Untersuchung über die Wäschebewegung in Trommelwasch-maschinen unter besonderer Berücksichtigung der Reinigungswirkung und des Faserabriebs

29 Pages·1960·1.615 MB·German

by  Dipl.-Ing. Herbert Schmidt (auth.)

DK 648.22: 532.5
FORSCHUNGSBERICHTE
DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
Herausgegeben durch das Kultusministerium
Nr. 892
Dipl.-Ing. Herbert Schmidt
Wäschereiforschung Krefeld e. V., Krefeld
Untersuchung über die Wäschebewegung in Trommelwasch
maschinen unter besonderer Berücksichtigung der
Rein~gungswirkung und des Faserabriebs
Als Manuskript gedruckt
WESTDEUTSCHER VERLAG / KCLN UND OPLADEN
1960
ISBN 978-3-663-03799-6 ISBN 978-3-663-04988-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-04988-3
G 1 i e d e r u n g
I. Vorwort und Aufgabenstellung · · · · · · · · s. 5
II. Beschreibung der Versuchsmaschine · · · · · · • · · s. 6
IIr. Untersuchungsmethoden · · · · · · · · · · · · · · s. 7
1. Bestimmung der Waschwirkung · · · · · · · · · · · · · s. 7
2. Bestimmung des Faserabriebs · · · · · · s. 10
. .
IV. Versuchsergebnisse · · · · · · · · · · s. 11
1 • Waschwirkung und Faserabrieb in Abhängigkeit
von der Umfangsgeschwindigkeit · · · · · · · · · · · s. 11
2. Waschwirkung und Faserabrieb in Abhängigkeit
vom Füllungsverhältnis · · · · · · · · · · · · · · · s. 17
3· Waschwirkung und Faserabrieb in Abhängigkeit
vom Flottenverhältnis · · · · · · · · · · · · · · · s. 19
4. Waschwirkung und Faserabrieb in Abhängigkeit
.
von der Waschzeit · · · · · · · · · · · · · · · · · s. 21
5. Waschwirkung und Faserabrieb in Abhängigkeit
von Rippenzahl, -höhe und -form · · · · · · · · · s. 22
6. Waschwirkung in Abhängigkeit
vom Reversierrhythmus · · · · · · · · · · · · s. 23
V. Zusammenfassung · · · · · · · · · s. 24
Literaturverzeichnis · · · · · · · · · · s. 27
Seite 3
I. Vorwort und AufgabensteIlung
Die Waschwirkung und der Faserabrieb in einer Trommelwaschmaschine hän
gen zu einem wesentlichen Teil von der mechanischen Durcharbeitung der
Wäsche ab.
Der Grad der mechanischen Durcharbeitung wird durch verschiedene Fakto
ren bestimmt: Trommeldurchmesser, Umfangsgeschwindigkeit, Füllungs
verhältnis, Flottenverhältnis, Waschzeit, Rippenzahl, -form und -höhe
und der Anzahl der Trommelumdrehungen jeweils in einer Richtung (Wende
zyklus).
Die Durcharbeitung der Wäsche besteht darin, den Faden- und Faser-Verband
der Wäschestücke mit der sie umgebenden Waschflotte so zu bewegen, daß
eine intensive Reib-, Biege- und Stauch-Wirkung sowie Laugendurchflutung
entstehen, die sich möglichst gleichmäßig über das ganze Wäschestück bzw.
die ganze Wäschefüllung einer Maschine erstrecken. Die Wäschebewegung
in einer Trommelwaschmaschine zeichnet sich gegenüber der Wäschebewegung
in anderen Maschinensystemen dadurch aus, daß die mechanische Durchar
beitung der Wäsche in erster Linie durch Trägheitskräfte verursacht wird,
die eine örtliche Überbeanspruchung der Textilien weitgehend vermeiden.
Der Trommeldurchmesser bestimmt in erster Linie die Größe des Raumes,
in dem die Wäsche bewegt wird und spielt im Zusammenhang mit der Wäsche
stückgröße und der Wäschesteifigkeit eine wesentliche Rolle.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel nimmt in zweifacher Hinsicht Ein
fluß auf die mechanische Bearbeitung der Wäsche. Einmal sollte sie mög
lichst hoch liegen, um bei gegebener Waschzeit möglichst viele Umwäl
zungen der Füllung zu erzielen, zum anderen darf sie nicht die Schleu
dergrenze erreichen oder gar überschreiten, da dann die Wäschebewegung
zum Stillstand kommt.
Als Maßstab für die Füllmenge einer Trommel gilt das Füllungsverhältnis,
das angibt, wieviel Liter Trommelinhalt auf 1 kg Trockenwäsche entfal
len. Hierbei stehen sich zwei Forderungen gegenüber. Einmal soll eine
gute Waschwirkung erzielt werden, zum anderen soll möglichst viel Wäsche
in kurzer Zeit gewaschen werden.
Auch die Flottenmenge beeinflußt die mechanische Durcharbeitung der
Wäsche. Als Maßstab gilt das Flottenverhältnis, das angibt, wieviel
Liter der Flotte je kg Trockenwäsche während eines Wasch- oder Spülgangs
in der Maschine vorhanden sind. Aus Gründen eines niedrigen Wärme- und
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Wasser-Verbrauches wird man eine möglichst geringe Flotte verlangen.
Dem steht die Forderung einer schnellen Schmutzentfernung aus der Wä
sche, zu der viel Flotte nötig ist, entgegen. Als dritte Forderung
kommt hinzu, daß die intensivste Durcharbeitung der Wäsche erzielt wird.
Dazu gehört eine Flotte, die hinsichtlich ihrer Menge ein Mittelmaß
zwischen den oben beschriebenen Flotten aufweist und somit den genann
ten Forderungen am besten entspricht.
Die Waschzeit soll selbstverständlich kurz sein. Abgesehen davon, daß
die Einwirkung der Waschmittel zur Schmutzlösung eine gewisse Zeit ver
langt, läßt sich die nötige mechanische Durcharbeitung der Wäschefül
lung auch nicht mit einigen Trommelumdrehungen erreichen. Das gilt vor
allen Dingen für stärker verschmutzte Wäscheteile oder auch nur für
einzelne SchmutzsteIlen sonst sauberer Stücke. Leider ist es nicht so,
daß solche SchmutzsteIlen bei jeder Trommelumdrehung gleich intensiv
bearbeitet werden; deshalb kann sich ein ausreichender Reinigungseffekt
erst nach längerer Laufzeit der Trommel einstellen.
Durch die Trommeleinbauten, wie Mitnehmerrippen (Zahl, Form und Höhe)
und Zwischenwände, wird die Durcharbeitung der Wäsche nicht unwesent
lich beeinflußt. Solche Einbauten fördern die mechanische Durcharbei
tung bei niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten, wobei Mitnehmerzahl- und
-höhe ein gewisses Maß nicht überschreiten dürfen, da sich sonst die
Verengung des Bewegungsraums nachteilig bemerkbar macht. Hohe Umfangs
geschwindigkeiten verlangen deshalb niedrige Mitnehmerhöhe. Eine Sonder
stellung nehmen die Trommeln mit Zwischenwand ein (Pullman-Teilung), da
hier die Form und Lage der Bewegungsräume zur Drehachse geändert werden.
Da eine Trommel mit gleichbleibender Drehrichtung die Wäschefüllung mehr
oder weniger verwickelt und somit ein Durchwaschen verhindert, ist ein
Drehrichtungswechsel erforderlich. Es bleibt die Frage, wieviel Umdre
hungen die Trommel in einer Richtung machen darf, um ein Verwickeln ge
rade noch zu vermeiden. Im Interesse der Dauerhaltbarkeit des Umsteuer
mechanismus und des Triebwerks sollte natürlich der einseitige Lauf
möglichst lang sein.
II. Beschreibung der Versuchsmaschine
Um derartige Untersuchungen in systematischer Form durchzuführen, wur
de in der Wäschereiforschung, Krefeld, eine Versuchsmaschine entwickelt,
die so gebaut und ausgerüstet war, daß die Variationen obiger Faktoren
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in weitem Bereich möglich waren. Der Ablauf der jeweils festgelegten
Waschprogramme erfolgte durch eine automatische Lochkartensteuerung, um
Bedienungsfehler praktisch auszuschalten. Abbildung 1 zeigt die Ver
suchsmaschine (Material: Edelstahl) im Schema und in der Art ihrer Aus
führung. Zur Beobachtung der Wäschebewegung ist die Maschine stirnsei
tig mit einer Glasscheibe versehen. Auf diese Weise war es möglich, die
Bewegungsvorgänge zu filmen und mittels Zeitlupe zu analysieren. Die
Versuchsmaschine kann wahlweise mit drei Trommelgrößen: 450, 750 und
1100 mm ~ ausgestattet werden.
Die Innenausrüstung der Trommel läßt sich durch Rippen und Trennwände
beliebig verändern. Die Trommel kann ohne und mit Reversierung betrie
ben werden, wobei auch die Reversierintervalle variabel sind. Eine
verstellbare Überlaufeinrichtung ermöglicht es, den Wasch- und Spül
prozeß im Durchlaufverfahren durchzuführen. Kontaktthermometer ermögli
chen die Einstellung und Einhaltung bestimmter Temperaturen. Die Hei
zung erfolgt mit direktem Dampf. Die jeweils benötigten Wassermengen
werden in einem Meßboiler bereitgestellt und evtl. vorgeheizt. Ein
Kontaktzeiger erlaubt ihre Einstellung und Begrenzung.
Die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel läßt sich mittels Kettentrieb
und stufenlos regelbarem P.I.V.-Getriebe im ganzen, praktisch inter
essierenden Geschwindigkeitsbereich variieren.
III. Untersuchungsmethoden
1. Bestimmung der Waschwirkung
Die Beurteilung der Waschwirkung erfolgte an normal verschmutzter Haus
haltwäsche durch ein subjektives Benotungsverfahren und wurde in einer
Prozentzahl ausgedrückt. Die Wäschestücke erhielten je nach Verschmut
zung die Note 1 bis 6. Insgesamt wurden etwa 250 bis 300 Wäschestücke
für die Beurteilung einer Versuchsbedingung gewaschen. Eine 100 %ige
Waschwirkung würde dann vorliegen, wenn alle Wäschestücke nach dem Wa
schen die Note: 1 bekämen. Die untersuchte Maschine hätte eine Wasch
wirkung von 0 %, wenn jedes Wäschestück nach dem Waschen nur um drei
Notenzahlen sauberer geworden wäre. Diese letztere Reinigungswirkung
ergibt sich nämlich allgemein auch dann, wenn praktisch keine mechani
sche Durcharbeitung der Wäsche erfolgt, d.h., wenn die Wäsche ruhend
im Kessel aufgeheizt wird.
Sei te 7
MeOboiler
0.0.0.
Druck
regler
Umsteuergerät
Über
laufein -
richtung
Elektroventile
A b b i 1 dun g 1
Versuchstrommelwaschmaschine
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Der Waschmitteleinsatz nach Art und Menge wurde in allen Versuchsreihen
konstant gehalten und war, dem normalen Verschmutzungsgrad der Wäsche
entsprechend, so dosiert, daß nur eine mäßige Schaumentwicklung ent
stand, die keine nennenswerte Beeinflussung der Durcharbeitung der Wä
schefüllung verursachte. Das Waschprogramm für die Untersuchung der
Umfangsgeschwindigkeit, des Füllungsverhältnisses und des Flottenver
hältnisses sah vors
1. Vor w ä s c h e
Waschzeit 10 min
Wasser Weichwasser
Temperatur 40°C
Waschmittel
Natriumpyrophosphat 1 g/l
Seife 0,5 g/l
nach 5 min Zugabe
eines Alkaligemisches : 3,0 g/l
2. K 1 a r w ä s c h e
Waschzeit 24 min
Wasser Weichwasser
Temperatur 85°C
Waschmittel
Seife 0,4 g/l
Natriumpyrophosphat 0,5 g/l
Alkaligemisch 4,0 g/l
H202 1,5 ml/kg
3. s p ü 1 e n
5 Spülbäder 118 Weichwasser
1 Spülbad 1:8 Hartwasser
Spüldauer je 3 min
Waschverfahren und Waschmitteldosierung waren absichtlich nicht auf
höchste Wirksamkeit eingestellt.
Im einzelnen wurde die Versuchsreihe "Umfangsgeschwindigkeit mit einem
ll
Füllungsverhältnis 1114 und einem Flottenverhältnis 1:6 gefahren. Zu
sätzlich wurde bei dieser Versuchsreihe die Waschzeit in der 1100-Trommel
von 40 auf 20 min verkürzt.
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Die Versuchsreihe "Füllungsverhältnis" hatte eine Umfangsgeschwindigkeit
von 1 m/sec und ein Flottenverhältnis von 1:6.
Die Versuchsreihe "Waschzeit" bezog sich auf Vor- und Klarwäsche bei
einem Füllungsverhältnis 1:14, Umfangsgeschwindigkeit 1,0 m/sec und
Waschflottenverhältnis 1:6.
Die Versuchsreihe "Flottenverhältnis" wurde mit einer Umfangsgeschwin
digkeit von 1,0 m/sec und einem Füllungsverhältnis von 1:14 durchge
führt.
Die Normalausstattung der Trommeln war:
Innentrommel Außentrommel Mantel- Rippen- Rippen- Rippen- Rever-
10chunß: zahl höhe form sierunß:
450~x 400 cm 550~x 450 cm 15 % 3 15 % Trap. 12/5sec
0
40
750~x 400 cm a50~x 450 cm 1-5 % 3 15 % Trap. 12/5sec
0
40
% %
1100~x 400 cm 1200~x 450 cm 15 4 10 Trap. 12/5sec
0
40
Der Einfluß der Trommeleinbauten wurde bei der kleinen Trommel (450 cm ~)
und der großen Trommel (1100 cm ~) untersucht. Die kleine Trommel er
hielt einmal eine trapezförmige Rippe (15 %v om Trommel-~), ein anderes
%
Mal eine Flachrippe (20 vom Trommel-~) und schließlich wurde sie auch
ganz ohne Rippen in Betrieb genommen.
Die große Trommel wurde mit einer Pul Iman-Wand ausgestattet und ent
%
hielt je eine 10 hohe Rippe in jeder Kammer.
Um den Einfluß der Trommelreversierung zu untersuchen, wurde eine klei
ne Trommel (520 mm ~) mit verkürzter Laufzeit (a sec) eingesetzt. Die
Umschaltpause betrug 2 sec.
2. Bestimmung des Faserabriebs
Die Ermittlung des Faserabriebs erfolgte an künstlich durch Vorbleiche
gealterten Baumwollgeweben von Taschentuch- bis Bettuchgröße, aus denen
- in Anlehnung an die Praxis - jeweils die ganze Maschinenfüllung be
stand. Die abgeriebenen Fasern wurden in einem Filter aus Perlongewebe,
der am Ablaufstutzen angebracht war, aus den Wasch- und Spülflotten
aufgefangen. Außerdem wurden jedesmal nach Ablauf eines Waschprogramms
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alle Wäschestücke einzeln von Hand im Bottich abgespült und diese Spül
flotte ebenfalls durch den Perlonbeutel filtriert. Nach der Trocknung
der gesamten abgeriebenen Fasern (im Trockenschrank bei 1000C) erfolgte
die Bestimmung des Trockengewichts, das auf 1 kg Trockenwäsche je
Wäsche bezogen wurde.
Der Ablauf des Waschprogrrunms zur Ermittlung des Faserabriebs war der
gleiche wie bei der Bestimmung der Waschwirkung, nur mit dem Unterschied,
daß, zwecks Ausschaltung des chemischen Einflusses, in den Waschbädern
(Weichwasser) nur 0,2 g/l Seife zugegeben wurde. Dieser Zusatz war
nötig, um annähernd gleiche Reibungsverhältnisse in der Wäsche zu er
zielen, wie sie beim Waschen in Waschlauge vorliegen. Obwohl die Be
stimmung des Faserabriebs keine Beurteilung von örtlichen Wäschebean
spruchungen ermöglicht, gibt sie doch ein gutes Allgemeinbild der Wä
schebeanspruchung und erlaubt darüber hinaus die Bewertung des Grades
der Durcharbeitung der Wäschefüllung in einer Waschmaschine und damit
auch der Waschwirkung; denn Faserabrieb und Waschwirkung verlaufen ja
mehr oder weniger gleichsinnig.
IV. Versuchsergebnisse
Die nachfolgenden Versuchsergebnisse beziehen sich mit wenigen Ausnah
men auf drei verschiedene Trommeldurchmesser (450, 750 und 1100 mm ~)
und erfassen damit einen Bereich, der sich von kleinen Haushaltwasch
maschinen bis zu großen gewerblichen Maschinen erstreckt.
1. Waschwirkung und Faserabrieb in Abhängigkeit von der Umfangs
geschwindigkeit
Die Variation der Umfangsgeschwindigkeit setzte voraus, daß das Fül
lungsverhältnis (1:14), das Flottenverhältnis (1:6) und die Waschzeit
(Vor- und Klar-Wäsche: 40 min) konstant blieben.
Abbildung 2 zeigt ein Diagramm der Ergebnisse. Waschwirkung und Faser
abrieb steigen mit der Umfangsgeschwindigkeit gleichsinnig an, errei
chen ein Maximum und fallen danach ab. Der Bereich des Kurvenanstiegs
erklärt sich aus der Zunahme der Fallhöhe, der Wäschereibung und der
Wäscheumwälzung. Die Maxima der Kurven ergeben sich aus der Tatsache,
daß die auf die Wäschefüllung wirkenden Fliehkräfte zunehmen und
schließlich zu einer Verschlechterung der Wäschedurcharbeitung führen.
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