專利名稱：洗衣機及平衡部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到具有平衡部件的洗衣機，該平衡部件內(nèi)裝有密封的液體，以減小內(nèi)桶不平衡產(chǎn)生的振動幅度，特別涉及到一種洗衣機，其中，有害影響減小，這種有害影響是液體在不平衡共振的共振點之前引起的，以及由于液體引起的振動得到穩(wěn)定。
已知的常規(guī)洗衣機，為了減小洗滌(例如洗衣服)時引起的不平衡的振動幅度，在內(nèi)桶的上部開口端裝有一個平衡部件，平衡部件由下列部分組成一個空心環(huán)，把空心環(huán)的內(nèi)部空間分隔成多個空腔的隔板，以及密封在這些空腔中的液體。
在這類洗衣機中的上述平衡部件被描述成用于針對洗滌時不平衡負荷調(diào)整平衡。當(dāng)洗衣機驅(qū)動或運轉(zhuǎn)時，平衡部件內(nèi)的液體急速地朝著與不平衡負荷相反的方向流動，大部分液體相互碰撞，結(jié)果使大的振動被傳遞到了洗衣機的外框架。為了消除這種現(xiàn)象，例如，在日本專利審查公報5642314號中，建議每個隔板上設(shè)置一個流通通道，以防止液體的這種急速流動。
在上述常規(guī)平衡部件中的液體，在旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的離心力的作用下，形成和平衡部件的旋轉(zhuǎn)軸同心或同軸的自由表面，換句話說，當(dāng)內(nèi)桶受到不平衡作用時，平衡部件中的液體形成一個圈，其中心位于平衡部件空心環(huán)的軸心使得在不平衡存在的方向上，液體的徑向厚度減小，結(jié)果，液體產(chǎn)生減小不平衡的作用。這種作用被采用了。
總的說來，根據(jù)旋轉(zhuǎn)部件對振動的反應(yīng)，存在著這樣一種趨勢當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度在低于額定旋轉(zhuǎn)速度的“臨界速度”Nc下增加時，振動的幅度隨之增加，在旋轉(zhuǎn)速度達到臨界速度Nc時，振動幅度達到最大值，然后，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度Nc時，振動接近一個恒定的幅度。
在上述洗衣機的平衡部件中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度Nc時，空心環(huán)中的液體位于與不平衡相反的一側(cè)，空心環(huán)的旋轉(zhuǎn)軸位于它們之間。即，在旋轉(zhuǎn)時由于離心力的作用，液體圓柱形自由表面的軸中心，沿著不平衡的方向，移離空心環(huán)的旋轉(zhuǎn)軸，這樣造成一個修正來減小振動幅度。然而，在臨界速度之下，相對于洗衣機的旋轉(zhuǎn)軸，空心環(huán)的旋轉(zhuǎn)軸位于不平衡一側(cè)，這樣，在不平衡一側(cè)形成圓柱形液體較厚的部分，這將會進一步加劇不平衡，增加振動幅度。在旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度Nc之前，振動幅度的增加不僅產(chǎn)生振動和噪音，而且也降低了機器的可靠性，因此，這對于洗衣機來說是不希望的。此外，旋轉(zhuǎn)速度甚至可能超不過臨界速度。這樣，常規(guī)的結(jié)構(gòu)存在這樣的問題雖然在超過臨界速度Nc的工作范圍，不平衡能夠得到校正，但是，在運轉(zhuǎn)速度的整個范圍，難以減小不平衡。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)，在達到臨界速度(共振點)之前，抑制了包含在平衡部件中的液體的運動，防止了由于平衡部件而增加的不平衡，因此，減小了共振振幅。
為了這個目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種洗衣機，這種洗衣機由下列部分組成一個內(nèi)桶，其底部心部位安裝有一個波輪；一個外桶，內(nèi)桶裝在其中；一個外框架，通過懸吊桿支撐外桶；一個平衡部件，包括一個安裝在內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在空腔內(nèi)的液體，允許液體在空腔之間流動的通道裝置；在內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度達到臨界速度之前，通過由于內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的液體自由表面的改變，通道裝置抑制了液體在空腔之間流動。
液體自由表面是液體在離心力(平衡部件的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的)和重力的作用下形成的理論表面，或根據(jù)實際形成的液體表面所測定的平均表面。例如，為了理論上獲得自由表面，液體的物理特性，如密度和粘度，其中密封有液體的空腔的橫截面形狀等等，都要加以考慮。
通道裝置可能包括一個第二通道，只有當(dāng)內(nèi)桶處于靜止?fàn)顩r時，第二通道才允許液體在空腔之間流動，內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度以后，第一通道允許液體在空腔之間流動。
第一通道設(shè)置在內(nèi)桶位于靜止?fàn)顟B(tài)時液體自由表面垂直上方的區(qū)域，和當(dāng)內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度時獲得的液體自由表面相接觸，并且比臨界速度時的自由表面更靠近內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)軸。第二通道設(shè)置在液體(靜止時)的自由表面垂直上方的區(qū)域，和液體(靜止時的)自由表面相接觸，并且比內(nèi)桶處于額定旋轉(zhuǎn)速度時獲得的液體自由表面更靠近旋轉(zhuǎn)軸。
第一通道設(shè)置在內(nèi)桶處于靜止?fàn)顟B(tài)時液體自由表面垂直上方的區(qū)域，相對于內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度時獲得的液體自由表面來說，該第一通道處于內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)軸的相反方向；第二通道設(shè)置在液體(靜止時)的自由表面的垂直上方的區(qū)域，和液體(靜止時)的自由表面相接觸，并且比內(nèi)桶處于額定旋轉(zhuǎn)速度時獲得的液體自由表面更靠近旋轉(zhuǎn)軸。
第一通道和第二通道可以是連接在一起的。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用在洗衣機中的平衡部件，洗衣機由下列部分組成一個內(nèi)桶，其底部中心部位安裝有一個波輪；一個外桶，內(nèi)桶裝在其中；一個外框架，通過懸吊桿支撐外桶；一個平衡部件，包括一個安裝在內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在空腔內(nèi)的液體，允許液體在空腔之間流動的通道裝置；在內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度達到臨界速度之前，通過由于內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的液體自由表面的改變，通道裝置抑制了液體在空腔之間流動。
在上述平衡部件中，通道裝置可能包括一個第二通道，只有當(dāng)內(nèi)桶處于靜止?fàn)顟B(tài)時，第二通道才允許液體在空腔之間流動，內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度以后，第一通道允許液體在空腔之間流動。
在上述平衡部件中，第一通道設(shè)置在內(nèi)桶處于靜止?fàn)顟B(tài)時液體自由表面的垂直上方的區(qū)域，和當(dāng)內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度時所獲得的液體自由表面相接觸，并且比(臨界速度時的)自由表面更靠近內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)軸。第二通道設(shè)置在液體(靜止時)的自由表面垂直上方的區(qū)域，和液體(靜止時)的自由表面相接觸，并且比內(nèi)桶處于額定旋轉(zhuǎn)速度時獲得的液體自由表面更靠近旋轉(zhuǎn)軸。
在上述平衡部件中，第一通道設(shè)置在內(nèi)桶處于靜止?fàn)顟B(tài)時液體自由表面的垂直上方的區(qū)域，相對于內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度時獲得的液體自由表面來說，該區(qū)域處于與內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)軸相反的方向；第二通道的設(shè)置在液體(靜止時)的自由表面的垂直上方的區(qū)域，和液體(靜止時)的自由表面相接觸，并且比內(nèi)桶處于額定旋轉(zhuǎn)速度時獲得的液體自由表面更靠近旋轉(zhuǎn)軸。
在上述平衡部件中，第一通道和第二通道可以連結(jié)在一起。
在本發(fā)明的洗衣機和平衡部件中，即使第一通道和第二通道不能在上述理想的位置和區(qū)域設(shè)置，分別地，通過不同的多少有點獨立的情況，只要內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度達到臨界速度之前，液體的流動被抑制，本發(fā)明的優(yōu)越效果就可以達到。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)洗衣機內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度增加，空心環(huán)中的液體表面在離心力的作用下形成一個旋轉(zhuǎn)拋物面。即，液體的表面變成從空心環(huán)的內(nèi)圓周到外圓周向上傾斜。在旋轉(zhuǎn)開始以后，當(dāng)旋轉(zhuǎn)拋物面形成時，所設(shè)置的第二通道結(jié)果不與液體接觸，相應(yīng)地，旋轉(zhuǎn)開始以后，液體不能通過第二通道流入毗鄰的空腔。而且，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度，已經(jīng)形成旋轉(zhuǎn)拋物面和位于空心環(huán)外圓周上部的那部分液體通過第一通道連續(xù)地流入毗鄰的空腔。這樣，液體就流入了與內(nèi)桶不平衡相反的一側(cè)。這就可以防止在不平衡一側(cè)形成圓柱形液體厚的部分。結(jié)果，在整個旋轉(zhuǎn)速度范圍都能減小振動的幅度。
旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度以后，這時如果第一通道淹沒在液體中，在布局上最好設(shè)置第二通道，通過第二通道，空心環(huán)中的氣體可以在空腔之間流動。


圖1是本發(fā)明的洗衣機的垂直剖面圖；圖2是本發(fā)明的平衡部件的一個實施例的平面圖；圖3是圖2的平衡部件的正視圖，其中局部為剖面圖；圖4是圖2的平衡部件的一部分的透視圖；圖5是說明隔板數(shù)量和自激振動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度之間關(guān)系的示意圖，其目的是用來解釋本發(fā)明的作用；圖6是本發(fā)明的平衡部件的一個實施例的剖面圖，說明空腔內(nèi)所含液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時其表面與通道位置的關(guān)系；圖7是本發(fā)明的平衡部件的一個實施例的剖面圖，說明空腔內(nèi)所含液體處于旋轉(zhuǎn)的初始階段時其表面與通道位置的關(guān)系；圖8是本發(fā)明的平衡部件的一個實施例的剖面圖，說明空腔內(nèi)所含液體處于旋轉(zhuǎn)的中間階段時其表面與通道位置的關(guān)系；圖9是本發(fā)明的平衡部件的一個實施例的剖面圖，說明空腔內(nèi)所含液體處于額定速度時其表面與通道位置的關(guān)系；圖10A和圖10B是兩個剖面圖，分別說明本發(fā)明的平衡部件的兩個實施例；圖11是本發(fā)明的平衡部件的另一個實施例；圖12是圖11的平衡部件的局部破斷面的透視圖；圖13是本發(fā)明的平衡部件另一改進型的剖面圖；圖14是本發(fā)明的平衡部件另一改進型的剖面圖；圖15是本發(fā)明的平衡部件另一改進型的剖面圖；圖16是本發(fā)明的平衡部件另一改進型的剖面圖；圖17是本發(fā)明的平衡部件另一改進型的剖面圖；圖18A和圖18B分別表示圖13和圖14的平衡部件改進型的剖面圖；圖19A至圖19C分別表示圖15的平衡部件改進型的剖面圖；圖20A至圖20E分別表示圖16的平衡部件改進型的剖面圖；圖21A至圖21C分別表示圖17的平衡部件改進型的剖面圖；圖22是本發(fā)明的液體搖晃的圖解說明；圖23是關(guān)于本發(fā)明和常規(guī)結(jié)構(gòu)內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度和振動幅度之間關(guān)系的示意說明圖；圖24是本發(fā)明平衡部件另一改進型的局部剖開透視圖；圖25是本發(fā)明平衡部件的局部剖開透視圖，說明了通道的一個實施例
圖26A至圖26G是與圖25類似的透視圖，分別說明了通道的不同改進型；圖27是本發(fā)明的平衡部件的局部剖開透視圖，說明了通道的另一改進型；圖28A和圖28B是與圖27類似的透視圖，分別說明了通道的不同的改進型；圖29是本發(fā)明的平衡部件的局部水平剖面圖，說明了通道的一個實施例；圖30是與圖29類似的局部水平剖面圖，說明了通道的一個改進型；圖31A至圖31H是與圖29類似的局部水平剖面圖，說明了通道的不同改進型；圖32A至圖32E是與圖30類似的局部水平剖面圖，說明了通道的不同改進型；圖33是本發(fā)明的平衡部件的局部水平剖面圖，說明了通道的另一改進型；圖34是與圖33類似的局部水平剖面圖，說明了通道的另一改進型；圖35是本發(fā)明的平衡部件的另一改進型的局部剖開透視圖。
圖1顯示了本發(fā)明的洗衣機的一個最佳實施例。這種洗衣機由下列部分組成裝有平衡部件1和波輪2的內(nèi)桶3，內(nèi)部裝有內(nèi)桶3的外桶4，通過懸吊桿5來支撐外桶4的外框架6。
在洗滌操作過程中，馬達7通過輪—皮帶系統(tǒng)和離合器8來轉(zhuǎn)動波輪，在脫水過程中，馬達7通過輪—皮帶系統(tǒng)和離合器來轉(zhuǎn)動內(nèi)桶。馬達7和離合器8用螺栓牢固地固定在中心底座9上，中心底座用螺釘牢固地固定在外桶4的底面上。內(nèi)桶通過法蘭10支撐在離合器8的軸上。
圖中只顯示了平衡部件1(該部件是構(gòu)成本發(fā)明的主要部分)和洗衣機的基本組成部件，其它部件如開關(guān)盤等都省略了。
圖2是本發(fā)明的平衡部件1的一個實施例的平面圖，圖3是其正視圖。在這些圖中，一個平衡環(huán)11由一個通過焊接表面12焊接在一起的上半部和下半部組成。液體13和氣體14按照一定的比例密封在平衡環(huán)11中，平衡環(huán)11的內(nèi)部通過多個隔板15分隔成多個空腔，相互沿圓周隔開。雖然在圖2中，空腔的個數(shù)是6個，但并不限于6個。被密封的液體13最好具有高密度的物理特性，通常采用飽和鹽水溶液。在許多情況下，氣體14是空氣。隔板15上有一對第一通道16a和第二通道16b，使液體和氣體可以從中通過，每個通道的一個表面恰好與焊接表面相重合，也就是說，位于焊接表面所在的平面上。
圖4是一個本發(fā)明的平衡部件的局部剖開透視圖，但圖4中沒有表示出平衡部件內(nèi)所包含的液體。為了校正平衡環(huán)11(分隔成多個空腔)中所含的液體13在靜止?fàn)顟B(tài)不平衡，也為了允許氣體14在旋轉(zhuǎn)時通過，每個隔板15上的第二通道設(shè)置在這樣一個位置靜止時與液體13的表面相接觸，旋轉(zhuǎn)時與液體不接觸。更明確地說，第二通道位于隔板15靠近平衡環(huán)11的旋轉(zhuǎn)軸的部位，第二通道16b的下表面與靜止液體13的表面相接觸，上表面與平衡環(huán)11的焊接表面12相重合。
在達到臨界速度以后，為了允許相鄰空腔內(nèi)的液體13的流動，第一通道16a設(shè)置在這樣一個位置，使其靜止時與空腔內(nèi)所含的液體不接觸，在旋轉(zhuǎn)時剛剛達到臨界速度以后，與液體的自由表面(這是由作用在所含液體上的離心力所決定的)相接觸。更明確地說，第一通道16a的下表面與平衡環(huán)11的焊接表面12相重合，第一通道設(shè)置在靜止時液體表面的上方，在旋轉(zhuǎn)時剛剛達到臨界速度以后，第一通道就和液體13的自由表面相接觸。
參考圖5至圖11，對本發(fā)明的上述實施例的操作加以說明。
圖5是說明平衡部件中沿圓周分隔的隔板數(shù)量與自激振動產(chǎn)生速度之間關(guān)系的示意圖，這是數(shù)值分析的一個例子。我們從中將會注意到，隨著隔板數(shù)量的增加，自激振動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度將會變高。平衡環(huán)(空心旋轉(zhuǎn)部件)11的內(nèi)部被沿圓周分隔的隔板15分隔成多個空腔，自激振動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)置成高于額定旋轉(zhuǎn)速度。根據(jù)這樣的安排，在額定旋轉(zhuǎn)速度的范圍內(nèi)，可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)部件的穩(wěn)定性。
圖6至圖11顯示了位于本發(fā)明的平衡部件隔板15上的通道16a和16b與液體自由表面之間的位置關(guān)系。圖6顯示了所含液體在靜止?fàn)顟B(tài)時的表面21b和第二通道16b之間的關(guān)系，所含液體13通過通道16b在由隔板15隔開的相鄰空腔內(nèi)流動，使得相鄰腔內(nèi)的液體的量相等。最好的情況是，每個垂直方向上的通道16b(該通道是用來校正分成多個空腔的平衡環(huán)11中所含液體13的不平衡)在靜止時其下表面與液體13的表面(水平表面)相接觸。對于更實際的使用來說，在靜止時，通道16b的下表面最好是略低于液體13的表面。其理由是，如果通道16b的下表面和液體13的表面設(shè)置在同一水平上，恐怕液體在相鄰空腔之間的流動會受到作用在所含液體13上的表面張力的影響。
至于通道16b在徑向的位置，最好是盡可能地靠近內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)軸，這樣，在旋轉(zhuǎn)過程中，液體不會從中通過。在實際使用中，通道16b可以設(shè)置在離開平衡環(huán)內(nèi)圓周壁的地方，只要在旋轉(zhuǎn)時液體13不能流過通道。在旋轉(zhuǎn)時，通道16b也可以促進平衡部件中其它流體(例如氣體14)的流通，用來防止由于液體13的流動而造成的空腔內(nèi)其它流體體積變化而引起的壓力振動。因此，消除了空腔內(nèi)氣體14的壓力振動引起的搖動作用，從而，抑制了諸如搖晃之類的液體振動現(xiàn)象。此外，如果空腔內(nèi)的氣體14的壓力保持在低水平，由于氣體14引起的搖動作用也會減弱，因此，也會抑制諸如搖晃之類的液體振動現(xiàn)象。
圖7顯示了旋轉(zhuǎn)達到臨界速度之前，所含液體13的自由表面和通道16a、16b之間的位置關(guān)系。
圖8顯示了旋轉(zhuǎn)剛剛達到臨界速度之后，所含液體13的自由表面和通道16a、16b之間的位置關(guān)系，同時也顯示了所含液體13通過第一通道16a在被隔板15分隔的空腔內(nèi)流動，因此消除了不平衡。這樣，就第一通道(該通道是用來在達到臨界速度之后，允許液體在被分隔的平衡環(huán)中流動)在垂直方向上的位置來說，通道16a的下表面設(shè)置在液體13處于靜止?fàn)顟B(tài)的表面21b(即水平表面)的上方，最好是設(shè)置在這一個位置，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度略高于臨界速度時，或旋轉(zhuǎn)速度處于略高于臨界速度到額定速度的范圍，下表面與液體13的自由表面相接觸。其理由是，由于不平衡導(dǎo)致的液體流動在旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度以后才開始；由于衰減會產(chǎn)生一定的時間滯后；在額定旋轉(zhuǎn)速度時，要求液體最終起到平衡器的作用。
圖9顯示了處于額定旋轉(zhuǎn)速度時，所含液體13的自由表面21和通道16a和16b之間的位置關(guān)系，在旋轉(zhuǎn)速度處于超過臨界速度的范圍，即使第一通道16a被液體13吞沒，其預(yù)定目的也不受影響。
類似地，至于第一通道16a的徑向位置，第一通道最好是設(shè)置在這樣一個位置，在臨界速度時，主要由作用在液體上的離心力所決定的液體13的自由表面21a與其相接觸，對于更實際的使用來說，通道16a最好是設(shè)置在這樣一個位置，當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度略高于臨界速度時，或旋轉(zhuǎn)速度處于略高于臨界速度到額定速度的范圍，通道與液體13的自由表面相接觸。其理由是，由于不平衡導(dǎo)致的液體流動在旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度以后才開始；由于衰減會產(chǎn)生一定的時間滯后；在額定旋轉(zhuǎn)速度時，要求液體最終起到平衡器的作用。
圖10A和圖10B顯示了關(guān)于第一通道16a的位置的兩個實施例。在這兩種情況中，通道16a設(shè)置在這樣的位置，即通道與液體13的自由表面21a相接觸，自由表面由下列因素決定平衡環(huán)的離心力，所含液體13的物理特性，所含液體的量和系統(tǒng)的臨界速度。
雖然在上述實施例中采用了兩個通道16a和16b，上述作用和目的也可以通過一個單一的通道來實現(xiàn)，這個單一通道的一端形狀相當(dāng)于上述兩個通道中的一個(第一通道16a)，而另一端形狀相當(dāng)于另一個通道(第二通道16b)，如圖11所示。
圖12顯示了本發(fā)明的另一實施例，其單一的通道達到了圖4所示的兩個通道的目的。圖12是一個局部剖開透視圖，顯示了平衡環(huán)11的一個部分，在每個隔板15上開有一個單一通道16。圖中沒有顯示出所含的液體13。為了校正靜止?fàn)顟B(tài)時平衡環(huán)11(被分隔成多個空腔)中的液體13的不平衡，也為了旋轉(zhuǎn)時允許氣體14流動，通道16的內(nèi)端設(shè)置在這樣一個位置，在靜止時與液體13的表面相接觸，而在旋轉(zhuǎn)時與液體13不接觸。更明確地說，通道16的內(nèi)端位于隔板上靠近平衡環(huán)11的旋轉(zhuǎn)軸的部位，其下表面與靜止液體13的表面相接觸，而上表面與平衡環(huán)11的焊接表面相重合。
在達到臨界速度以后，為了允許相鄰空腔內(nèi)的液體13的流動，通道16的外端設(shè)置在這樣一個位置，使其靜止時與空腔內(nèi)所含的液體不接觸，在旋轉(zhuǎn)時剛剛達到臨界速度以后，與液體的自由表面(這是由作用在所含液體上的離心力所決定的)相接觸。更明確地說，通道16的外端設(shè)置在靜止時液體表面的上方，在旋轉(zhuǎn)時剛剛達到臨界速度以后，通道外端就和液體13的自由表面相接觸。
在平衡環(huán)11的制造方面，安排開在隔板15上的通道16的下表面或者上表面與焊接表面相重合，這樣可以使生產(chǎn)平衡環(huán)的模具拆模容易，通道的形狀朝著焊接表面不是錐形的。
圖13至圖17顯示了焊接表面(該焊接表面將平衡環(huán)11的上半部和下半部連在一起)的位置，隔板15上的通道16a、16b、16的位置，和液體13的自由表面的關(guān)系，同時也顯示了平衡環(huán)11上的焊接表面12的位置和隔板15上的通道16a、16b、16的位置的不同關(guān)系。在圖13和圖14中，在靜止?fàn)顟B(tài)時，液體自由表面21b和平衡環(huán)的焊接表面12相重合。在圖13中，設(shè)置了兩個通道，而在圖14中，只設(shè)置了一個單一通道。在圖15至圖17中，平衡環(huán)11的焊接表面12設(shè)置在高于靜止?fàn)顟B(tài)時液體自由表面21b上方的位置。在圖15和圖17中，設(shè)置了兩個通道16a和16b，而在圖16中，只設(shè)置了一個單一通道16。更明確地說，在圖13和圖14中，通道16a、16b、16的下表面與焊接表面12相重合，在圖15中，一個通道16a的下表面和另一通道16b的上表面與焊接表面12相重合，在圖16和圖17中，通道16a、16b、16的上表面與焊接表面12相重合。
這樣，通道的一個表面和平衡環(huán)11的焊接表面12相重合，通道的形狀向著焊接表面不是錐形的。采用這種布局，平衡環(huán)的模具容易拆模。
圖18至21顯示了涉及圖13至圖17的平衡環(huán)的另幾種實施例。圖18A和圖18B的局部剖面圖分別顯示了與圖13和圖1 4類似的平衡環(huán)，圖19A至圖19C的局部剖面圖顯示了與圖15類似的平衡環(huán)，圖20A至圖20E的局部剖面圖顯示了與圖16類似的平衡環(huán)，圖21A至圖21C顯示了與圖17類似的平衡環(huán)，在圖18至圖21中，顯示了不同類型的通道16、16a和16b的位置。
而且，為了避免由于上述單一或兩個通道所連接的空腔的液體搖晃而引起的共振現(xiàn)象，改變通道的結(jié)構(gòu)，使液體振動的頻率和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的振動頻率相隔離，這樣達到抗共振的效果。通道結(jié)構(gòu)的一種改變是減小流通通道的橫截面，另一種改變是增加流通通道的長度。這些改變都是為了降低振動頻率，達到抗共振的目的。
圖22大略地顯示了通過通道連接在一起的空腔之間的液體搖晃現(xiàn)象。在這種情況下產(chǎn)生的振動頻率由下列公式表示ω＝A/B (公式1)A＝(1＋S1/S2)α (公式2)B＝(1＋S1/S2)h＋l(S1/S0)(公式3)其中，ω代表振動頻率，α代表離心加速度，h代表沒有不平衡存在情況下處于速度漸增階段的液體厚度，l代表流通通道的長度，S0代表流通通道的橫截面積，S1和S2代表空腔的橫截面積。α、S1和S2的數(shù)值主要由洗衣機的結(jié)構(gòu)所決定?？梢钥闯觯黾恿魍ㄍǖ罊M截面S0或者增加流通通道長度l，可以有效地降低振動頻率ω。
為了化簡，這里平衡環(huán)的半徑用r表示，平衡環(huán)的高度用t表示，平衡環(huán)沿圓周分隔的個數(shù)用n表示，空腔的橫截面用S1表示(S1＝2πrt/n)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的固有頻率用ω1表示，旋轉(zhuǎn)速度用ω2表示，抗共振作用通常用下列公式表示ω＜ω1然而，上述共振現(xiàn)象不僅是由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的固有頻率(＝搖晃頻率)產(chǎn)生的，而且也是由旋轉(zhuǎn)頻率ω2產(chǎn)生的(ω2＝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的固有頻率ω1+搖晃頻率ω)。所論及的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)固有頻率，其特點在于受到與振動模式有關(guān)的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)作用的影響，隨著旋轉(zhuǎn)速度而改變，而且大體上與旋轉(zhuǎn)速度成比例。搖晃頻率也隨著與旋轉(zhuǎn)速度相對應(yīng)的離心力而改變，橫截面的改變?nèi)Q于空腔的連接，并使得振動頻率也發(fā)生改變。根據(jù)這些，從經(jīng)驗數(shù)值中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下列情況是最佳的3ω＜ω1(公式4)將下面的公式5代入ω1，可以得出下面的公式6A＝2r(ω2)2，B＝2h＋l(S1/S0)ω2＝ω1＋ω(公式5)ω2＝2r(ω1＋ω)2/(2h＋l(S1/S0))(公式6)
在公式6中，用3ω代替ω1，可以得出下列公式ω2＞2r(3ω＋ω)2/(2h＋l(S1/S0))(公式7)對這一公式進行變形，由于h/r＜＜1，可以得出下列公式l(S1/S0)/2r＞16(公式8)將S1代入這一公式，可以得出下列公式lπt/nS0＞16 (公式9)對這一公式進行變形，可以得出下列公式tl/S0＞16n/π (公式10)從這一公式中看出，最好是l大，S0小，例如，在公式10中，tl/S0的數(shù)值可以根據(jù)平衡環(huán)沿圓周分隔的個數(shù)得出，還可以看出，當(dāng)n＝6時，這一數(shù)值不應(yīng)小于30.5，當(dāng)n＝12時，這一數(shù)值不應(yīng)小于61.1。
參考顯示外桶振動幅度和旋轉(zhuǎn)速度關(guān)系的圖23，可以描述本發(fā)明的作用。在這一圖中，橫坐標(biāo)軸表示旋轉(zhuǎn)速度，縱坐標(biāo)軸表示振動幅度。為了比較，在圖23中，虛線表示采用常規(guī)平衡部件獲得的結(jié)果，實線表示采用本發(fā)明的實施例所獲得的結(jié)果。在旋轉(zhuǎn)速度低于每分鐘500轉(zhuǎn)的情況下，虛線和實線的差表示了由于本發(fā)明的流通通道的位置所產(chǎn)生的作用，從圖中可以明顯看出，振動幅度減小。在旋轉(zhuǎn)速度達到每分鐘1000轉(zhuǎn)左右的情況下，虛線和實線的差說明了本發(fā)明的流通通道的長度和通道橫截面所產(chǎn)生的作用，從中可以明顯看出，已經(jīng)實現(xiàn)了穩(wěn)定的振動現(xiàn)象，消除了共振現(xiàn)象。
圖24是本發(fā)明的一個實施例的透視圖，其中第一通道16a(達到臨界速度后，該通道允許液體在空腔中流動，見圖4所示)的長度顯著地大于隔板15的厚度18，圖中沒有顯示出所含的液體。
圖25是圖24所示的平衡環(huán)11的上半部分，處于垂直翻轉(zhuǎn)情況下的透視圖。
圖26A至圖26G分別顯示了圖24所示的第一通道16a的改進型，其部位和位置與圖25相同。
圖26A顯示了一個實施例，在該實施例中，如圖25所示的通道16a的一個表面是由平衡環(huán)11的外圓周壁19所構(gòu)成的。
圖26B顯示了一個實施例，隔板15的厚度增加，與圖25所示的通道16a的長度相等。
圖26c顯示了一個實施例，在該實施例中，如圖26所示的隔板15的厚度沿著平衡環(huán)11的徑向逐漸增加。
圖26D和圖26E顯示了兩個實施例，平衡環(huán)11的外圓周壁(如圖26A所示)用作通道16a的一個表面，該表面在徑向有一相對位移，更明確地說，在圖26D中，外圓周壁19徑向向外凸出，而圖26E中，外圓周型19徑向向內(nèi)凹進。
圖26F顯示了一個實施例，在這一實施例中，圖26A所示的通道部分具有一個薄板結(jié)構(gòu)。
圖26G顯示了一個實施例，在這一實施例中，圖26A所示的通道部分具有一個交錯結(jié)構(gòu)。
圖27顯示了一個實施例，其通道16a由一個分離部件構(gòu)成，在這一實施例中，通道16a的一個表面不必與平衡環(huán)11的焊接表面12相重合。
圖28A和圖28B顯示了另外兩個實施例，其通道16a由一個分離部件構(gòu)成，更明確地說，圖28A是與圖27類似的透視圖，通道16a的一個表面是由平衡環(huán)11的外圓周壁19構(gòu)成的。圖28B是與圖4類似的透視圖，通道16a的形狀不是直的，而是基本上U型的。在這些圖中，所含液體都沒有表示。這樣的分離部件通道可以用粘合劑、裝配凹槽或任何其它合適的方法牢固地固定在隔板15上。
在上述實施例中，除了圖27和圖28以外，雖然為簡化起見，所表示的通道16a的橫截面都是方形的，但并不局限于這樣的方形。任何其它合適的形狀都可以實現(xiàn)預(yù)定的目的，只要通道16a具有所需的流通通道的長度和所需的流通通道的橫截面積。雖然諸如圓形和三角形等不同形狀都可以被認為用作通道的橫截面，但從制造的觀點來看，朝著平衡環(huán)的焊接表面向外成喇叭狀是比較適合的。總之，圓形或者圓形和多邊形的相結(jié)合都是可以采用的，但是，方形和方形以下范圍內(nèi)是適合于實際使用的。
圖29和圖30顯示了一個圓周形通道16a的實施例，是從設(shè)置有通道的平衡環(huán)11的焊接表面的上方看的。圖29顯示了一個與隔板15垂直的具有直線外形的通道。圖30顯示的通道沿著外圓周壁10有著相同的寬度。
圖31顯示了與圖29類似的直線通道的不同改進型。更明確地說，圖31A顯示了一種沿旋轉(zhuǎn)方向成錐形的通道。圖31B顯示了一種沿旋轉(zhuǎn)方向成喇叭形的通道。圖31C顯示了一種沿旋轉(zhuǎn)方向與隔板15成一定角度的直線外形的通道，其上游端靠近旋轉(zhuǎn)軸。圖31D顯示了一種中央部位向內(nèi)收進的通道。圖31E顯示了一種向相反方向收進的通道。圖31F顯示了一種沿旋轉(zhuǎn)方向與隔板15成一定角度的直線外形的通道，其下游端靠近旋轉(zhuǎn)軸。圖31G顯示了一種朝軸凸出的通道。圖31H顯示了一種朝軸相反方向凹進的通道。
圖32顯示了如圖30所示的沿外圓周壁延伸的直線通道的不同改進型。圖32A顯示了一例表面為弧形、一側(cè)表面為直線的通道。圖32B顯示了沿旋轉(zhuǎn)方向成喇叭形的通道。圖32C顯示了沿旋轉(zhuǎn)方向成錐形的通道。圖32D顯示了中央部位收近的通道。圖32E顯示了中央部位向相反方向收近的通道。
上述通道16a在圓周方向的不同形狀都是水平橫截面形狀，通道可以具有類似特性的垂直橫截面形狀，實際上所使用的外形是這些形狀的相結(jié)合。
在上述實施例中，雖然隔板15與平衡環(huán)11的外圓周表面的切線相垂直地設(shè)置，但是，即使隔板設(shè)置成沿旋轉(zhuǎn)方向成一定角度，也可以達到預(yù)定的目的，如圖33和圖34所示。
在上述實施例中，雖然平衡環(huán)11都是單一環(huán)形結(jié)構(gòu)，但是，即使在平衡環(huán)的內(nèi)圓周壁和外圓周壁之間設(shè)置一個圓周隔板20，將平衡環(huán)隔成如圖35所示的多環(huán)結(jié)構(gòu)，也可以達到預(yù)定的目的。
在上述本發(fā)明的實施例中，由于包含在平衡部件中的液體13在達到共振點之間并不流動，所含液體13的運動所產(chǎn)生的不平衡不會增加，因此，減小了共振振幅。而且，共振振幅減小，液體平衡器的應(yīng)用范圍增加。結(jié)果，旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件之間的縫隙可以取一個較小的數(shù)值，使得機器在具有一個緊湊的尺寸。而且，自激振動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)速度可以被轉(zhuǎn)移到一個較高的旋轉(zhuǎn)速度。結(jié)果，機器的額定旋轉(zhuǎn)速度可以設(shè)的較高。而且，由于振動得到了穩(wěn)定，振動和噪音減小，機器的可靠性也就能得到加強。
權(quán)利要求
1.一種洗衣機由下列部分組成一個內(nèi)桶，該內(nèi)桶的底部中心部位安裝有一個波輪；一個外桶，上述內(nèi)桶裝在其中；一個外框架，通過懸吊桿支撐上述外桶；一個平衡部件，包括一個安裝在上述內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把上述空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在上述空腔中的液體，以及允許上述液體在上述空腔之間流動的通道裝置；其中，在上述內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度達到臨界速度之前，通過上述內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的上述液體自由表面的改變，使上述通道裝置抑制了上述液體在上述空腔之間的流動。
2.一種洗衣機由下列部分組成一個內(nèi)桶，該內(nèi)桶的底部中心部位安裝有一個波輪；一個外桶，上述內(nèi)桶裝在其中；一個外框架，通過懸吊桿支撐上述外桶；一個平衡部件，包括一個安裝在上述內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把上述空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在上述空腔中的液體，以及允許上述液體在上述空腔之間流動的通道裝置；其中，上述通道裝置包括一個第二通道，只有當(dāng)上述內(nèi)桶處于靜止?fàn)顟B(tài)時，第二通道才允許上述液體在上述空腔之間流動，上述內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度以后，第一通道才允許上述液體在上述空腔之間流動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種洗衣機，其特征在于，上述第一通道和上述第二通道是連接在一起的。
4.一種洗衣機由下列部分組成一個內(nèi)桶，該內(nèi)桶的底部中心部位安裝有一個波輪；一個外桶，上述內(nèi)桶裝在其中；一個外框架，通過懸吊桿支撐上述外桶；一個平衡部件，包括一個安裝在上述內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把上述空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在上述空腔中的液體，以及允許上述液體在上述空腔之間流動的通道裝置；其中，上述通道裝置包括一個第一通道和一個第二通道，在上述內(nèi)桶(3)處于靜止?fàn)顟B(tài)時上述液體(13)的自由表面(21b)的垂直上方區(qū)域，該第一通道16a和當(dāng)上述內(nèi)桶(3)的旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度時所獲得的自由表面(21a)相接觸，并且比上述自由表面(21a)更靠近上述內(nèi)桶(3)的旋轉(zhuǎn)軸；第二通道(16b)設(shè)置在上述自由表面(21b)的垂直上方區(qū)域，和上述自由表面(21b)相接觸，并且比上述內(nèi)桶(3)處于額定旋轉(zhuǎn)速度時獲得的上述液體的自由表面(21)更靠近上述旋轉(zhuǎn)軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的一種洗衣機，其特征在于，上述第一通道(16a)和上述第二通道(16b)是連接在一起的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的一種洗衣機，其特征在于，上述通道裝置和上述平衡部件是這樣確定的，使得(lt/S0)＞(16n/π)成立，其中l(wèi)代表上述通道裝置的長度，S0代表上述通道裝置的橫截面積，t代表上述空腔的高度，n代表上述平衡部件沿圓周分隔的空腔的個數(shù)。
7.一種洗衣機由下列部分組成一個內(nèi)桶，該內(nèi)桶的底部中心部位安裝有一個波輪；一個外桶，上述內(nèi)桶裝在其中；一個外框架，通過懸吊桿支撐上述外桶；一個平衡部件，包括一個安裝在上述內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把上述空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在上述空腔中的液體，以及允許上述液體在上述空腔之間流動的通道裝置；其中，上述通道裝置包括一個第一通道和一個第二通道，第一通道(16a)設(shè)置在上述內(nèi)桶(3)處于靜止?fàn)顟B(tài)時上述液體的自由表面(21b)的垂直上方的區(qū)域，相對于上述內(nèi)桶(3)的旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度所獲得的上述液體(13)的自由表面(21a)來說，該通道(16a)處于與上述內(nèi)桶(2)的旋轉(zhuǎn)軸相反的方向；第二通道(16b)設(shè)置在上述自由表面(21b)垂直上方的區(qū)域，和上述自由表面(21b)相接觸，并且比上述內(nèi)桶(3)處于額定旋轉(zhuǎn)速度時獲得的上述液體(13)的自由表面(21)更靠近上述旋轉(zhuǎn)軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的一種洗衣機，其特征在于，上述第一通道(16a)和上述第二通道(16b)是連結(jié)在一起的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的一種洗衣機，其特征在于，上述通道裝置和上述平衡部件是這樣確定的，使得(lt/S0)＞(16n/π)成立，其中l(wèi)代表上述通道裝置的長度，S0代表上述通道裝置的橫截面積，t代表上述空腔的高度，n代表上述平衡部件沿圓周分隔的空腔的個數(shù)。
10.一種用在洗衣機中的平衡部件，洗衣機包括一個底部中心部位裝有波輪的內(nèi)桶，一個其內(nèi)部裝有上述內(nèi)桶的外桶，以及通過懸吊桿支撐上述外桶的外框架，上述平衡部件包括一個安裝在上述內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把上述空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在上述空腔中的液體，以及允許上述液體在上述空腔之間流動的通道裝置；其中，在上述內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)速度達到臨界速度之前，通過上述內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的上述液體的自由表面的改變，使上述通道裝置抑制了上述液體在上述空腔之間的流動。
11.一種用在洗衣機中的平衡部件，洗衣機包括一個底部中心部位裝有波輪的內(nèi)桶，一個其內(nèi)部裝有上述內(nèi)桶的外桶，以及通過懸吊桿支撐上述外桶的外框架，上述平衡部件包括一個安裝在上述內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把上述空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在上述空腔中的液體，以及允許上述液體在上述空間之間流動的通道裝置；其中，上述通道裝置包括一個第二通道，只有當(dāng)上述內(nèi)桶處于靜止?fàn)顟B(tài)時，第二通道才允許上述液體在上述空腔內(nèi)流動；上述內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度以后，第一通道才允許上述液體在上述空腔之間流動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的一種平衡部件，其特征在于，上述第一通道和上述第二通道是連接在一起的。
13.一種用在洗衣機中的平衡部件，洗衣機包括一個底部中心部位裝有波輪的內(nèi)桶，一個其內(nèi)部裝有上述內(nèi)桶的外桶，以及通過懸吊桿支撐上述外桶的外框架，上述平衡部件包括一個安裝在上述內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把上述空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在上述空腔中的液體，以及允許上述液體在上述空腔之間流動的通道裝置；其中，上述通道裝置包括一個第一通道和一個第二通道，在上述內(nèi)桶(3)處于靜止?fàn)顟B(tài)時上述液體(13)的自由表面(21b)的垂直上方的區(qū)域，第一通道(16a)和當(dāng)上述內(nèi)桶(3)的旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度時所獲得的自由表面(21a)相接觸，并且比上述自由表面(21a)更靠近上述內(nèi)桶(3)的旋轉(zhuǎn)軸；第二通道(16b)設(shè)置在上述自由表面(21b)垂直上方的區(qū)域，和上述自由表面(21b)相接觸，并且比上述內(nèi)桶(3)處于額定旋轉(zhuǎn)速度時獲得的上述液體(13)的自由表面(21)更靠近上述旋轉(zhuǎn)軸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的一種平衡部件，其特征在于，上述第一通道和上述第二通道是連接在一起的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的一種平衡部件，其特征在于，上述通道裝置和上述平衡部件是這樣確定的，使得(lt/S0)＞(16n/π)成立，其中l(wèi)代表上述通道裝置的長度，S0代表上述通道裝置的橫截面積，t代表上述空腔的高度，n代表上述平衡部件沿圓周分隔的空腔的個數(shù)。
16.一種用在洗衣機中的平衡部件，洗衣機包括一個底部中心部位裝有波輪的內(nèi)桶，一個其內(nèi)部裝有上述內(nèi)桶的外桶，以及通過懸吊桿支撐上述外桶的外框架，上述平衡部件包括一個安裝在上述內(nèi)桶上部開口端的空心環(huán)，把上述空心環(huán)的內(nèi)部空間沿圓周分隔成多個空腔的隔板，密封在上述空腔中的液體，以及允許上述液體在上述空腔之間流動的通道裝置；其中，上述通道裝置包括一個第一通道和第二通道，第一通道(16a)設(shè)置在上述內(nèi)桶(3)處于靜止?fàn)顟B(tài)時上述液體的自由表面(21b)的垂直上方的區(qū)域，相對于上述內(nèi)桶(3)的旋轉(zhuǎn)速度超過臨界速度所獲得的上述液體(13)的自由表面(21a)來說，該通道(16a)處于上述內(nèi)桶(3)的旋轉(zhuǎn)軸相反的方向；第二通道(16b)的設(shè)置在上述自由表面(21b)垂直上方的區(qū)域，和上述自由表面(21b)相接觸，該區(qū)域比上述內(nèi)桶(3)處于額定旋轉(zhuǎn)速度時獲得的上述液體(13)的自由表面(21)更靠近上述旋轉(zhuǎn)軸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的一種平衡部件，其特征在于，上述第一通道和上述第二通道是連結(jié)在一起的。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的一種平衡部件，其特征在于，上述通道裝置和上述平衡部件是這樣確定的，使得(lt/S0)＞(16n/π)成立，其中l(wèi)代表上述通道裝置的長度，S0代表上述通道裝置的橫截面積，t代表上述空腔的高度，n代表上述平衡部件沿圓周分隔的空腔的個數(shù)。
全文摘要
本文描述了一種洗衣機，在這種洗衣機中，減小了由于平衡部件的不平衡引起的振動幅度。用在這種洗衣機中的平衡部件具有一個低于額定旋轉(zhuǎn)速度的臨界速度，平衡部件的內(nèi)部空間被隔板沿圓周分隔成多個空腔，每個隔板上設(shè)有通道，使包含在空腔中的液體在達到特定的旋轉(zhuǎn)速度以后可以在空腔之間流動。
文檔編號D06F37/12GK1126257SQ9510354
公開日1996年7月10日 申請日期1995年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月18日
發(fā)明者井田道秋, 田中基八郎, 會田修司, 鹿森保, 大杉寬 申請人:株式會社日立制作所