БЫТОВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
DOMESTIC APPLIANCE COMPRISING ACTUATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к бытовому электрическому устройству, содержащему основной каркас и исполнительный механизм, соединенный с основным каркасом.
Предпосылки изобретения
Бытовые электрические устройства, такие как кофеварка или паровой утюг для ухода за одеждой, используются пользователем для облегчения приготовления кофе и глажки, соответственно.
EP-0135484 раскрывает паровой утюг, содержащий подошву, резервуар для воды и бойлер, в котором плунжерный насос выполнен с возможностью подачи воды из резервуара для воды в парогенератор.
Во время работы, например, когда пользователь подает пар на одежду, исполнительный механизм, т.е. плунжерный насос, перемещает возвратно-поступательно плунжер для подачи воды из резервуара для воды в бойлер, который, в свою очередь, подает пар на одежду. Работающий плунжерный насос в паровом утюге или кофеварки создает звук и вибрацию, которые могут раздражать пользователя бытового электрического устройства и людей, находящихся рядом с пользователем, и не являются благоприятными для пользователя.
Из US3436852 известно бытовое устройство, содержащее основной каркас, исполнительный механизм, соединенный с основным каркасом, причем приводной механизм имеет элемент привода и выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения элемента привода, при этом исполнительный механизм установлен на вспомогательном каркасе.
Краткое описание изобретения
Следовательно, целью настоящего изобретения является создание бытового электрического устройства, которое во время работы имеет пониженный уровень звука и вибрации.
В соответствии с настоящим изобретением эта и другие цели достигнуты за счет создания бытового электрического устройства, имеющего упругий элемент, при помощи которых исполнительный механизм установлен на вспомогательном каркасе, и упругий элемент расположен между вспомогательным каркасом и основным каркасом для установки с возможностью перемещения вспомогательного каркаса в основном каркасе. Основной каркас может включать в себя, например, кожух. Исполнительным механизмом может быть, например, плунжерный или поршневой насос или диафрагменный насос. Элементом привода может быть возвратно-поступательный плунжер.
В основном, шум, возникающий в результате работы бытового электрического устройства, может определяться шумом, создаваемым воздухом, и шумом, создаваемым конструкцией. За счет уменьшения передачи энергии вибрации, вызываемой исполнительным механизмом, основному каркасу бытового электрического устройства шум, создаваемый конструкцией, может быть, по существу, уменьшен.
В такой конструкции энергия вибрации исполнительного механизма накапливается в виде кинетической энергии в подвижном вспомогательном каркасе, так что передача вибраций, вызываемых исполнительным механизмом, основному каркасу уменьшена, и, следовательно, шум, создаваемый конструкцией, уменьшен, приводя к низкому уровню звука бытового электрического устройства.
Передача вибраций, вызванных возвратно-поступательным исполнительным механизмом, основному каркасу через упругий элемент и вспомогательный каркас, может быть смоделирована прежде всего с помощью формулы F=m·a, где
F обозначает движущую силу,
m обозначает общую массу вспомогательного каркаса, и
a обозначает ускорение вспомогательного каркаса.
За счет увеличения массы или инерции вспомогательного каркаса ускорение вспомогательного каркаса и, таким образом, сила, которая приложена к вспомогательному каркасу, уменьшены.
Противопоставленный документ EP-0135484 раскрывает паровой утюг, в котором поршневой насос поддерживается двумя расположенными на расстоянии друг от друга резиновыми фланцами для уменьшения уровня звука возвратно-поступательного поршневого насоса. В этой конструкции резиновые фланцы поглощают энергию и все еще передают уменьшенные вибрации от поршневого насоса каркасу. Кроме того, этот документ не раскрывает вспомогательный каркас.
В другом варианте осуществления бытового электрического устройства упругий элемент выполнен и расположен для обеспечения поперечного перемещения в плоскости основного каркаса и/или поворота вспомогательного каркаса вокруг оси вращения, перпендикулярной к плоскости основного каркаса.
В еще одном варианте осуществления бытового электрического устройства ось вращения проходит через центр тяжести вспомогательного каркаса, содержащего исполнительный механизм. В этой конструкции динамическая нагрузка симметрична относительно опор.
В еще одном варианте осуществления упругий элемент содержит, по меньшей мере, одну эластомерную опору. В варианте осуществления опоры распределены таким образом, что вес вспомогательного каркаса равномерно распределен на трех или четырех резиновых или эластомерных опорах.
В другом варианте осуществления бытового электрического устройства бытовое электрическое устройство содержит бойлер для нагрева воды или генерации пара, установленный на вспомогательном каркасе. В альтернативных вариантах осуществления проточный нагреватель может быть установлен вместо упомянутого бойлера. Ниже бойлер и проточный нагреватель рассмотрены как эквиваленты. Следует понимать, что другие устройства для нагрева воды также могут быть осуществлены. Для таких других устройств для нагрева воды нижеследующее применяется с необходимыми изменениями. В таких устройствах масса бойлера или проточного нагревателя добавляется к массе вспомогательного каркаса. За счет добавления большего веса к вспомогательному каркасу ускорение, вызванное исполнительным механизмом, будет меньше, передаваемые вибрации в основном каркасе также будут меньше благодаря гибкой подвеске, и меньший звук передается от основного каркаса и закрепленных элементов/кожуха.
В другом варианте осуществления бытового электрического устройства исполнительный механизм функционально соединен с бойлером или проточным нагревателем через трубку, устойчивую к высокому давлению. В этой конструкции идеально вибрации бойлера или, в качестве альтернативы, проточного нагревателя и исполнительного механизма идентичны по амплитуде и фазе.
Таким образом, если исполнительным механизмом является плунжерный насос, тогда трубка, устойчивая к высокому давлению, соединяющая выпускное отверстие плунжерного насоса с бойлером, является неподвижной относительно бойлера и насоса, тогда как в известном электрическом устройстве бойлер расположен на основном каркасе, что может привести к утечке из трубки и генерации шума от вибрирующей трубки.
В еще одном варианте осуществления бытового электрического устройства бытовое электрическое устройство дополнительно содержит резервуар для воды, расположенный на вспомогательном каркасе, причем резервуар для воды сообщается по текучей среде с исполнительным механизмом через гибкую трубку. Кроме того, в этой конструкции больше массы или инерции добавлено к вспомогательному каркасу, и ускорение вспомогательного каркаса, вызванное исполнительным механизмом, становится меньше.
В еще одном варианте осуществления бытового электрического устройства резервуар для воды установлен с возможностью съема на вспомогательном каркасе. Эта конструкция обеспечивает легкое повторное наполнение резервуара для воды путем съема резервуара для воды с вспомогательного каркаса.
В еще одном варианте осуществления бытового электрического устройства гибкая трубка включает в себя гофрированную трубку.
Гофрированная трубка является более гибкой и уменьшает передачу вибрации от исполнительного механизма основному каркасу через гофрированную трубку и резервуару для воды.
В еще одном варианте осуществления бытового электрического устройства исполнительным механизмом является плунжерный насос или диафрагменный насос.
Эти и другие признаки и эффекты настоящего изобретения будут объяснены более подробно ниже со ссылкой на чертежи, на которых изображены предпочтительные и иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения.
Специалист в данной области техники должен понимать, что другие альтернативные и эквивалентные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть созданы и осуществлены без отхода от объема настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематичный вид парового утюга;
фиг.2 - схематичный вид расположения эластомерных опор на вспомогательном каркасе парового утюга;
фиг.3 - схематичный вид в разрезе эластомерной опоры для парового утюга;
фиг.4 - схематичный вид кофеварки; и
фиг.5 - схематичный вид эластомерной опоры для кофеварки.
Подробное описание вариантов осуществления
На чертежах подобные ссылочные позиции относятся к подобным элементам.
На фиг.1 изображен паровой утюг, содержащий основной каркас, например кожух 3, исполнительный механизм и жесткий вспомогательный каркас 7. Исполнительным механизмом может быть плунжерный насос 5, соединенный с кожухом 3 через жесткий вспомогательный каркас 7. Жестким вспомогательным каркасом 7 может быть прямоугольная стальная пластина или упрочненная пластмассовая пластина. Паровой утюг 1 может содержать резервуар 9 для воды, установленный с возможностью съема в кожухе 3. Выпускное отверстие резервуара 9 для воды соединено с впускным отверстием плунжерного насоса 5 через гибкую трубку или гофрированную трубку 11. Кроме того, паровой утюг 1 может содержать бойлер 13 для нагрева воды или генерации пара. Впускное отверстие бойлера 13 соединено с выпускным отверстием плунжерного насоса 5 через трубку 15, устойчивую к высокому давлению. Выпускное отверстие бойлера 13 соединено с утюгом 19 через другую трубку 17 высокого давления для подачи пара в утюг 19. Плунжерный насос 5 содержит соленоид 8 и плунжер 6, взаимодействующий с соленоидом. Во время работы плунжерный насос 5 обычно совершает возвратно-поступательное движение при частоте сети, например, 50 или 60 Гц.
Паровой утюг 1 дополнительно содержит упругий элемент, например эластомерные опоры 21, 23, 25, 27, при помощи которых плунжерный насос 5 установлен на вспомогательном каркасе 7, и вспомогательный каркас 7 подвижно установлен в кожухе 3 посредством эластомерных опор 21, 23, 25, 27. Эластомерные опоры 21, 23, 25, 27 обеспечивают поперечное перемещение и/или поворот вспомогательного каркаса вокруг оси, перпендикулярной к вспомогательному каркасу 7.
На фиг.2 изображены вид в разрезе вспомогательного каркаса 7 и расположение эластомерных опор 21, 23, 25, 27. Четыре эластомерные опоры 21, 23, 25, 27 расположены в соответствующих углах жесткого вспомогательного каркаса 7.
На фиг.3 изображен подробный вид в разрезе одной из эластомерных опор 21, 23, 25, 27. Эластомерная опора 21 может быть дискообразной формы и установлена при помощи соединительного элемента, например винта 29, в центре опоры 21 на основном каркасе 7. Эластомерная опора 21 содержит колпачок 31 для предотвращения того, чтобы винт 29 проталкивался через эластомерную опору 21 вследствие больших усилий на эластомерную опору 21, например, во время испытаний на удар. Колпачок может быть выполнен из полимера.
Материал эластомерных опор 21, 23, 25, 27 может содержать синтетический материал, подобный этилен-пропилен монодиену или нитрильному полимерному каучуку в диапазоне средних значений (50-50 Sh-A).
Часть синтетического материала может быть удалена из внутренней части диска 21 для обеспечения достаточного отклонения в направлении x, y или поворота в плоскости вспомогательного каркаса 7.
Вспомогательный каркас 7 парового утюга опирается на участок 35 эластомерной опоры 21. Длина L участка 35 эластомерной опоры 21 между точкой, в которой эластомерная опора 21 опирается на кожух 3, и точкой эластомерной опоры, в которой опирается вспомогательный каркас 7, определяет максимальное колебание этого участка и горизонтальное перемещение, связанное с этим колебанием, вспомогательного каркаса 7 в кожухе 3. Расстояние d вдоль горизонтального сечения между стороной эластомерной опоры 21 и кожухом 3 должно быть достаточно большим для обеспечения горизонтального перемещения вспомогательного каркаса 7 в кожухе 3 без подпрыгивания в кожухе. В варианте осуществления длина L равна 1 см, и расстояние d равно 1 мм.
При данном расположении передача вибраций от возвратно-поступательного плунжерного насоса 5 кожуху 3, по существу, уменьшена, и, следовательно, шум, создаваемый конструкцией, вызываемый кожухом 3, уменьшен.
За счет увеличения массы вспомогательного каркаса 7 вследствие установки резервуара 9 для воды и бойлера 13 ускорение вспомогательного каркаса уменьшено, и передаваемые вибрации кожуху уменьшены. Система вспомогательного каркаса и эластомерных опор может быть дополнительно смоделирована в виде веревок в маятниковой системе. Собственная частота fn такой маятниковой системы может определяться формулой
fn=1/(2¶√(L/g),
где L обозначает длину участка 35 эластомерной опоры 21 между точкой, в которой эластомерная опора 21 опирается на каркас 3, и точкой эластомерной опоры, в которой опирается вспомогательный каркас 7, и g обозначает гравитационную постоянную.
Кроме того, бойлер 13 для нагрева воды или генерации пара установлен на вспомогательном каркасе 7. Преимущество этого расположения состоит в том, что масса бойлера 13 добавляется к массе вспомогательного каркаса 7. Посредством добавления большего веса вспомогательному каркасу 7 ускорение вспомогательного каркаса 7, вызываемое возвратно-поступательным плунжером, будет меньше, и передаваемое усилие кожуху будет уменьшено.
Другое преимущество этого расположения состоит в том, что идеально вибрации бойлера 13 и плунжера идентичны по амплитуде и фазе и трубка 15 высокого давления, соединяющая выпускное отверстие плунжерного насоса 5 с бойлером 13, является неподвижной относительно бойлера 13 и насоса 5, приводя к меньшему износу трубки 15 высокого давления, причем износ может привести к утечке из трубки. Кроме того, при этом расположении неподвижная трубка 15 высокого давления подвергнута меньшей вибрации и создает меньше шума.
В варианте осуществления масса и форма плунжерного насоса 5, бойлера 13 и вспомогательного каркаса 7 могут быть определены и расположены на вспомогательном каркасе 7 таким образом, что центр тяжести совпадает с точкой пересечения вертикальной оси поворота и вспомогательного каркаса, тогда динамическая нагрузка на вспомогательный каркас является симметричной относительно эластомерных опор 21, 23, 25, 27.
На фиг.4 изображена кофеварка 40, содержащая основной каркас, например кожух 41, исполнительный механизм и жесткий вспомогательный каркас 7. Исполнительный механизм может содержать плунжерный насос 5, соединенный с кожухом 41 через жесткий вспомогательный каркас 7. Кофеварка 40 может содержать резервуар 9 для воды, установленный с возможностью съема в кожухе 41, выпускное отверстие резервуара 9 для воды соединено с впускным отверстием плунжерного насоса 5 через трубку низкого давления или гофрированную трубку 11. Кроме того, кофеварка 40 содержит бойлер 13 для нагрева воды. Бойлер 13 установлен на жестком вспомогательном каркасе 7. Впускное отверстие бойлера 13 соединено с выпускным отверстием плунжерного насоса 5 через трубку 15, устойчивую к высокому давлению. Выпускное отверстие бойлера 13 соединено с держателем 34 для упаковки кофе через трубку 42 для подачи горячей воды. Во время работы плунжерный насос 5 обычно совершает возвратно-поступательное движение при частоте сети, например, 50 или 60 Гц.
Кофеварка 40 дополнительно содержит упругий элемент, например эластомерную опору 46, для уменьшения передачи вибраций от плунжерного насоса 5 кожуху 41. Плунжерный насос 5 установлен на вспомогательном каркасе 7, и вспомогательный каркас 7 подвижно установлен на стержне в кожухе 41 через эластомерную опору 46. Эластомерная опора 46 может быть расположена в центре вспомогательного каркаса 7. Эластомерная опора 46 обеспечивает поперечное перемещение и/или поворот вспомогательного каркаса вокруг оси, перпендикулярной к вспомогательному каркасу 7.
Определение размеров эластомерной опоры 46 и вспомогательного каркаса 7 для уменьшения передачи вибраций возвратно-поступательного плунжера 8 кожуху 41 через вспомогательный каркас 7 объяснено выше относительно варианта осуществления, описанного со ссылкой на фиг.2.
На фиг.5 изображен вид в разрезе эластомерной опоры 46 для использования в кофеварке 40. Эластомерная опора 46 соединена с кожухом с помощью колпачка 43 и винта 44. Эластомерная опора 46 может содержать синтетический материал, подобный этилен-пропилен монодиену или нитрильному полимерному каучуку в диапазоне средних значений (50-50 Sh-A).
В вышеописанных вариантах осуществления парового утюга 1 и кофеварки 40 плунжерный насос 5 может быть заменен диафрагменным насосом.
Хотя иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления. Различные изменения или модификации могут быть осуществлены специалистом в данной области техники без отхода от объема или сущности настоящего изобретения, как определено в формуле изобретения. Соответственно, ссылка в этом описании на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления» означает, что конкретный элемент, конструкция или характеристика, описанные применительно к данному варианту осуществления, включены в, по меньшей мере, один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появления фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах в этом описании не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, следует отметить, что конкретные элементы, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления.