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| Federungsvorrichtung für Masohinen. |
| Die Erfindung bezieht sich auf eine Federungsvorrichtung |
| für Maschinen, welche zu verschiedenen Zeiten während |
| ihres Arbeitszyklus Vibrationen verschiedener Frequenzen |
| erzeugen, und betrifft insbesondere eine Federungsvor- |
| richtung für Wasch- und Schleudermaschinen. . . |
| Die Trommeln insbesondere von kommerziellen Hoehl.eißtunge- |
| wasch- und Sohleuderautomaten rotieren während eines |
| erheblichen Teils ihres Arbeitszyklus mit sogengnnten"--. |
| "',7laschdrehzahlen" von etwa 25 Umdrehungen pro Minute, wobei |
| während dieser @ Zeitspanne die Kleider in der, Maaohihe, |
| taumeln und dabei an den'Wänden der Trommel mit Krätteh' |
| aufschlagen, welche beispielsweise bei einer Wasch- und |
Schleudermaschine mit einem Fassungsvermögen von etwa 136 kg (300
lbs) mit bis zu etwa 1360 kg (3000 lbb) in Rechnung zu setzen sind. Da .'hasch-
und Schleudermaschinen dieser Art normalerweise in drei Kammerz aufgeteilt sind,
treten diese Stöße mit einer Frequenz von 3 x 25 d. h. 75 Malen pro Minute auf.
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Andererseits werden solche Maschinen gewöhnlich mit etwa 600 Umdrehungen
pro Minute betrieben, wenn ;1'asser aus der Wäsche abgezogen werden soll, d. h.
wenn sich die Maschine im Schleuderarbeitsgang befindet. Die Parameter und Formeln
für die Berechnung derSesonanzfrequenz eines Federungssystems für die Isolierung
einer solchen Faschine, welche etwa 4536 kg (10 000 lbs) wiegt, wenn sie mit einer
Drehzahl von 600 Umdrehungen pro Minute betrieben wird, sind wohlbekannt, und es
ist festgestellt worden, daß ein System mit einer Federkonstante von etwa 300 kg
/ cm ( 1340 lbs per ineh), einer statischen Ausgangsauslenkung von etwa 19,05 cm
(7 1/2 inches) und einer Resonanzfrequenz von etwa 70 min erforderlich ist.
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Unglücklicherweise liegt dieser Wert nahe bei der Frequenz von 75
min 1, mit welcher die Kleider die Trommel während des Taumelnp beäufschlageno Ferner
muß die Laschine, wenn sie von 25 auf 600 Umdrehungen pro Minute beschleunigt wird,
notwendigerweise die Resonanzfrequenz von 70 Umdrehungen
pro Minute
passieren. Dabei hat die Amplitude der Vibrationen die Tendenz, unendlich groL zu
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Federungsvorrichtung
zu schaffen, durch welche diese Nachteile ausgeschaltet werden und die Vibrationen
des Federungssystems bei der Resonanzfrequenz des S5-stems gedämpft werden, ohne
jedoch Einfluß auf die Vibrationen bei höheren Frequenzen, die beispielsweise bei
Schleuderdrehzahlen auftreten, zu nehmen.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß ein Federungssystem vorbestimmter
Resonanzfrequenz und eine Einrichtung zur Aufbriiiburi@ zusätzlicher Gegenkraft
auf die Maschine sowie eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die @Jirkung der
zusätzlicher: Gegenkraft dann verstärkt, wenn die Maschine im wesentlichen Vibrationen
im teereich der Resonanzfrequenz erzeugt.
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In weiterer Aus6estaltuii- der Erfindung kann äas Pederungs-System
eine iahe bei einer der von der kasohine erzeugten rreauenzen liegende Resonanzfrequenz
aufweisen und ein ';;iderlat;er, das mit der Maschine durch @wisohenschaltung des
_'ederunössystems in Koppelverbindung steht, und als Verstärkungseinrichtung für
die @fd'irkung der Gegenkraft eine Jrosseleiiirichtung in einem Druckmittelkreislauf,
dessen beaufsohl48-tes r`li der @eiativbewegung von
[email protected] und Widerlager
entgegenwirkt,
sowie eine Einrichtung vorgesehen sein, die das druckmittelbeaufsehlagte Organ nur
dann wirksam werden läßt, wenn die Frequenz der erzeugten Vibrationen sich der Resonanzfrequenz
nähert. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß das
Widerlager mit der Maschine über eine Mehrzahl von geschlossenen, ein Druckmittel
enhaltenden Zylindern, in deren jedem ein' mit einer Kolbenstange, welche auf einer
Seite durch den Zylinderverschluß hindurchgeführt ist, verbundener Kolben gleitbar
geführt ist, der über eine Federungseinrichtung mit dem Zylinder in Verbindung steht,
dadurch in Koppelverbindung steht, daß jeweils die Kolbenstange oder der Zylinder
mit dem Widerlager und das andere Teil mit der 'yIaschine verbunden ist, und daß
eine Einrichtung zur Regulierung des Widerstandes der Druckmittelströmung von einer
Kolbenseite auf die andere in Abhängigkeit von Änderungen der Frequenz der Vibrationen
vorgesehen ist.
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Erfindungsgemäß wird somit durch die einfache Maßnahme, eine frequenzabhängige
Einrichtung vorzusehen, welche den Durchfluß eines stoßdämpfenden Druckmittels so
regelt, daß dieses dann eine Dämpfwirkung auf die Vibrationen ausübt, wenn diese
sich in Bereich der Resonanzfrequenz eines federnden Lagerunge- oder Aufhängungssystems
befinden, bei beispielsweise von den Schleudergeschwindigkeiten herrührenden Frequenzen
jedoch verhältnismäßig stark außer Wirkung gesetzt wird, die der Erfindung zu Grunde
liegende Aufgabe mit einfachen und
billigen Mitteln gelöst.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnunggen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beaohrieben, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen
Ansichten gleiche Teile bezeichnen. Dabei zeigent Fig. 1 eine Vorderansicht einer
mit der Erfindung versehenen Wasch- und Schleudermaschine bei der Teile der Tragstützen
weggebrochen sind, um zwei der vier Stoßdämpfer zu zeigen, mittels derer die Maschine
gelagert ist;
Fig. 2 eine Detailansichtg welche einen der Stoßdämpfer mit
dem zugeordneten frequenzabhängigen Ventil zeigt; Fig. 3 eine Detail-Ansicht einer
andern Ausführungsform des Stoßdämpfers; und Fig. 4 ein Diagramm, welches
die Wirkung der Prequenz auf die Übertragung von Vibrationen durch ein konventionelles
Gummilager zeigt.
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Wie aus Figur 1 zu erkennen ist, ist die Wasch- und
Schleuder-
maschine
10 an einer Rahmenkonstruktion 11 gelagert, welche vier Tragstützen -12 aufweist.
Von der Spitze einer jeden Tragstütze herabhängend ist ein mit kombinierter Feder-
und Flüssigkeitskraft arbeitender Stoßdämpfer 13 mittels eines angeordnet. Das untere
Ende des Stoßdämpfers Kugelgelenkes 1# ist mittels eines zweiten Kugelgelenkes 16
an einem Flansoh 15 befestigt, welcher sich von der Wasch- und Sohleudermaeohine
| ihres |
| an einem unterhalb 3Schwerpunktes gelegenen Punkt |
| wegerstreckt. |
In Figur 2 ist gezeigt, daß jeder Stoßdämpfer 13 eine an der Tragstütze befestigte
Kolbenstange 17 und einen an der Wasch- und Schleudermaschine befestigten Zylinder
18 aufweist. Das untere Ende der Kolbenstange trägt einen Kolben 19, welcher im
Zylinder gleitet, und ist von einer ,Feder 20 umgeben, welche zwischen dem Kolben
19 und der (Deckkappe oder dem Oberteil 21 des Zylinders 18 zusammen-;presebar ist.
Der Zylinder enthält einen Vorrat an hydraui 'lisoher Druckmittelflüssigkeit 22,
welche ihn normalerweise I
Z
bis zum Pegel/füllt. Obethalb und unterhalb des
Kolbens ist der Zylinder an eine By-pass-Zeitung 23 angeschlossen, weloheÄ mittels
eines Ventils 24 regelbar ist, das wahlweise von verschiedenen Größen abhängig sein
kann, nämlich der (Rotationsgeschwindigkeit der Wasch- und Schleudertrommel, der
Frequenz der auf den Stoßdämpfer übertragenen Vibrationen oder der Amplitude dieser
Vibrationen, so daß es schließt, wenn
die Trommel sich mit solchen Drehzahlen
dreht, welche Vibrationen übergroßer Amplituden erzeugen. Bei geschlossenem Bypass
wird der Bewegung des Kolbens nicht nur durch die (Feder 20, sondern auch durch
die Flüssigkeit 22 Widerstand entgegengesetzt, indem der Kolben sich lediglich in
dem Maße bewegen kann, in dem die Flüssigkeit zusammengepreßt wird oder von einer
Kolbenseite auf die andere hinüberströmt. Das Ausmaß, bis zu dem dies möglich ist,
kann durch Einstellung des Abstandes zwischen den Kolbezikanten und dem
Zylinder
oder dadurch bestimmt werden, daß kleine durch den Kolben selbst hindurchgehende
Strömungsleitungen vorgesehen sind.
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Der Bypass kann aber auch dadurch erübrigt werden, daß statt seiner
eine Einrichtung zur Veränderung des Laufspiels zwischen Kolben und Zylinder in
Abhängigkeit von Veränderungen der Frequenz oder Amplitude der Vibrationen oder
der Drehgeschwindigkeit der Trommel vorgesehen wird. In Figur 3 ist eine Anordnung
dieser Art gezeigt, bei welcher der Umfang des Kolbens ein Rohr 25 veränderbaren,
nämlich vergrößer- oder verkleinerbaren Umfangs trägt, wobei die Kolbenstange und
der Kolben mit einer Zeitung 26 versehen sind. Ein Ventil 27 verbindet die Leitung
und das Rohr abwechselnd mit einer Druckluft- oder anderen Druckgasquelle und dem
Auslaß. Dieses Ventil kann ebenso wie das Ventil 24 in Abhängigkeit von der Trommelgeschwindigkeit
oder der Frequenz oder Amplitude der Vibrationen oder eines anderen spezifischen
Parameters arbeiten. Der der Bewegung des Kalbens dann, wenig das Rchr in seinem
Umfang vergrößert ist, entgebengesetzte `iliderstand wird auch noch durch die Reibun`_
zwischen Rohr und Zylinder-#vandung erhöht. In bestimmten ilen können.auch der obere
und untere,Versc:_l@i@ä des ":",-lii.ders 1E3 ebenso wie das in diesem enthaltene
Druck::_ittel `_i= Fortfall kommen, so daß die Größe der zusätzliehen
Gegenkraft
lediglich auf der Reibung zwischen des in seinem Umfang vergrößerten Rohr
und der Zylinderwandung beruht, um den von der Feder aufgebrachten Widerstand
beider Resonanzfrequenz des Federungssystems zu unterstützen.
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Gewünsohtenfalls kann entweder der Kolben oder der Bypass ein Abaperr-
oder Regulierventil 28 aufweisen, so daß das Druckmittel in bezug auf die
Begrenzung der Kolbenbewegung in einer Richtung wirksamer wird als in der anderen.
Es kann beispielsweise während des Waschvorganges erwünscht sein, die volle Dämpfungswirkung
zur Verfügung zu haben, um die Abwärtsbewegung der Maschine und entsprechend auch
des Zylinders 18 relativ zur Kolbenstange 17 zu hemmen, andererseits aber
der Dämpfungsflüssigkeit zu gestatten, ungehindert in der entgegengesetzten
Richtung zu fließen, so daß es der Maschine gestattet ist, sich schnell wieder in
ihre ordnungsmäßige Zage zurüokzubewegen.
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Die Notwendigkeit und die Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus dem
Diagramm der Figur 4, in welchem die Übertragbarkeit von Vibrationen gegen das Verhältnis
zwischen Vibrationsfrequenz und natürlicher Frequenz des Lagerungssystems aufgetragen
ist. Wie aus diesem klar hervorgeht, kann der Einsatz eines federnden Lagerungssystems
in der Tat über einem beträchtlichen Frequenzbereich verheerende Folgen
haben,
falls keine Dämpfung in der Nähe seiner Resonanzfrequenz vorgesehen ist.
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Obwohl die Erfindung anhand einer Wasch- und Schleudermaschine näher
beschrieben worden ist, ist sie nicht auf solche Maschinen beschränkt, sondern kann
auch bei anderen Haschinen immer dann Anwendung finden, wenn es erforderlich werden
sollte, daß diese bei veränderlichen Arbeitsgeschwindigkeiten betrieben werden,
so daß es wünschenswert ist, die Rückwirkung des Lagerunge- oder Aufhängungssystems
bezüglich Veränderungen der Frequenz der resultierenden Vibrationen zu variieren.