht Massemittelpunkt
ständig in die Drehachse verschoben wird. Eine derartige Einrichtung ist technisch
und kostenmäßig sehr aufwendig.
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Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile der bekannten
Verfahren und Einrichtungen zu vermeiden und mit einfachen und zuverlässigen Mitteln
eine Unwuchtbegrenzung im Schleudergang zu realisieren, die es ermöglicht, einen
vorgegebenen Grenzwert an Unwucht mit Sicherheit in der Phase ihrer Entstehung oder
unmittelbar nach ihrer Entstehung einzuhalten.
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Die Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Möglichkeit, wesentlich
geringere Gerätemassen zu realisieren als bei den
bisher üblichen
Schwingungssystemen für Waschvollautomaten.
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Bisher notwendige Ballastmassen können völlig bzw. weitestgehend entfallen.
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Durch die sichere Begrenzung auf geringe Unwuchtkräfte ergeben sich
umfangreiche Vorteile hinsichtlich des Leichtbaus, des geräucharmen Laufes trotz
Leichtbau und einer hohen Materialökonomie durch die geringe Dimensionierung der
Bauteile auch bei hohen Schleuderdrehzahlen.
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Weitere Vorteile ergeben sich durch den Leichtbau hinsichtlich Transport
in der Fertigung, vom Fertigungsbetrieb zum Verbraucher und beim Verbraucher. Das
Gerät ist auf Grund der geringen Gerätemasse wesentlich einfacher zu handhaben im
Reparaturfall. Für'den Aufstellungsort des Waschvollautomaten (z, B. Geschoßdecke)
ergeben sich geringere statische und dynamische Beanspruchungen. Die Ausführung
des Gerätes mit Laufrollen wird bei einer derartigen Unwuchtbegrenzung auch bei
sehr hohen Schleuderdrehzahlen problemlos.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an das schwingungsfähige
System der schwingbeweglichen Einheit eines Waschvollautomaten ein zweiter Schwinger,
bestehend aus Masse, Rückstellglied und Dämpfungseinrichtung, angekoppelt wird.
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Die Masse ist vergleichsweise zur Gesamtmasse der schwingbeweglichen
einheit (d. h. im wesentlichen Trommel, Behälter, Trommellagerung, Antrieb) sehr
klein. Das angekoppelte Schwingungssystem, der Resonanzschwingungsmesser, schwingt
senkrecht zur Trommelachse und ist auf eine Eigenfrequenz abgestimmt, die sehr wenig
oberhalb des Anlegefrequenzbereiches liegt; andererseits liegt die Eigenfrequenz
des angekoppelten Resonanzschwingers deutlich unterhalb der wesentlichen Eigenfre
grenzen der schwingbeweglichen Einheit. AnlegeBrequenz wird diejenige Frequenz genannt,
bei der sich die Wäsche an die Trommelwand anlegt. Oberhalb dieser Frequenz wird
die schwingbewegliche Einheit - und mit ihr der angekoppelte Resonanzschwingungsmesser
- mit einer nahezu harmonisch verlaufenden
Unwuchterregung erregt.
Durchläuft die Trommeldrehzahl langsam die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingungsmessers
oder wird eine Haltedrehzahl an der Resonanzstelle eingelegt, so erhöhen sich dessen
Ausschläge. Die Größe der Resonanzausschläge des Resonanz schwingung smessers ist
abhängig von der Größe der horizontalen Schwingungsbewegung und damit direkt abhängig
von der Größe der Unwucht, die sich unmittelbar zuvor in der Trommel ausgebildet
hat. Bei Uberschreiten eines festgelegten Grenzwertes der Unwucht wird durch Kontaktgabe
am Resonanzschwingungsmesser ein abbruch des Dchleuderanlaufes veranlaßt. In diesem
Fall liegt eine sehr ungünstige Wäscheverteilung vor. Der AussdhluB dieser ungünstigen
Fälle erfolgt bei einer niedrigen Maschinen drehzahl, bei der geringe schwingungsbewegungen
der schwingbeweglichen Einheit stattfinden und kleine dynamische Maschinenkräfte
auf den Fußboden übertragen werden. Der Unterbrechung des Schleuderanlaufs folgt
ein Reversiergang mit einer Drehzahl unterhalb der Anlegedrehzahl, der eine völlige
Neuverteilung der Wäsche garantiert.
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Die Grenzwertfestlegung - wie bei all diesen auf Unwuchtbegrenzung
basierenden Verfahren - geschieht so, daß die meisten Schleuderanläufe durchlaufen
und nur die ungünstigsten E~alle ausgeschaltet werden. Wesentlich ist, daß dann
die Bemessung auf der Basis eines festen Unwuchtwertes erfolgen kann.
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Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert
werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Eig. 1 s ein Prinzipdiagramm zur
Erläuterung der Funktion Fig. 2 s das Schwingungsmodell mit Hauptsystem und Resonanzschwingungsmesser
Fig. 3 s das Schwingungsmodell des Resonanzschwingungsmessers Fig. 4 s ein Beispiel
zur Ausführung des Resonanzschwingungsmessers als Pendelschwinger
Fig.
5 s Seitenansicht des Resonanzschwingungs messers gemäß Fig. 4 Fig. 6 s ein Beispiel
zur Ausführung des Resonanzschwingungsmessers als Translationsschwinger Fig. 7 :
den Prinzipaufbau eines Waschvollautomaten mit angekoppeltem Resonansschwingungsmesser
Im Prinzipdiagramm Fig. 1 sind aufgetragen: die Schwingwegamplituden f horizontal
vom Hauptsystem (schwingbewegliche Einheit) und van Resonanzschwingungsmesser in
abhägigkeit von der Trommeldrehzahl ngr. Die oberhalb der Anlegedrehzahl nAnl durch
die Unwucht muru in der Trommel hervorgerufene horizontale Schwingbewegung fH(t)
des Hauptsystems stellt für den vergleichsweise sehr kleinen Resonanzschwingungsmesser
eine Stützenerregung dar. Überschreitet die Amplitude LR des Resonanzmessers im
Gebiet von #Res-R den vorgegebenen Grenzwert, so erfolgt ein Abbruch des Schleuderanlaufs
im Punkt A bei einer Drehzahl nAbbr. Die Schwingungsamplitude fR ist zum Zeitpunkt
der Abschaltung klein gegenüber den Ampli tuden, die sich beim Durchführen der Resonanz
des Hauptsystems 13Res H ergeben würden. Die erreichte Größe der Resonanzamplitude
9 des Resonanzschwingungsmessers ist eine direkte Funktion der Unwucht.
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Die größte Schwingungsamplitude SH des Hauptsystems ergibt sich bei
der Drehzahl nRes H für den größten zugelassenen Unwuchtwert im Punkt B. Im Prinzipdiagramm
sind die Kurven I; II; III für drei unterschiedliche Unwuchten dargestellt.
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Die Fig. 1 ist im Zusammenhang mit der Fig. 2 und Fig. 3 zu betrachten.
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In der Fig. 2 ist das Schwingungsmodell mit Hauptsystem (Behälter,
Trommel, Antriebssystem) und in der Fig. 3 ist das Schwingungsmodell des Resonanzschwingungsmessers
dargestellt.
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In der Fig. 2 und 3 bedeuten: CH - Federkonstante - Hauptsystem ru
- Unwuchtradius
mu - Unwuchtmasse mH - Masse - Hauptsystem 9 - Schwingweg
- Hauptsystem CR - Federkonstante R - #)ämpfungskonstante - Resonanzschwingungsmesser
mR ~ Masse - Resonanzschwingungsmesser fR(t) - Schwingweg - Resonanzschwingungsmesser
Fig. 4 zeigt eine Ausführung eines Resonanzschwingungsmessers als Pendelschwinger.
Die Pendelmasse 1 ist in Spitzen 2 gelagert, die mit dem Gehäuse 3 fest verbunden
sind. Die Pendelmasse 1 ist als Dämpfungsblech ausgebildet und schwingt zwischen
den Polen 4 eines als Wirbelstrombremse wirkenden Magneten 5, der als Elektro- oder
als Permanentmagnet ausgebildet sein kann. Im Abstand fR max von der Pendelmasse
sind die Kontakte 6 angeordnet.
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Fig. 5 zeigt die Seitenansicht des Resonanzschwingungsmessers als
Pendelschwinger gemäß Fig. 4.
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Eine andere Ausführung eines Resonanzschwingungsmessers als Translationsschwinger
zeigt Fig. 6. Der Massekörper 7 stützt sich über Federn 8 in dem geschlossenen Gehäuse
9 ab, das zur Bedämpfung des Massekörpers mit Ol gefüllt ist. Im Abstand 9 maxvom
Massekörper sind Kontakte 10 angeordnet.
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In der Fig. 7 ist ein Waschvollautomat, bestehend im wesentlichen
aus der schwingbeweglichen Einheit 12, dem Grundrahmen 14 und dem Gehäusemantel
15, dargestellt. Die schwingbewegliche Einheit 12 besteht primär aus der Waschtrommel
16, Behälter 17 und dem Antriebssystem 18.
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Die schwingbewegliche Einheit 12 ist federnd im Gehäusemantel 15 aufgehängt
oder mit kombinierten Bederungs und
Dämpfungselementen 13 vom Grundrahmen
14 aus unterstützt.
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An der schwingbeweglichen Einheit 12 ist der Resonanzschwingungsmesser
11 gemäß Fige 4 oder Fige 6 angekoppelt.
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PEr die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht zu ziehende Druckschriften:
De-OS 1760740 DE-OS 2128602 DE-OS 2412204 1)E-OS 2620464