СИСТЕМА УСТРАНЕНИЯ ДИСБАЛАНСА СТИРАЛЬНОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области производства товаров бытовой техники и может найти применение при разработке и изготовлении стиральных машин.
Конструктивная схема обычной стиральной машины (в дальнейшем - машины) представлена на фигуре 1. Основным узлом машины является барабан 1, где располагается обрабатываемое белье. Барабан 1 находится в баке 2 и приводится во вращение через вал 3 от двигателя 4 непосредственно или через ременную передачу.
Современные модели машин оснащены множеством функций, позволяющих повысить качество и облегчить процесс стирки. Одной из таких функций является сушка белья путем его отжима в центрифуге (барабане). При этом, так как белье может распределяться неравномерно по внутренней поверхности барабана, возникает дисбаланс, вызывающий вибрацию и тряску машины. Так как барабан стиральной машины жестко связан с баком и двигателем, то вибрации соответственно передаются на вышеназванные узлы, что сказывается на ресурсе машины. Существующие средства борьбы с этим явлением заключаются в том, что бак 2 с барабаном 1 и двигателем 4 подвешивают на пружинах к корпусу 5 машины и снабжают амортизаторами для гашения колебаний. Кроме этого на бак навешивают так называемые «противовесы» 6, изготавливаемые из бетона или чугуна и масса которых достигает 15 кг. Но вышеназванные «противовесы» не устраняют дисбаланс, их роль заключается в том, что они, увеличивая общую массу бака с барабаном и двигателем, уменьшают относительную массу белья, вызывающую дисбаланс. Кроме того, эта мера значительно увеличивает массу машины.
На некоторых моделях машин имеется опция «равномерного распределения белья» по внутренней поверхности барабана, но значительно этим устранить дисбаланс не удается.
Основная задача заявляемого технического решения - практически полное устранение дисбаланса в режиме «отжим» за счет внесения незначительных изменений в конструкцию машины.
Общая конструктивная схема данного предложения представлена на фигуре 2. Отметим, что в приведенной конструкции машины вал барабана приводится во вращение с помощью ременной передачи, хотя можно рассматривать и прямой привод, это не имеет принципиального значения. На валу 7, приводимом во вращение от двигателя, расположен ведущий диск 8, который передает крутящий момент на ведомый диск 9, жестко связанный с барабаном 10. Ведущий и ведомый диски связаны гибкими элементами 11. На наружной поверхности барабана 10 имеется некоторое количество (в описываемом варианте их число равно шести) резервуаров 12, в которые предусмотрена подача воды через трубопровод 13. Резервуары 12 крепятся к барабану 10 таким образом, чтобы не затенять перфорацию на барабане. Барабан с присоединенными к нему элементами конструкции расположен в баке 14.
На фигуре 3 приводится вид на ведущий диск 8. Распределительные трубопроводы 15 подводят воду из центральной полости вала 7 (см. фиг.2) в коробочки 16, прикрывающие отверстия 17, через которые вода может поступать в резервуары 12 (см. фиг.2) при совпадении отверстий в ведущем и ведомом дисках. Указанные элементы конструкции приходятся на каждый резервуар.
На фигуре 4 приводится вид на ведомый диск 9. Гибкие элементы 11 соединяют ведущий 8 (см. фиг.3) и ведомый 9 диски, а прижимные элементы 20 стягивают эти диски для обеспечения герметичности. Через отверстие 18 вода может подаваться в резервуары 12 (см. фиг.2) при совпадении отверстий в дисках, а через отверстие 19 вода может выливаться из резервуаров 12, если эти отверстия выйдут за пределы верхнего края ведущего диска 8. Отверстия 18 и 19 приходятся на каждый резервуар, а число гибких элементов 11 (в описываемом варианте их двенадцать) определяется необходимыми прочностными характеристиками, то же можно сказать об их конструктивном исполнении.
На фигуре 5 показан прижимной элемент 20, который, прижимая ведущий 8 и ведомый 9 диски друг к другу, допускает их относительное радиальное смещение. Он включает в себя стяжной болт 21 и пружину 22.
На фигуре 6 показана схема подвода воды к отверстиям на ведущем диске. Вода через подводящий трубопровод 13 поступает к коллектору 23 с уплотнительными кольцами 24, насаженному на вал 7. Далее вода из полости в валу попадает в распределительные трубопроводы 15 на ведущем диске 9 и подводится к коробочкам 16, которые прикрывают отверстия 17. Стрелками показано движение воды. Представленная ситуация отражает равновесное состояние (без дисбаланса, на установившемся режиме работы системы) и вода не может поступать в резервуары 12 на наружной поверхности барабана из-за перекрытия отверстий 17 соприкасающимися дисками.
На следующих фигурах показана ситуация при возникновении дисбаланса.
На фигуре 7 и 8 приведен случай, когда дисбаланс, вызванный неравномерным распределением белья по внутренней поверхности барабана 10, приводит к относительному смещению ведомого 9 ведущего 8 дисков, и отверстие 17 в ведущем диске 8 и отверстия 18, 19 в ведомом диске 9 изменяют свое положение относительно друг друга.
На фигуре 9 приведено в увеличенном масштабе место F (фиг.7), где видно, как деформируются при относительном смещении дисков гибкие элементы 11.
На фигуре 10 рассматривается участок, диаметрально противоположный расположению несбалансированной массы, где видно, что благодаря взаимному смещению дисков 8 и 9 отверстия 17 и 18 образуют проходную площадь, позволяя воде поступать в резервуары 12 на наружной поверхности барабана 10, а отверстие 19 - закрыто и вода не выливается из резервуара 12. Стрелками показано движение воды.
На фигуре 11 рассматривается участок, в месте расположения несбалансированной массы, и картина здесь противоположна рассмотренной на фигуре 10, то есть отверстия 17 и 18 взаимно перекрыты, не позволяя воде поступать в соответствующие резервуары 12, а отверстие 19 открыто и вода из резервуаров 12 может выливаться в бак, как показано стрелкой.
Основное принципиальное отличие данного конструкторского решения заключается в том, что связь барабана 10 стиральной машины с остальной ее частью не жесткая, как на существующих моделях машин, а гибкая, позволяющая барабану иметь некоторое смещение в радиальных направлениях. Ведущий диск 8, жестко сидящий на валу 7, приводимом в движение двигателем, соединен с ведомым диском 9, связанным с барабаном 10 с помощью определенного числа гибких элементов 11, выполненных из материала, обладающего достаточной прочностью и упругостью (типа пружинной стали). Эти элементы 11, связывающие ведущий диск 8 с ведомым диском 9, передают крутящий момент от двигателя на барабан 10 машины, и позволяют оси барабана 10 смещаться относительно оси вала 7 и ведущего диска 8 под действием центробежных сил, вызываемых дисбалансом. При смещении барабана 10 перемещается и ведомый диск 9, жестко с ним связанный.
Дисбаланс устраняется за счет создания дополнительной массы в виде резервуаров 12 с водой, расположенных на наружной поверхности барабана и уравновешивающей смещенную массу белья.
Технический результат в заявляемой системе устранения дисбаланса стиральной машины достигается тем, что при возникновении дисбаланса, барабан 10, как указывалось выше, смещается под действием центробежных сил и ведомый диск 9, жестко связанный с барабаном, смещаясь относительно ведущего диска 8, открывает соответствующие отверстия, как показано на фигурах 7, 8 и 10, причем величина проходных площадей, образованных перекрытием отверстий, пропорциональна смещению. Вода из подводящей магистрали поступает в определенное количество резервуаров на поверхности барабана и одновременно, из остальных резервуаров на противоположной стороне барабана вода под действием центробежных сил вытекает через открывшиеся отверстия 19. Как поступление воды, так и ее эвакуация пропорциональны проходным площадям, образованным в результате перекрытия отверстий в дисках, а это перекрытие пропорционально относительному смешению, которое в свою очередь, зависит от вызывающего его дисбаланса. По мере поступления (и эвакуации) воды, дисбаланс уменьшается и при его полном устранении отверстия перекрываются и как поступление воды, так и ее эвакуация прекращаются.
Система устранения дисбаланса стиральной машины работает следующим образом.
Перед началом выполнения опции «отжим» за счет срабатывания определенного клапана, вода поступает в коллектор 23 ведущего диска 9 и далее в полость вала 7, через распределительные трубопроводы 15 к коробочкам 16 и к ведущему диску 8 с отверстиями 17. В случае возникновения дисбаланса, барабан 10 вместе с ведомым диском 9 под действием центробежных сил смещается в соответствующем радиальном направлении, чему позволяют гибкие элементы 11, как показано на фигурах 7, 8 и 9. В результате этого, вода из коробочек 16 поступает через проходную площадь, вызванную смещением отверстий 17 и 18 в ведущем и ведомом дисках в соответствующую часть резервуаров 12, расположенных на наружной поверхности барабана 10, и, одновременно, из остальной части резервуаров 12 с противоположной (по радиусу) стороны барабана 10, вода под действием центробежных сил из открывшихся отверстий 19 выводится в бак стиральной машины. В результате этих действий в резервуарах 12 на стороне, противоположной несбалансированной массе белья, создается уравновешивающая масса воды, которая снижает дисбаланс до полного его устранения. В течение времени переходного процесса частота вращения вала барабана постепенно увеличивается и достигает своего максимального значения по достижении равновесия. Для того, чтобы переходный процесс проходил спокойнее, на баке стиральной машины имеются стабилизирующие емкости 25 (фигура 3), заполняемые водой на режиме работы «отжим», в конце работы вода из них сливается.
Положительный эффект от использования данной полезной модели заключается в следующем.
- Снижаются вибрация и шум при работе стиральной машины.
- Общая масса стиральной машины может быть уменьшена за счет ликвидации чугунных (или бетонных) «противовесов».
- Частота вращения барабана в режиме отжима может быть увеличена практически до полного обезвоживания белья.
- За счет снижения вибраций увеличится ресурс силовых элементов стиральной машины, а, следовательно, и всей машины.