БЫТОВОЙ ПРИБОР ДЛЯ УХОДА ЗА БЕЛЬЕМ, СОДЕРЖАЩИЙ УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ДИСБАЛАНСА С ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ, И СПОСОБ РАБОТЫ ТАКОГО БЫТОВОГО ПРИБОРА
HOUSEHOLD LAUNDRY CARE DEVICE, CONTAINING UNBALANCE COMPENSATION DEVICE WITH ELECTROMAGNET, AND METHOD FOR OPERATION THEREOF

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к бытовому прибору для ухода за бельем по меньшей мере с одним барабаном для приема белья и по меньшей мере одним устройством компенсации дисбаланса, расположенным на барабане для белья и содержащим корпус, в котором размещены с возможностью перемещения несколько компенсирующих элементов. Кроме того, изобретение относится к способу работы бытового прибора.
Уровень техники
Известно, что во время процесса стирки в стиральной машине белье распределяется в барабане для белья случайным и неравномерным образом. Это приводит к образованию дисбаланса, вызывающего относительно большие механические колебания барабана для белья и, следовательно, большие механические нагрузки на весь бытовой прибор. С одной стороны, возникающие колебания вызывают неприятные для пользователя шумы; с другой стороны, они могут также приводить к механическим нагрузкам на напольное покрытие, на котором установлен бытовой прибор.
Для предотвращения или по меньшей мере значительного уменьшения колебаний барабана для белья при работе стиральной машины в уровне техники предложено крепить на барабан для белья устройство компенсации дисбаланса кольцевого типа, также известное как «балансир». Такое устройство компенсации дисбаланса содержит кольцеобразный полый корпус, в котором находится компенсирующая масса, выполненная, например, в виде нескольких сферических компенсирующих элементов. Эта компенсирующая масса помещена в корпус с возможностью перемещения и в сверхкритическом режиме работы стиральной машины имеет тенденцию к смещению на сторону, противоположную (относительно диаметра барабана для белья) неуравновешенной массе, создавая, тем самым, противовес для неуравновешенной массы и, следовательно, устраняя дисбаланс.
Патентная заявка WO 2014/116007 описывает балансир для стиральной машины, содержащий корпус компенсирующего устройства, соединенный с барабаном для белья стиральной машины. В корпусе компенсирующего устройства предусмотрен кольцевой канал, в который помещена с возможностью перемещения по меньшей мере одна масса. Кроме того, предусмотрен магнит, ограничивающий движение груза внутри канала.
Далее в документе WO 2005/075726 А1 описано автоматическое устройство компенсации, имеющее полость, содержащую объем жидкости и множество свободно перемещающихся тел, находящихся в контакте с жидкостью. При этом плотность каждого из свободно перемещающихся тел меньше, чем плотность жидкости. За счет продвижения жидкости через свободно перемещающиеся тела автоматически создаются усилия, компенсирующие дисбаланс. Кроме того, устройство компенсации может содержать электромагниты для удерживания свободно перемещающихся тел. Сила притяжения электромагнитов может быть выбрана таким образом, чтобы, начиная с определенного числа оборотов, тела могли быть высвобождены и перемещаться в полости.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является усовершенствование компенсации дисбаланса барабана для белья, известной на уровне техники.
Согласно изобретению, эта задача решена бытовым прибором для ухода за бельем и способом с признаками, раскрытыми в соответствующих независимых пунктах формулы изобретения. Выгодные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Описываемый изобретением бытовой прибор для ухода за бельем содержит барабан для приема белья. Кроме того, бытовой прибор содержит по меньшей мере одно устройство компенсации дисбаланса, расположенное на барабане для белья и содержащее корпус, в котором содержатся или размещены с возможностью перемещения несколько отдельных компенсирующих элементов. Кроме того, по меньшей мере некоторые компенсирующие элементы выполнены в виде постоянных магнитов или ферромагнитными, причем устройство компенсации дисбаланса содержит по меньшей мере одно удерживающее устройство, соединенное с возможностью вращения с барабаном для белья. Устройство компенсации дисбаланса может содержать как выполненные в виде постоянных магнитов, так и ферромагнитные компенсирующие элементы. Удерживающее устройство содержит электромагнит, выполненный с возможностью генерации магнитного поля, создающего магнитную удерживающую силу между электромагнитом и магнитными компенсирующими элементами. К ферромагнитным компенсирующим элементам относятся, в том числе, компенсирующие элементы, содержащие цветные металлы, например, никель, если такие цветные металлы обладают ферромагнитными свойствами.
Бытовой прибор для ухода за бельем может представлять собой, например, стиральную или сушильную машину. Бытовой прибор содержит барабан, в котором может быть расположено белье. Кроме того, предусмотрено устройство компенсации дисбаланса, расположенное на барабане для белья или закрепленное на нем. Устройство компенсации дисбаланса имеет корпус, в котором расположено несколько компенсирующих элементов. Компенсирующие элементы могут перемещаться внутри корпуса. В сверхкритическом диапазоне частот вращения перемещение компенсирующих элементов внутри корпуса позволяет снизить дисбаланс, который может возникнуть вследствие неравномерного распределения белья в барабане.
Согласно изобретению, по меньшей мере некоторые из компенсирующих элементов выполнены в виде постоянных магнитов или ферромагнитными, причем устройство компенсации дисбаланса содержит по меньшей мере одно удерживающее устройство. В частности, это удерживающее устройство соединено с барабаном для белья без возможности проворачивания. Удерживающее устройство содержит по меньшей мере один электромагнит, выполненный с возможностью создания магнитной удерживающей силы для удерживания магнитных компенсирующих элементов. Это позволяет, например, удерживать электромагнитом по меньшей мере некоторые из магнитных компенсирующих элементов в предварительно заданном положении внутри корпуса. Также возможен вариант, в котором устройство компенсации дисбаланса будет содержать несколько удерживающих устройств, каждое из которых будет способно удерживать предварительно заданное количество магнитных компенсирующих элементов в определенных или предварительно заданных областях. В отличие от известных решений, использующих постоянные магниты и ферромагнитные элементы, в данном случае в устройство компенсации дисбаланса или балансир должен быть помещен электромагнит. Электромагнит может содержать, например, соответствующую катушку, генерирующую при подаче напряжения магнитное поле. Магнитное поле вызывает магнитное взаимодействие между электромагнитом и магнитными компенсирующими элементами. Использование электромагнита позволяет регулировать магнитную удерживающую силу в соответствии с необходимостью. Например, после выключения электромагнит не развивает никакого усилия и не ограничивает, таким образом, свободу перемещения компенсирующих элементов. Кроме того, электромагнит можно устанавливать в любом положении в корпусе или на корпусе устройства компенсации дисбаланса.
Предпочтительно, магнитные компенсирующие элементы и электромагнит с действующей между ними магнитной удерживающей силой выполнены таким образом, чтобы компенсирующие элементы отсоединялись от удерживающего устройства только при заданной опорной частоте вращения барабана для белья. Иными словами, между магнитными компенсирующими элементами и удерживающим устройством может быть достигнута или создана определенная удерживающая сила. При этом такую определенную магнитную удерживающую силу настраивают и развивают таким образом, чтобы компенсирующие элементы отсоединялись от электромагнита или удерживающего устройства только при превышении предварительно заданной опорной частоты вращения барабана для белья. Таким образом, поведение устройства компенсации дисбаланса в отношении магнитного удержания магнитных компенсирующих элементов и отдельного от них удерживающего устройства должно быть реализовано таким образом, чтобы магнитная удерживающая сила отключалась при опорной частоте вращения барабана для белья, которая может находиться в диапазоне между минимальной и максимальной частотой вращения барабана для белья. Таким образом, компенсирующие элементы в диапазоне от минимальной частоты вращения до опорной частоты вращения барабана для белья магнитно соединены с удерживающим устройством и, тем самым, вращаются вместе с барабаном квазистационарно или без возможности проворачивания. Только после того, как частота вращения барабана для белья превысит опорную частоту, эта магнитная удерживающая сила будет автоматически подавлена, так как центробежные силы превышают эту магнитную удерживающую силу. При такой опорной частоте вращения с последующим автоматическим расцеплением магнитной удерживающей силы компенсирующие элементы могут вращаться в корпусе, имеющем, например, кольцеобразную форму, относительно удерживающего устройства. Это позволяет при необходимости компенсировать дисбаланс, возникающий вследствие неравномерного распределения белья в барабане для белья. Одновременно можно снизить уровень нежелательных шумов, вызываемых перемещением компенсирующих элементов относительно корпуса устройства компенсации дисбаланса, даже при более низких частотах вращения. Это особенно выгодно в том случае, если такое изменение перемещения относительно корпуса происходит до диапазона частоты вращения, превышающего резонансный диапазон или резонансную частоту вращения барабана для белья.
Под резонансным диапазоном барабана для белья или резонансной частотой вращения барабана для белья понимают диапазон частот, лежащий в области основных частот собственных колебаний, в частности в области первой основной частоты собственных колебаний узла, расположенного в корпусе бытового прибора для ухода за бельем и содержащей барабан для белья, установленный с возможностью вращения. Основную частоту собственных колебаний колебательной системы также называют модальной частотой. Кроме того, под сверхкритической частотой вращения понимают частоту вращения барабана, превышающую резонансную частоту вращения барабана для белья. Соответственно, докритической частотой вращения считают частоту вращения барабана, лежащую ниже резонансной частоты вращения барабана для белья.
Для обеспечения определенной магнитной удерживающей силы можно подобрать соответствующие параметры электромагнита. Например, электромагнитную силу, развиваемую электромагнитом, можно регулировать с помощью выбора внешних размеров или количества витков обмотки электромагнита. Кроме того, магнитную силу можно регулировать электрическим током, протекающим через электромагнит или катушку. При этом магнитную удерживающую силу настраивают таким образом, чтобы магнитные удерживающие элементы отсоединялись от удерживающего устройства при превышении барабаном для белья опорной частоты вращения.
В одном из вариантов осуществления удерживающее устройство содержит управляющее устройство, выполненное с возможностью определения частоты вращения барабана для белья и управления электрическим током, протекающим через электромагнит, в зависимости от определенной частоты вращения барабана для белья. Иными словами, можно предусмотреть активное управление отсоединением компенсирующих элементов от удерживающего устройства. Для этого управляющее устройство может управлять током, протекающим через электромагнит или катушку электромагнита. Например, для этого управляющее устройство может активировать соответствующий переключатель. Кроме того, управляющее устройство выполнено с возможностью управления текущей частотой вращения барабана для белья. Для этого управляющее устройство может использовать, например, информацию о частоте вращения, уже имеющуюся в системе управления бытового прибора. Таким образом, возбуждение электромагнита управляющего устройства может отключаться по достижении опорной частоты вращения. При выключении электрического тока магнитная удерживающая сила уменьшается через определенное время, и компенсирующие элементы отсоединяются от удерживающего устройства. Это позволяет эксплуатировать устройство компенсации дисбаланса по мере необходимости.
По существу, также возможен вариант, в котором на управляющее устройство будет поступать сигнал отключения, вследствие чего управляющее устройство будет перекрывать протекание тока через электромагнит. Этот сигнал отключения можно передавать на управляющее устройство, например, по беспроводной связи. Кроме того, вместо управляющего устройства можно также использовать центробежный выключатель, активно регулирующее ток, протекающий через электромагнит или катушку. Этот центробежный выключатель может быть выполнен, в частности, с возможностью размыкания токовой цепи, питающей электромагнит электрической энергией, по достижении опорной частоты вращения.
В следующем варианте осуществления удерживающее устройство содержит накопитель электрической энергии, выполненный с возможностью питания электромагнита. Накопитель электрической энергии выполнен, в частности, с возможностью подзарядки. Накопитель электрической энергии может содержать, например, подходящий конденсатор и/или аккумулятор. Этот накопитель входит в состав удерживающего устройства и установлен с возможностью вращения на устройстве компенсации дисбаланса или барабане. Накопитель электрической энергии позволяет обеспечить надежное питание электромагнита электрической энергией.
Также выгоден вариант, в котором накопитель электрической энергии имеет заданную разрядную характеристику, описывающую зависимость электрического напряжения, обеспечиваемого накопителем, от времени. Для отсоединения компенсирующих грузов при опорной частоте вращения можно целенаправленно использовать эту разрядную характеристику, так как устанавливающийся ток, протекающий через электромагнит, пропорционален удерживающей силе. Для этого можно подобрать параметры накопителя электрической энергии соответствующим образом. Кроме того, можно предусмотреть соответствующее регулирование уровня заряда накопителя электрической энергии при неподвижном барабане для белья, позволяющее отсоединять компенсирующие элементы при последующем вращении барабана для белья при опорной частоте вращения.
Предпочтительно, накопитель электрической энергии выполнен с возможностью питания электрической энергией по меньшей мере одного дополнительного электрического компонента бытового прибора, в частности электрического компонента, вращающегося вместе с барабаном для белья.
Накопитель электрической энергии можно также использовать для питания прочих электрических компонентов бытового прибора. В частности, возможно питание электрических компонентов, вращающихся вместе с барабаном для белья. Такими компонентами могут быть, например, датчики или системы датчиков. Например, они могут служить для измерения температуры и/или содержать камеру. Под электрическими компонентами могут также пониматься осветительные элементы например, светоизлучающие диоды, или декоративные элементы.
Предпочтительно, удерживающее устройство содержит приемную катушку, в которую может подаваться электрическая энергия, и которая электрически соединена с накопителем электрической энергии. Приемная катушка позволяет питать или заряжать накопитель электрической энергии. В частности, энергию можно передавать в приемную катушку беспроводным образом в ближнем диапазоне. При этом энергию можно передавать таким образом, чтобы в принимающей катушке возникало переменное напряжение. Кроме того, между приемной катушкой и накопителем электрической энергии можно подключить соответствующий выпрямитель для выпрямления этого переменного напряжения. Это позволяет питать или заряжать накопитель электрической энергии постоянным напряжением.
Предпочтительно, бытовой прибор содержит первое зарядное устройство, причем первое зарядное устройство содержит первую передающую катушку для индуктивной передачи электрической энергии на приемную катушку удерживающего устройства. Передающая катушка или первое зарядное устройство может быть расположено, например, в баке для стирального раствора бытового прибора. При этом на передающую катушку может поступать переменный ток, создающий переменное поле. Такое переменное поле позволяет индуцировать переменное напряжение в приемной катушке удерживающего устройства. Такое переменное напряжение вызывает переменный ток, которым можно заряжать накопитель электрической энергии. Таким образом, можно легко заряжать накопитель электрической энергии удерживающего устройства.
В следующем варианте осуществления передающая катушка выполнена с возможностью индуктивной передачи электрической энергии на приемную катушку, когда барабан для белья неподвижен, а передающая катушка находится в заданном положении относительно приемной катушки. Если барабан для белья и, следовательно, устройство компенсации дисбаланса неподвижны, возможна индуктивная передача энергии между передающей катушкой и приемкой катушкой. При этом, в частности, может быть предусмотрена остановка барабана для белья в таком положении, в котором передающая катушка и приемная катушка будут совмещены. Для этого приводной двигатель может управлять барабаном для белья таким образом, чтобы при остановленном барабане для белья передающая катушка совмещалась с приемной катушкой. Это позволяет эффективно заряжать накопитель электрической энергии удерживающего устройства при остановленном барабане для белья.
В следующем варианте осуществления бытовой прибор содержит второе зарядное устройство, причем второе зарядное устройство содержит по меньшей мере один магнитный элемент, относительно которого может вращаться барабан для белья, и который выполнен с возможностью генерации постоянного магнитного поля. Второе зарядное устройство может быть, например, зафиксировано на бытовом приборе, благодаря чему барабан для белья и устройство компенсации дисбаланса могут перемещаться относительно второго зарядного устройства. По меньшей мере один магнитный элемент может представлять собой, например, постоянный магнит или электромагнит, на который поступает постоянный ток. По меньшей мере один магнитный элемент создает постоянное магнитное поле. Такое постоянное магнитное поле можно использовать для передачи энергии на приемную катушку удерживающего устройства.
Предпочтительно, по меньшей мере один магнитный элемент выполнен таким образом, чтобы при перемещении барабана для белья относительно второго зарядного устройства в приемной катушке под действием постоянного магнитного поля индуцировалось электрическое напряжение. По меньшей мере один магнитный элемент создает постоянное поле, эквивалентное полю, возбуждаемому постоянными магнитами. Когда барабан для белья или удерживающее устройство с приемной катушкой перемещаются относительно по меньшей мере одного магнитного элемента, образуется устройство, известное как генератор. При этом по меньшей мере один магнитный элемент обеспечивает возбуждение, а приемная катушка работает как обмотка якоря. При вращении барабана для белья в приемной катушке под действием неподвижного магнитного элемента индуцируется напряжение, зависящее от частоты вращения. Такое напряжение, в свою очередь, создает переменный ток, который после выпрямления можно использовать для зарядки накопителя электрической энергии. Это позволяет заряжать накопитель электрической энергии, в том числе, при вращении барабана для белья.
При неподвижном барабане для белья второе зарядное устройство не может заряжать накопитель электрической энергии. Если бы использовалось только второе зарядное устройство, то на момент запуска барабана для белья накопитель электрической энергии мог бы оказаться заряженным недостаточно, в результате чего электромагнит не смог бы развивать достаточную магнитную удерживающую силу. Поэтому предпочтителен вариант, в котором бытовой прибор содержит как первое, так и второе зарядное устройство. Если второе зарядное устройство выполнено в виде электромагнита, первое и второе зарядное устройство можно объединить в систему катушек, на которую в зависимости от режима работы будет подаваться переменный или постоянный ток. При неподвижном барабане для белья накопитель электрической энергии может заряжаться от первого зарядного устройства. Когда барабан для белья приходит в движение, используется второе зарядное устройство. Это позволяет заряжать накопитель электрической энергии при работающем бытовом приборе в любое время.
В следующем варианте осуществления управляющее устройство удерживающего устройства выполнено с возможностью измерения индуцированного напряжения в приемной катушке и определения частоты вращения на основании измеренного напряжения. Если накопитель электрической энергии заряжается от второго зарядного устройства, напряжение, индуцированное в приемной катушке, зависит от частоты вращения барабана для белья. Таким образом, управляющее устройство на основании индуцированного напряжения способно определять текущую частоту вращения барабана для белья. Это позволяет легко и надежно находить текущую частоту вращения барабана для белья.
В следующем варианте осуществления электромагнит содержит катушку с воздушным сердечником. Таким образом, электромагнит или система катушек могут быть выполнены в виде катушки с воздушным сердечником без ферромагнитного обратного замыкания. Отсутствие ферромагнитного обратного замыкания гарантирует, что электромагнит не будет развивать никакой силы, когда ток не протекает через катушку. Кроме того, катушка с воздушным сердечником отличается простотой и дешевизной изготовления.
В альтернативном варианте осуществления электромагнит содержит катушку и сердечник, по меньшей мере частично расположенный внутри катушки. Иными словами, может быть получен электромагнит с ферромагнитным обратным замыканием. Это позволяет реализовать своеобразное электрическое смещение, воздействующее на компенсирующие элементы в качестве силы даже при выключенном электромагните. Кроме того, электромагнит с обратным замыканием и/или сердечником обычно удается гораздо эффективнее выполнить в том же типоразмере, поскольку составляющие потока рассеяния и магнитное сопротивление будут значительно ниже.
В следующем варианте осуществления магнитные компенсирующие элементы по меньшей мере частично выполнены в виде постоянных магнитов. В частности, магнитные компенсирующие элементы могут содержать сердечник из постоянного магнита, окруженный оболочкой, в частности, пластиковой оболочкой. Компенсирующие элементы на основе постоянных магнитов выгодны тем, что они притягиваются друг к другу после отсоединения от удерживающего устройства и, тем самым, образуют компактную массу или цепочку. В результате снижается риск шумов, обусловленных соударением компенсирующих элементов. При этом также возможен вариант, в котором среди компенсирующих элементов предусмотрено по меньшей мере два немагнитных компенсирующих элемента. Это позволит, например, разделить компенсирующие элементы на две группы или цепочки.
В следующем варианте осуществления магнитные компенсирующие элементы по меньшей мере частично выполнены в виде ферромагнитов. Ферромагнитные компенсирующие элементы обычно имеют более высокую плотность по сравнению с компенсирующими элементами на основе постоянных магнитов. Поэтому для компенсации сопоставимого дисбаланса при том же объеме отдельных грузов потребуется меньше компенсирующих элементов. При этом внутрь корпуса можно дополнительно поместить демпфирующий элемент или демпфирующую жидкость. Такой демпфирующей жидкостью может быть, например, масло. Это позволит снизить уровень шума.
Предпочтительно, корпус устройства компенсации дисбаланса содержит стенку, расположенную вблизи оси вращения, то есть радиально внутри, и ограничивающую полость, в которой расположены компенсирующие элементы. В этой стенке сформирована выемка или углубление, проходящее в окружном направлении вокруг оси вращения и выполненное в виде углубления, ориентированного в сторону оси вращения. Углубление может быть также выполнено в радиально-ориентированной боковой стенке корпуса.
Предпочтительно, углубление служит механическим разделительным барьером, разделяющим общую группу на отдельные группы компенсирующих элементов. При этом, в частности, немагнитные компенсирующие элементы застревают в углублении и, следовательно, разделяют общую группу. В частности, предпочтителен вариант, в котором компенсирующие элементы, не осуществляющие магнитного взаимодействия, имеют меньшую массу и/или больший размер по сравнению с магнитно взаимодействующими компенсирующими элементами, так как в этом случае, в частности, при определенной частоте вращения барабана для белья, центробежные силы не осуществляющих магнитного взаимодействия компенсирующих элементов будут меньше, чем у магнитно взаимодействующих компенсирующих элементов, в результате чего компенсирующий элемент, не осуществляющий магнитного взаимодействия, при циркуляции будет по меньшей мере частично погружен в углубление и, в частности, застрянет в конце углубления, образованном ступенью. Это приведет как бы к разрыву общей группы. Предпочтительно, удерживающее устройство расположено в углублении. Таким образом, предпочтительно, группа компенсирующих элементов в некоторых местах будет удерживаться в погруженном состоянии и, тем самым, стационарное положение будет дополнительно стабилизировано в окружном направлении вокруг оси вращения.
Описываемый изобретением способ используют для управления бытовым прибором для ухода за бельем, содержащим по меньшей мере один барабан для приема белья и по меньшей мере одно устройство компенсации дисбаланса, расположенное на барабане для белья и содержащее корпус, в котором размещены с возможностью перемещения несколько компенсирующих элементов. При этом по меньшей мере некоторые компенсирующие элементы являются магнитными, причем устройство компенсации дисбаланса содержит по меньшей мере одно удерживающее устройство, соединенное с возможностью вращения с барабаном для белья и содержащее электромагнит, при этом посредством электромагнита генерируют магнитное поле, создающее магнитную удерживающую силу между электромагнитом и магнитными компенсирующими элементами.
Предпочтительные варианты осуществления бытового прибора, описываемого настоящим изобретением, могут быть рассмотрены в качестве предпочтительных вариантов способа, причем соответствующие признаки могут описывать этапы способа как по отдельности, так и в эффективном сочетании друг с другом.
Под устройством компенсации дисбаланса в данном случае понимают устройство, предназначенное для компенсации и, тем самым, предотвращения дисбаланса барабана для белья. Устройство компенсации дисбаланса может содержать компенсирующую массу, помещенную с возможностью перемещения в корпус и выполненную, например, в виде нескольких шарообразных элементов. Такое устройство компенсации дисбаланса можно также назвать «шаровым балансиром». По меньшей мере одно устройство компенсации дисбаланса выполнено, в частности, в виде кольца и содержит корпус, в частности, выполненный в виде кольца.
При указании направлений «вверху», «внизу», «спереди», «сзади», «по горизонтали», «по вертикали», «в направлении глубины», «в направлении ширины», «в направлении высоты» и так далее имеют в виду надлежащую эксплуатацию и надлежащее расположение прибора, причем положения и ориентиры указывают для наблюдателя, стоящего перед прибором и смотрящего в направлении указанного прибора.
Дополнительные признаки изобретения следуют из формулы изобретения, фигур и описания фигур. Признаки и комбинации признаков, упомянутые в предыдущем описании, а также раскрываемые ниже в описании фигур и/или показанные только на фигурах, можно применять не только в указанной комбинации, но и в других комбинациях или по отдельности, не выходя за рамки изобретения. Таким образом, считаются также охваченными и раскрытыми те варианты осуществления изобретения, которые не были явно показаны на фигурах и раскрыты в описании, но могут быть получены комбинированием признаков из описанных вариантов осуществления. Также следует считать раскрытыми варианты осуществления и комбинации признаков, которые содержат не все признаки исходно сформулированного независимого пункта формулы.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления изобретения раскрыты в нижеследующем детальном описании со ссылкой на прилагаемые схематичные фигуры, на которых изображено:
Фигура 1: схематичный вид спереди варианта осуществления бытового устройства для ухода за бельем, описываемого изобретением.
Фигура 2: схематичный вид в разрезе конструкции из барабана для белья и устройства компенсации дисбаланса согласно одному из вариантов осуществления изобретения.
Фигура 3: вид спереди варианта осуществления устройства компенсации дисбаланса бытового прибора, показанного на фигурах 1 и 2, в режиме, в котором частота вращения барабана для белья меньше или равна опорной частоте вращения.
Фигура 4: вид спереди варианта осуществления устройства компенсации дисбаланса бытового прибора, показанного на фигуре 3, в режиме, в котором частота вращения барабана для белья больше опорной частоты вращения.
Фигура 5: следующий вариант осуществления устройства компенсации дисбаланса.
Фигура 6: схема удерживающего устройства для устройства компенсации дисбаланса.
Фигура 7: график, описывающий зависимость электрического напряжения накопителя электрической энергии удерживающего устройства от времени.
Одинаковые или функционально идентичные элементы имеют одинаковые ссылочные обозначения на фигурах.
Осуществление изобретения
На фигуре 1 упрощенно изображен спереди бытовой прибор 1 для ухода за бельем, который может представлять собой, например, стиральную или стирально-сушильную машину. Бытовой прибор 1 содержит корпус 2, в котором барабан 3 для белья установлен с возможностью колебания относительно корпуса 2 и возможностью вращения. Продольная ось или ось А вращения (фигура 2) барабана 3 для белья в варианте осуществления, показанном на фигуре 1, ориентирована перпендикулярно плоскости фигуры. Продольная ось или ось вращения может быть также расположена под наклоном относительно оси, перпендикулярной плоскости фигуры. Кроме того, в альтернативном варианте осуществления бытового прибора, не показанном на фигурах, ось вращения может быть ориентирована по вертикали.
Кроме того, бытовой прибор 1 содержит бак 4 для стирального раствора, также расположенный в корпусе 2 и окружающий барабан 3 для белья. Б этом варианте осуществления колебательную систему барабана для белья реализуют посредством крепления бака 4 для стирального раствора к корпусу 2 с помощью не показанных на фигуре пружин и амортизаторов. В альтернативном варианте возможны и другие конструкции, в частности, барабан для белья, установленный с возможностью колебания в баке для стирального раствора. Барабан 3 для белья содержит обечайку в форме полого цилиндра и заднюю торцевую стенку, при этом он открыт с передней стороны, где предусмотрено загрузочное отверстие, через которое белье можно загружать во внутреннюю часть 5 барабана 3 для белья. Загрузочное отверстие может быть закрыто дверцей 6, установленной на корпусе 2 с возможностью перемещения.
На фигуре 2 изображен вертикальный разрез, то есть изображение плоскости y-z, являющейся плоскостью сечения. На фигуре изображен барабан 3 для белья с обечайкой 7 в форме полого цилиндра. Также показано загрузочное отверстие 8. Барабан 3 для белья рядом с задней стенкой или задней торцевой стенкой 9 содержит крестовину 10, жестко соединенную с барабаном 3 для белья. Крестовина 10 соединена с валом 11 без возможности проворачивания, причем вал 11 приводится от не показанного на фигуре приводного двигателя, вызывая вращение барабана 3 для белья вокруг оси А вращения.
При эксплуатации бытового прибора 1 и, тем самым, вращении барабана 3 для белья уложенное в него белье может прилегать к внутренней стороне 12 обечайки 7 с несимметричным распределением вокруг оси А, вследствие чего при вращении барабана 3 для белья может возникать дисбаланс. Для противодействия или компенсации дисбаланса бытовой прибор 1 в показанном варианте осуществления содержит два устройства 13, 14 компенсации дисбаланса. Кроме того, на фигуре видно, что на внутренней стороне 12 расположено несколько захватных элементов, причем на фигуре 2 виден только один захватный элемент 15.
Переднее устройство 13 компенсации дисбаланса в направлении оси А находится в передней области 16 барабана 3 для белья и, в частности, обечайки 7, в то время как второе устройство 14 компенсации дисбаланса расположено в задней области 17.
Первое устройство 13 компенсации дисбаланса выполнено в виде сплошного замкнутого кольца, ориентированного вращательно-симметрично относительно оси А. Первое устройство 13 компенсации дисбаланса содержит соответствующий кольцеобразный корпус 18, который на разрезе (фигура 2) имеет, например, четырехугольное сечение, которое, впрочем, может иметь иную форму, например D-образную. Этот корпус 18 содержит полость 19, в которую помещен один или несколько компенсирующих элементов 20 с возможностью перемещения относительно корпуса 18. В одном из вариантов осуществления компенсирующий элемент 20 может иметь форму шара. В качестве дополнения или альтернативы в полости 19 может находиться жидкая среда, например, масло или вода.
Соответствующим образом выполнено второе устройство 14 компенсации дисбаланса, которое также содержит корпус 21 соответствующей формы, соответствующую внутреннюю полость 22 и один, предпочтительно несколько, отдельных компенсирующих элементов 23, помещенных в полость 22 с возможностью перемещения относительно корпуса 21 и имеющих форму шара.
Устройства 13 и 14 компенсации дисбаланса вставлены в проходящие по окружности гнезда 24.
На фигуре 3 в упрощенном виде спереди изображены компоненты устройства 13 компенсации дисбаланса. Устройство 14 компенсации дисбаланса, предпочтительно, имеет идентичную конструкцию. На этой фигуре виден корпус 18, в полости 19 которого находится несколько компенсирующих элементов 20. Все компенсирующие элементы 20, из которых лишь некоторые имеют ссылочные обозначения для сохранения наглядности, выполнены по меньшей мере с возможностью магнитного взаимодействия. В одном из вариантов осуществления по меньшей мере некоторые компенсирующие элементы 20 являются магнитными и, тем самым, длительно проявляют магнитные свойства, в частности, выполнены в виде постоянных магнитов, или по меньшей мере частично выполнены в виде постоянных магнитов.
На фигуре 3 показана ситуация, в которой барабан 3 для белья вращается вокруг оси А, с частотой вращения, меньшей или равной опорной частоте вращения. Опорная частота вращения больше частоты вращения, соответствующей резонансному диапазону барабана 3 для белья и меньше максимальной частоты вращения барабана 3 для белья. В таком низком или нижнем диапазоне частот вращения (ниже опорной частоты вращения) в одном из вариантов осуществления первая группа 25 компенсирующих элементов 20 состоит в магнитном взаимодействии с отделенным от них первым удерживающим устройством 26. Первое удерживающее устройство 26, как будет описано ниже, может развивать магнитную удерживающую силу. При этом предпочтительно, форма адаптирована к корпусу 18. Как показано на фигуре 3, удерживающее устройство 26 ориентировано в азимутальном направлении и, тем самым, в окружном направлении вокруг оси А на протяжении длины, соответствующей измеренной в этом окружном направлении длине последовательно расположенных или размещенных в ряд компенсирующих элементов 20 первой группы 25.
Эта первая группа 25 содержит по меньшей мере один магнитно взаимодействующий компенсирующий элемент 27. Этот элемент может полностью представлять собой постоянный магнит. Предпочтительно, такой магнитный компенсирующий элемент 27 имеет сердечник, образованный постоянным магнитом, причем такой сердечник полностью окружен оболочкой, в частности, пластиковой оболочкой. Магнитный компенсирующий элемент 27 может быть также по меньшей мере частично образован ферромагнитом.
В варианте осуществления, в котором первая группа 25 содержит единственный магнитный компенсирующий элемент 27, такой элемент, предпочтительно, будет расположен по центру ряда компенсирующих элементов 20 этой первой группы 25. В результате магнитные поля или магнитная сила этого магнитного компенсирующего элемента 27 могут также воздействовать на прочие компенсирующие элементы 20 первой группы 25, которые в этом случае осуществляют только магнитное взаимодействие, и поддерживать соединение этих компенсирующих элементов 20 первой группы 25. Кроме того, в такой конфигурации обеспечивается также магнитное взаимодействие с удерживающим устройством 26. Также возможен вариант, в котором первая группа 25 содержит по меньшей мере два магнитных компенсирующих элемента 27, которые в этом случае, предпочтительно, расположены на концах ряда этих компенсирующих элементов 20 первой группы 25, противоположных друг другу в азимутальном направлении. Также возможен вариант, в котором при наличии в первой группе 25 по меньшей мере двух магнитных компенсирующих элементов 27 эти элементы будут расположены в ряду таким образом, чтобы за магнитным компенсирующим элементом 27 всегда попеременно следовало, в частности, постоянное количество компенсирующих элементов 20, осуществляющих лишь магнитное взаимодействие.
То же самое может быть предусмотрено во второй группе 28 компенсирующих элементов 20, которая, например, также содержит по меньшей мере один магнитный компенсирующий элемент 29.
Как показано в этом варианте осуществления, ко второй группе 28 относится второе удерживающее устройство 30, отдельное от первого удерживающего устройства 26 и выполненное с возможностью создания соответствующей магнитной удерживающей силы. В представленном варианте осуществления обе группы 25 и 28 и, тем самым, удерживающие устройства 26 и 30 расположены в окружном направлении вокруг оси А эквидистантно друг относительно друга и, тем самым, как бы противоположны друг другу, что в отношении соответствующего азимутального центра групп 25 и 28 означает, что они смещены друг относительно друга на 180°. Как показано на фигуре, удерживающие устройства 26 и 30, если смотреть в радиальном направлении относительно оси А, расположены в радиальном направлении глубже внутрь, чем компенсирующие элементы 20.
Соответствующая магнитная удерживающая сила, действующая между удерживающими устройствами 26 или 30 и удерживаемыми в магнитном взаимодействии с ним компенсирующими элементами 20 групп 25 или 28, задана определенным образом, причем для этого определенным образом подбирают параметры соответствующих компонентов, в частности, размер и/или материалы.
Компенсирующие элементы 20, осуществляющие лишь магнитное взаимодействие, могут быть изготовлены, например, из стали и, тем самым, не являются постоянными магнитами. Благодаря включению компенсирующих элементов 27 и 29, по меньшей мере частично выполненных в виде постоянных магнитов, эти дополнительные магнитно взаимодействующие компенсирующие элементы 20 притягиваются, причем полученное соединение удерживается вместе и магнитно взаимодействует с удерживающими устройствами 26 или 30.
Неподвижное соединение между группой 25 и удерживающим устройством 26, а также между группой 28 и удерживающим устройством 30 поддерживают до тех пор, пока частота вращения барабана 3 для белья не превысит опорную частоту вращения. Величину соответствующей магнитной удерживающей силы между группой 25 и удерживающим устройством 26, а также между группой 28 и удерживающим устройством 30 (и своего рода пороговое значение удерживающей силы) задают таким образом, чтобы при превышении опорной частоты вращения центробежные силы на компенсирующих элементах 20 превышали соответствующую заданную магнитную удерживающую силу, в результате чего происходило бы отсоединение компенсирующих элементов 20 от удерживающего устройства 26, с одной стороны, и удерживающего устройства 30, с другой стороны.
Если частота вращения барабана 3 для белья превышает опорную частоту вращения, компенсирующие элементы 20 могут перемещаться в полости 19 относительно удерживающих устройств 26 и 30 и, тем самым, относительно корпуса 18.
Это показано на фигуре 4, на которой барабан 3 для белья вращается с частотой, превышающей опорную частоту вращения. При этом на фигуре видно, что компенсирующие элементы 20 первой группы 25 и компенсирующие элементы 20 второй группы 28 соединяются практически в единое целое или в общую группу 34 и располагаются в полости 19 особым образом, компенсируя дисбаланс, обусловленный локальным скоплением белья 31. Также возможно формирование нескольких групп компенсирующих элементов, при котором возникает результирующий общий дисбаланс компенсирующих элементов, соответствующий возникшему дисбалансу белья и противодействующий ему, то есть компенсирующий обусловленный бельем дисбаланс.
Если после этого частота вращения барабана 3 для белья снова снизится и опустится ниже дифференциальной частоты вращения, будет автоматически восстановлено состояние, показанное на фигуре 3, и группы 25 и 28 будут снова по отдельности магнитно соединены с соответствующим удерживающим устройством 26 и 30 и, соответственно, более не смогут перемещаться относительно них, чтобы впоследствии их можно было отсоединить.
В следующем выгодном варианте осуществления устройства 13 компенсации дисбаланса, показанном на фигуре 5, корпус 18 может содержать радиально внутреннюю стенку 35, являющуюся нижней стенкой корпуса 18, на которой в окружном направлении вокруг оси А вращения местами выполнены выемки или углубления 36 и 37. Углубления 36 и 37 могут быть также выполнены в радиально ориентированной боковой стенке корпуса 18. Углубления 36 и 37 проходят в окружном направлении вокруг оси А вращения, в частности, на протяжении длины, соответствующей длине группы 25 или 28, когда все компенсирующие элементы такой группы 25 или 28 расположены в один ряд. Предпочтительно, удерживающее устройство 26 расположено на дне углубления 36, а удерживающее устройство 30 -на дне углубления 37. Каждое углубление 36, 37 имеет ступенчатые переходы 38, 39, 40, 41 к неуглубленной части стенки 35. Такие углубления 36 и 37 образуют разделительные элементы, которые вместе с не осуществляющими магнитного взаимодействия компенсирующими элементами 32 и 33 по меньшей мере способствуют разделению общей группы 34 на группы 25 и 28. Поскольку компенсирующие элементы 32 и 33, не осуществляющие магнитного взаимодействия, предпочтительно, имеют меньшую массу и/или больший диаметр по сравнению с прочими, в частности, осуществляющими магнитное взаимодействие компенсирующими элементами общей группы 34, на них воздействует меньшая центробежная сила по сравнению с прочими компенсирующими элементами. В результате компенсирующий элемент 32 и/или 33, не осуществляющий магнитного взаимодействия, при снижении частоты вращения погружается в углубление 36 или 37, после чего упирается в один конец углубления, на фигуре 5, например, в ступенчатый переход 38 углубления 36. В результате инициируется разделение общей группы 34 и азимутальное выравнивание всех компенсирующих элементов общей группы 34.
E
E
E
На фигуре 6 схематично изображена схема удерживающего устройства 26. Дополнительное удерживающее устройство 30, предпочтительно, имеет идентичную конструкцию. Удерживающее устройство 26 содержит электромагнит 42, смоделированный на предложенной схеме резистором R. Электромагнит 42 может содержать катушку с воздушным сердечником. В альтернативном варианте электромагнит 42 может содержать катушку с соответствующим сердечником. Если через электромагнит протекает электрический ток I, электромагнит 42 генерирует магнитное поле. Это магнитное поле создает магнитную удерживающую силу между электромагнитом 42 или удерживающим устройством 26 и магнитными компенсирующими элементами 20, 23, 27, 29. Магнитная сила, с которой электромагнит 42 действует на магнитные компенсирующие элементы 20, 23, 27, 29, определяется геометрией и количеством витков электромагнита 42. Это определяется, в свою очередь, количеством витков в обмотке и электрическим током I. Для этого можно активно регулировать электрический ток I, например, с помощью широтно-импульсной модуляции.
S
Кроме того, удерживающее устройство 26 содержит накопитель 43 электрической энергии, смоделированный в предложенной схеме конденсатором С.Накопитель 43 электрической энергии позволяет подавать электрическое напряжение U. Кроме того, удерживающее устройство 26 содержит приемную катушку 44. На приемную катушку 44 можно подавать электрическую энергию.
L
Кроме того, на фигурах 3 и 4 видно, что бытовой прибор 1 также содержит первое зарядное устройство 50. Первое зарядное устройство 50 может быть расположено, например, в баке 4 для стирального раствора. Первое зарядное устройство 50 содержит передающую катушку 51. Передающая катушка 51 может быть нагружена переменным током, в результате чего возникает переменное поле. Барабан 3 для белья или удерживающее устройство 26 может быть расположено относительно первого зарядного устройства 50 таким образом, чтобы передающая катушка 51 первого зарядного устройства 50 была совмещена с приемной катушкой 44 удерживающего устройства 26. В данном случае показано только первое зарядное устройство 50. По существу, бытовой прибор 1 может содержать первое зарядное устройство 50 для каждого из удерживающих устройств 26 и 30. Переменное поле, создаваемое передающей катушкой 51, может генерировать индуцированное электрическое напряжение U в приемной катушке 44 удерживающего устройства 26.
L
Кроме того, бытовой прибор 1 содержит второе зарядное устройство 52. Второе зарядное устройство 52 дополнительно содержит по меньшей мере один магнитный элемент 53. В данном варианте осуществления второе зарядное устройство 52 содержит три магнитных элемента 53. Каждый из магнитных элементов 53 может, например, содержать постоянный магнит. В альтернативном варианте магнитные элементы 53 могут содержать катушку, на которую может подаваться постоянный ток. Магнитные элементы 53 генерируют постоянное магнитное поле. Если барабан 3 для белья и, тем самым, удерживающее устройство 26 вращается, приемная катушка 44 перемещается относительно магнитных элементов 53. Вследствие этого в приемной катушке 44 индуцируется напряжение U. Таким образом, во время движения барабана 3 для белья можно передавать электрическую энергию на приемную катушку 44.
L
G
G
Как показано на фигуре 6, удерживающее устройство 26 дополнительно содержит выпрямитель 45, электрически соединенный с приемной катушкой 44. Выпрямитель 45 содержит четыре диода D, служащие для выпрямления индуцированного напряжения U и формирования на выходе выпрямителя 45 выпрямленного электрического напряжения U. Такое выпрямленное напряжение U позволяет заряжать накопитель 43 электрической энергии.
E
Кроме того, удерживающее устройство 26 содержит управляющее устройство 46. Управляющее устройство может активировать переключатель 47. Этот переключатель 47 может быть активирован посредством управляющего устройства 46, например, при достижении опорной частоты вращения. Переключатель 47 может представлять собой полупроводниковый переключатель, например, транзистор. В результате прерывается протекание электрического тока I через электромагнит 42.
L
L
G
G
Уровень индуцированного зарядного напряжения U можно оценить как сигнал, эквивалентный частоте вращения. Для этого управляющее устройство 46 содержит компаратор 47. Если индуцированное напряжение U или выпрямленное напряжение U превышает заданное пороговое значение, то управляющее устройство 46 может активировать переключатель 47. При этом уровень выпрямленного напряжения U зависит от частоты вращения, так как с ростом частоты вращения увеличивается напряжение, обеспечиваемое вторым зарядным устройством 52.
S
S
S
Отсоединение магнитных компенсирующих элементов 20, 23, 27, 29 от удерживающего устройства 26, 30 может быть активным или пассивным. Под пассивным отсоединением понимают такой выбор величины магнитной удерживающей силы, прикладываемой электромагнитом 42, при котором компенсирующие элементы 20, 23, 27, 29 при достижении опорной частоты вращения автоматически отсоединяются от удерживающих устройств 26, 30 под действием центробежной силы. Для этого можно использовать разрядную характеристику накопителя 43 электрической энергии. На фигуре 7 показан график 49, описывающий зависимость электрического напряжения U в накопителе 43 электрической энергии от времени t. Электрическое напряжение U в накопителе 43 электрической энергии в данном случае выражено в относительных единицах. При этом видно, что электрическое напряжение U уменьшается экспоненциально с увеличением времени t.
Кроме того, отсоединение магнитных компенсирующих элементов 20, 23, 27, 29 может быть активным. При этом переключатель 47 может активироваться управляющим устройством 46. При этом переключатель 47 активируют в частности, в зависимости от частоты вращения барабана 3 для белья. Это позволяет удерживать компенсирующие элементы 20, 23, 27, 29 сохраняются в докритическом и критическом диапазоне частот вращения и отсоединять их в сверхкритическом диапазоне частот вращения.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 бытовой прибор
2 корпус бытового прибора
3 барабан для белья
4 бак для стирального раствора
5 внутренняя часть барабана для белья
6 дверца
7 обечайка в форме полого цилиндра
8 загрузочное отверстие
9 задняя стенка
10 крестовина
11 вал
12 внутренняя сторона
13, 14 устройство компенсации дисбаланса
15 захватный элемент
16 передняя область
17 задняя область
18 корпус первого устройства компенсации дисбаланса
19 полость
20 компенсирующий элемент
21 корпус второго устройства компенсации дисбаланса
22 полость
23 компенсирующие элементы
24 гнездо
25 первая группа
26 удерживающее устройство
27 магнитный компенсирующий элемент первой группы
28 вторая группа
29 магнитный компенсирующий элемент второй группы
30 удерживающее устройство
31 белье
32 немагнитный компенсирующий элемент
33 немагнитный компенсирующий элемент
34 общая группа
35 стенка
36 углубление
37 углубление
38 переход
39 переход
40 переход
41 переход
42 электромагнит
43 накопитель электрической энергии
44 приемная катушка
45 выпрямитель
46 управляющее устройство
47 переключатель
48 компаратор
49 график
50 зарядное устройство
51 передающая катушка
53 зарядное устройство
54 магнитный элемент
А ось
С конденсатор
D диод
E
I электрический ток
R сопротивление
t время
G
U выпрямленное напряжение
L
U индуцированное напряжение
S
U электрическое напряжение