БЫТОВОЕ УСТРОЙСТВО
HOUSEHOLD APPLIANCE

Изобретение относится к бытовому устройству, в частности к стиральной машине, описанной ниже только в качестве примера.
Как известно, высокая скорость вращения барабана стиральной машины вызывает его сильные вибрации, передающиеся на корпус стиральной машины и вызывающие еще больше проблем при увеличении скорости вращения барабана.
Для уменьшения вибраций в современных стиральных машинах обычно весь стиральный узел (например, стиральный бак и вращающийся барабан, установленный внутри него с возможностью вращения) свободно подвешивается в корпусе машины посредством системы пружин и демпферов для гашения вибраций до их передачи на корпус.
Однако в отдельных условиях установки плавающая подвесная система не может в достаточной степени уменьшить передающуюся на корпус вибрацию, вследствие чего машина начинает работать шумно. Например, когда стиральная машина установлена на нежестком настиле, например, на деревянном, мягком или на тонкостенной плите, вибрация, создаваемая вращающимся барабаном, может усиливаться в резонансе до недопустимо высокого уровня шума и может повредить не только стиральную машину, но и настил.
Для устранения этого недостатка современные стиральные машины высшего класса оснащаются также демпфером вибраций, прикрепленным к корпусу для уменьшения вибраций стиральной машины на резонансных скоростях и содержащим колеблющуюся массу и ряд винтовых пружин, соединяющих колебательную массу с корпусом стиральной машины. Колебательная масса и система винтовых пружин имеют габариты, необходимые для возбуждения вибраций при вращении барабана, находящихся в противофазе с вибрациями, передаваемыми на корпус плавающей подвесной системой, уменьшая таким образом амплитуду вибраций корпуса.
К сожалению, вышеописанные демпферы вибраций - традиционно известные как демпферы динамических колебаний («демпферы Фрама») - обеспечивают оптимальное гашение вибраций только для ограниченного диапазона допустимых скоростей вращения барабана, т.е. для ограниченного диапазона частот вибрации.
Кроме того, скорости вращения барабана, при которых возникают явления резонанса, зависят от равномерности распределения белья на боковой стенке вращающегося барабана и от условий установки (например, от типа настила, на котором установлена стиральная машина). В результате, резонанс проявляется по-разному для разных стиральных машин и мест установки, и поэтому на этапе изготовления представляется практически невозможным точно определить частоты, на которые следует настроить демпферы динамических колебаний.
Таким образом, в известных стиральных машинах с настроенными демпферами вибраций рабочие характеристики демпферов не всегда приемлемы и почти всегда ниже ожидаемых характеристик.
Задачей настоящего изобретения является создание демпфера вибраций, обладающего оптимальными рабочими характеристиками для всего диапазона допустимых скоростей вращения барабана, независимо от расположения белья в барабане и от места установки машины.
Указанная задача решена в бытовом устройстве согласно изобретению с признаками, изложенными в формуле изобретения.
Вариант осуществления настоящего изобретения, не имеющий ограничительного характера, описан на примере со ссылкой на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 изображена стиральная машина с демпфером вибраций в соответствии с настоящим изобретением, вид в перспективе с частичными разрезами и удаленными для ясности некоторыми деталями;
на фиг.2 схематично изображен демпфер вибраций стиральной машины, показанной на фиг.1, во втором варианте выполнения, вид спереди;
на фиг.3 схематично изображен демпфер вибраций стиральной машины, показанной на фиг.1, в третьем варианте выполнения, вид спереди.
Как показано на фиг.1, бытовое устройство 1 содержит корпус 2, подвергающийся сильной вибрации во время эксплуатации.
В частности, в изображенном примере бытовое устройство 1 представляет собой установленную на полу стиральную машину 1, содержащую внешний корпус 2 в форме параллелепипеда, свободно установленный на нем с помощью системы 4 подвески цилиндрический стиральный бак 3 и установленный с возможностью вращения внутри стирального бака 3 вращающийся барабан 5 для подлежащего стирке белья.
В изображенном примере стиральный бак 3 имеет переднее отверстие 3а, обращенное к отверстию (не показано) для загрузки и выгрузки белья, выполненному на передней стороне корпуса 2, которое может быть закрыто дверцей (не показана), шарнирно установленной на корпусе 2. Вращающий барабан 5 установлен внутри стирального бака 3 с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси А.
В изображенном примере система 4 включает в себя ряд винтовых пружин 6 (показаны только на фиг.1), соединяющих стиральный бак 3 с верхней частью корпуса 2, и один или несколько демпферов 7.
Стиральная машина 1 также содержит электродвигатель 8, механически соединенный с барабаном 5 так, чтобы по команде вращать барабан 5 вокруг продольной оси А внутри стирального бака 3.
Стиральный бак 3, вращающийся барабан 5 и другие компоненты стиральной машины, подвешенные на корпусе 2 с помощью системы 4 подвески, образуют стиральный узел стиральной машины.
Как показано на фиг.1, бытовое устройство 1, т.е. стиральная машина 1, также содержит демпфер 9 вибраций, прикрепленный к корпусу 2 для уменьшения вибраций, передаваемых на него системой 4 подвески во время вращения барабана 5.
В частности, демпфер 9 вибраций установлен внутри корпуса 2 и содержит опорный стержень 10, жестко прикрепленный к корпусу 2 и расположенный параллельно горизонтальной опорной оси В, которая предпочтительно перпендикулярна оси А вращения барабана 5; первый постоянный магнит или электромагнит 11, создающий постоянное магнитное поле и жестко прикрепленный к опорному стержню 10, причем магнитные полюса этого магнита 11 выровнены с опорной осью В; и второй электромагнит 12, установленный с возможностью скольжения на опорном стержне 10 так, что один из двух его магнитных полюсов расположен прямо перед одним из магнитных полюсов магнита 11, позволяя тем самым магнитному полю электромагнита 12 взаимодействовать с магнитным полем магнита 11.
Как показано на фиг.1, демпфер 9 вибраций также содержит блок 13 питания, питающий индукционную катушку электромагнита 12 переменным током с частотным регулированием так, что электромагнит 12 создает переменное магнитное поле, которое, взаимодействуя с создаваемым магнитом 11 магнитным полем, вызывает возвратно-поступательное движение электромагнита 12 вдоль опорного стержня 10. Фактически, магнитные полюса, имеющие одинаковую полярность, стремятся оттолкнуться друг от друга, а магнитные полюса противоположной полярности стремятся притянуться друг к другу.
Очевидно, что возвратно-поступательное движение электромагнита 12 вдоль опорного стержня 10 вызывает механическую вибрацию, которая передается на корпус 2. Частота такой механической вибрации зависит от частоты переменного тока, подаваемого на индукционную катушку электромагнита 12.
Демпфер 9 вибраций также содержит акселерометр 14 или датчик подобного типа, позволяющий определять в каждый последовательный момент времени амплитуду и частоту спектра вибраций корпуса 2, и электронный центральный блок 15 управления, получающий сигналы от датчика 14 и позволяющий определять в каждый последовательный момент времени соответствующую частоту переменного тока, который нужно подать на электромагнит 12 для генерации механической вибрации в противофазе механической вибрации, передаваемой на корпус 2 системой 4 подвески, чтобы уменьшить амплитуду вибрации корпуса 2 во всем диапазоне допустимых скоростей вращения барабана 5.
В частности, электронный центральный блок 15 управления демпфера 9 вибраций управляет блоком 13 питания для настройки в каждый последовательный момент времени максимального значения и частоты переменного тока, подаваемого на электромагнит 12, в соответствии с фактической амплитудой и спектром частоты вибраций корпуса 2 для выборочного демпфирования вибраций корпуса 2 при вращении барабана 5 на любой скорости, вызывающей опасные резонансы и/или недопустимый шум.
Магнит 11 представляет собой постоянный магнит цилиндрической формы, соосный опорной оси В опорного стержня 10, северный магнитный полюс которого расположен непосредственно перед электромагнитом 12. Электромагнит 12 содержит металлический корпус 16, имеющий форму в виде перевернутого L и предпочтительно обладающий ферромагнитными свойствами. Верхняя горизонтальная часть 16а корпуса 16 имеет возможность скольжения по опорному стержню 10. Электромагнит 12 содержит также индукционную катушку 17 из электропроводного материала, жестко прикрепленную к нижней вертикальной части 16b металлического корпуса 16 таким образом, чтобы при подаче электрического тока генерировать магнитное поле, создающее на металлическом корпусе 16 северный и южный магнитные полюса.
Блок 13 питания демпфера 9 вибраций питает индукционную катушку 17 электромагнита 12 переменным током с частотным регулированием таким образом, что северный и южный магнитные полюса металлического корпуса 16 меняют свое положение синхронно переменному току.
Из вышеизложенного описания можно без дополнительных разъяснений понять, как работает стиральная машина 1 и демпфер 9 вибраций, за исключением того, что демпфер 9 вибраций может уменьшать амплитуду вибрации во всем диапазоне допустимых скоростей вращения вращающегося барабана 5. Кроме того, благодаря возможности настройки механических вибраций электромагнита 12 в соответствии с любой допустимой резонансной частотой конструкции стиральной машины, демпфер 9 вибраций устраняет все явления резонанса.
Применение демпфера 9 вибраций согласно вышеизложенному имеет следующие многочисленные преимущества: значительно увеличивается устойчивость и бесшумность стиральной машины 1 для любой допустимой скорости вращения вращающегося барабана 5. В действительности, в отличие от традиционных современных демпферов динамических колебаний (т.е. содержащих небольшую колебательную массу и ряд винтовых пружин), хорошо работающих в ограниченном диапазоне частот вибраций корпуса 2, рабочие характеристики демпфера 9 вибраций распространяются на все допустимые частоты вибраций корпуса 2.
Ясно, что описанный здесь демпфер 9 вибраций может быть изменен, не выходя, однако, за границы настоящего изобретения.
Например, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления изобретения, показанным на фиг.2, демпфер 9 вибраций может содержать дополнительный электромагнит 18, установленный с возможностью скольжения на опорном стержне 10 с противоположного конца электромагнита 12 по отношению к магниту 11, располагаясь перед вторым магнитным полюсом магнита 11,т.е. электромагниты 12 и 18 расположены на противоположных концах магнита 11.
Подобно электромагниту 12 один из двух магнитных полюсов электромагнита 18 расположен непосредственно перед одним из магнитных полюсов магнита 11, чтобы позволить его магнитному полю взаимодействовать с магнитным полем магнита 11; а блок 13 питания питает индукционную катушку электромагнита 18 переменным током с частотным регулированием таким образом, что электромагнит 18 создает переменное магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем магнита 11, вызывает возвратно-поступательное движение электромагнита 18 вдоль опорного стержня 10.
В этом случае электронный центральный блок 15 управления демпфера 9 вибраций может управлять блоком 13 питания для настройки в каждый последовательный момент времени переменного тока, подаваемого на электромагнит 12, и переменного тока, подаваемого на электромагнит 18 независимо друг от друга.
Если переменный ток, подаваемый на электромагнит 12, равен переменному току, подаваемому на электромагнит 18, электромагнит 18 движется синхронно с электромагнитом 12, таким образом колеблющаяся масса увеличивается в два раза и амплитуда механических вибраций, создаваемых демпфером 9 вибраций, увеличивается в два раза.
Если переменный ток, подаваемый на электромагнит 12, отличается от переменного тока, подаваемого на электромагнит 18, демпфер 9 вибраций создает две механические вибрации с двумя различными частотами, таким образом обеспечивая значительно более точное гашение вибраций, передаваемых на корпус 2 через систему 4 подвески.
На фиг.3 показан дополнительный вариант выполнения демпфера 9 вибраций, который может содержать два опорных стержня 10 и 10', жестко прикрепленных к корпусу 2 параллельно друг другу, каждый из которых расположен параллельно соответствующей горизонтальной опорной оси В, В', предпочтительно перпендикулярной оси А вращения барабана; два постоянных магнита или электромагнита 11 и 11', каждый из которых создает постоянное магнитное поле и жестко прикреплен к соответствующим опорным стержням 10 или 10', причем их магнитные полюса выровнены с опорной осью В, В' стержня; и два электромагнита 12 и 12', скользящие по опорным стержням 10 и 10' с противоположных сторон обоих магнитов 11 и 11' таким образом, что два магнитных полюса каждого электромагнита 12, 12' непосредственно обращены к соответствующему магнитному полюсу другого магнита 11, 11', позволяя магнитному полю обоих магнитов 12 и 12' взаимодействовать с магнитным полем обоих магнитов 11 и 11'.
В частности, в изображенном примере опорные стержни 10 и 10' расположены один над другим в общей вертикальной плоскости, перпендикулярной оси А вращения барабана 5, причем два постоянных магнита или электромагнита 11 и 11' жестко прикреплены к опорным стержням 10 и 10', выровненным по вертикали друг над другом, с зеркальной ориентацией магнитных полюсов.
Что касается двух электромагнитов 12 и 12', то каждый из них содержит предпочтительно ферромагнитный металлический корпус 19 С-образной формы, две конечные части 19а которого скользят по соответствующим опорным стержням 10, 10' таким образом, что непосредственно обращены к соответствующим постоянным магнитам или электромагнитам 11 и 11', и индукционную катушку 20 из электропроводного материала, жестко прикрепленную к центральной части 19b металлического корпуса 16 так, чтобы при подаче электрического тока генерировать магнитное поле, создающее на металлическом корпусе 16 северный и южный магнитные полюса.
Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения блок 13 питания питает индукционную катушку 20 каждого электромагнита 12, 12' определенным переменным током с частотным регулированием таким образом, чтобы электромагниты 12, 12' создавали соответствующее переменное магнитное поле, которое, взаимодействуя с магнитным полем обоих магнитов 11 и 11', вызывает возвратно-поступательное движение электромагнита 12, 12' вдоль опорных стержней 10 и 10'; причем электронный центральный блок 15 управления управляет блоком 13 питания для настройки в каждый последовательный момент времени переменного тока, подаваемого на каждый из двух электромагнитов 12 и 12'.
Когда подается одинаковый переменный ток, два электромагнита 12 и 12' движутся синхронно вдоль опорных стержней 10 и 10', увеличивая в два раза колеблющуюся массу и, таким образом, амплитуду механических вибраций, создаваемых демпфером вибраций.
Когда подается разный переменный ток, два электромагнита 12 и 12' совершают возвратно-поступательные движения вдоль опорных стержней 10 и 10' с разными частотами, позволяя демпферу 9 вибраций создавать две разные механические вибрации.
Согласно альтернативной конструкции демпфера 9 вибраций, электромагнит(ы) 12, 12' и 18 могут быть жестко закреплены на опорном стержне (опорных стержнях) 10, 10', а постоянные магнит(ы) или электромагнит(ы) 11 и 11' могут скользить по опорному стержню (опорным стержням) 10 и 10'.