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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft Maschinen zum Waschen und Trocknen von Gegenständen, wie
Geweben, Bettwäsche,
Vorhängen,
Handtüchern
und dergleichen, und Maschinen, mit denen diese Gegenstände chemisch
gereinigt werden können.
Gegenstände,
die auf diese Weise gewaschen/getrocknet und/oder chemisch gereinigt
werden können,
werden im folgenden einfach Gegenstände genannt.
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Vorgeschichte
der Erfindung
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Bestehende
Maschinen enthalten im allgemeinen eine in einem Gehäuse drehbar
gelagerte Trommel. Der Zugang zu der Trommel zum Beladen und Entladen
der zu waschenden oder zu reinigenden Gegenstände erfolgt über einen
mit einer Klappe versehenen oberen Öffnung oder einer Frontöffnung mit
einer Tür.
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Wasser
und Reinigungsmittel werden in die Trommel gepumpt, und die letztere
wird zum Durchschütteln
der Gegenstände
und zu ihrer gründlichen Sättigung
mit der Reinigungslösung
gedreht. Anschließend
werden sie unter Verwendung von sauberem Wasser gespült und schließlich durch
Drehen der Trommel mit hoher Geschwindigkeit getrocknet, um die
Feuchtigkeit unter Einwirkung von Zentrifugalkräften aus den Gegenständen herauszutreiben,
und durch Einblasen von heißer
Luft durch die Gegenstände
in der Trommel, während
diese langsamer gedreht wird.
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Auf ähnliche
Weise ergibt sich eine chemische Reinigung durch Einleiten eines
geeigneten flüchtigen
Lösungsmittels
in die Trommel und deren Drehung in geschlossenem Zustand, um die
Gegenstände
mit dem Lösungsmittel
zu tränken.
Die Schleuder/Trockenstufe wird im allgemeinen nicht benötigt, und
das Lösungsmittel
wird durch Durchblasen von heißer Luft
durch die Trommel von den Gegenständen abgezogen. Aufgrund des
Geruchs und möglicherweise
nachteiliger Auswirkungen des Atmens in Lösungsmitteldämpfen werden
die letzteren normalerweise von der austretenden mit Dampf beladenen
Luft abgezogen und vor dem Austritt der Luft aus der Maschine gesammelt.
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Bei
einer Waschmaschine verbraucht das Verfahren im allgemeinen große Mengen
Wasser und Energie, und ein typischer Wasch- und Trockenvorgang
kann 120 bis 250 Minuten dauern.
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Eine
Waschmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 wird in der GB-A-1 069 569 beschrieben.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in dem Ausbilden einer
Maschine, die sich zum Waschen und Trocknen von Gegenständen in
einem kürzeren
Zeitrahmen und mit geringeren Energieanforderungen eignet und die
mit geringen Abwandlungen unter Verwendung eines geeigneten Reinigungslösungsmittels
zum chemischen Reinigen von Gegenständen verwendet werden kann.
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Die
Reinigungslösung
oder das Lösungsmittel
zur chemischen Reinigung, die zum Tränken der Gegenstände zum
Herauswaschen oder Herauslösen
von Schmutz verwendet werden, werden im folgenden einfach Reinigungsflüssigkeit
genannt.
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Zusammenfassende
Beschreibung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird in einer Maschine zum Waschen und/oder Reinigen von
Gegenständen
mit einer abschließbaren
Umschließung
zum Aufnehmen der Gegenstände,
denen die Reinigungsflüssigkeit
zugeführt
wird, diese auf eine hohe Temperatur erhitzt und unter hohem Druck
in die Umschließung
gedrückt
in Form von fein dispergierten oder diffundierten Tröpfchen unter
Bildung eines Nebels oder Dampfes, so daß ein über Atmosphärendruck liegender Druck in
der Umschließung
aufrechterhalten wird und die Reinigungsflüssigkeit mindestens in die
Oberfläche,
falls nicht durch diese durch, und in die innere Struktur des Materials, aus
dem die Gegenstände
gebildet sind, gedrückt wird,
um den Reinigungsvorgang durch Bewirken einer schnelleren und wirkungsvolleren
Tränkung
der Gegenstände
mit der Reinigungsflüssigkeit
zu unterstützen.
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Die
Reinigungsflüssigkeit
wird von den Gegenständen
und aus dem Innenraum der Umschließung mit Hilfe einer Saugpumpe
abgezogen und durch reine Flüssigkeit
zum Spülen
auch bei über
Atmosphärendruck
liegenden Drücken
und, falls erwünscht,
auch auf über
Umgebungstemperatur aufgeheizte Temperaturen ersetzt.
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Durch
Zufuhr von Spülflüssigkeit
bei einem Druck über
Atmosphärendruck
und vorzugsweise in der Form eines Schleiers oder Dampfes wird die Spülflüssigkeit
auch mindestens in die Oberfläche, wenn
nicht in die wirkliche Struktur des Materials, aus dem die Gegenstände bestehen,
gedrückt.
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Durch
Sog wird die Spülflüssigkeit
auch aus der Umschließung
abgezogen.
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Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird während eines Trockenzyklus im
Anschluß an
einen Spülzyklus
ein Sog zum Vermindern des Drucks auf der Unterstromseite der Umschließung auf
wesentlich unter Atmosphärendruck
verwendet, so daß sich
ein Trocknen der auf oder in dem Material, aus dem die Gegenstände geformt
sind, verbleibenden Flüssigkeit
durch Verdampfen ergibt und die durch die Verdampfung entstandene,
mit Dampf beladene Luft aus der Umschließung durch die Spülwirkung
der unter dem Sog aus der Umschließung abgezogenen Luft abgezogen
wird.
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Es
wurde gefunden, daß ein
mit Sog unterstützter
Trockenvorgang Gegenstände
ohne die Notwendigkeit einer Anwendung von Wärme bis auf einen zufriedenstellenden
Grad an Trockenheit trocknen kann. Hierdurch wird der Energiebedarf
des Trocknungsvorganges wesentlich herabgesetzt.
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Es
wurde auch gefunden, daß ein
durch Sog unterstützter
Trocknungsvorgang die Gegenstände bis
auf ein zufriedenstellendes Maß an
Trockenheit ohne die Notwendigkeit eines Abziehens der Feuchtigkeit
aus den nassen Gegenständen
durch Zentrifugalkraft durch Trockenschleudern trocknen kann. Dies
spart wiederum die Energie, die sonst zum Drehen der Umschließung auf
hoher Geschwindigkeit zum Erreichen eines Trocknens durch Zentrifugalwirkung
benötigt
würde,
und kann auch die Größe, das heißt die Leistung,
des Antriebsmotors für
die Umschließung
herabsetzen, da ein Drehen der Umschließung mit hohen Drehgeschwindigkeiten
nicht mehr erforderlich ist.
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Es
wurde auch gefunden, daß die
Flüssigkeitssättigungsstufe
eines Wasch- oder Trockenreinigungsvorgangs ohne die Zugabe wesentlicher
Wärmemengen
durchgeführt
werden kann. Wo dies der Fall ist, wird die sonst zum Aufheizen
der Umschließung
und der Gegenstände
und der auf und/oder in den Gegenständen befindlichen Flüssigkeit
notwendige Energie nicht mehr benötigt.
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Selbst
dort, wo Wärme
zum Anheben der Temperatur der Umschließung, der Gegenstände und
der Reinigungsflüssigkeit
benötigt
wird, ist der unter Druck erfolgende Vorgang des Tränkens der Gegenstände beim
Durchdringen der Gegenstände und
beim Abführen
der Schmutzpartikel weit wirkungsvoller als bei einer Durchführung bei
Atmosphärendruck,
und das aufzuheizende Flüssigkeitsvolumen
nimmt ab und/oder die Zeit, während
derer Hitze zugeführt
werden muß,
ist wesentlich kürzer
als bei einem herkömmlichen
Verfahren, und wieder lassen sich beträchtliche Energieersparnisse
erreichen.
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Die
Umschließung
kann eine drehbare Trommel sein mit einem Antriebsmittel zum Drehen
der Trommel im Betrieb und mit Einlaß- und Auslaßmitteln,
die eine Relativbewegung zum Ermöglichen
des Zu- und Ableitens von Flüssigkeit
und Luft zu und von der Trommel während deren Drehung zulassen.
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Alternativ
kann die Umschließung
ein Gehäuse
sein, in dem eine drehbare Trommel gelagert ist, und Flüssigkeit
und Luft können
axial und/oder radial in die oder aus der Trommel gedrückt werden durch Öffnungen,
im typischen Fall eine große
Anzahl von Öffnungen,
wie Perforationen in der Trommelwand, und in einer Ausführungsform
können
die Luft und ein Flüssigkeitsgemisch
in Radialrichtung aus dem die Trommel in dem Gehäuse umschließenden Raum
in die Trommel gedrückt
und gesammelt und von der Trommel über eine zentrale poröse oder gelochte
hohle Hülse,
die axial und zentrisch in der Trommel angeordnet ist, abgeleitet
werden.
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Das
Gehäuse
kann einen Teil der Trommel bilden und sich mit dieser drehen oder
ortsfest sein und damit die Zufuhr und Ableitung von Luft und Flüssigkeit
in die und aus der Trommel vereinfachen.
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Die
Erfindung ist für
die besondere Anwendung bei Haushalt- wie auch bei gewerblichen
und industriellen Waschmaschinen.
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Die
Erfindung liegt auch in einer Maschine zum Ausführen der verschiedenartigen
erfindungsgemäßen Gedanken.
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Da
die Maschine zum Ermöglichen
eines Durchführens
einer chemischen Reinigung nur nur wenig geändert bleibt, betrifft die
Erfindung auch eine Maschine, die sich zum Waschen und Trocknen
oder chemischen Reinigen von Gegenständen eignet.
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Bei
einer Maschine wird, wie es vorstehend ausgeführt wurde, der über Atmosphärendruck
liegende Luftdruck vorzugsweise durch Verwendung eines Propellers
oder einer Turbine oder ganz vorzugsweise einer Zentrifugalluftpumpe
erzielt, und der Sog zum Ausbilden der Drücke unterhalb Atmosphärendruck
wird vorzugsweise unter Verwendung einer Venturi-Vakuumpumpe erzielt.
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Eine
bevorzugte Venturipumpe ist eine duale konische Venturidüsen-Hochvakuumpumpe
mit einer Saugleistung von 760 mm Hg. Es sei jedoch darauf hingewiesen,
daß die
Erfindung nicht auf die Anwendung irgendeiner besonderen Pumpenbauart
beschränkt
ist.
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Ein
Filter ist am Einlaß zur
Umschließung vorgesehen,
und die Flüssigkeit
wird beim Eintritt in die Umschließung durch Hindurchdrücken durch
das Filter fein dispergiert und/oder diffundiert.
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Mit
Vorteil kann die Flüssigkeit
bei erhöhtem Druck
und auf Wunsch auch bei erhöhter
Temperatur mit Luft vermischt werden, bevor sie unter Druck durch
das Einlaßfilter
durchgedrückt
wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
liegt die Umschließung
in Form einer länglichrunden
Kapsel vor, die zur Drehung um eine Achse durch den Mittelpunkt
ihrer längeren
Achse senkrecht zu letzterer befestigt ist und einen solchen Durchmesser
des zylinderförmigen
Mittelgebietes aufweist, daß die
in diesem befindlichen Gegenstände
bei Drehung der Kapsel im allgemeinen von einem zum anderen Ende fallen
und damit das Mischen der beim Wasch- oder Reinigungsvorgang in
die Kapsel eingeleiteten Flüssigkeiten
unterstützen
und die Gegenstände
damit während
des Reinigungsvorgangs zur weiteren Unterstützung des Abziehens von Feuchtigkeit
aus ihnen außergewöhnlich stark
hin und her bewegt werden.
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Wenn
die Kapsel durch eine kreisförmige Öffnung in
der Vorderwand eines rechteckigen Gehäuses, in dem sie zur Drehung
angeordnet ist, beladen und entladen wird und wenn die Öffnung in
der Gehäusevorderwand
im Normalfall durch eine angelenkte kreisförmige Tür verschlossen ist, liegen
die vordere Öffnung
und folglich auch die Tür
vorzugsweise koaxial zur Drehachse der Kapsel, und diese weist eine
kreisförmige Öffnung auf,
die mit der kreisförmigen
vorderen Gehäuseöffnung ausgerichtet
ist, und zwischen den beiden Öffnungen
ist eine ringförmige
Dichtung vorgesehen zum Ermöglichen
des Aufbaus eines positiven Drucks in der Kapsel nach Schließen der
Tür.
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Vorzugsweise
ist eine Doppeltüranordnung vorgesehen,
bei der eine Tür
eine Öffnung
in der Kapselwand und die andere die Öffnung in der Vorderwand des
Gehäuses
verschließt.
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Vorzugsweise
ist eine Dichtung an jeder Tür vorgesehen
zu deren Abdichtung gegenüber
der Öffnung
in der Kapselwand bzw. der Öffnung
in der Gehäusevorderwand.
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Zum
Steuern des Zutritts von Flüssigkeit
und Luft in die Kapsel nach dem dichten Verschließen von deren Öffnungen
ist vorzugsweise ein Ventilmittel vorgesehen.
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Bei
dem Ventilmittel handelt es sich im typischen Fall um Magnetventile.
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Zur
Drehung wird die Kapsel im typischen Fall durch zwei Drehlageranordnungen
gehalten. Eine Anordnung umschließt die Lade- und Entladeöffnung,
und die andere ist an einem diametral gegenüberliegenden Gebiet der zylinderförmigen Wand des
mittleren Gebietes der Kapsel und koaxial zu der ersten Lageranordnung
befestigt.
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Die
zweite Lageranordnung umschließt
ein kreisförmiges
Gebiet in der Kapselwand gegenüber der
Lade- und Entladeöffnung,
und ein konzentrisches Leitungsmittel mit einer eine Drehung ermöglichenden
Dichtung in der Wand der Kapsel gestattet deren Drehung trotz des
Anschlusses an die Flüssigkeits-
und Luftzuführungen
und ermöglicht
auch den Eintritt von Flüssigkeit
und Luft in die Kapsel während der
Drehung der letzteren.
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Zum
Dispergieren und Diffundieren der unter hohem Druck eintretenden
Flüssigkeit
und der unter hohem Druck eintretenden Luft in einen feinen Nebel kann
das Leitungsmittel mit einem oder mehreren feinmaschigen Filtern
in Verbindung stehen.
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Das
den Eintritt von Flüssigkeit
und Luft in die Kapsel steuernde Ventilmittel kann dort am Leitungsmittel
angeordnet sein, wo dieses durch die Kapselwand durchtritt, und
kann an der Kapselwand befestigt sein oder einen Teil von dieser
bilden.
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Das
Leitungsmittel und das Ventil können von
einer hohlen zylinderförmigen
Antriebswelle umschlossen sein und axial durch diese durchtreten.
Die Welle trägt
eine einen großen
Durchmesser aufweisende Riemenscheibe und tritt am hinteren Ende
der Kapsel durch eine Lageranordnung durch und ist mit der Kapselwand
verbunden. Ein Motor, im typischen Fall ein Elektromotor, dessen
Kraftabgabewelle eine mit der eben genannten Riemenscheibe ausgerichtete
komplementäre
Riemenscheibe trägt,
gestattet zwecks Drehung der Kapsel um die Lagerachse eine Übertragung
des Antriebs vom Motor auf die Antriebswelle über einen Treibriemen.
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Die
Lageranordnung kann ein massiver Ring oder ein sogenanntes geteiltes
Lager sein und ist im Gehäuse
an einem Unterrahmen befestigt.
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In
einer Ausführungsform
weisen die einander gegenüberliegenden
Enden der Kapsel siebartige Filter auf, und das Leitungsmittel führt den
beiden Filtern Flüssigkeit
und Luft zu zum Eintreten in den Innenraum der Kapsel von deren
beiden einander gegenüberliegenden
Enden.
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In
einer anderen Ausführungsform
verläuft eine
hohle zylinderförmige
Hülse über den
Innenraum der Kapsel koaxial mit den miteinander ausgerichteten
Lagerachsen, die die Drehachse der Kapsel bestimmen, und die Hülsenwand
ist mit winzigen Öffnungen
perforiert, durch die Flüssigkeit
und Luft in den Innenraum der Kapsel austreten in Form eines durch
die winzigen Perforationen, die ein zylinderförmiges feinmaschiges siebartiges
Filter bilden, zerstäubten
feinen Nebels.
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Das
feinmaschige Filter ermöglicht
der eintretenden, unter Druck stehenden Flüssigkeit und der eintretenden,
unter Druck stehenden Luft, in die Gegenstände zudiffundieren und bewirkt
eine schnelle gasförmige
Reaktion in der Kapsel aufgrund der Flüssigkeit, die infolge ihres
Durchdrückens
durch die zahlreichen, das Filtersieb bildenden winzigen Öffnungen
Wärmeenergie
gewinnt. Es wurde beobachtet, daß dies für das Gas/Flüssigkeitsgemisch
eine Sprinklerdüsenwirkung
ergibt und zu einer ausgezeichneten GaszustandsReinigung, insbesondere
im Fall einer Waschmaschine mit einer Flüssigkeit aus mit Reinigungsmittel
gemischtem Wasser, führt.
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Im
Fall einer Waschmaschine weist eine insbesondere bevorzugte Ausführungsform
zum Aufheizen des Wassers bis zum Kochpunkt eine Heizvorrichtung
auf, so daß mindestens
ein Teil der in die Kapsel eintretenden Flüssigkeit in der Form von Dampfnebel
eintritt.
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Die
bevorzugte Gestalt der Kapsel stellt sicher, daß Gegenstände und Flüssigkeit bei Drehung der Kapsel
unter der Einwirkung der Schwerkraft von einem Ende zum anderen
hin und her fallen.
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Falls
sich einrichten läßt, daß die Luft
aufgrund ihrer Erwärmung
nach ihrem Kontakt mit dem Dampf expandiert, führt ein weiterer Druckanstieg
in der Kapsel zu einem stärkeren
Eindringen des Reinigungsmittelschaums in die Gegenstände, insbesondere
wenn sie aus gewebtem Tuch bestehen, und dies unterstützt das
Lösen des
in dem Gewebe Flecken und Abdrücke
bewirkenden Staubs und entsprechender Partikel.
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Im
Fall einer Waschmaschine zum Waschen von Kleidungsstücken und
anderen textilen Artikeln führt
die starke Saugwirkung zu einem Ansammeln der Kleidungsstücke an der
zentralen Hülse.
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Bei
einer von oben zu beladenden Maschine hat es sich als empfehlenswert
herausgestellt, die Flüssigkeit
und die Luft von dem Ende der Kapsel abzuziehen, das der die abdichtbare Öffnung enthaltenden
Ende gegenüberliegt,
durch die der Zugang zum Innenraum der Kapsel erreicht wird, so
daß die
Kleidungsstücke
durch die Sogwirkung zu einem Heruntersinken in Richtung auf das
Ende gegenüber
dieser Öffnung
neigen, und auf diese Weise stellt das Gewicht der Kleidungsstücke an diesem
Ende sicher, daß die
Kapsel mit ihrem die Zugangsöffnung
enthaltenden Ende immer oben und in Ausrichtung mit einer Öffnung zur
Ruhe kommt, die in dem die Kapsel umgebenden Gehäuse angeordnet und bei Gebrauch
im Normalfall durch eine Klappe verschlossen ist.
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Der
in der Kapsel durch den Sog bewirkte Unterdruck führt nicht
nur zu einer schnellen Entwässerung
der in ihrem Innenraum befindlichen feuchten Gegenstände, wodurch
der Trockenvorgang begünstigt
wird, und dies ohne die Anwendung von Wärmeenergie, sondern es werden
auch Partikel und Fasern aus der Kapsel herausgesaugt, und es besteht kein
Bedarf an Filtern, Gittern oder Sieben im Auslaß, die bei einer herkömmlichen
Maschine regelmäßig ausgewaschen
werden müssen.
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Die
Erfindung gestattet das Herabsetzen der Trocknungszeit für eine Probe
von 5 kg von 120 Minuten in einem im Taumelverfahren arbeitenden
herkömmlichen
Wäschetrockner
auf zwischen 1 und 2 Minuten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in Form einer Waschmaschine bewirkt die Venturisaugpumpe
einen Druckabfall gleich 760 mm Hg, eine Pumpe führt dem Venturi Wasser bei
einem Druck zwischen 1.034 kPa (150 psi) und 2.068 kPa (300 psi)
zu, wobei der letztere Wert für
industrielle Anwendungen und der erstere für Anwendungen im Haushalt gilt,
und ein optimaler Betrieb wird bei einem Umgebungsdruck von 101,5
kPa (14,72 psi) erreicht, da gefunden wurde, daß ein Druckanstieg zu einer
Gravitation in der Strömung
führen
kann, der den Sog von im typischen Fall 760 mm auf 300 mm Hg herabsetzt.
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Die
Pumpe kann eine Schleuder- oder eine Verdrängerpumpe sein.
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Eine
Hochvakuum-Venturipumpe mit einer Leitung mit drei Öffnungen
wird bevorzugt.
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Bei
einer bevorzugten Vakuumpumpe enthält das Venturirohr auf der
Außenseite
des Venturiauslasses eine in Umfangsrichtung verlaufende Luftleitung,
und diese Anordnung beschleunigt mit der Strömung. Das Venturirohr ist zum
Ausbilden eines starken Vakuumsogs an einen Zweigeinlaß am Mittelpunkt
einer 90°-Halbmesserbiegung
gegenüber der
Mittellinie des Rohraußendurchmessers
angeschlossen. Die Zentrifugalpumpe führt Wasser durch das Venturiversorgungsrohr
zu, und ein Zentrifugalluftgebläseauslaß ist über eine
Leitung an die Umfangsluftkammer angeschlossen zum Steuern der um
das Venturirohr stattfindenden Luftströmung, und dies steuert seinerseits
die Stärke
des Sogs.
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Vorzugsweise
ist ein Druckluftentlastungsventil vorgesehen, das auch die Stärke des
erzeugten Soge steuert.
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Vorzugsweise
werden der Unterdruck, die Temperatur und der Druck auf der Vorderseite
des Maschinengehäuses
auf einer analogen oder digitalen Anzeige, vorzugsweise einer analogen LCD-Strichanzeige,
angezeigt.
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Der
Anwender kann dann sehen, welches der Programme erreicht wurde,
und nach Bedarf die Bedingungen zusätzlich zum Betätigen der
herkömmlichen
Waschmaschinensteuerungen steuern.
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Vorteile
einer erfindungsgemäß aufgebauten Waschmaschine
sind unter anderem:
- 1. Ein kleinerer elektrischer
Motor und geringere Antriebsgeschwindigkeiten für die Trommelkapsel, so daß es an
den Maschinenlagern und den Stoßfängerbefestigungen
eine geringere Abnutzung und geringeren Verschleiß gibt.
- 2. Im Vergleich mit einer herkömmlichen Waschmaschine einen
geringeren Wasserverbrauch von zum Beispiel 23 Litern für eine Beladung
von 5½-kg.
- 3. Wasch-, Spül-
und Trockenzyklen mit veränderlicher
Temperatur und von kurzer Dauer. Das Waschen wurde in 3 bis 5 Minuten
durchgeführt,
die Spülzykluszeit
auf so wenig wie 1 Minute gesenkt und das durch Unterdruck unterstützte Trocknen fiel
auf 1 bis 2 Minuten. Ein Hochdruck-Knitterschutz-Spülzyklus
kann automatisch eingeschlossen werden.
- 4. Ein sanftes Drehen bedeutet weniger Abnutzung der Gewebe.
- 5. Ein Trocknen ohne Wärme
ermöglicht
das Behandeln von sehr feinen, temperaturempfindlichen Geweben.
- 6. Eine erfindungsgemäße Maschine
führt zu
einem überlegenen
Waschen und Trocknen bis zur gegenwärtigen Wasch- und Trockenausschreibung
nach Klasse A, unabhängig
vom Gewicht der Beladung.
- 7. Das wirkungsvolle Druchdringen der Gewebe durch die Flüssigkeiten
unter Druck während
des Waschens und das durch Unterdruck unterstützte Trocknen ohne die Notwendigkeit
von Wärme spart
Wasser, Elektrizität
und Reinigungsmittel.
- 8. Das Fehlen einer Aufheizung der Kleidungsstücke während des
Trocknens macht Abnutzung und Reißen und Schrumpfen weniger
wahrscheinlich.
- 9. Geringer elektrischer Energieverbrauch. 400 Waschvorgänge pro
Jahr bei Verwendung der herkömmlichen
Waschmaschinentechnologie würden
2.216 kWh pro Jahr verbrauchen, was bei 0,07 £ pro kWh Kosten von 156 £ bedeutet.
Die vorliegende Erfindung würde
400 ähnliche Waschzyklen
bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Waschmaschine ermöglichen
mit einem Verbrauch im Bereich von 130 bis 208 kWh pro Jahr und
Kosten zwischen 9 £ und
14,60 £ mit einer
Ersparnis von 96 % an Energiekosten.
- 10. Minimale Schwingungen und leichtes Gewicht aufgrund des
Fehlens von schweren Ausgleichsmassen.
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Der
Fluß von
Arbeitsmittel in verschiedenen Zufluß- und Rückführungsleitungen wird vorzugsweise über Magnetauslaßventile
gesteuert.
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Die
Funktionen werden vorzugsweise mit einer programmierbaren Steuereinheit,
wie zum Beispiel einem programmierbaren Line Computer (PLC) gesteuert.
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Ein
typischer Wasch- und Spülzyklus
umfaßt die
folgenden Stufen:
- 1. Einfüllen von Pulver oder flüssigem Reinigungsmittel.
- 2. Füllen
der Kapsel mit den zu waschenden Gegenständen (die Wäschezuladung). 3. Zuführen von
kaltem und heißem
Wasser im typischen Fall durch Schwerkraft in einen Heiztank über ein
Magnetventilmittel, wo es mit einem Reinigungsmittel gemischt wird.
- 4. Aufheizen des Gemischs auf die erforderliche Temperatur (im
typischen Fall in der Größenordnung
von 40, 50, 60 oder 90°C).
- 5. Pumpen des aufgeheizten Gemisches in die Kapsel durch eine
drehbare Verbindungsanordnung und durch ein internes Feinfilter
zum Bewirken einer Diffusion der Flüssigkeit für eine schnelle Gasreaktion
innerhalb der Kapsel. Die Lösung wird
bei ihrem Durchdrücken
durch die Öffnungen in
das Filter aufgeheizt. Dies führt
zu einer Sprinkler-Düsenwirkung.
- 6. In Verbindung mit Stufe 5 wird die Kapsel mit etwa 80 Umdrehungen
pro Minute gedreht, ausgenommen während des Leerens der Wäsche und
der Reinigungs/Trockenzyklen.
- 7. Am Ende des Waschzyklus wird die gesamte Waschflüssigkeit
mit einer Venturipumpe aus der Kapsel gesaugt.
- 8. Nach dem Beginn des Spülzyklus
wird kaltes Wasser unter dem Zuführungsdruck
der Kapsel aus der Kaltwasserversorgung zugeführt. Im typischen Fall bedeutet
dies die Zufuhr von kaltem Wasser aus dem Mischabteil.
- 9. Am Ende des Spülzyklus
wird das gebrauchte Spülwasser
durch Sog unter Verwendung der Venturipumpe abgezogen.
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Die
Anwendung der Erfindung zum Waschen einer Beladung mit einem Gewicht
von annähernd 5,5
kg verlangt im typischen Fall 7,5 Liter Wasser und 6 Eßlöffel eines
niedrig schäumenden
Pulvers oder flüssigen
Reinigungsmittels.
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Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann die Kapsel
zur chemischen Reinigung durch Einleiten eines flüchtigen Reinigungsmittels,
wie zum Beispiel Isopropylalkohol, in die Kapsel mit einem oder
mehreren zu reinigenden Kleidungsstücken oder gleichartigen Gegenständen verwendet
werden, Abdichten der Kapsel zum Ausbilden eines gasdichten Abteils,
Drehen der Kapsel im Bereich von 80 bis 100 Umdrehungen pro Minute
und vor dem Öffnen
der Kapsel zum Herausnehmen der Kleidung oder gleichartiger Gegenstände Abziehen
der vom Reinigungsvorgang verbleibenden Dämpfe und Gase durch Betätigen der
Saugpumpe.
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Die
Erfindung wird nun an einem Beispiel unter Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Maschine mit einer
Kapselwaschtrommel und Beladung von vorne,
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2 zeigt
eine Längsaufsicht,
teilweise im Schnitt, einer Kapselwaschtrommel,
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3 zeigt
eine Radialansicht einer Kapselwaschtrommel durch den Mittelbereich
A-A des internen hülsenförmigen Feinsaugfilters,
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4 zeigt
eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Maschine mit einer
Kapselwaschtrommel,
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5 zeigt
schematisch einen Schnitt durch eine an die Unterdruckventuripumpe
angeschlossenen Drehgelenkverbindung,
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6 zeigt
schematisch, teilweise im Schnitt, eine Venturi-Unterdruckstrahlpumpe,
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7 zeigt
schematisch eine Zentrifugalpumpe zur Sogsteuerung,
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8 zeigt
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Waschmaschine mit
Kapseltrommel und Beladung von oben,
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9 zeigt
eine schematische Ansicht einer Druck/Unterdruckkapselwaschtrommelmaschine
mit Steuerungen,
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10 zeigt
eine schematische Darstellung einer an der Vorderseite anzubringenden
Anzeigeeinrichtung,
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11 zeigt
eine Aufsicht, geschnitten, einer Tür aus transparentem Glas mit
einer Druck/Unterdruckdrehdichtung und einer ortsfesten transparenten
Außentür,
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12 zeigt
einen Axialschnitt durch eine Druckfeder,
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12A zeigt einen Radialschnitt von 12,
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13 zeigt
die Darstellung eines Lagersprengrings,
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14 zeigt
die Darstellung von zwei Gruppen geschlitzter Lagerhülsen,
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15 zeigt
einen Radialschnitt durch einen Haltering,
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15A zeigt einen Axialschnitt durch den gegenüberliegenden
Haltering,
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16 zeigt
einen Axialschnitt durch einen Druckring,
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17 zeigt
eine Längsseitenansicht
von oben einer Kapselwaschmaschine und
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18 zeigt
einen Radialschnitt durch die Kapselwaschmaschine.
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1 ist
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Kapselwaschtrommelmaschine
und zeigt die offenbarte bevorzugte Ausführungsform der Maschine nach
erfindungsgemäßem Zusammenbau zum
Waschen und Trocknen von Kleidungsstücken. Der äußere Gehäusemantel Teil 9,
der verstellbare Höhenfühler Teil 10,
die Kapselwaschtrommel Teil 1, die doppelte, sich drehende
durchsichtige Glastür Teil 2,
der die axialen Antriebswellen haltende Lagerblock Teil 3,
und 24, der Halterahmen für die Kapselantriebswellen
Teil 4, und 17, Wasser- und Reinigungsmittelzuleitungsrohr
zum Heiztank Teil 5, Wasserheizer Teil 16, Steuerungen
Teil 6, Reinigungsmittelfach Teil 7, Wasserzuleitung
zum Fach Teil 8, Saugeinlaß zur Pumpe für den Heizertank
Teil 11, Elektromotor Teil 12 treibt die Wasser-Reinigungsmittelpumpe
Teil 13, das Wasser-Reinigungsmittelzuführungsrohr
Teil 15, 26 und 20, zum Steuern des Ventils und
Ablaufauslaß Teil 25 zum
Versorgen durch die drehbare Magnetventil-Gelenkverbindung Teil 23, Unterdruckrohr
Teil 27, Venturirohr Teil 28, Luftzuführungsrohr
Teil 29, Zentrifugalluftmotor/pumpe Teil 30, Lufteinlaß zur Pumpe
Teil 31, elektrischer Antriebsmotor und Untersetzungsgetriebe
Teil 14, Motorantriebsriemenscheibe Teil 21, Kapselwaschtrommel-Antriebsriemenscheibe
Teil 32, Antriebsriemen Teil 22, heißes Wasser
in Teil 19, kaltes Wasser in Teil 18.
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2 zeigt
eine Längsansicht
von oben, teilweise im Schnitt, einer Kapselwaschtrommel mit Darstellung
einer axialen Antriebswellenseite Teil 1, Beladeseite Teil 3,
Zuleitungs- und
Saugöffnungen
Teil 3, Wascheinlaß Teil 4,
Wand der Kapsel Teil 5, feinsiebartige Perforationen Teil 6 in
der zentralen Filterhülse
Teil 7 in der Kapselwaschtrommel Teil 8.
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3 zeigt
einen radialen Querschnitt der Kapselwaschtrommel entlang der Schnittlinie
A-A im Teil 7, die Wand der Kapsel Teil 6, die
zentrale Filterhülse
Teil 5, axiale Antriebswellen Teil 2 und 3,
den Wascheinlaß Teil 1,
Zuführungs-
und Unterdruckeinlaß Teil 4.
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4 zeigt
eine Vorderansicht im Schnitt einer Kapselwaschtrommelmaschine mit
Darstellung des Gehäuserahmens
Teil 1, Steuerflächen
Teil 2 und 3, Wasserversorgungseinlaß.
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Teil 4,
Reinigungsmittelmischfach Teil 5, Zuleitungsrohr zum Heizertank
Teil 8, Kaltwasserzuleitungsrohr zum Fach Teil 6,
Kapselwaschtrommel Teil 9, Lagerblock Teil 10 und 11,
Haltebolzen Teil 12, Lager oder Lagermaterial Teil 14,
Wascheinlaß Teil 22, axiale
Antriebswelle Teil 13, elektrisches Kabel Teil 17,
Kapselhalterahmen Teil 15, Heizertank Teil 17, Elektromotor
und Pumpe Teil 20, Kapselantriebsmotor Teil 21,
Antriebsriemen Teil 16.
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5 zeigt
eine drehbare Gelenkverbindung mit Darstellung des Saugeinlasses
Teil 17, eine ortsfeste 90°-Einlaß/Auslaßrohrbiegung Teil 7,
das Drehgelenk befestigt an der axialen Antriebswelle auf der Kapselwaschtrommel
Teil 10, einen drehbaren Einsteckkörper Teil 9, einen
Stiftaufnahmebehälter
Teil 8, eine Metall-auf-Metall-Außendichtung
Teil 12, eine Frontdichtung Teil 13, eine rückwärtige Dichtung
Teil 16, eine zentrale Dichtung und eine Halterung Teil 11 und 14,
ein Lager Teil 15.
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6 zeigt
eine schematische Vorderansicht, teilweise im Schnitt, einer Hochvakuum-Venturidüsenpumpe
mit einer Steuerung für
eine Zentrifugalluftpumpe zum Steuern der Saugstärke mit Darstellung des Hochdruckwassereinlasses
Teil 19, des Venturieinlasses Teil 4, der Venturiöffnung Teil 3,
der Zentrifugalluftpumpe Teil 1, des Lufteinlasses Teil 18, der
Luftkammer Teil 2, der in Umfangsrichtung verlaufenden
Luftleitungen Teil 5, des Zweigventurieinlasses Teil 6 zur
zentrischen Leitung der 90°-Radius-J/D-Rohrbiegung
Teil 7.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung einer Zentrigugalpumpe Teil 1,
Lufteinlaß Teil 18.
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8 zeigt
eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer von oben zu beladenden
Kapselwaschtrommelmaschine mit dem Gehäuseaußenmantel Teil 9,
höhenverstellbaren
Füßen Teil 10,
der Kapselwaschtrommel Teil 1, der Drückdrehverriegelungsdruckkappe
Teil 33, der sich nach oben öffnenden Tür Teil 2, der sich
drehenden durchsichtigen Glastür Teil 2,
dem die axialen Antriebswellen haltenden Lagerblock Teil 3 und 24,
dem Halterahmen für
die Kapselantriebswellen Teil 4 und 17, dem Wasser-
und Reinigungsmittelzuleitungsrohr zum Heizertank Teil 5,
dem Wasserheizer Teil 16, Steuerungen Teil 6, dem
Reinigungsmittelfach Teil 7, der Wasserzuleitung zum Fach
Teil 8, dem Saugeinlaß zur
Pumpe vom Heizertank Teil 11, Elektromotor Teil 12,
treibt die Wasser-Reinigungsmittelpumpe Teil 13, das Wasser-Reinigungsmittelversorgungsrohr
Teil 15, 26 und 20 zum Steuerventil und
Entnahmeauslaß Teil 25 zur
Versorgung zur Kapselwaschtrommel durch die drehbare Magnetventil-Gelenkverbindung 23,
Unterdruckrohr Teil 27, Venturirohr Teil 28, Luftzuführungsrohr
Teil 29, Zentrifugalluftmotor/Pumpe Teil 30, Lufteinlaß zur Pumpe
Teil 31, elektrischer Antriebsmotor und Untersetzungsgetriebe
Teil 14, Motorantriebsriemenscheibe Teil 21, Kapselwaschtrommelantriebsscheibe
Teil 32, Antriebsriemen Teil 22, heißes Wasser
im Teil 19, kaltes Wasser im Teil 18.
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9 zeigt
eine schematische Ansicht einer Druck/Unterdruck-Kapselwaschmaschinentrommel mit Darstellung
des Waschmaschinengehäusemantels
Teil 7, der dualen Beladetür Teil 6 und die Steuerungen
Teil 1 und 2, Reinigungsmittelzugabefach Teil 3.
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10 zeigt
eine schematische Ansicht einer Vorderwand-Anzeigeeinrichtung (nur
ein Muster) mit Darstellung einer LCD oder von Glühstreifenindikatoren
Teil 5, einer Steuerwählscheibe
Teil 4.
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11 zeigt
einen Querschnitt durch eine duale durchsichtige innere drehbare
Stecktür
und eine ortsfeste durchsichtige Außentür mit Darstellung der Kapselwand
Teil 12, der Innenkapsel Teil 15, feiner Perforationen
Teil 16, der zentralen Filtersiebhülse Teil 14, des Lagers
Teil 10, des Lagerblocks Teil 11, der Wäschebeladetür Teil 13,
der Druckdichtungen Teil 7, des Außengehäusemantels Teil 9,
der angelenkten Tür
Teil 3, Gelenk nicht gezeigt durchsichtige Außentür Teil 2,
der durchsichtigen Innentür
Teil 1, des Lagers Teil 6, des Haltesprengrings
Teil 8, der Halteeinheit für die zentrale duale Tür Teil 4,
der versenkten Halteschrauben Teil 5, der Axialdruck-Druckfeder
und Halteringen Teil 17.
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12 zeigt
einen Axialschnitt einer kreisförmigen,
sinus- oder zickzackförmigen
Druckfeder Teil 1 mit Scheiteln Teil 3 und Senken
Teil 2. Zum Anlegen ständigen
Drucks auf die Druckdichtung an der Wäschebeladeöffnung an der dualen inneren
Tür. Für 11 Teil 17.
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12A zeigt einen Radialquerschnitt von 12,
der zwischen die beiden Druckringe zum Halten des Drucks an der
inneren Türdichtung
paßt, 11 Teil 7.
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13 zeigt
einen Lagerhaltesprengring Teil 1, Drucklöcher Teil 2,
für 11 Teil 8.
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14 zeigt
Lagerhülsen
innen Teil 1 und außen
Teil 2 mit Antirotationsansätzen Teil 3 und 4, für 11 Teil 6.
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15 zeigt
einen Axialquerschnitt eines Halterings Teil 1 mit zwei
Antirotationsknickstellen Teil 2.
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15A zeigt einen Axialschnitt des gegenüberliegenden
Seitenhalterings Teil 1 mit Antirotationsknickstellen Teil 2.
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16 zeigt
einen Axialschnitt eines Reibungsdruckrings Teil 1.
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17 zeigt
eine Längsansicht
von oben, teilweise im Schnitt, einer Kapselwaschtrommel mit Darstellung
einer Axialantriebswellen-Seitenunterdruckleitung Teil 1,
Flüssigkeitseinlaß und -auslaß Teil 2,
Unterdruckinnenleitung Teil 3, Wand der Kapsel Teil 7,
Wäscheeingabe
Teil 5, Kapselinnenraum Teil 6, siebartiges Filtergitter
Teil 8, Filteröffnungen Teil 4.
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18 zeigt
einen Radialquerschnitt einer Kapselwaschtrommel durch die Schnittlinie
A-A Innenseite Teil 6, Wand der Kapsel Teil 7,
siebartiges Filtergitter Teil 8, Feinfilteröffnungen
Teil 4, Unterdruckleitung Teil 3, Unterdruckrohr
Teil 1, Flüssigkeitseinlaß und -auslaß Teil 2,
Wäschebeladeöffnung Teil 5.
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19 ist
ein schematisches Schaubild einer Druckwasch- und Unterdrucktrockenmaschine.
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Der
Betrieb der Pumpenantriebsmotoren, Ventile und des Kapselantriebsmotors
erfolgt mit einem programmierbaren Line Computer (PLC) 100. Eine
mit zwischen 15 und 20 psc arbeitende Druckkapsel 102 wird
mit einer Ladung von zu waschenden, zu spülenden und zu trocknenden Gegenständen über eine
(nicht gezeigte) mit einer Tür 104 in
der Vorderseite einer sich drehenden Lageranordnung 106 verschlossene
kreisförmige Öffnung gefüllt. Die Lageranordnung 106 trägt die Kapsel
an einem Ende ihrer Drehachse. Eine ähnliche Lageranordnung 108 trägt die Kapsel
am anderen Ende ihrer Drehachse und eine sich drehende Abdichtverbindung 110 steht mit
dem Innenraum der Kapsel über
die Lageranordnung und eine Magnetventilanordnung 112 in
Verbindung.
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Die
letztere enthält
drei Ventile zum Steuern der Zugabe eines Wasser- und Reinigungsmittelgemisches
in die Kapsel, für
den Austritt der Arbeitsflüssigkeit
aus der Kapsel und die Zugabe von frischem Spülwasser in die Kapsel. Zu diesem
Zweck steht eins der Ventile mit einer Leitung 114 in Verbindung, die
vom Auslaß einer
Pumpe 116 kommt (angetrieben durch einen Motor 118 mit
einem Motorsteuermittel 120), zu der aufgeheiztes Wasser
und Reinigungsmittel über
Leitungen 112 zugeführt
werden, und ein Magnetventil 114 von einem Heiztank 126, der
einen Tauchsieder 128 enthält und über ein Magnetventil 130 aus
einer Leitung 132 von einem Reinigungsmittelvorrat 132 beschickt
wird. Kaltes Wasser wird dem Heiztank 126 über das
Magnetventil 124 von der Leitung 134 zugeführt, die
selbst an eine Kaltwasserhauptleitung 136 über Magnetventile 138 und 140 angeschlossen
ist. Die Leitung 139 ist an eine Heißwasserhauptleitung 141 über ein
Ventil 142 angeschlossen.
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Kaltwasser
kann dem Reinigungsmittelvorrat 132 durch Öffnen 140 und
Schließen 138 zum
Ausspülen
des Reinigungsmittels über
die Leitungen 132 und das Ventil 130 in den Heiztank 126 zugeführt werden.
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Ähnlich kann
heißes
Wasser von 141 in und durch den Vorrat 132 durch Öffnen des
Ventils 142 und Schließen
der Ventile 138 und 140 geleitet werden.
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Die
Pumpe 116 kann kaltes Wasser mit 1.206,6 kPa (175 psi) über Leitungen 144 dem 90°-Krümmer über die
gebogene Leitung 146 zuführen, aus der es über einen
Ablauf 148 einem Sumpf 150 zugeführt wird.
Der letztere enthält
einen Überlauf 152 und
eine Rückführungsleitung 154,
die bei offenem Ventil 156 für eine Rückführung des Wassers zur Pumpe 116 aus
der (nicht gezeigten) Venturipumpe dient, die in dem 90°-Krümmer 158 angeordnet
ist. Bei gewerblichen/industriellen Anwendungen bewirkt die Pumpe 116 einen
höheren
Druck.
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Luft
wird über
einen Lufteinlaß 160 und
eine Zentrifugalluftpumpe 162 und eine Mischvorrichtung 164 zugeführt.
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Die
Drehzahl der Luftpumpe 162 wird vom PLC zum Steuern des
durch die Venturiwirkung in der Venturipumpe 158 erzeugten
Soges gesteuert.
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Am
Ende eines Waschzyklus und am Ende eines Spülzyklus wird Wasser aus der
Kapsel einem Überlauf
zugeführt
oder zurückgeführt, wie
dies oben beschrieben wurde.
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Der
Sumpf 156 ist im Boden einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Waschmaschine zum Unterstützen
der Stabilisierung der Maschine im Betrieb angeordnet.
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Waschen
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Während eines
Waschzyklus wird die Kapsel durch einen Elektromotor 16 mit
einer Motorsteuerung 168 zum Hin- und Herwerfen der Gegenstände gedreht,
und die Antriebskraft wird vom Motor über zwei Riemenscheiben 170, 172 und
einen endlosen Antriebsriemen 174 zur Kapsel übertragen.
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Eine
Wasser/Reinigungsmittellösung
wird bei 1.206,6 kPa (175 psi) durch viele Löcher von 1 bis 2 mm in einer
Feinsiebfilterplatte 176 in die Kapsel gepumpt. Gemäß der Darstellung
in 19 liegt die Platte an einem Ende der Kapsel senkrecht
zu der Achse, um die sich die Kapsel dreht.
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Das
Aufheizen des Wasser/Reinigungsmittelgemischs auf eine ausreichend
hohe Temperatur und ihr Drücken
durch die Feinsiebfilterplatte 176 in den Kapselinnenraum
und das Aufrechterhalten des letzteren auf einem Druck wesentlich über Umgebungsdruck
führt zu
einem Waschmedium aus Flüssigkeit
und Dampf in zwei Ebenen, das sich in Kombination mit dem am Ende
des Waschzyklus durch die Wirkung der Venturisaugpumpe 158 erzeugten teilweisen
Unterdruck als wirksam zum Erreichen eines sehr wirkungsvollen Waschens
der Gegenstände in
der Kapsel herausgestellt hat.
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Spülen
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Der
Spülzyklus
kann auch unter Überdruck (das
heißt über Umgebungsdruck)
durchgeführt
werden, und die Spülwirkung
wird durch den am Ende des Spülens
durch die Wirkung der Venturipumpe 158 erzeugten teilweisen
Unterdruck anscheinend verbessert.
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Trocknen
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Das
Trocknen der gewaschenen und gespülten Gegenstände wird
durch fortlaufenden Betrieb der Venturipumpe 158 nach dem
Absaugen sämtlichen
Wassers aus der Kapsel sehr wirkungsvoll durchgeführt, und
der in der Kapsel erzeugte Teilunterdruck unterstützt das
Verflüchtigen
der Restfeuchtigkeit für
die Gegenstände.
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Der
Betrieb der verschiedenen Magnetventile, die Zeit, während derer
sie geöffnet
oder geschlossen sind, und die Zeiträume zwischen ihren Betriebszuständen werden
von dem PLC 100 gesteuert, der wegen seiner Programmierbarkeit
das Durchführen
unterschiedlicher Wasch- und Spülzyklen
gestattet, und in der gleichen Weise steuert der PLC 100 den
Betrieb der verschiedenen Elektromotoren, wie zum Beispiel 118, 162 und 166.