Machine à laver La présente invention a pour objet une machine < < laver comportant un tambour rotatif permettant le lavage et l'essorage, fixé sur un arbre d'entraîne ment non vertical tournant dans au moins un palier aménagé dans l'une des parois d'extrémité d'une cuve suspendue élastiquement à l'intérieur d'un bâti.
Les machines à laver de ce genre, actuellement con nues, ne permettent pas un essorage efficace du linge après lavage, car la répartition irrégulière du linge, chargé d'eau, le long de la paroi interne du tam bour, ne permet pas d'entraîner celui-ci à une vitesse de rotation suffisante pour obtenir une expulsion suffisante de l'eau hors du linge, sous l'action de la force centrifuge.
En effet, la répartition irrégulière et non équilibrée des masses de linge imbibées d'eau engendre des forces qui ont une action destructrice sur le bâti de la machine et les paliers de l'arbre portant le tambour, dont les valeurs sont une fonc tion de la vitesse de rotation et du diamètre du tam bour.
Or, l'expérience a prouvé que, en fait, dans une machine à laver de dimensions normales com portant, par exemple, un tambour horizontal d'un diamètre de 40 à 60 cm, il n'est pratiquement pas possible d'entraîner ce tambour à une vitesse supé rieure à 400 ou 500 t/min., alors que, pour obtenir un essorage du linge considéré comme suffisant, une vitesse de rotation de 600 à 700 t/min., au moins, serait nécessaire.
La machine à laver, objet de la présente inven tion, tend à remédier à cet inconvénient par le fait que ledit tambour est muni d'un dispositif d'équili brage constitué par des masselottes immergées dans un liquide et roulant librement à l'intérieur d'au moins une chambre de forme annulaire, fermée her métiquement et fixée au tambour, des passages de transfert étant ménagés entre ces masselottes et les parois de la chambre et par le fait que la section libre de ces passages de transfert, la densité des masselottes et la viscosité du liquide remplissant la chambre présentent des valeurs telles que, pour la vitesse de rotation du tambour correspondant au lavage, les masselottes sont inopérantes et, sous l'ef fet de la gravité,
roulent dans la zone inférieure de la chambre, tandis que, pour une vitesse de rotation supérieure à celle du lavage, mais inférieure à celle nécessaire à l'essorage, ces masselottes sont entrai- nées dans le mouvement du tambour et se répartis sent automatiquement le long de la chambre annu laire, de manière à équilibrer les masses de linge réparties irrégulièrement à l'intérieur du tambour.
Le dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la ma chine à laver selon l'invention.
La fig. 1 est une vue perspective extérieure de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe axiale de la ma chine, représentée par la fig. 1 et équipée de masse lottes, selon une première variante d'exécution.
La fig. 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue perspective et à plus grande échelle d'une masselotte. La fig. 5 en est une vue à très grande échelle d'un détail.
Les fig. 6 à 9 sont des schémas illustrant le fonc tionnement d'une première variante d'exécution du dispositif d'équilibrage. La fig. 10 illustre le fonctionnement d'une se conde variante d'exécution du dispositif d'équili brage.
La fig. 11 est une vue d'une variante d'exécution d'une masselotte, certaines parties étant vues en coupe. La fig. 12 est une vue de profil et à grande échelle d'une masselotte selon une autre variante d'exécution. La fig. 13 est une vue en coupe axiale de la seconde forme d'exécution de la machine à laver.
Selon les fig. 1 à 3 du dessin annexé, la machine à laver comporte un bâti formé d'un châssis 1, fixé sur un socle 2 et dont la paroi frontale est munie d'une porte 3 donnant accès à l'intérieur d'un tam bour rotatif 4 (fig. 2) fixé à l'extrémité d'un arbre d'entrainement 5. Cet arbre tourne librement dans un palier 6, aménagé dans la paroi d'extrémité 7 d'une cuve 8 enveloppant le tambour rotatif 4 dont la paroi périphérique présente une multitude de per forations 9.
Un moteur électrique M, fixé à la partie inférieure de la cuve 8, entraîne, d'une part, une pompe 11 et, d'autre part, l'arbre 5 par l'intermé diaire d'un variateur de vitesse V et d'une transmis sion à courroies trapézoïdales 12. La cuve 8 est sus pendue à l'intérieur du bâti par l'intermédiaire de dispositifs de suspension comportant, d'une part, des ressorts 14 fixés au bâti et reliés à la cuve 8 par des câbles 15 passant sur des renvois 16 et, d'autre part, des amortisseurs 17 fixés à la cuve 8 et au bâti.
Cette cuve 8 est ainsi susceptible de se déplacer à l'intérieur du bâti contre l'action des dispositifs de suspension, mais ne peut pas être entraînée dans le mouvement de rotation du tambour 4. La paroi d'ex trémité arrière 18 de ce tambour est fixée rigidement sur l'extrémité de l'arbre d'entrainement 5, et sa paroi avant 19 est munie d'un orifice central 20 et d'un couloir d'accès 21.
Ce tambour rotatif est encore muni d'un disposi tif d'équilibrage comportant deux chambres annulai res 22 fermées hermétiquement et dont le diamètre extérieur correspond approximativement au diamè tre du tambour 4.
Chaque chambre 22 est entièrement remplie d'un liquide, tel que de l'huile. Au moins deux masselot- tes, constituées par des galets 26 (fig. 4 et 5), roulent librement à l'intérieur de chaque chambre annulaire 22.
Chaque galet 26 est de forme générale cylindri que et présente, d'une part, deux bandes de roulement 27 circulaires et, d'autre part, des billes 28 engagées partiellement dans des logements 29 pratiqués dans chacune de ses faces d'extrémité 30 et réparties régu lièrement le long d'un cercle concentrique à l'axe de rotation du galet.
Ces bandes de roulement et ces billes ménagent entre les parois de chaque chambre 22 et chaque galet 26 des passages de transfert 31 qui confèrent aux galets une certaine liberté de dé placement à l'intérieur de leur chambre annulaire, en permettant au liquide de passer d'un côté et de l'au tre de chaque galet.
La surface de ces bandes de roulement 27, ainsi que la surface des billes 28, sont polies et présentent une dureté au moins égale à celle de l'acier trempé et un coefficient de frottement très petit, par exem ple au plus égal à celui de l'acier trempé. Ainsi, la surface de contact entre ces galets et les parois de la chambre 22 sont réduites dans la mesure possible, et les frottements sont réduits à une valeur suffisam ment faible pour permettre - comme décrit plus bas - un déplacement des galets pendant l'essorage afin de rétablir l'équilibrage du tambour 4 au fur et à mesure de l'extraction de l'eau.
Le fonctionnement de la machine à laver décrite est le suivant Après avoir introduit du linge par la porte 3 à l'intérieur du tambour 4 et avoir introduit dans la cuve 8 la quantité d'eau nécessaire, l'usager actionne un organe de commande 32 de la position de repos O jusque sur la position L, afin de mettre le moteur électrique M sous tension et d'entraîner le tambour 4 à une vitesse d'environ 60 t/min. nécessaire au lavage du linge. Pour cette vitesse de rotation, les galets 26 sont inopérants et roulent dans la zone inférieure (fig. 6) de chaque chambre annulaire 22.
En effet, les frottements des galets le long des parois des chambres annulaires sont négligeables et ne peu vent, en conséquence, entraîner ces galets dans le mouvement du tambour et, en outre, la section des passages de transfert 31 est d'une dimension suffi sante par rapport à la viscosité du liquide remplis sant les chambres 22 pour que la résistance offerte, par ces passages à l'écoulement du liquide à travers ceux-ci,
soit insuffisante pour vaincre l'action du poids de ces galets et les entramer dans le mouve ment de rotation du tambour.
Pour cette vitesse de 60 t/min., le poids des galets 26 roulant dans la zone inférieure de chaque chambre annulaire n'est pas gênant, ceci d'autant plus que la partie inférieure du tambour baigne dans l'eau de lavage.
Lorsque le lavage du linge est terminé, l'usager provoque la vidange de la cuve 8 par manoeuvre d'un organe de commande 33 qui provoque la mise en fonction de la pompe 11. La vidange terminée, l'usager actionne l'organe de commande 32 jusque dans sa position E, afin de provoquer, par l'intermé diaire du variateur V, une augmentation progressive de la vitesse du tambour 4 jusqu'à une vitesse de 600, 700 ou même 1000 t/min. pour effectuer l'es sorage du linge.
Pour une vitesse de rotation de 250 à 300 t/min., les frottements des galets 26 le long des parois des chambres annulaires 22, mais surtout, le liquide en fermé dans ces chambres, dont la viscosité est trop grande par rapport à la section des passages de transfert 31 pour permettre l'écoulement rapide du liquide d'un côté à l'autre de chaque galet, entraînent ces galets contre l'action de leur pesanteur jusqu'au- dessus du plan diamétral horizontal du tambour 4.
A ce moment, les masselottes sont accélérées rapidement jusqu'à la vitesse de rotation du tambour, ce qui provoque une augmentation momentanée du couple nécessaire à l'entraînement du tambour 4. Grâce au fait que ce tambour est relié au moteur M par l'intermédiaire du variateur de vitesse V, le moteur tourne pendant toute la durée de l'accéléra tion du tambour, approximativement à sa vitesse de régime, de sorte qu'un moteur M d'une puissance égale à celle des moteurs utilisés normalement pour l'entraînement du tambour d'une machine à laver connue de ce genre, est à même de fournir le couple moteur momentané nécessaire à la mise en action du dispositif d'équilibrage qui se produit à une vitesse fonction des conditions de marche et, en particulier,
de la température du liquide enfermé dans les cham bres annulaires 22. Par contre, en équipant la ma chine à laver décrite, à l'instar des machines à laver de ce genre actuellement en usage, d'un moteur à deux vitesses ou d'un changement de vitesse à deux ou même trois vitesses, au moment de la mise en action du dispositif d'équilibrage, le moteur tourne généralement à une vitesse bien inférieure à sa vitesse de régime, de sorte que, pour vaincre le couple de freinage engendré par l'accélération brusque des masselottes lors de la mise en action du dispositif d'équilibrage, il serait nécessaire de surdimensionner exagérément le moteur d'entrainement,
c'est-à-dire d'équiper la machine d'un moteur d'une puissance égale à un multiple de la puissance des moteurs équipant normalement les machines de ce genre. Dès que les galets 26 ont atteint la vitesse du tambour, l'ensemble masselottes et tambour est accéléré pro gressivement jusqu'à la vitesse d'essorage.
Si les masses de linge 34 imbibées d'eau sont réparties régulièrement ou symétriquement le long de la paroi interne du tambour, les galets. 26 se répar tissent régulièrement (fig. 7) autour de l'axe de rota tion du tambour, tandis que, si les masses de linge 34 sont réparties irrégulièrement, les galets 26 se pla cent automatiquement à l'opposé de ces masses de linge (fig. 8 et 9) et de manière à équilibrer celles-ci.
Grâce au fait que le tambour est pourvu de deux chambres annulaires munies de galets formant mas- selottes et qui sont situées aux deux extrémités du tambour, on obtient un équilibrage pratiquement parfait, de sorte qu'il est possible d'entrainer ce tam bour, sans risque de détérioration des paliers ni d'ac tions dangereuses sur le bâti, à des vitesses bien suf fisamment élevées pour obtenir un essorage efficace du linge, de sorte que, après un court laps de temps, l'usager peut provoquer l'arrêt du moteur M, ouvrir la porte 3 et retirer son linge suffisamment essoré pour permettre son repassage sans séchage préalable.
Les essais effectués ont montré que, lorsque les frottements des masselottes 26 entre elles et le long des parois des chambres 22 sont suffisamment fai bles, l'équilibrage du ou des balourds constitués par les masses de linge 34, réparties irrégulièrement dans le tambour, s'effectue automatiquement et que, de plus, les positions relatives des masselottes se modi fient automatiquement au fur et à mesure de l'ex traction de l'eau au cours de l'essorage du linge, de sorte que ce dispositif maintient automatiquement un équilibrage pratiquement parfait du tambour 4,
mal gré les modifications continuelles de la valeur des masses réparties irrégulièrement dans ce tambour.
Toutefois, pour obtenir un tel équilibrage du tambour, il est encore nécessaire que les galets 26 soient non seulement équilibrés dynamiquement par rapport à leur axe de rotation, mais encore que, dans chaque anneau élémentaire concentrique à l'axe du galet, les masses élémentaires soient réparties de manière homogène.
En effet, si cette condition n'est pas remplie, la force centrifuge agissant sur le sec teur élémentaire d'un anneau élémentaire comportant un plus grand nombre de masses élémentaires et qui est le plus éloigné de l'axe de rotation du tambour 4, provoque un déplacement de ce galet le long de la paroi 41, jusqu'à ce que ce secteur élémentaire qui comporte un plus grand nombre de masses élémen taires soit situé dans un plan radial du tambour. En conséquence, cette force centrifuge tend généralement à maintenir le galet hors de sa position d'équilibrage exacte.
Afin de tenir compte de cet effet, les logements 29, prévus pour les billes 28, présentent un volume plus grand que celui de la partie de la bille logée à l'intérieur de ce logement. Le volume de l'espace 35 (fig. 5) est tel que le poids d'un volume correspon dant de la matière du galet 26 est égal au poids de la partie de la bille 28 faisant saillie par rapport à la face d'extrémité 30 du galet 26.
De cette manière, les masses élémentaires de l'anneau élémentaire con tenant les billes étant réparties de manière homogène dans tout le volume de cet anneau élémentaire, la force centrifuge, agissant sur chaque secteur élémen taire de cet anneau élémentaire, est de même valeur et n'a donc plus d'influence sur la position du galet, de sorte que celui-ci se place automatiquement dans sa position d'équilibrage exacte.
Le nombre des masselottes roulant dans chaque chambre 22 est au moins égal à deux. Toutefois, plus le nombre de ces masselottes est petit, plus le vo lume de chaque masselotte est grand. C'est pour quoi il est souvent avantageux de prévoir un grand nombre de masselottes, comme représenté par la fig. 10, ce qui permet de réaliser un dispositif d'équili brage dont les chambres annulaires 22 sont de plus faible volume. Pour éviter un entrainement intem pestif des masselottes pendant la période de lavage, le nombre de ces masselottes est au plus égal à celui remplissant la demi-longueur de la chambre 22 (fig. 10).
Selon la fig. 12, chaque masselotte est constituée par un galet 26 dont les faces frontales 30 compor tent une portée 36 concentrique à l'axe de rotation du galet. Une couronne de billes 37, engagée sur chaque portée 36 permet de réduire dans une grande mesure les frottements entre le galet et les parois 24 de la chambre 22.
Les bandes de roulements 27 peuvent être ve nues d'une pièce de fabrication avec le corps du galet ou peuvent être constituées par des cercles en acier trempé frettés sur le corps du galet.
La fia. 11 illustre une variante d'exécution d'une masselotte constituée par un cylindre creux 23 fermé à ses deux extrémités et rempli d'un liquide, présen tant une densité élevée tel que le mercure, ou des morceaux d'une matière présentant une densité au moins égale à celle de l'acier. De bons résultats ont été obtenus avec de la grenaille de fer ou de plomb. Les parois d'extrémité 25 du cylindre sont munies de billes 28 placées dans des logements 38 en forme de portion de sphère.
Le cylindre 23 est muni de deux roulements à billes 39 dont la bague interne est rendue solidaire de ce cylindre, tandis que la bague externe roule le long de la paroi 41 de la chambre 22. Dans cette variante d'exécution, la répartition des masses élé mentaires dans le cylindre 23 peut être quelconque, homogène ou non, car la force centrifuge, agissant sur un secteur élémentaire qui comporte un nombre plus grand de masses élémentaires, provoque seule ment une rotation du cylindre à l'intérieur de la bague extérieure des roulements à billes, mais aucun déplacement de la masselotte hors de sa position d'équilibrage exacte.
II est clair que, dans une variante de cette forme d'exécution, le cylindre creux 23 pourrait être rem placé par un tronçon de barre d'un métal présentant une densité élevée, tel que du plomb, par exemple.
Lorsque la longueur du cylindre 23 est faible, par exemple au plus égale au triple de la largeur de la bague du roulement 39, ce cylindre peut alors être muni d'un seul roulement 39.
La fig. 13 illustre une machine à laver du type comportant un tambour 4 supporté par ses deux extrémités. Dans cette figure, les éléments et orga nes déjà décrits en référence aux fig. 1 à 3 portent les mêmes chiffres de référence. Le moteur M en- traine le tambour 4 par l'intermédiaire du variateur de vitesse V et de courroies trapézoïdales.
Ce varia teur de vitesse est du type connu comportant deux poulies à gorge 42 reliées par une courroie trapézoï dale 43 et formées chacune de deux flasques dépla- çables l'un par rapport à l'autre.
La position relative des flasques de l'une des poulies est commandée par un dispositif de com mande comportant un organe de manoeuvre c fixé à l'extrémité d'une tige t qui porte l'un des flasques de la poulie 42.
La cuve 8, reliée au bâti 1, 2 par des dispositifs élastiques et des amortisseurs (non représentés) com porte une ouverture 44 correspondant à un orifice de charge 45 pratiqué dans la paroi supérieure 46 du bâti et obturé par un couvercle 47. Le tambour 4, porté à chacune de ses extrémités par un axe 5 tournant librement dans un palier 6, comporte également une ouverture 48, obturée par une portette 49.
Ce tambour est muni d'un dispositif d'équilibrage semblable à celui décrit plus haut et qui comporte deux chambres annulaires 22 dans lesquelles roulent des masselottes constituées par des sphères 50, de préférence en acier trempé. Chaque chambre annu laire est formée par un fond embouti 51 sur lequel est soudé électriquement un flasque embouti 52. Un joint annulaire 53 . assure l'étanchéité et un ruban d'acier 54 appliqué élastiquement contre la paroi interne 55 de plus grand diamètre de la chambre 22 assure un chemin de roulement pratiquement inusa ble et indéformable.
La section des passages de transfert 31 est adap tée à la densité des masselottes et à la viscosité du liquide remplissant la chambre 22 par modification de la forme des parties 56 et 57 du fond et du flas que qui constituent des parois coupant deux angles opposés de la chambre 22, de sorte que la section transversale de cette chambre présente la forme géné rale d'un carré dont deux angles opposés sont abat tus.
Le fonctionnement de cette seconde forme d'exé cution de la machine à laver est semblable à celui de la machine à laver décrite en référence aux fig. 1 à 3, mais présente au point de vue constructif cer tains avantages, en particulier en ce qui concerne la réalisation des chambres annulaires et des masselot- tes.
Deux formes d'exécution de la machine à laver, objet de l'invention, ont été décrites ici à titre d'exem ple et en référence au dessin annexé, mais il va sans dire que de multiples variantes peuvent être pré vues. Ainsi, par exemple, le tambour pourrait être muni d'une seule chambre annulaire seulement rem plie d'un liquide et pourvue de masselottes. Dans ce cas, il est préférable de disposer cette chambre an nulaire dans le plan médian du tambour. Bien que pour réaliser un équilibrage dynamique, au moins deux chambres annulaires munies de masselottes sont nécessaires, des résultats satisfaisants ont été obtenus à l'aide d'un dispositif d'équilibrage ne com portant qu'une seule chambre annulaire munie de masselottes.
Dans ce cas, il est toutefois préférable de donner au tambour la forme générale d'un dou ble cône, afin que les masses de linge se répartis sent de manière approximativement égale de part et d'autre d'un plan diamétral passant par la chambre annulaire du dispositif d'équilibrage.
Les chambres annulaires pourraient être dispo sées soit à l'intérieur du tambour, soit sur son pour tour. Toutefois, il est avantageux de prévoir des chambres annulaires 22 d'un diamètre moyen aussi grand que possible, afin d'obtenir, à l'aide de mas- selottes d'un poids donné, un effet d'équilibrage aussi grand que possible. La chambre annulaire fixée à la paroi avant du tambour doit nécessairement, dans le cas d'une machine munie d'une porte laté rale 3, présenter un diamètre intérieur au moins égal à celui du canal 21 donnant accès à l'intérieur du tambour 4.
Il est avantageux de disposer les cham bres annulaires du dispositif d'équilibrage par rap port au tambour 4 de manière que celles-ci soient situées en dehors du chemin parcouru par les gouttes d'eau expulsées du linge pendant l'essorage, et que, en outre, ces chambres annulaires n'entravent pas la libre circulation de l'eau entre la cuve et l'inté rieur du tambour pendant l'opération de lavage.
Les galets 26 peuvent présenter la forme géné rale de tonneaux, de doubles cônes, ou toute autre forme permettant leur roulement le long de la paroi externe de la chambre annulaire avec un minimum de frottement entre eux et les parois latérales, afin de leur permettre de prendre librement, et à tout instant, leur position d'équilibrage exacte.
Les chambres annulaires étant soumises à des variations de température relativement grandes, il est avantageux de remplir les chambres annulaires du dispositif d'équilibrage d'un liquide dont la variation de la viscosité en fonction de la température est rela tivement faible. En effet, pendant le lavage, l'eau chaude d'une température d'environ 70 à 85 C maintient à l'intérieur de la cuve et des chambres annulaires une température du même ordre de gran deur, tandis que, pendant les périodes de rinçage, l'eau froide utilisée abaisse la température à l'inté rieur du tambour et dans les chambres annulaires jusqu'à une température d'environ 15 à 25,1 C.
Il est donc avantageux que, pour une variation de température entre ces limites, la viscosité du li quide enfermé dans les chambres annulaires reste aussi constante que possible et que le rapport des viscosités soit au plus égal à I/lo.
Des huiles minérales dites à viscosité cons tante , ainsi que des huiles de silicones, ont donné de bons résultats.
Afin de permettre la dilatation du liquide en fermé dans les chambres annulaires, correspondant aux variations de température indiquées ci-dessus, il est nécessaire de ménager, lors du remplissage de chaque chambre, un vide permettant la dilatation de ce liquide.
En pratique, on utilise un liquide dont la visco sité est suffisante pour être entraîné dans la rotation du tambour afin qu'il constitue un agent d'entraîne ment des masselottes dans le mouvement de rotation du tambour, ainsi qu'un agent amortisseur s'oppo sant au cours du fonctionnement du dispositif d'équi librage à des entrechoquements des masselottes qui produiraient un bruit désagréable pour l'usager.
Dans toutes les formes d'exécution décrites, la machine à laver comporte un tambour 4 tournant suivant un axe horizontal, mais il va sans dire que, dans une variante d'exécution, cet axe pourrait être oblique.