БЫТОВОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ
HOUSEHOLD ELECTRIC DEVICE COMPRISING ACTUATING MECHANISM

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 работ.
EP-0135484 раскрывает паровой утюг, содержащий подошву, резервуар для воды и бойлер, в котором плунжерный насос выполнен с возможностью подачи воды из резервуара 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 создает звук и вибрацию, которые могут раздражать пользователя бытового электрического устройства и людей, находящихся рядом с пользователем, и не являются благоприятными для пользователя.
Из ЕР-0135484 известно бытовое электрическое устройство, содержащее основной каркас, исполнительный механизм, соединенный с основным каркасом, причем исполнительный механизм содержит элемент привода и выполнен с возможностью осуществления возвратно-поступательного перемещения элемента привода с частотой возвратно-поступательного движения.
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, которое дополнительно содержит две пластинчатые пружины, установленные на противоположных сторонах исполнительного механизма, для соединения исполнительного механизма с основным каркасом и обеспечения перемещения исполнительного механизма в направлении, противоположном перемещению элемента привода, при этом исполнительный механизм, элемент привода и пластинчатые пружины вместе образуют систему масса-пружина, имеющую собственную частоту fn, причем жесткость пластинчатых пружин выполнена такой, что соотношение между частотой fr возвратно-поступательного перемещения и собственной частотой fn составляет по меньшей мере √2. Исполнительным механизмом может быть, например, плунжерный насос или диафрагменный насос.
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, приводя к низкому уровню звука бытового электрического устройства.
Передача усилия в результате вибраций от возвратно-поступательного исполнительного механизма через пластинчатые пружины каркасу может быть смоделирована при помощи системы масса-пружина с одной степенью свободы с собственной частотой fn, определяемой по формуле
fn = 1/(2π√(k/m)),
где k обозначает жесткость пластинчатых пружин и
m обозначает общую массу исполнительного механизма и элемента привода.
Эта собственная частота fn системы масса-пружина измерена при частоте ниже частоты fr возвратно-поступательного движения исполнительного механизма посредством регулировки жесткости пластинчатых пружин. Для эффективного уменьшения передачи усилий от исполнительного механизма основному каркасу отношение fr/fn между частотой возвратно-поступательного движения и собственной частотой составляет по меньшей мере √2, и демпфирование должно быть минимальным.
В этой конструкции энергия вибрации исполнительного механизма накапливается в виде энергии в системе масса-пружина, состоящей из исполнительного механизма, элемента привода и пластинчатых пружин, так что передача этих вибраций основному каркасу уменьшена, приводя к низкому уровню звука бытового электрического устройства.
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 паровом утюге, раскрытом в этом документе, резиновые фланцы предназначены для значительного поглощения энергии вибрации исполнительного механизма, однако, вибрации все еще частично передаются основному каркасу. Этот документ не раскрывает две пластинчатые пружины, соединенные с противоположными концами исполнительного механизма.
В другом варианте осуществления бытового электрического устройства пластинчатые пружины содержат изогнутый концевой участок. Изогнутые концевые участки пластинчатых пружин обеспечивают компактную конструкцию исполнительного механизма и пластинчатых пружин.
В другом варианте осуществления бытового электрического устройства концевые участки (29) пластинчатых пружин (21, 23), которые соединены с исполнительным механизмом (5), образуют U-образную форму.
В другом варианте осуществления бытового электрического устройства исполнительный механизм соединен с пластинчатыми пружинами посредством эластомерных элементов. Этими эластомерными элементами могут быть, например, резиновые кольца.
В еще одном варианте осуществления бытового электрического устройства, бытовое электрическое устройство дополнительно содержит резервуар для воды, расположенный в основном каркасе, причем резервуар для воды функционально соединен с исполнительным механизмом через первую гибкую трубку.
В другом варианте осуществления бытового электрического устройства резервуар для воды установлен с возможностью съема в основном каркасе. Эта конструкция обеспечивает легкое повторное наполнение резервуара для воды.
В другом варианте осуществления первая гибкая трубка включает в себя гофрированную трубку. Гофрированная трубка имеет высокую гибкость и уменьшает передачу вибраций от исполнительного механизма основному каркасу через гофрированную трубку.
В еще одном варианте осуществления бытового электрического устройства, бытовое электрическое устройство дополнительно содержит бойлер для нагрева воды или генерации пара, установленный в каркасе и функционально соединенный с исполнительным механизмом через вторую гибкую трубку.
В еще одном варианте осуществления бытового электрического устройства исполнительный механизм содержит плунжерный насос или диафрагменный насос.
В другом варианте осуществления бытового электрического устройства исполнительный механизм содержит плунжерный насос и элемент привода содержит плунжер.
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 в соответствии с первым вариантом осуществления;
фиг.2 - схематичный вид пластинчатой пружины; и
Фиг.3 - схематичный вид кофеварки в соответствии со вторым вариантом осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
На чертежах подобные ссылочные позиции относятся к подобным элементам.
На фиг.1 изображен паровой утюг 1, содержащий основной каркас, например кожух 3, исполнительный механизм, например плунжерный насос 5, соединенный с кожухом 3 при помощи пластинчатых пружин 21, 23. Паровой утюг 1 может содержать резервуар 9 для воды, установленный в кожухе 3. Выпускное отверстие резервуара 9 для воды соединено с впускным отверстием плунжерного насоса 5 через первую гибкую трубку 11. Первая гибкая трубка 11 может быть гофрированной трубкой. Резервуар 9 для воды может быть соединен с возможностью съема с кожухом для обеспечения повторного наполнения водой путем извлечения резервуара 9 для воды из кожуха 3, наполнения резервуара 9 для воды и закрепления резервуара для воды с кожухом. Кроме того, паровой утюг 1 содержит бойлер 13 для нагрева воды или генерации пара. Впускное отверстие бойлера 13 соединено с выпускным отверстием плунжерного насоса 5 через вторую гибкую трубку 15. Выпускное отверстие бойлера 13 соединено с утюгом 19 через третью гибкую трубку 17 для подачи пара. Плунжерный насос 5 может содержать удлиненный корпус 6 насоса и плунжер 8. В данном варианте осуществления удлиненный корпус 6 насоса соединен с кожухом 3 через две пластинчатые пружины 21, 23, установленные в продольном направлении на противоположных сторонах удлиненного корпуса 6 насоса. Пластинчатые пружины 21, 23 обеспечивают перемещение корпуса 6 насоса в горизонтальном направлении, противоположном направлению перемещения плунжера 8 и параллельном продольной оси корпуса 6 насоса.
Во время работы плунжер 8 обычно совершает возвратно-поступательное движение при частоте сети, которая может быть, например, 50 или 60 Гц. Возвратно-поступательный плунжер 8 заставляет силы противодействия корпуса 6 насоса действовать на пластинчатые пружины 21, 23 и отклонять пластинчатые пружины в продольном направлении, противоположном перемещению плунжера 8. Отклоненные пластинчатые пружины 21, 23 накапливают кинетическую энергию вибраций в виде потенциальной энергии, которая выделяется, когда плунжер 8 перемещается в противоположном направлении. Пластинчатые пружины 21, 23 изолируют плунжерный насос 5 от кожуха 3, и передача вибраций от плунжерного насоса 5 кожуху 3, по существу, уменьшена.
Передача вибраций возвратно-поступательного плунжера 8 через пластинчатые пружины 21, 23 может быть смоделирована при помощи системы масса-пружина с одной степенью свободы с собственной частотой fn, определяемой формулой
fn = 1/(2π√(k/m)),
где k обозначает жесткость пластинчатых пружин 21, 23 и
m обозначает общую массу плунжерного насоса 5 и плунжера 8.
Эта собственная частота fn системы масса-пружина измерена при частоте, по существу, ниже частоты fr возвратно-поступательного движения плунжера 8 посредством регулирования жесткости пластинчатых пружин 21, 23 и общей массы плунжерного насоса 5. Для уменьшения передачи вибраций от плунжерного насоса 5 кожуху 3 отношение fr/fn между частотой fr возвратно-поступательного движения и собственной частотой fn составляет по меньшей мере √2. Например, если отношение fr/fn равно 10, и частота fr возвратно-поступательного движения плунжерного насоса 5 составляет 50 Гц, собственная частота fn системы масса-пружина должна измеряться при 5 Гц. Фактические размеры пластинчатых пружин 21, 23 зависят от массы плунжерного насоса 5, частоты возвратно-поступательного движения, а также от модуля Юнга материала пластинчатых пружин 21, 23 и максимально допустимой амплитуды движения плунжерного насоса 5 в кожухе 3. В данном варианте осуществления энергия вибрации накапливается в подвижном корпусе 6 насоса и пластинчатых пружинах 21, 23. Внутреннее демпфирование пластинчатых пружин 21, 23 ограничивает максимальную амплитуду горизонтального перемещения корпуса 6 насоса. Пластинчатые пружины 21, 23 могут быть выполнены из коррозионно-стойкой пружинной стали. Уменьшение шума, которое может получаться при таком расположении, составляет около -40 дБ (A) в направлении перемещения. Практически, это максимальное уменьшение также зависит от конфигурации изделия.
На фиг.2 изображен схематичный вид одной пластинчатой пружины 21. Пластинчатые пружины 21, 23 могут быть установлены на противоположных сторонах корпуса 6 плунжерного насоса 5 через эластомерные элементы, например резиновые кольца 25, 27, на обеих сторонах концевого участка 29 соответствующих пластинчатых пружин 21, 23 для дополнительного демпфирования вибраций. Эластомерные кольца 25, 27 могут быть выполнены из синтетического материала, подобного этилен-пропилен монодиену или нитрильному полимерному каучуку в диапазоне средних значений (50-50 Sh-A).
Пластинчатые пружины 21, 23 могут содержать изогнутые концевые участки 29, которые соединены с корпусом 6 плунжерного насоса 5. Например, концевой участок 29 пластинчатой пружины 21 может образовывать U-образную форму для получения компактной конфигурации плунжерного насоса 5 и пластинчатых пружин 21, 23. Вместо U-образной формы концевые участки 29 могут образовывать V-образную форму или Z-образную форму.
На фиг.3 изображена кофеварка 30, содержащая основной каркас, например кожух 32, исполнительный механизм, например плунжерный насос 5, соединенный с кожухом 32 через пластинчатые пружины 21, 23, установленные на противоположных сторонах плунжерного насоса 5.
Плунжерный насос 5 может содержать удлиненный корпус 6 насоса и плунжер 8. Пластинчатые пружины 21, 23 обеспечивают перемещение плунжерного насоса 5 в горизонтальном направлении, противоположном направлению перемещения плунжера 8 и параллельном продольной оси корпуса 6 насоса. Кофеварка 30 может содержать резервуар 9 для воды, установленный в кожухе 32, выпускное отверстие резервуара 9 для воды соединено с впускным отверстием плунжерного насоса 5 через первую гибкую трубку 11 или гофрированную трубку. Резервуар 9 для воды может быть установлен с возможностью съема в кожухе 32 для обеспечения легкого повторного наполнения. Кроме того, кофеварка 30 содержит бойлер 13 для нагрева воды. Впускное отверстие бойлера 13 соединено с выпускным отверстием плунжерного насоса 5 через вторую гибкую трубку 15. Выпускное отверстие бойлера 13 соединено через третью трубку 17 с держателем для упаковки кофе для подачи горячей воды.
Во время работы плунжерный насос обычно совершает возвратно-поступательное движение при частоте сети, например, 50 или 60 Гц. Пластинчатые пружины 21, 23 уменьшают передачу вибраций от плунжерного насоса 5 кожуху 32 и шум, создаваемый конструкцией.
Пластинчатые пружины 21, 23 могут быть подобного типа, что и пластинчатые пружины, описанные относительно фиг.2. Пластинчатые пружины могут быть соединены на противоположных сторонах корпуса насоса в продольном направлении. Кроме того, определение размеров пластинчатых пружин 21, 23 объяснено в вышеприведенном описании варианта осуществления относительно фиг.1.
В вышеописанных вариантах осуществления парового утюга 1 и кофеварки 30 плунжерный насос 5 может быть заменен диафрагменным насосом. Величина уменьшения вибрации, которая может быть достигнута, составляет около -40 дБ в направлении перемещения.
Практическое уменьшение уровня звука, которое может быть получено, будет ниже и зависит от конфигурации изделия и стороны и/или поверхности основного каркаса. 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.