DE69608065T2

DE69608065T2 - Waschmaschine mit dynamischer Auswuchtvorrichtung

Info

Publication number: DE69608065T2
Application number: DE69608065T
Authority: DE
Inventors: Paolo Crosina
Original assignee: Electrolux Zanussi Elettrodomestici SpA; Electrolux Zanussi SpA
Current assignee: Electrolux Zanussi Elettrodomestici SpA; Electrolux Zanussi SpA
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: DE69608065D1; IT1282930B1; EP0768422A2; JPH09108483A; ITPN950052A0; ES2146822T3; ITPN950052A1; EP0768422A3; EP0768422B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Waschmaschine, vor allem eine Waschmaschine für den Haushalt, die mit einem verbesserten System zur dynamischen Auswuchtung der Trommel ausgestattet ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung sich insbesondere auf Waschmaschinen des Frontladetyps bezieht und die folgende Beschreibung sich der Einfachheit halber auf eine Waschmaschine dieses Typs bezieht, ist sie auch vorteilhaft anwendbar auf andere Typen von Waschmaschinen, z. B. eine Waschmaschine, die von oben geladen wird oder auf Maschinen mit einer Trommel, die sich um die vertikale Achse dreht.
Es ist bekannt, daß in Waschmaschinen, vor allem solche für den Haushalt, eines der größten Probleme, mit denen ein Konstrukteur konfrontiert wird, das Balancieren der Trommel mit Wäscheladung während der Trockenschleuderphase zur schnellen Extraktion des Spülwassers ist; dieses Problem wird vor allem bemerkbar, wenn die Wäscheladung unbalanciert ist, was zu unerwünschter und oft unannehmbarer Schwingung der Trommel führt, welche auf die Wanne übertragen wird und von dort auf Teile der Maschine.
Dieses Problem ist allgemein bekannt und wird deshalb nicht weiter diskutiert. Unter den verschiedenen Lösungen für dieses Problem wurde eine dynamische Art von Lösung vorgeschlagen, welche darin besteht, die Zentrifugalkraft der unbalancierten Ladung mit einer Unausgeglichenheit der gleichen Größe, aber mit einem entgegengesetzten Vektor, entgegenzustellen. Lösungen dieser Art werden z. B. im französischen Patent Nr. 1,213,067 (Schweizer Priorität 8. 11. 1957) und im italienischen Patent Nr. 1,108,367 (japanische Priorität 12. 01. 1978) beschrieben. Diese Druckschriften beschreiben dynamische Auswuchtsysteme, welche auf Trommeln von Waschmaschinen anwendbar sind, vor allem solche für den Haushalt, bestehend aus ringförmigen hohlen Körpern, die mit der Trommel verbunden sind und Auswuchtkörper enthalten, die frei innerhalb der hohlen Körper bewegbar sind, um Positionen aufzu nehmen, in denen sie der Unausgeglichenheit der Trommel, welche durch die Unausgeglichenheit der Ladung verursacht wird, entgegenwirken. Diese Lösung, obwohl grundsätzlich durchführbar, hat aus verschiedenen Gründen keine allgemeine Anerkennung gefunden, unter diesen Gründen sind vor allem die folgenden:
a) Im Fall, daß die Wäscheladung ausreichend in sich und durch sich selbst balanciert ist und wenn die hohlen Körper nicht auch eine Flüssigkeit enthalten, die die Auswuchtkörper verlädt (entrain) oder bremst, d. h. wenn deren Verschiebungen nicht gedämpft werden, tendieren sie sich entlang des Umfangs der ringförmigen hohlen Körper in wesentlich unbestimmten, jedoch einander entgegengesetzten Positionen zu verteilen, zum Erhalt des Gleichgewichts des ganzen Systems; vor allem weil diese Positionen im wesentlichen unbestimmt sind, daß Unregelmäßigkeiten in der Bewegung, Toleranzen in der Befestigung der ringförmigen hohlen Körper mit den Auswuchtkörpern darin und die Deformierung der ringförmigen Körper und Vibrationen, die selbst durch die geringsten Unausgeglichenheiten verursacht werden, eine sofortige Auswuchtreaktion der Auswuchtkörper verursachen, wodurch sie an neue Auswuchtpositionen getrieben werden.
Im Verlauf dieses Auswuchtprozesses können die Auswuchtköper mit beträchtlicher Kraft miteinander zusammenstoßen, was in erheblicher Lärmerzeugung resultiert.
Sobald der neue Auswuchtzustand etabliert wurde, wird er nicht lange gehalten, weil irgendeine neue Unausgeglichenheit der Ladung sofort den eben beschriebenen Unausgeglichenheits-/Auswuchtzyklus starten wird.
Dies ergibt eine sehr unzufriedenstellende Situation, weil einerseits die Vibrationen nicht definitiv unterdrückt werden und andererseits die Maschine regelmäßig beachtlichen Lärm von sich gibt.
b) Die Konstruktion der Trommeln muß modifiziert werden, um ihre Stärke zu verbessern, damit sie die ringförmigen hohlen Körper tragen können, wobei die ringförmigen hohlen Körper auf die Wände der Trommel mit beachtlichen zentri fugalen Kräften wirken, die durch das Gewicht der Auswuchtkörper verursacht werden.
c) Die ringförmigen hohlen Körper, die heutzutage eingesetzt werden, sind aus relativ leichtem Material und deshalb bis zu einem bestimmten Grad unter den Zentrifugalkräften, die durch die Auswuchtkörper ausgeübt wird, verformbar; diese Verformung der hohlen Körper verursacht, daß die Auswuchtkörper nicht ihre optimalen Positionen für das Ausgleichen der Unausgeglichenheit der Wäscheladung annehmen mit dem endgültigen Ergebnis, daß der Auswuchteffekt unvollkommen oder unvollständig ist.
Auch bekannt aus PCT Patent WO 93/23687 im Namen VON BALANCE TECHNOLOGY LIMITED PARTNERSHIP LA PLAIDERIE TRUST CO., LTD. ist eine Waschmaschine, die mit einer Vielzahl von hohlen Körpern ausgestattet ist, in Verbindung mit einer hermetisch geschlossenen Wanne (tub), die sich um eine Achse dreht, wobei die hohlen Körper eine Vielzahl von Auswuchtkörpern enthalten, die innerhalb der hohlen Körper verschiebbar sind, wobei die Auswuchtkörper verschiedene Dimensionen haben, in Übereinstimmung mit denen der verschiedenen hohlen Körper. Diese Lösung ist von keinem Interesse, da festgestellt wurde, daß das Verwenden von schwebenden Auswuchtkörpern verschiedener Dimensionen keinen bemerkbaren Vorteil des Auswuchtprozesses bringt, vor allem jedoch, weil in herkömmlichen Waschmaschinen für den Haushalt die Wanne stationär und nicht rotierbar ist, daher die auszugleichende Unausgeglichenheit die der perforierten Trommel ist und nicht die der Wanne. Zusätzlich würde das Verwenden von hohlen Körpern verschiedener und bestimmter Dimensionen mit den zugehörigen Auswuchtkörpern erhebliche Komplikationen in der Konstruktion der Maschine beinhalten.
Bekannt von der italienischen Patentanmeldung Nr. PN94A000005 des vorliegenden Anmelders ist ein Auswuchtsystem, welches hohle Körper umfasst, mit darin enthaltenen Auswuchtkörpern, wobei die hohlen Körper mit projektierenden Bögen (lobes) ausgestattet sind, um das Anhäufen der Körper an bevorzugten Positionen für die optimale Auswuchtung zu erleichtern. Diese Lösung erfordert jedoch einen beachtlichen Konstruktionsaufwand mit besonderen Spezifikationen für jede Art von Waschmaschinenzusammenbau, welches definitive Verbesserungen liefert, ohne jedoch eine ausschlaggebende Lösung zu bieten.
Auch bekannt aus europäischer Patentanmeldungsnummer 0,607,678, die durch Whirlpool Corporation angemeldet wurde, ist ein Auswuchtsystem, welches hauptsächlich aus einer Vielzahl von ringförmigen hohlen Körpern besteht, die mit entsprechenden flüssigen Auswuchtmassen gefüllt sind. Im Verlauf umfassender Versuche wurde diese Lösung als kaum effektiv zur Verminderung existierender Unausgeglichenheiten gefunden wegen der flüssigen Natur der Auswuchtmassen, welche dazu tendieren, sich entlang des gesamten Umfangs der hohlen Körper zu verteilen, was in einer Verminderung des Auswuchteffekts resultiert.
Ansonsten leiden alle Lösungen, die schwebende Auswuchtkörper solider Natur benutzen, an dem gemeinsamen Problem, daß die Flüssigkeit, in der die schwebenden Auswuchtkörper schweben müssen, um exzessive Lärmerzeugung zu vermeiden und zur Unterstützung der Verschiebung der Auswuchtkörper durch ihren Widerstandseffekt, normalerweise eine Öl- und/oder silikonbasierte Flüssigkeit ist und deshalb erheblicher Variationen ihrer Viskosität in Abhängigkeit der Temperatur unterworfen ist.
Da die Starttemperatur einer Waschmaschine so niedrig wie 5ºC sein kann und bis auf 85ºC während des Betriebs steigen kann, ist es eindeutig, daß diese großen Temperaturunterschiede einen entsprechenden Unterschied der charakteristischen Viskosität dieser Flüssigkeiten bevorzugen, wodurch ihre Fähigkeiten, die schwebenden Auswuchtkörper mitzuschleppen vermindert wird, sowie ihre Fähigkeit vermindert wird, den Lärm zu dämpfen, der durch die wiederholten Kollisionen der Auswuchtkörper untereinander in der Startphase der Trommel und vor allem in der Brems- und Stopphase entsteht.
Immerhin sind die Charakteristiken der Flüssigkeit nicht der einzige Faktor, der die allgemeine Leistung und Lärmerzeugung beeinflußt, weil es auch die Zahl der schwebenden Auswuchtkörper, die Anzahl der ringförmigen hohlen Körper, die sie enthalten, der Umfangswinkel der ringförmigen hohlen Körper, der durch die ent sprechenden schwebenden Auswuchtkörper belegt wird und der räumliche Spielraum zwischen den schwebenden Auswuchtkörpern und der entsprechenden hohlen Körper in zwei Richtungen orthogonal zu der Richtung der Verschiebung der schwebenden Auswuchtkörper, welche Elemente eines tiefgründigen Einflusses sind und welche daher vorsichtig bestimmt werden müssen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Konstruktion einer Trommel einer Waschmaschine zu verbessern durch Bereitstellen von Elementen, welche so wirken, daß die Auswuchtkörper in bestimmten Positionen bleiben, solange eine existierende Unausgeglichenheit unter einem vorbestimmten Wert bleibt und um den Auswuchtkörpern zu erlauben, sich frei zu positionieren in Ansprechen auf eine Unausgeglichenheit über diesem Grenzwert. Das System wurde ausgearbeitet mit den Charakteristiken, die in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind und ist effektiv zur Beseitigung der beschriebenen Mängel ohne erhebliche strukturelle Modifizierungen und Veränderungen an der grundlegenden Konstruktion der Maschinen zu erfordern.
Die Erfindung wird klarer verstanden werden anhand der folgenden Beschreibung, die anhand eines nicht einschränkenden Beispiels gegeben wird.
In der folgenden Beschreibung wird der Ausdruck "Ring" benutzt als Äquivalent zu dem Ausdruck "ringförmiger hohler Körper" und der Ausdruck "Rolle" als Äquivalent mit dem Ausdruck "Zylinder", ohne daß das Benutzen des einen oder des anderen Ausdrucks die Anschaulichkeit der Darstellung im Zusammenhang, in dem die Ausdrücke benutzt werden, komprimitiert, wie dem Fachmann aus dem Folgenden eindeutig sein wird.
Wie oben beschrieben, definiert die Erfindung die optimalen Werte einer Vielzahl von grundliegenden Variablen, die die Leistung des dynamischen Auswuchtsystems bestimmen.
Zur Bestimmung dieser Werte wurde ein umfassendes Testprogramm geplant und ausgeführt, und zeitgleich damit wurde ein mathematisches Modell entwickelt, um als erstes das Planen und Ausführen der Tests zu begleiten und als zweites für die Interpretation der verschiedenen Resultate.
Im Hinblick auf eine volle Beschreibung des Tenors der Empfindung enthält die Beschreibung alle Überlegungen, Auswertungen, Verfeinerungen und mathematische Modelle, Experimente, Ergebnisse und ihre Interpretationen im wesentlichen in der Form von logischen Verknüpfungen zwischen Ursache, Effekt und endgültiger Bedeutung, so daß der Fachmann keine Schwierigkeiten empfindet beim Verstehen der Betriebsumgebung, in der die Erfindung und ihr Anwendungsumfang herangewachsen ist.

Verhalten eines schwingenden Systems

Wenn ein schwingendes System durch eine periodische Kraft angeregt wird, schwingt sie mit der Frequenz der angelegten Kraft. Die Amplitude der Schwingung und der Phasenwinkel (in bezug auf die angelegte Kraft) hängen von der Frequenz ab, wie anhand eines Beispiels in den Diagrammen der Fig. 1A und 1B gezeigt ist.
Es wird vor allem angemerkt, daß nach Überschreiten der Resonanzfrequenz das schwingende System verzögert wird, um mit einer Phase entgegengesetzt der anregenden Kraft zu schwingen. Das Prinzip, auf welchem das Auswuchtsystem mit hohlen Ringen basiert, ist das von Resonanzsystemen: in Erwiderung auf eine unausgeglichene Kraft (im Inneren der Trommel der Waschmaschine) nimmt irgendeine Masse, die sich frei innerhalb des einzelnen Ringes bewegen kann, die entsprechende Gegenposition ein, sobald der Wert der Resonanzfrequenz der Vibration überschritten ist.
Aufgrund dieses Prinzips werden konzentrische Ringe benutzt, die schwebende verschiebbare Objekte enthalten.

Der Belegungswinkel der Auswuchtkörper

Die Anzahl von Gegenständen, die in den Ringen enthalten sein sollen, ist abhängig von ihren Abmessungen und ihrem Gewicht, da die durch die Gegenstände zusammen erzeugte Zentrifugalkraft für eine gegebene Masse und Rotationsgeschwindigkeit umso kleiner ist, je größer der Umfangswinkel wird, der durch die Gegenstände in dem Ring belegt wird. Und, je kleiner die dadurch entwickelte resultierende Zentrifugalkraft ist, umso kleiner ist die Größe der konzentrierten Masse, die ausgeglichen werden kann.
Mit Bezug auf die diagrammatische Darstellung der Fig. 2 wird die durch ein Element der Masse "dm" erzeugte Zentrifugalkraft in der Richtung der resultierenden gegeben als:
dFzentrifugal = dm * cas(a/2 - b) * w² * r
wobei
- w = Winkelgeschwindigkeit
- r = Radius des Ringes.
Daraus folgt, daß für einen gegebenen Radius "r" und Winkelgeschwindigkeit "w" die Zentrifugalkraft größer wird, während der Winkel "a/2 - b" kleiner wird. Das Massenelement kann in Abhängigkeit von seinem "Belegungswinkel" ausgedrückt werden:
dm = m * db / a
Durch Einfügen dieser Gleichung in die vorhergehende und Integrieren wir die Resultierende erhalten als:
Resultierende = (m/a) * cos(a/2 - b) * ω² * r * db = 2 * m * ω² * r * sm(a/2)/a
Angenommen, daß m = 1, kann gesehen werden, daß mit einem Größer werden des durch die Masse belegten Winkels ihre "Effektivität", d. h. die erzeugte Zentrifugal kraft von 1 bis 0 (für die Belegung des gesamten Ringes), verkleinert wird, wie im Diagramm der Fig. 3 dargestellt.
Das Verwenden eines einzigen Auswuchtkörpers ist jedoch unvorstellbar aus zwei Hauptgründen:
* Es wäre sehr schwierig, den einzelnen Körper entlang des Ringes zu bewegen;
* wenn die Masse, die die zu kompensierende Unausgeglichenheit verursacht, kleiner ist als die des Auswuchtkörpers, würde der letztere seine Effektivität drastisch verlieren, weil er nicht fähig wäre, seine Masse entlang des Ringes zu verteilen.
Das Verringern des durch die schwebenden Körper belegten Winkels könnte einerseits durch Plazieren der Körper in einer Vielzahl von Ringen erreicht werden, die konzentrisch angeordnet sind mit ihren entgegengesetzten Oberflächen in gemeinsamer Berührung, wie diagrammatisch in Fig. 4 gezeigt.

Die viskose Flüssigkeit

Zusätzlich zu den darin enthaltenen Auswuchtkörper sind die Ringe mit einer durch einen bestimmten Viskositätswert charakterisierenden Flüssigkeit gefüllt.
Das Bereitstellen der Integrierung der Flüssigkeit in das ringförmige Auswuchtsystem beruht prinzipiell auf den folgenden Überlegungen:
* Ohne die Flüssigkeit und bei niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Trommel würden die Auswuchtkörper entlang des untersten Teils des Ringes aufgrund ihres Gewichtes rollen, was in erheblichem Lärm resultieren würde.
* Bei Erhöhen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel müssen die Auswuchtkörper durch Widerstand beschleunigt werden, um ihnen zu ermöglichen, ihre Positionen einzunehmen; es ist daher notwendig, daß die Flüssigkeit ausreichend viskos ist.
* In der Abbremsphase am Ende eines Trockenschleudergangs oder bei Umdrehen der Rotation der Trommel im Verlauf des Waschvorgangs sollte das Fallen der Auswuchtkörper in den niedrigsten Teil des Ringes abgebremst werden, um die metallischen Geräusche, die aufgrund der Kollisionen der Körper miteinander erzeugt werden, effektiv zu dämpfen.

Die Viskosität als eine Funktion der Temperatur

Die Viskosität "η" einer Flüssigkeit ist ein Maß seiner internen Reibung. Sie ist abhängig von dem Wert der Temperatur in Übereinstimmung mit einer Exponentialfunktion, die als η(T) = A * e-B/T ausgedrückt wird (Fig. 5).
Wobei
T = der Wert der Temperatur
A und B = zwei Parameter, die in erster Linie von dem Typ der Flüssigkeit abhängen.
Ein Steigen der Temperatur resultiert deshalb in einer Verringerung der intrinsischen Viskosität der Flüssigkeit. Die Viskosität einer Flüssigkeit ist wichtig, weil die viskose Reibungskraft "Fη" nach folgendem Gesetz davon abhängig ist:
Fη = η * S * dν/dz
wobei
-η = der Koeffizient der dynamischen Viskosität der Flüssigkeit ist, wie oben definiert wurde,
-S = die Berührungsfläche zwischen einem Körper und der Flüssigkeit,
- dν/dz = der Geschwindigkeitsgradient der Flüssigkeit über die Entfernung zwischen der Wand des Ringes und der Berührungsfläche des schwebenden Körpers.
Im Hinblick auf dieses Gesetz wird angemerkt, daß für einen gegebenen Geschwindigkeitsgradienten der schwebenden Körper relativ zu der Flüssigkeit, die Reibungskraft Fη geändert werden kann, durch Ändern entweder der Abmessungen der Berührungsfläche "S" des Körpers oder des Viskositätskoeffizienten "η" der Flüssigkeit.
Da der Viskositätskoeffizient abhängig von dem Wert der Temperatur ist, folgt daraus, daß die viskose Reibungskraft abhängig von der Temperatur ist.
Da die Ringe mit der Trommel der Waschmaschine verbunden sind und in direkter Berührung mit der Waschflüssigkeit stehen, sind sie Temperaturschwankungen zwischen +5ºC und +80ºC ausgesetzt. Das erfordert eine Flüssigkeit, dessen Viskositätsbereich bei diesen Betriebstemperaturen spezifische Anforderungen erfüllt, nämlich reduzierte Lärmgerzeugung und die Fähigkeit, die schwebenden Körper durch den Ring mitzuziehen.
Unter Berücksichtigung dieser Argumente könnte man geneigt sein, eine Flüssigkeit mit einer hohen Viskosität auszuwählen. Diese Auswahl würde jedoch aufgrund folgender Aspekte in Frage gestellt werden:
* Wenn die Viskosität extrem hoch ist, werden die schwebenden Körper sofort mit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Waschvorgangs mitgezogen, um effektiv als ein einziger Körper zu agieren. Dies könnte das Überhitzen des Motors aufgrund der erhöhten Ausgabeanforderung für die Aufwärtsbewegung der Körper sein.
* Wenn die Viskosität extrem hoch ist, erfolgt das Positionieren der Körper gegenübergesetzt der Unausgeglichenheit der Ladung extrem langsam mit der Gefahr, daß die Kräfte der Unausgeglichenheit weiter gesteigert werden.
* Es ist bekannt, daß in dem Fall einer Flüssigkeit mit hoher Viskosität, die Viskosität starke Veränderungen aufweist, in Erwiderung auf Veränderungen der Temperatur. Während zum Beispiel die Viskosität von Wasser um einen Faktor 3 in dem Temperaturbereich zwischen 5ºC und 85ºC variiert, kann die eines typischen Schmieröls um einen Faktor 50 variieren. Im Hinblick auf die Anforderung, daß das Verhalten des Systems sich nicht um einen höheren Grad innerhalb dieses Temperaturbereichs verändern soll, ist es erforderlich, seine Aufmerksamkeit auf weniger viskose Flüssigkeiten zu richten.
Wegen dieser Gründe wurden in einer Reihe von Experimenten eine Vielzahl von Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskositäten vorbereitet. Dies wurde erreicht durch das Mischen verschiedener Flüssigkeiten bekannter Viskositäten. Die Viskosität der Mischung kann auf die folgende Weise geschätzt werden.

Die Viskosität von Mischungen

Für eine einzige Flüssigkeit wird die Auswirkung ihrer Viskosität mit Hilfe des folgenden Modells beschrieben.
* Ein Körper der Flüssigkeit ist zwischen zwei Wänden eingesperrt.
* Eine der Wände ist befestigt, während die andere, die mit einer Entfernung "d" von der befestigten Wand angeordnet ist, sich mit einer Geschwindigkeit "v" bewegt.
* Die Flüssigkeit in der Nähe der Wände nimmt die Geschwindigkeit der jeweiligen Wand an: Geschwindigkeit "v" neben der bewegenden Wand und "0" neben der befestigten Wand (Fig. 6).
In dieser Figur geben die horizontalen Pfeile die Geschwindigkeitsvektoren der Flüssigkeit an unterschiedlichen Entfernungen von der befestigten Wand an. Für dieses Modell gilt die Formel für die Kraft, die zum Verschieben der bewegbaren Wand erforderlich ist, wobei angenommen wird, daß die Fläche gleich 1 ist:
F = η * (ν - 0)/d
Analog kann in einer ersten Annäherung einer Mischung (m1 + m2) von zwei Flüssigkeiten mit den jeweiligen Mengen m1 und m2 als zwei überlagerte Flüssigkeiten betrachtet werden, der als miteinander gemischt (Fig. 7).
An der Schnittstellen zwischen den zwei Flüssigkeiten wird angenommen, daß Flüssigkeit 1 durch die Flüssigkeit 2 mitgezogen wird. Die Flüssigkeiten und Oberflächen oder Schnittstelle werden jeweils Verlade- oder Bremszugkräften (entraining or braking drag forces) unterworfen (Fig. 8A).
Da alle Schichten der Flüssigkeit sich grundsätzlich mit einer einheitlichen Geschwindigkeit bewegen, d. h. ohne irgendwelche Beschleunigungen, müssen die Kräfte F1 und F2 gleich sein.
F1 = F2.
Für Flüssigkeit 1 gilt
F1 = η1 * ν1/d1
Durch mathematisches Weiterführen dieser Beziehungen und Erweitern auf den Fall von zwei zeitgleich benutzten Flüssigkeiten erhält man die "durchschnittliche" Viskosität.
Für die Zwecke des Modells kann die Dicke (d1, d2) der Schichten durch die Quantitäten (m1, m2) der zwei Flüssigkeiten ersetzt werden.
Die resultierende Argumentation rechtfertigt die universale Anwendung der Formel, die die Mischung der zwei überlagerten Schichten darstellt. Anstelle von zwei Schichten ist es deshalb zum Beispiel möglich, ein vierschichtiges Modell, wie in Fig. 8B gezeigt, zu beschreiben.
Die Formulierung der entsprechenden Gleichungen für die vier Schichten analog zur Formulierung mit Bezug auf die zwei Schichten wird letztendlich dieselbe Formel liefern, die für zwei Schichten gültig ist. Dies ist ebenfalls eindeutig von Fig. 8B, in der das Gesamtgeschwindigkeitsprofil ähnlich dem des zweischichtigen Modells ist, bestehend aus Flüssigkeiten 1 und 2, wobei die Flußgeschwindigkeiten irgendwelcher zwei Flüssigkeiten an ihrer Schnittstelle selbstverständlich gleich sind.
Die obere Grenze dieser Untergliederung ist eine unendliche Zahl von Schichten entsprechend einer wesentlich homogenen Mischung.
Die Viskosität einer Mischung, zusammengesetzt aus
x% einer Flüssigkeit von 400 cP und
100 - x% einer Flüssigkeit von 100 cP
ist anhand eines Beispiels in dem Diagramm der Fig. 9 dargestellt.
Berechnung der Kräfte, die auf die Rollen in dem Auswuchtring wirken:
Für optimale Ergebnisse wurde die Auswuchtmasse als bestehend aus soliden Körpern in der Form von Rollen oder Zylindern bestimmt, weil die Masse davon quer zur Richtung der Bewegung maximiert wird.
Eine Rolle, die sich in einem ringförmigen Hohlraum befindet, ist drei Kräften ausgesetzt, wie diagrammatisch in Fig. 10 gezeigt:
* Schwerkraft: fg
* Schubkraft der Flüssigkeit: fp
* viskoses Ziehen der Flüssigkeit: fa
Diese Kräfte werden, wie nachfolgend gezeigt, berechnet.

Die Schwerkraft:

Diese Kraft wirkt auf die Verschiebung der Rollen, allein mit der Komponente:
ga = r²π * x * (ρr - ρ ) * g * sin(w)
wobei
r = Radius der Rolle
x = Länge der Rolle
ρr = Dichte der Rolle
ρfl = Dichte der Flüssigkeit
g = Beschleunigung der Schwerkraft
w = Winkel zwischen der Rolle und der Vertikalen

Die durch die Flüssigkeit ausgeübte Schubkraft:

Wenn ein Ring teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist und sich gleichmäßig in eine Richtung dreht, wird die Flüssigkeit aufgrund der Reibung zwischen den Wänden des Ringes und der Flüssigkeit mitgezogen, wodurch ein Höhenunterschied an den zwei Endflächen des flüssigen Körpers entsteht, wie diagrammatisch in Fig. 11A gezeigt.
Vom Blickpunkt des rotierenden Ringes scheint die Flüssigkeit darin im Ansprechen auf den Druckunterschied "dp" zu fließen.
Dieser Fluß "V" der Flüssigkeit wird wie folgt berechnet:
Die Formel für den Fluß einer Flüssigkeit in einem ringförmigen Rohr kann in relevanter Literatur unter der Bezeichnung "Hagen-Poiseuille Formel" gefunden werden. Im Fall eines Ringes mit rechteckigem Querschnitt ist diese Formel jedoch nicht di rekt anwendbar. Durch Verwenden des Konzeptes äquivalenter Radien kann jedoch ein rechteckiger Querschnitt annäherungsweise auf die gleiche Weise behandelt werden wie mit einem kreisförmigen Querschnitt.
equivalenter Radius = 2 * Querschnittsfläche/Umfang
Das bedeutet: R = a * b / a + b
wobei: a = Breite des Querschnitts des Ringes
b = Höhe des Querschnitts des Ringes
Dieser äquivalente Radius wird in der Hagen-Poiseuille Formel aufgenommen:
dp = 8 * η * V/R&sup4; * π
wobei "V" der Fluß der Flüssigkeit in m³/sec. ausgedrückt ist, was von der Umdrehungsgeschwindigkeit "v" des Ringes und seiner Querschnittsfläche berechnet wird:
Vvorläufig =(ν * Dring * π/60) * a * b (ohne Korrektur für den Fluß durch Spalten).
"dp" ist daher der Druck, der durch die Flüssigkeit auf eine Trennwand ausgeübt wird, die in den Ring eingefügt wurde, um die Rotation der Flüssigkeit zu hindern (Fig. 11 B).
In dem Fall eines Auswuchtringes, der eine Rolle enthält, würde der Druck "dp" auf die Rolle mit folgender Kraft wirken:
p = dp * (x * y)
wobei x = Länge der Rolle
y = Durchmesser der Rolle.
Wenn der Fluß "V" in die Formel eingefügt wird, muß in diesem Fall die Tatsache berücksichtigt werden, daß die Rolle den Fluß des Öls innerhalb des Ringes nicht vollständig blockiert, da immer ein kleiner Bruchteil des Flusses durch die Spalten zwischen der Rolle und den Wänden des Ringes fließen wird:
V = Vvorläufig - Va - Vb
wobei Va = Fluß der Flüssigkeit durch die Spalten zwischen der Seite "a" und der Seite "x" der Rolle
Vb = Fluß der Flüssigkeit durch die Spalten zwischen den zwei Seiten "b" und der Seite "y" der Rolle
Daher muß eine Formel für die Berechnung von Va und Vb gefunden werden.
Reibungskräfte in den Spalten zwischen der Rolle und dem Ring:
Mit Bezug auf Fig. 12 kann das bekannte Reibungsgesetz angewandt werden:
= η * S * du/dz
In dem vorliegenden Fall wird die Reibungskraft "fa" für die seitliche Spalte der Rolle wie folgt ausgedrückt:
a = η * 2 * Spastigha * u/sb
Der Ausdruck für den Fluß durch die seitlichen Spalten ist:
Vb = b * sb * u/2
Dies stammt daher, weil aufgrund der Symmetrie die Flüssigkeit mit der Geschwindigkeit (u/2) relativ zu der Rolle fließt. In der oberen Spalte setzt sich die durch die Wand des Ringes ausgeübte Zugkraft durch, weil die Flußgschwindigkeit der Flüssigkeit relativ zu der Rolle ungefähr "u" ist:
Va = a * sa * u
"Va" und "Vb" werden benutzt, um den Fluß "V" in der Berechnung der Schubkraft zu korrigieren, und der korrigierte Wert "V" wird für die Berechnung von "dp" und folglich "fp" benutzt.

Berechnung des Verschiebungswinkels:

In bezug auf die Fig. 10, im ausgeglichenen Zustand:
fga = fp + fa
entsprechend, wenn der Ring zum Rotieren gebracht wurde, bewegt sich die einzelne Rolle entsprechend dem Winkel:

Der Formfaktor (shape factor)

Von den theoretischen Überlegungen, die im vorherigen Absatz mit Bezug auf eine einzelne Rolle besprochen wurden, kann erkannt werden, daß die darauf wirkende resultierende Kraft wie folgt ausgedrückt werden kann:
F = η · (einen Faktor umfassend physische und geometrische Parameter).
Da dieser Faktor nicht von der Temperatur abhängig ist, ist es zweckmäßig, ihn so auszuwählen, daß er einen ausreichend großen Betrag hat, um somit eine Reibungskraft zu erhalten, die der von Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität entspricht.
Im Hinblick darauf, daß für Flüssigkeiten dieses Typs die Abhängigkeit der Viskosität von der Temperatur einen kleineren Betrag hat, wird die Reibungskraft ebenfalls weniger abhängig von der Temperatur sein.
Auf den Formfaktor kann teilweise eingewirkt werden, wenn es möglich ist, Produktionstoleranzen zu akzeptieren, vor allem im Hinblick auf die Dicke der Ringe und die Dimensionen der schwebenden Körper.
Was die Form eines einzelnen schwebenden Körpers betrifft, wird es bevorzugt, Körper mit ringförmiger Geometrie für ihre Fähigkeit innerhalb der Ringe zu rollen, auszuwählen. Eine spezifische Auswahl soll gemacht werden zwischen sphärischen und zylindrischen Körpern.
Noch einmal Bezug nehmend auf die Beziehung zwischen der viskosen Reibungskraft "F" und der Berührungsfläche "S" wird es bevorzugt, Körper zylindrischer Form auszuwählen, deren Berührungsoberfläche an allen Punkten gleich weit von der Wand des Ringes entfernt ist. In dem vorliegenden Fall bedeutet dies Rollen, die sich innerhalb eines Ringes mit rechteckigem Querschnitt bewegen (wie bereits in der vorhergehenden Analyse angenommen).
Die Wichtigkeit des Formfaktors nimmt mit dem Verringern der Breite der Spalte zwischen der Rolle und der Wand des Ringes zu.

Zusammenfassung und Definition der Betriebszustände:

Die vorhergehenden Überlegungen und anfänglichen Tests haben ein Umschreiben der Betriebszustände des System erlaubt:
* Bei der Waschgeschwindigkeit sollten die Rollen in einer einheitlichen und zufälligen Weise verteilt seid, so daß keine Probleme im Zusammenhang mit Lärmerzeugung durch Rollen oder Rutschen in dem unteren Teil des Ringes entstehen oder im Hinblick auf eine nicht einheitliche Last auf den Motor, die durch die Anstrengung des Hochziehens eines "Blockes" von Rollen verursacht wird.
* Bei der Trockenschleudergeschwindigkeit sollten die Rollen schnell plaziert werden ohne Erzeugen von Lärm am Ende des Trockenschleudervorgangs.
In den Fig. 13A, 13B und 14 wird das Verhalten der Rollen (rollen, verteilen, sperren) bei der Wasch- und Trockenschleudergeschwindigkeit diagrammatisch gezeigt, in Abhängigkeit von der Gesamtreibung, die auf die Rollen wirkt und das entsprechende Positionieren der Rollen. Von den obigen Überlegungen folgt, daß die "Reibung" wie folgt bestimmt wird:
- die Viskosität der Flüssigkeit
- der generische Formfaktor (eine Funktion der Distanz zwischen den Rollen und der Wand des Ringes, und
- die Dimensionen der Rollen.

Experimentieren

Durch Variieren des Typs der Flüssigkeit, des Formfaktors und der Dimensionen der Rollen in einem experimentellen Ring, wurde angestrebt, eine optimale Kombination zum Erhalten des erwünschten funktionalen Verhaltens zu finden. Diese Experimente mußten über die gesamte Bandbreite der möglichen Betriebstemperaturen ausgeführt werden.
Mit dem Ziel des Verifizierens der oben formulierten theoretischen und mathematischen Annahmen mußte eine Serie von Experimenten ausgearbeitet und ausgeführt werden, zum Untersuchen des wirklichen Verhaltens, um eine optimale Lösung zu erhalten.

Die Prototypen

Für die oben beschriebenen Experimente wurden zwei unterschiedliche Maschinenprototypen benutzt, wobei jede eine herkömmliche Waschmaschinenvorrichtung umfaßte, die in einem steifen Testrahmen montiert war, in dem die Vorrichtung von oben mit zwei Federn gehängt war und von unten durch zwei Reibungsstoßdämpfer unterstützt wurde.
Jede Waschvorrichtung hat einen elektrischen AC-Kollektormotor, der mit einer Übertragungsrate von 1 : 10 betrieben wird, durch Verwendung eines Riemenantriebs, wie z. B. den Typ, der im Handel als MEGADYNE EL1200 J6 bekannt ist, zwischen dem Motor und den Trommelflaschenzügen.
Starr mit der Vorderseite und Rückseite jeder Trommel, wurden entsprechende Anzahlen von konzentrischen Ringen verbunden, die eine Flüssigkeit und eine Anzahl von Rollen enthalten, die entwickelt wurden, um irgendwelche Unausgeglichenheiten, die während der Trockenschleuderphase entstehen, auszubalancieren.
Die Ringe sind zweiteilige Konstruktionen, die eine Basis und einen Deckel umfassen, der an der Basis mit Schrauben befestigt ist. Der Deckel ist aus Polymetamethylacrylat und die Basis aus einem Plolycarbonat mit Calciumcarbonat als Füllmaterial.
Ein erster Prototyp wurde auf jeder Seite mit vier konzentrischen Ringen ausgestattet (kommt von Fig. 15A) und der andere mit drei konzentrischen Ringen (kommt von Fig. 15B), wobei die Ringe der entsprechenden Gruppen eng nebeneinander angeordnet sind.
Die Rollen, die in jedem Ring enthalten sind, waren aus einem Eisenmaterial.
Die ersten Experimente der Serie wurden mit den folgenden Konfigurationen ausgeführt:

PROTOTYP 1

132 Rollen des gleichen Typs wurden in beide Gruppen der Ringe plaziert. Jede Rolle hat einen Durchmesser von 13 mm, eine Länge von 9 mm und ein Gewicht von 10 Gramm. Die Spalten zwischen jeder Rolle und der Wand des entsprechenden Ringes waren 0,5 mm in der Ebene des Durchmessers der Rolle und 0,75 mm in der Ebene seiner Länge.

PROTOTYP 2

57 identische Rollen wurden in die Ringe der Gruppen an der Frontseite und der Rückseite plaziert. Jede Rolle hat einen Durchmesser von 17 mm, eine Länge von 10 mm und ein Gewicht von 17,5 g. Die Spalten zwischen jeder Rolle und der Wand des Ringes in den Ebenen des Durchmessers und der Länge waren 0,5 mm.

Die Flüssigkeiten

Da der Temperaturbereich, dem die Flüssigkeit während eines Waschvorgangs einer Waschmaschine ausgesetzt ist, wie bereits angemerkt wurde, sich von ca. +5ºC bis +80ºC erstreckt, ist es notwendig, die Eigenschaften geeigneter Flüssigkeiten mit Bezug auf ihre Viskositäten innerhalb dieses Temperaturbereichs zu untersuchen. Die entsprechenden Werte wurden in erster Instanz bestimmt durch das Verwenden eines BROOKFIELD RVT Viskositätsmeßgeräts.
Die verschiedenen Temperaturen der Flüssigkeiten zwischen +5ºC und +80ºC wurden durch das Plazieren der jeweiligen Flüssigkeit in jeweils einen Kühlschrank und einen Mikrowellenofen erhalten. Die auf diese Art analysierten Flüssigkeiten sind handelsüblich bekannt unter den Bezeichnungen:
1. SPINESSO 10
2. SPINESSO 20
3. MASCHERPA 1579A
4. K (Produkt der Firma Henkel Chimica S. p. A.)
5. KLUEBER FLUID 9R 100
6. STRUCTOVIS FHD
7. H (Produkt der Firma Henkel Chimica S. p. A.)
Die Flüssigkeiten "H" und "K" sind Waschmittel für industrielle Zwecke und die restlichen sind Öle.
Für jede der Flüssigkeiten wurde ein Diagramm erstellt, welches die Viskosität der Flüssigkeit in Abhängigkeit der Temperatur zeigt, wie in Fig. 16 bis 22 dargestellt. Wie diese Diagramme zeigen, variiert die Variation des Viskositätsbereiches von einer Flüssigkeit zur anderen mit bedeutenden Beziehungen zwischen Temperatur und Viskositätsbereichen. Vor allem zwischen den analysierten Flüssigkeiten wurde die mit STRUCTOVIS FHD bezeichnete Flüssigkeit als diejenige gefunden, mit der größten Viskosität von 1600 mPas bei + 5ºC und zurückgehend bis 62,4 mPas bei + 80ºC, während die mit SPINESSO 10 bezeichnete Flüssigkeit die geringste Viskosität innerhalb dieses Temperaturbereichs hat, zurückgehend von 74 mPas bei + 5ºC auf 22 mPas bei 80ºC (mPa·s = millipascal sec).
Um es zu ermöglichen, das die erhaltenen Werte miteinander verglichen werden, sind sie in Tabelle A zusammengefaßt, wobei die niedrigste und höchste Betriebstemperatur und eine angenommene Umgebungstemperatur von 20ºC gezeigt werden. Tabelle A
Eine erste Analyse der erhaltenen Daten wird gewisse Schlußfolgerungen ergeben. Sofern eine Flüssigkeit eine konstante Viskosität bei variierenden Temperaturen hat (eine "Newton" Flüssigkeit) nicht unter Berücksichtigung kommt, sollte der Parameter, der die Auswahl bestimmt, sollte die geringste Viskositätsvariation innerhalb des gegebenen Temperaturbereichs haben. Unter dieser Berücksichtigung, würde die Auswahl auf die Flüssigkeit SPINESSO 10 mit einem Viskositätsvariationsbereich von 74 bis 20 = 54 fallen.
Diese Charakteristik allein ist jedoch nicht ausreichend für die Rechtfertigung der Auswahl dieser Flüssigkeit, insofern als es noch zu bestimmen bleibt, ob die entsprechenden Viskositätswerten geeignet sind, schwebenden Körpern, d. h. Rollen, zu erlauben, die richtigen Positionen einzunehmen.
Ein zweiter bedeutender Parameter für die Auswahl einer geeigneten Flüssigkeit ist das Verhältnis zwischen dem größten und dem kleinsten Viskositätswert; je kleiner dieses Verhältnis, umso größer ist logischer Weise die Wahrscheinlichkeit, das die entsprechende Flüssigkeit als geeignet befunden wird.
Das Verhältnis zwischen dem größten und dem kleinsten Viskositätswert erlaubt jedoch nur eine relative Bewertung, weil sie nicht den absoluten Viskositätswert widerspiegelt; in jedem Fall, jedoch, ist es eine Anzeige für die Qualität, die in der Untersuchung der spezifischen Mischungen berücksichtigt werden sollte.
Unter den auf solche Art analysierten Flüssigkeiten, ist diejenige, die ein bestes solches Verhältnis aufweist, diejenige, die mit MASCHERPA 1579A bezeichnet ist, mit einem Wert von 77,6 : 22, d. h. ungefähr 3.5.
Es ist bekannt, daß eine der Flüssigkeiten mit einem bescheidenen größten - kleinsten Viskositätsverhältnis innerhalb des untersuchten Temperaturbereichs destilliertes Wasser ist, mit einem Viskositätsvariationsbereich zwischen ungefähr 16 mPa·s und 7 mPa·s in dem gegebenen Temperaturbereich.
Im Hinblick auf die geringen Kosten und unabhängig der Tatsache, daß der absolute Viskositätswert zu niedrig für den direkten Gebrauch in dem zu untersuchenden Auswuchtsystem ist, kann destilliertes Wasser immer noch eine wichtige Rolle für das Anpassen der Viskosität mancher der oben genannten Flüssigkeiten spielen.
Während einerseits Wasser nicht wirklich zum Mischen mit Ölen geeignet ist, ist es höchst nützlich, zum Mischen mit Waschmitteln.

Die Tests

Eine Serie von Tests wurde ausgeführt mit den oben beschriebenen Prototypen, wobei die einzelnen Variablen selektiv variiert wurden.
Eine erste Gruppe von Tests wurde darauf ausgerichtet, bei Umgebungstemperaturen von ungefähr 25ºC die Verteilung der Rollen bei einer Waschgeschwindigkeit von 55 rpm der Trommel zu beobachten und bei unterschiedlichen Viskositätswerten der in den Ringen enthaltenen Flüssigkeit, um unterschiedliche Betriebstemperaturen zu simulieren.
Die verwendete Flüssigkeit in diesen Tests war eine Mischung aus einem im Handel unter der Marke DASCH verfügbaren Waschmittel und destilliertem Wasser.
In beiden der verwendeten Prototypen der ersten Gruppe der Tests wurden die Ringe mit krenelierten internen Wandoberflächen ausgebildet, wobei in den Tests festgestellt wurde, daß die inneren Wandoberflächen der Ringe vorzugsweise glatt sein sollten.
In dem Fall des Prototyps mit drei konzentrischen Ringen an jeder Wand, wurde eine gute Verteilung der schwebenden Körper oder Rollen unter diesen Bedingungen mit Viskositätswerten der Flüssigkeit zwischen 70 mPa·s und 200 mPa·s beobachtet. Es ist wichtig zu beobachten, daß die Rollen, so lange sie in den unteren Teilen des Ringes bei niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Trommel gruppiert waren, sich gegenseitig gestört haben, so daß sie entlang der Wand gleiten, anstelle daran zu rollen, wodurch Lärm erzeugt wird. Der höchste Lärmpegel wurde jedoch erreicht, wenn die Umdrehung der Trommel gestoppt wurde und bei einer Viskosität der Flüssigkeit zwischen ungefähr 70 und 150 mPas, wobei der Lärm hauptsächlich durch das Aneinanderstoßen der Rollen miteinander erzeugt wurde.
In dem Fall des Prototyps mit vier Ringen auf jeder Seite, wurde beobachtet, daß die schwebenden Körper, d. h. Rollen, bereits in kompakten Gruppen bei relativ geringen Viskositätswerten von ungefähr 20 mPas mitgezogen wurden, mit eindeutigen Schwierigkeiten des Motors eine konstante Umdrehungsgeschwindigkeit beizubehalten und mit übermäßigen Schwingungen der Trommel-Wannenvorrichtung.
Die Waschgeschwindigkeit einer elektronisch gesteuerten Waschmaschine, die sich in der Produktion befindet, erreicht den Wert von 55 rpm, gefolgt von einer Verkleinerung dieses Wertes auf 40 rpm für eine kurze Dauer von ungefähr 23 sec, wie in dem Diagramm der Fig. 23 gezeigt. Wenn die oben dargestellten Kriterien unter diesen variierenden Umdrehungsgeschwindigkeitsbedingungen beobachtet werden, wird festgestellt, daß der Effekt des unenrwünschten Geräuscherzeugens noch deutlicher wird.
Aus diesem Grund und auch hinsichtlich der Tatsache, daß die Rollen in der verwendeten Konfiguration erheblichen Zentrifugalkräften ausgesetzt werden, die plastische Deformationen der Flächen, die die Rollen unterstützen, verursachen können, wurden weitere Tests mit einem modifizierten Formfaktor in dem System mit vier Ringen unter Verwendung von Rollen mit kleineren Dimensionen durchgeführt.
Die original Rollen wurden daher mit ähnlich geformten Rollen mit einem Durchmesser von 13,5 mm ersetzt, wodurch eine Spalte zwischen den Rollen und den Wänden des Ringes von 0,75 mm in der Ebene der Länge der Rollen (= 9 mm) und 1,0 mm in der Ebene, die dem Durchmesser der Rollen entspricht, entsteht, wie diagrammatisch in Fig. 24 dargestellt.
Die Gruppen der Rollen breiten sich über einen Winkel von ungefähr 140 Grad entlang des Umfangs der entsprechenden Ringe aus und stellen eine Masse von ca. 830 g dar, wodurch eine Gesamtmasse von 1.660 g resultiert.
Unter diesen Bedingungen und unter Berücksichtigung der erhöhten Schwerkräfte, wurde erwartet, daß die Rollen in einer Flüssigkeit mit einer höheren Viskosität, als die, die vorher etabliert wurde, in einer kompakten Gruppe entlang der Ringe getragen werden.
In einer Serie von Tests, die mit dieser Konfiguration und unter Verwendung von Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskositäten ausgeführt wurden, wurde festgestellt, daß die beste Verteilung der Rollen bei einer Flüssigkeit in einer Viskosität zwischen ungefähr 30 mPa·s. und etwas über 200 mPa·s. erhalten wird.
Zur gleichen Zeit wurde festgestellt, daß Lärmerzeugung im Vergleich zu dem Dreiringsystem erheblich reduziert war, obwohl sie in dem Fall von Flüssigkeiten mit Viskositäten unter 40 mPa·s immer noch als erheblich angesehen wurde.
Nach Beendigung dieser Serie von Tests wurden weitere Untersuchungen ausgeführt, um das Verhalten des Systems bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten mit einer konzentrierten unausgeglichenen Masse, die innerhalb der Trommel plaziert wurde, zu untersuchen.
Diese nachträgliche Serie von Tests wurde auf den Betrieb des Prototyps mit vier Ringen gerichtet, unter Verwendung von Rollen mit dem Durchmesser von 13,5 mm und bei Umdrehungsgeschwindigkeiten zwischen 400 rpm und 700 rpm. Diese Geschwindigkeiten wurden erreicht, durch Abweichen von 55 rpm, gefolgt von einem kurzen Zeitraum von ungefähr 14 sec bei 85 rpm. Der Betrieb bei 85 rpm diente auch der Bestimmung des "Gegengewichts", ein Koeffizient, der von einer mathematischen Funktion von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Trommel abgeleitet wurde. In dem Fall eines zentral in der Trommel plazierten Gegengewichts von 1,5 Kg, resultierte dieser Koeffizient in einem maximalen Wert von 4.680. Die demnach ausgeführten Tests demonstrierten ein zufriedenstellendes Verhalten mit schnellem Plazieren der Rollen auf der Gegenseite der unausgeglichenen Masse, solang die Viskosi tät der Flüssigkeit nicht ungefähr 120 bis 130 mPa·s. überschreitet. Bei höheren Viskositätswerten übt die Flüssigkeit übermäßigen Zug auf die Rollen aus, wodurch bewirkt wird, daß sie ihre räumlich verteilten Positionen entlang der entsprechenden Ringe beibehalten.
Die Erbebnisse dieser Tests sind in der unten angegebenen Tabelle B angegeben: Tabelle B
Von Bedeutung sind die unterschiedlichen Konfigurationen, die durch die Rollen eingenommen werden, in Erwiderung auf die Größe der unausgeglichenen Masse.
In dem Fall einer Masse von 1,5 Kg zentral innerhalb der Trommel plaziert, tendieren alle Rollen dazu, sich auf der Gegenseite zu plazieren, während in dem Fall einer unausgeglichenen Masse von ungefähr 1 Kg einige der Rollen sich in Phase damit plazieren, so daß die zu kompensierende Masse nicht überschritten wird.
Was den bei einer Geschwindigkeit von 85 rpm erreichten Gegengewichtskoeffizienten betrifft, liegt der Maximalwert gerade unter 3000.
Zum Zweck des Vergleichs wurde der Gegengewichtskoeffizient für eine typische Waschmaschine, die heutzutage hergestellt wird, mit der gleichen Wannen- Trommelanordnung, dem selben Motor und dem gleichen Riemenantriebsübertragungsverhältnis bestimmt. Die demnach ermittelten Werte waren immer ungefähr 4.680.
Die unten angegebene Tabelle C zeigt die Ergebnisse dieser Tests, wobei die am meisten repräsentiven Werte mit Bezug auf die Rollenkonfiguration, die diagrammatisch in Fig. 24 gezeigt ist, gegeben werden: Tabelle C
In allen demnach ausgeführten Tests wurden die besten Ergebnisse mit einem Auswuchtsystem mit den folgenden Charakteristiken erhalten:

Ringe und Rollen:

Zwei Scheiben von Ringen jeweils an der vorderen Seite und Rückseite der Trommel angeordnet;
Wände der Ringe glatt, mit den Abmessungen 10,5 · 14,5 mm, mit Radien r&sub1; = 210 mm, r&sub2; = 194 mm, r&sub3; = 177 mm, r&sub4; = 166 mm;
132 Rollen für jede Scheibe, angeordnet in individuellen Ringen, so daß ein Winkel von weniger als ungefähr 145 Grad belegt wird;
Durchmesser der Rollen 13,5 mm, Länge 9 mm, Gewicht ungefähr 10 g.
Viskosität der Flüssigkeit (Fig. 25): zufriedenstellende Gesamtergebnisse und Verbesserung über den Stand der Technik wurden mit gegebenen Toleranzen erhalten mit Bezug auf:
* die Dimensionen der Rollen,
* die Spalten zwischen Rollen und entsprechenden Ringen,
* die Positionsbestimmung der Rollen und
* die Viskosität der Flüssigkeit
wie in den angefügten Ansprüchen definiert.

Claims

1. Eine Waschmaschine, vor allem für den Gebrauch im Haushalt, umfassend ein äußeres Gehäuse, eine Waschwanne, eine perforierte Trommel zylindrischer Form, die in der Wanne montiert ist, zum Drehen um ihre Achse während der Wasch- und Trockenschleuderphase, wobei die Trommel ein dynamisches Auswuchtsystem hat, welches eine Vielzahl von ringförmigen hohlen Körpern umfaßt, die eine geschlossene rechteckige Querschnittsstruktur haben und jeweils eine Vielzahl von bewegbaren Körpern zylindrischer Form enthalten, die sich frei innerhalb der hohlen Körper bewegen können, mit ihren jeweiligen Achsen parallel zu der Achse der Trommelrotation, und eine Flüssigkeit mit Gleiteigenschaften, vor allem Öl, in den hohlen Körpern enthält und angepaßt ist, sich selbst entlang des Umfangs der hohlen Körper und zwischen den zylindrischen Körpern zu verteilen, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vielzahl von ringförmigen hohlen Körpern konzentrisch zueinander an einem Ende der Trommel angeordnet sind, wobei ihre Achsen mit der Achse der Trommelrotation zusammenfallen und die Gleitflüssigkeit eine Viskosität zwischen 40 und 130 mPa·s hat.

2. Waschmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen hohlen Körper eine Querschnittsbreite zwischen 10 und 18 mm haben.

3. Waschmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Rollen zwischen 6 und 12 mm ist.

4. Waschmaschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier der ringförmigen hohlen Körper das dynamische Auswuchtsystem bilden.

5. Waschmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegenseitig angrenzenden ringförmigen hohlen Körpern die äußere zylindrische Oberfläche des inneren hohlen Körpers vollständig in Kontakt mit der internen zylindrischen Oberfläche des angrenzenden äußeren hohlen Körper ist.

6. Waschmaschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen hohlen Körper symmetrisch an den jeweiligen Wandenden der Trommeln angeordnet sind, mit Bezug auf eine Ebene, die orthogonal zur Achse der Trommelrotation ist.

7. Waschmaschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Körper, welche in den ringförmigen hohlen Körpern enthalten sind, über einen Winkel von weniger als 160º angeordnet sind, gemessen vom Schnittpunkt der Achse der Trommelrotation und einer Ebene, die im wesentlichen durch den entsprechenden ringförmigen hohlen Körper definiert ist.

8. Waschmaschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Körper einen Durchmesser zwischen 10 und 18 mm aufweisen.

9. Waschmaschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der zylindrischen Körper kleiner als die innere Breite der hohlen Körper ist, um einen Betrag zwischen 1 und 2 mm.

10. Waschmaschine nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Durchmesser der zylindrischen Körper kleiner als die innere Höhe der hohlen Körper ist, um einen Betrag, der nicht größer als 0.75 mm ist.