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Wendegetriebe, insbesondere für Waschmaschinen Die Erfindung bezieht
sich .auf Wendegetriebe, insbesondere für Waschmaschinen. derjenigen Art, bei der
ein getriebener Teil von erheblicher Trägheit eine begrenzte Zeit lang durch einen
umkehrbaren Antriebsmotor stetig in einer Richtung bewegt, dann stillgesetzt,und
unverzüglich in entgegengesetzter Richtung eine begrenzte Zeit- lang bewegt wird,
wobei der Arbeitskreislauf, solange es notwendig ist, wiederholt wird.
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Die Trägheit des .getriebenen Teiles ist im Verhältnis zu seiner .normalen
Bewegungsgeschwindigkeit und der normalen, dieser entgegenwirkenden Reibung ,groß
genug, um ihn nach dem Abschalten des Antriebsmotors, z. B. eines Elektromotors,
weiter-n-Bewegung zu halten. Wenn der Motor sofort. im Gegensinne eingeschaltet
wird, leistet der getriebene Teil infolge seiner Trägheit dem. Versuch, ihn anzuhalten
und in entgegengesetzter Richtung zu beschleunigen, Widerstand, so daß der Kraftverbrauch
während der Umkehrzeiten sehr viel höher als während des Restes. des Arbeitskreislaufes
ist. Der Antri.ebsmotor, muß daher groß genug sein, um ohne Schädigung wiederholte
:hohe Kraftspitzen zu erzeugen.
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Es ist bekannt, zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten einen Umkehrschalter
für denAntriebsmotorzuverwenden,der mit einer Verzögerungseinrichtung versehen ist,
die beim Herumwerfen eines Betätigungsgliedes zwischen dem Ausschalten des Motors
und seinem Wiedereinschalten in gegenläufiger "Richtung eine Pause solcher Länge
erzeugt, daß der getriebene Teil zur Ruhe ;kommen kann. Hierdurch wird zwar die
kurzzeitige-Kraftbeanspruchung des Motors während der Umschaltperiode verringert,-
die Umnschaltzeit aber nachteilig verlängert -und damit die Leistung der Waschmaschine,
die nomalerweise viermal pro Minute umgesteuert wird, merklich geschädigt.
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Erfindungsgemäß werden die :beschriebenen Nachteile dadurch beseitigt,
daß eine hydraulische Kupplung der bekannten Föttin:ger-Bauart zwischen den umkehrbaren
Antriebsmotor und das getriebene Glied eingefügt
wird, das infolge
seiner Trägheit während des Richtungswechsels den getriebenen Kupplungsbeil in seiner
ursprünglichen Drehrichtung :erhält, wenn der Motor und der an:-treibende Kupplungsteil
in entgegengesetzter Richtung umzulaufen beginnen.
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Diese Arbeitsweise ermöglicht es, die Umschaltperiode ganz kurz und
trotzdem die Höhe und Dauer der periodischen Belastungsspitzen des Antriebsmotors
klein zu halten, weil die nachstehend beschriebene besondere Eigenschaft der hydraulischen
Kupplung ausgenutzt werden kann.
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Läuft ein Teil der Kupplung reit einer gegebenen Geschwindigkeit um
und wird der andereTeil der Kupplung angehalten, so überträgt die Kupplung ein hohes
Drehmoment, weil unter diesen Bedingungen die Geschwindigkeit des Wirbelringumlaufes
zwischen denn Treibrad und dem Laufrad hoch isst. Läßt rnan eine Beschleunigung
der ruhenden Teile zu. so ist die radial einwärts durchtretende Flüssigkeit einer
Schleuderkraft ausgesetzt, welche dem @,'irbelringl,:reislauf widersteht, und wenn
die Geschwindigkeit des zuerst erwähnten Kupplungsteiles konstant .bleibt, . fallen
die Geschwindigkeit des Wirbelringes und das fiberfragene Drehmoment.
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Wird das Drehmoment während der Umkehr des Motors unterbrochen, so
fällt der Wirbelringkreislauf zusammen, und die Flüssigkeit sucht in diesem Xugenblick
einen untätigen Ring zu bilden, welcher gegen den radialen Außenteil der Grenze
des Arbeitskreislaufs verdichtet wird. Während der kurzen Zeit, in welcher der Flüssigkeitswirbelrin-
zusammenfällt und der untätige Ring vorhanden ist, ;befindet sich der Inhalt des
Arbeitskreislaufes in verworrenem Zustand, und die etwa vorhandene Luft ist bestrebt.
sich von dem Kern :des Kreislaufes in die Nähe der Drehachse der Kupplung zu bewegen.
Erhält die Kupplung plötzlich wieder ein Drehmoment, während sich ihr Flüssigkeitsinhalt
in verworrenem Zustand befindet, so ist das Drehmomentübertragungsvermögen der Kupplung
während des kurzen Zeitraumes, in welchem der Wirbelring wieder hervor.-gebracht
wird, geringer, als es gewesen wäre, wenn kein Zusammenfallen des Wirbelringes s
s tattgefunden oder sich der untätige Flüssigkoitsring nicht gebildet hätte.
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Wird ferner beim Umlauf der einen Kupplungshälfte :die andere Kupplungshälfte,
statt der Beschleunigung in gleicher Richtung wie der der ersten Hälfte fähig zu
sein, zwangsweise in der entgegengesetzten Richtung beschleu.nigt, so wird :die
durch die zweite Kupplungshälfte tretende Flüssigkeit einer Fliehkraft unterworfen,
welche dem Wi.rbelringkreislauf wiederstelit, und das übertragene Drehmoment wird
kleiner, als es sein würde, wenn die zweite Hälfte den Ruhezustand behalten hätte,
trotz des Umstandes, ,,daß die relative Geschwindigkeit der beiden Hälften höher
ist als die absolute Geschwindigkeit der ersten Hälfte.
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Die Erfindung wird nunmehr in ihrer Anwendung auf eine Waschmaschine
derjenigen Art erläutert, bei welcher der die zu waschenden Gegenstände aufnehmende
Behälter eine periodische Umkehrbewegung erfährt.
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Auf der ,Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt: es sind .
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Fig. i ein Aufniß eines Teils der \-laschine mit einigen Stellen im
Schnitt, Fig. 2 bis 6 Diagramme der verschiedenen Vorgänge in dem Arbeitskreislauf
der hydraulischen Kupplung der :Maschine von Fi;g. i.
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Gemäß Fig. i ist der umlaufende Behälter innerhalb eines zylindrischen
Gehäuses io auf einer Welle i i befestigt, welche mit einer Welle 16 durch .das
Räderwerk 12, 13, 1.1, 15 verbunden, ist. Ein Käfigankerelektroniotor 17 treibt
die Welle 16 durch Vermittlung einer hydraulischen Kupplung nach Föttinger-Bauart,
welche ein auf der Motorwelle 2o befestigtes Treibrad 18 und ein auf der Welle 16
befestigtes Laufrad ig besitzt. Die Kupplung enthält eine zusammen mit denn Laufrade
ig umlaufende und durch Kanäle 22 in:t dem Kern des Arbeitsraumes verbundene Vorratskammer
21. Diese Vorratskammer arbeitet in bekannter Weise, derart, daß b;i schneller Drehung
des Laufrades 19 die Schwerkraft die Flüssigkeit aus der Vorratskammer in
den Arbeitsraum hinüberdrückt, bei hohem Schlupf und langsamer Drehung bzw. bei
Stillstand des Laufrades dagegen der Wirbelringuml-auf die Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum
in die Vorratskammer dringt, wodurch das Drehmomentübertr.agungsvermögen der Kupplung
automatisch verringert wird.
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Ein starrer, teilweise quer zum Arbeitskreislauf stehender Prallring
23 läßt sich vorzugsweise an dem radial innersten Teil der Kreislaufgrenze zu dem
Zweck anordnen, um die Wirbelringgeschwindigkeit beim Anlauf zu ermäßigen und dadurch
den Anlauf des Motors zu erleichtern.
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Die zum selbsttätigen Umstehern des Antriehsm.otors 17 dienende Vorrichtung
enthält, wie .in Fig. i .schematisch dargestellt ist, einen Wendeschalter 2.1 mit
einem von den Spulen 26, 27 beeinfiußten Steuerhebel 2 Bei Erregung der Spule wird
der Schalter in die Vorwärts- bzw. Rückwärtsstellung gebracht. Die Spulen 26, 27
stehen mit Stromunterbrechern 28 bzw. 2c) in Verbind unz, die
in
den Endstellungen des, Hebels 25 die Stromkreise 3o bzw. 31 öffnen. Die Stromkreise
30, 31 werden abwechselnd durch einen Zwehvegekippschalter 32 erregt, der
durch einen Stift 33 an' Schneckenrade 34, der .mit einer auf der Welle 16 antigebrachten
Schnecke kämmt, betätigt wird.
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Zur Verzögerung der Bewegung des Steuerliebels 25 dient eine Flüssigkeitsdämpfung
36, deren Wirkung durch Einstellen des Flüssigkeitsumlaufs mittels Ventils 37 geregelt
werden kann. Zwischen: dem Hebel und' der Dämpfung ist eine Leerlaufkupplung 38
angeordnet, um ein plötzliches öffnen der Schaltkontakte zu ermöglichen.
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Die .geschilderte Anordnung wird vorzugsweise folgendermaßen betrieben:
Fig. r zeigt das Getriebe in Vorwärtsgangstellung, wobei s!ich die Welle 16 und
das Schneckenrad 34 im Pfeilsinne drehen. Die hlüssigkeitsumlaufverhältnisse in
der hydraulischen Kupplung .sind in Fig. 2 dargestellt. Wenn der Stift 33 den Schalterhebel
32 umlegt, wird .die Spule 27 erregt und der Steuerhebel 25 soweit bewegt, daß der
Strom für den Motor z7 unterbrochen wird. Der Motor und der Wasc'hmaschiinenbehälter
setzen aber vermöge ihrer Trägheit ihre Drehung in der gleichen Richtung fort, wobei
allerdings der Behälter durch seinen Inhalt stärker verzögert wird als der Motor,
so daß infolge der Schwungradwirkung .des Motorläufers und des Kupplungstreibrades
18 ein vorwärtstreibendes Drehmoment durch die hydraulische Kupplung übertragen
wird, wobei die Flüssigkeitsumlaufverhältnisse zunächst die in Fig. 2 dargestellten
bleiben, Die Flüssigkeitsdämpfung 36 ist so eingestellt, daß der Schalter den Motor
in entgegengesetzter Richtung in Bewegung kommen .läßt, bevor der Waschbehälter
zur Ruhe gekommen ist. Das Schließen des Schalters ergibt ,ein umgekehrtes Drehmoment
irr. der Kupplung, und der Wirbelring fällt in der in Fig. 3 dargestellten Weise
sofort zu, sammen. In diesem Zustande überträgt die Kupplung vom Behälter her faktisch
kein Drehmoment, so daß die demselben innewo'hnende4Trägheit dem Anhalten des Motors
durch die Stromumkehrung nur geringen Widerstand entgegensetzt. Die vom Motor aufzunehmende
Stromspitze wird also erniedrigt. Kurz bevor der Motor 1n entgegengesetzter Richtung
umzulaufen beginnt, entsteht in der Kupplung der in der Fig. q. dargestellte umgekehrte
Flüssigkeitsumlauf. Beschleunigt sich der Motor in der Umkehrrichtung, so daß Treibrad
und Laufrad der Kupplung in entgegengesetztem Sinne laufen, so erleidet der Wirbelring
einen teilweisen Zusammenbruch und erhält eine Beschaffenheit, wie sie in Fig. 5
dargestellt ist. Hierbei ist die Drehmomentbelastung des Motors geringer als bei
ruhendem Laufrade. Infolgedessen kann sich der Motor schneller beschleunigen, und
die Stromspitze entsteht nur kurzzeitig. Das Laufrad und der Waschbehälter kommen
dann zum Stillstand und werden dann unverzüglich in (umgekehrter Richtung beschleunigt.
Hierbei wird der normale Wirbelkreislauf, wie in Fi.g.6 dargestellt, wiederhergestellt
und der mit beträchtlicher Geschwindigkeit umlaufende Motor vermag das zur raschen
Beschleunigung des Waschbehälters @erfbrderliche Drehmoment ohne Entstehung einer
Übermäßigen Stromspitze zu erzeugen.
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Eine ,bekannte Einheitswaschmaschine mit 15-Sekunden-Umkehrbetrieb
benötigt gewöhnlich .einen 5-PS-Käfigankermotor. Beim Anlaufen inmmt der Motor im
allgemeinen eine Sekunde lang eine Stromspitze von etwa 58 Ampere auf, 'und während
jeder Umkehr wird diese Stromspitze zweimal so lange beibehalten. Die gleiche, aber
erfindungsgemäß angetriebene Waschmaschine arbeitet unter sonst gleichbleibenden
Verhältnissen befriedi-@gend mit einem 3-PS-Motor, welcher nur während eines Bruchteils
einer Sekunde eine Belastungsspitze von 24Ampere aufzunehmen hat. Die Verkleinerung
des Motors wird durch die Verringerung der Betriebswärme infolge ,der kürzeren .und
niedrigeren Stromspitzen ermöglicht.
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Es- versteht sich, daß die Erfindung auf andere Arten von Vorrichtungen
anwendbar ist, z. B. für Maschinen zum Trocknen und Beheizen für Ofenbeschickün.gs,maschinen,
WÜlzengänge, Förder- und Zurichtungsmaschinen,. bei .denen ein getriebener Teil
einer Umstellung oder eines Wendens abwechselnd nach entgegengesetzten Richtungen
bedarf, mit zahlreichen Kehren, .und wobei der getriebene Teil eine ausreichende
Sch-,vungradwirkung besitzt, damit sich während der Umkehr der Antriebsmotor und
der getriebene Körper entgegengesetzt bewegen und dadurch in'der hydraulischen Kupplung
die geschilderten Verhältnisse eines niedrigen Drehmonrentwbertnagungsvermögens
schaffen.