專利名稱：一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置及其平衡方法
技術領域：
本發明涉及一種洗衣機上用于防止或者減少振動的平衡組件，其具 體涉及一種安裝在洗衣機脫水轉筒轉上的平衡裝置及其平衡方法。
背景技術：
隨著洗衣機技術的發展，洗衣機的洗滌容量不斷的增加，并且脫水 甩干的轉速也在不斷的提高，脫水甩干過程中脫水轉筒所產生的振動移 位問題越來越成為洗衣機技術持續發展的瓶頸。
為了克服上述洗衣機工作過程中負載不平衡造成的脫水轉筒偏心、 振動，在洗衣機上使用了平衡環結構。以設置在波輪洗衣機上的平衡環 為例，在之前的設計中，該平衡環分為兩種液體注入式平衡環以及機 械式平衡環，這兩種形式均為被動的形式，即對振動的響應僅是靠其自 身物理作用效果獲得平衡的。其中液體平衡環中注入的是水或者鹽水，
但是由于其靠液體本身的重量配置進行平衡，在較低轉速下只能部分的 抵消偏心或者不平衡；機械式平衡環則主要包括以下三種球式，擺式 以及環式，這類平衡環相對液體注入式的結構更優化，反應更快，但是 在高轉速條件下所產生的防振動和防偏心的效果沒有液體注入式的效果 明顯。
圖l中顯示的是現有的球式機械平衡環的工作原理圖，在洗衣機工作 過程中(這里主要是指洗衣機在甩干脫水過程中)，放置在洗衣機脫水轉 筒2內部的衣物會在旋轉過程中產生一離心力F1。如果沒有在該脫水轉筒 2上設置任何平衡環，那么脫水轉筒2會由于這一持續的離心力F1產生偏 心轉動導致嚴重的振動，造成打筒，最終影響洗衣機的正常工作并降低 洗衣機的使用壽命，而當在洗衣機脫水轉筒2上設置了球式機械平衡環之 后，該球式機械平衡環會在洗衣機工作過程中產生與上述脫水轉筒2的離 心力F1的反向的恢復力F2，對洗衣機脫水轉筒2的偏心轉動起到一定程度 上的抑止。洗衣機上的液體平衡環以及其它機械式平衡環的工作原理與該球式機械平衡環的工作原理基本一致，但是這些已有的洗衣機平衡環 具有其固有的缺點，其只能在一定負載偏心量范圍內有效果。因為其作
用范圍是與鋼球質量成正比關系的，隨著負載偏心量增加，要想得到相 應的效果，就要增加鋼球質量；但鋼球質量不能無限制增加，因為質量 太大產生的離心力與偏心產生的離心力共同作用下會使內筒變形，導致 內外筒磨擦碰撞等一系列的問題。
因此，部分研究人員提出了采用多環結構，即在一個平衡環內設置 多個并列的環狀填充物腔的平衡環結構。
例如，公開號為CN1148647，名稱為"洗衣機的平衡器"的中國專利 就公開了一種洗衣機的平衡器，它能有效地提高轉筒的動平衡功能并增 加轉筒的有效空間。在轉筒的頂部和底部上分別裝有上平衡器和下平衡 器，以保持轉筒的動平衡。上、下平衡器分別包括形成同心圓的多個獨 立的室和同油一起放在室中的不同尺寸的球。上平衡器的各個室彼此垂 直地布置，下平衡器的各個室彼此平行地布置，這樣不僅提高了轉筒的 平衡能力，而且還不會減小轉筒的有效空間。
其次，公開號為CN1152647，名稱為"洗衣機的一種平衡件"的中國 專利也公開了一種洗衣機的平衡件，洗衣機一種平衡件裝于圍繞垂直軸 可旋轉的內桶之上。此平衡件包括一下部件和一牢固蓋住此下部件的上 部件。而且，此平衡件是由多個通道組成。
上述列舉的兩個中國專利所代表的現有技術雖然公開了在同一平衡 環內設置多個并列的填充物腔以增強洗衣機工作平衡的技術方案，但是 其都是在每個填充物腔內填充相同的填充物，這并不能很好的消除洗衣 機脫水工作過程中脫水轉筒脫水不平衡產生的振動，打筒問題，尤其針 對脫水筒內濕衣物不同的負載偏心量，只能對于一小范圍的負載偏心量 有效果， 一旦負載偏心量過大，還會出現振動、打筒問題。
這樣，以上專利技術所公開的平衡環的技術方案只是單純現有技術 的疊加，而本發明的發明人則經過研究發現，在洗衣機負載偏心量低的 情況下，球式機械式平衡環能夠非常快的發揮作用，但是在負載偏心量 高的情況下，隨著轉速的提升，該球式機式平衡環則不能有效的發揮作 用；而采用液體注入式平衡環也不能在洗衣機負載偏心量高的條件下產生對洗衣機振動以及脫水轉筒的偏心轉動產生很好的抑止作用。因此， 本發明就是基于上述現有技術的缺陷提出的一種結合兩種不同類型的洗 衣機平衡環而得到的一種洗衣機平衡裝置，對洗衣機離心力所造成的脫 水轉筒不平衡轉動以及振動打筒起到了非常好的抑止效果。
發明內容
本發明的目的在于提供一種結合液體注入式平衡環以及機械式平衡
環構成安裝在洗衣機脫水轉筒轉上的平衡裝置。
本發明的另一 目的在于提供一種采用該平衡裝置的平衡方法。 為了實現上述的發明目的，本發明采用如下的技術方案 一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置，由同軸設置在脫水轉筒邊緣的至
少兩條環形腔室組成，其中至少一條腔內填入可以自由滾動的圓球狀固
體填充物，另外剩余腔室中至少有一條腔內填入可以自由流動的液體填充物。
上述的各環形腔室在脫水轉筒上同軸設置，其所在的平面相互平行或者 重合。
上述的脫水轉筒邊緣包括脫水轉筒的上邊緣或底邊緣。
上述的圓球狀固體填充物為不銹鋼球，其對應的環形腔室截面為矩 形，該不銹鋼球的直徑D與其所對應的矩形截面環形腔的長L、寬W之間的 關系為50%L〈D〈90%W， W〈L;所述填入的不銹鋼球個數為n個，其與環 形腔周長E的關系為nD《E/2。
上述對應圓球狀固體填充物的環形腔為密封的填充物腔，其內還填 充有減小填充物之間以及填充物與環形腔內壁之間摩擦的硅油。
上述的液體填充物為水或氯化鈉水溶液和/或氯化鈣水溶液，所填入 的液體填充物的總體積不大于其所對應的填充物腔總體積的1/2。
上述的環形腔室由相互扣合的上、下兩部分組成，這兩部分之間的 連接處采用熔敷方式焊接密封在一起；所述的環形腔室上設置有開口向 下的安裝槽，該安裝槽與脫水轉筒開口端對應安裝在一起。
上述洗衣機平衡裝置的工作方法如下平衡裝置由設置在脫水轉筒
邊緣的至少兩條環形腔室組成，其中至少一條腔內填入可以自由滾動的
6條腔內填入可以自由流動的液體填充物，利 用固體和液體兩種不同的平衡物，分別產生至少兩種反應速度不同的平
衡力，進而改善洗衣機脫水轉筒的平衡狀態。
上述至少兩種反應速度不同的平衡力是由兩種填充物對脫水轉筒負 載偏心量的不同抑制作用決定的，其中，環形腔室內填充物總質量ml， 脫水轉筒內負載旋轉時產生的負載偏心量m2，程序設定的偏心量m3，當 負載偏心量m2較小時，即m2《m3，不銹鋼球和硅油填充的平衡環快速發 揮作用，抑制偏心負載產生的不平衡力；當負載偏心量較大時，即m2 — ml《m3，首先是不銹鋼球和硅油填充的平衡環起作用，隨著洗衣機脫水 轉筒轉速的提高，偏心負載產生的離心力增加，液體填充的平衡環與不 銹鋼球和硅油填充的平衡環共同起作用抑止脫水轉筒高速轉動時產生的 不平衡力。
本發明所稱的洗衣機脫水轉筒可以是波輪式洗衣機的洗滌脫水筒， 也可以是攪拌式、滾筒洗衣機的旋轉內桶。
通過采用上述的技術方案，存在以下有益效果本發明的發明人經
過研究發現，在洗衣機負載偏心量低的情況下，不銹鋼球和硅油填充的 平衡環能夠非常快的發揮作用，但是在負載偏心量高的情況下，隨著轉 速的提升，該不銹鋼球和硅油填充的平衡環則不能有效的發揮作用，而 此時上述液體平衡環與該不銹鋼球和硅油填充的平衡環共同發揮的作用 恰好能夠彌補單一性能的不足。因此，在該脫水轉筒內負載偏心量不同 的條件下，通過本發明能夠很好的抑止洗衣機脫水轉筒的不平衡轉動以 及振動打筒現象，使洗衣機平穩工作。
圖l中顯示的是現有球式機械平衡環的工作原理圖2中顯示的是本發明平衡裝置與其它單一平衡環的平衡效果比較圖及
平衡裝置在不同負載偏心量情況下的平衡方法曲線圖3A中顯示的是本發明第一實施例的剖視示意圖3B中顯示的是本發明第二實施例的剖視示意圖； 圖4中顯示的是本發明第二實施例的俯視示意圖；圖5中顯示的是本發明第二實施例的工作原理示意圖6中顯示的是本發明平衡裝置第二實施例設置在洗衣機脫水轉筒上的 剖視示意圖7中顯示的是本發明平衡裝置的第三實施例設置在洗衣機脫水轉筒上 的剖視示意附圖中各標號所代表的部件名稱說明如下
1平衡裝置 2脫水轉筒 3附加平衡環
12下蓋 13安裝槽 14液體填充物
填充物 16液體填充物注入口
具體實施例方式
本發明所述的平衡裝置l包括液體注入式平衡部分以及球式機械平 衡部分，圖2顯示的就是本發明的平衡裝置1與現有的洗衣機平衡環產生 的不同效果比較說明。在圖2中的坐標平面內，其橫軸X軸表示洗衣機脫 水轉筒2內負載濕衣物的偏心量，即不平衡量，而坐標系中的縱軸Y軸代 表的就是洗衣機脫水轉筒2的振動幅度。當洗衣機脫水轉筒2上沒有安裝 任何平衡環的條件下，對應洗衣機脫水轉筒2的負載偏心量與振動的幅度 可以用一條線性變化的直線C1表示，圖中可以看出，洗衣機脫水轉筒2 的負載偏心量越大，洗衣機的振動幅度就越大，該直線與水平軸X軸的夾 角為e ;當洗衣機脫水轉筒2上安裝有液體注入式平衡環的條件下，其脫 水轉筒2的負載偏心量與洗衣機脫水轉筒2的振動幅度之間也形成一基本 線性的正比例關系，在圖中用直線C2表示，該直線C2與水平X軸的夾角為 a并且ct〈e;圖中可以看出，在相同負載偏心量的條件下，安裝了液體 填充的平衡環的洗衣機脫水轉筒2的振動幅度要小于沒有安裝平衡環的 洗衣機脫水轉筒2的振動幅度；安裝球式機械平衡環的洗衣機脫水轉筒2 產生的效果則更為復雜，首先不銹鋼球和硅油填充的平衡環的反應要優 于液體填充的平衡環，其可以在洗衣機脫水轉筒內負載偏心量較低的條 件下充分的發揮作用，這樣就產生了圖中C3折線的前半段直線部分，該 直線部分與水平X軸的直線的夾角同時小于上述的a 、 e ，但是在一個對
ll上蓋
15圓球狀固體應X軸的偏心量閥值b的點之后，該不銹鋼球和硅油填充的平衡環卻不能 如液體填充的平衡環產生同樣的作用，隨著偏心量越高，其振動幅度的
變化率明顯大于液體填充的平衡環帶來的振動幅度，直到，振動幅度高 于液體填充的平衡環帶來的振動幅度；而折線C4是安裝有本發明的洗衣 機脫水轉筒2的負載偏心量與其振動幅度的對應情況，該折線C4第一階段 與折線C3的第一階段的相重合，表明在低于負載偏心量b的情況下，本發 明的平衡裝置中的不銹鋼球和硅油填充的平衡環在起作用，在通過閥值b 處之后的折線的第二段則表明本發明平衡裝置中的液體填充的平衡環在 起作用，其與水平X軸的夾角與直線C2的夾角a相同。可以看出，本發明
的平衡裝置l綜合了現有液體注入式平衡環以及機械式平衡環的優點，無 論負載偏心量變化多大，在洗衣機脫水轉筒2的轉動過程中產生的振動幅 度都較小且變化平穩。現有技術中雖然單獨增加了一個平衡環結構，但 實際上都是在單一的平衡環基礎上進行的疊加，這種疊加并不能產生如 本發明所述的技術效果。
下面就結合說明書附圖對本發明洗衣機平衡裝置的結構進行說明。 圖3A以及圖3B中分別顯示的是本發明平衡裝置的兩個實施例的截面 的剖視示意圖，本發明第一實施例以及第二實施例的平衡裝置l為各環由 內圈向外圈分布的整體結構，S卩，各環形腔室所在的平面重合，也可以 各平衡環上下結構，即，各環形腔室所在的平面平行(圖中未示出)，平 衡裝置1由上下扣合的上蓋11以及下蓋12組成，這兩部分由塑料制成，它 們之間通過熔敷焊接在一起，并且通過這種連接方式在上蓋ll以及下蓋 12之間形成了數個環狀的密閉的填充物腔(其中第一實施例中為三個同 心的環狀填充物腔，第二實施例中為兩個同心的環狀填充物腔)，上述填 充物腔的截面形狀均為矩形(其長和寬分別用L以及W表示，其中W〈L)。
在第一實施例的三個填充物腔內分別填充有液體填充物14和圓球狀 固體填充物15，上述液體填充物14優選水或者氯化鈉水溶液和/或氯化鈣 水溶液，而上述圓球狀固體填充物15則優選為不銹鋼圓球(該球的直徑 為D);而在第二實施例的兩個填充物腔內也分別填充有液體填充物14以 及圓球狀固體填充物15。在本發明的兩個實施例中所添加的液體填充物14以及圓球狀固體填充物15均要滿足以下要求首先，液體填充物14的 添加體積優選不大于其所填充的環狀填充物腔總體積的1/2，優選的為不 大于環狀填充物腔總體積的l/3;其次，為了使得上述圓球狀固體填充物 15能夠在其所填入的填充物腔內自由移動又不不會產生卡堵的現象，其 直徑D與其所添加的填充物腔矩形截面的長L和寬D的關系優選為50% L〈D〈90%W;另外，如果填入的圓球狀固體填充物個數為n個，其與環形 填充物腔周長E的關系滿足nD《E/2，更優選的為小于E/2并且大于E/3， 同時還可以向填入圓球狀固體填充物的填充物腔內加入具有一定粘度的 液體，優選硅油等，以減小摩擦圓球狀固體填充物之間以及圓球狀固體 填充物與填充物腔內壁之間的摩擦。通過這樣的結構設計，使得上述的 填充物在洗衣機工作過程中能夠更好的將全部質量集中在洗衣機脫水轉 筒2所產生的離心力的另外一側來平衡脫水轉筒2的離心力。
為了使平衡裝置l更好發揮作用，使衣機脫水轉筒2在工作過程中平 穩轉動，通常情況下是將其安裝在洗衣機脫水轉筒2的開口端。在該平衡 裝置l的內側設置有開口向下的安裝槽13，該安裝槽13與脫水轉筒2的開 口端對應安裝在一起，用螺絲固定，這樣就可以將平衡裝置l牢固的安裝 在脫水轉筒2上。當然，根據實際需要，上述的平衡裝置l與洗衣機脫水 轉筒2的連接還可以使用本領域技術人員所公知的其他方式，在這里就不 贅述了。
以下簡單說明洗衣機平衡裝置的工作方式平衡裝置由設置在脫水 轉筒邊緣的至少兩條環形腔室組成，其中至少一條腔內填入可以自由滾 動的圓球狀固體填充物，另外剩余的腔室中至少有一條腔內填入可以自 由流動的液體填充物，利用固體和液體兩種不同的平衡物，分別產生至 少兩種反應速度不同的平衡力，進而改善洗衣機脫水轉筒的平衡狀態。 上述至少兩種反應速度不同的平衡力是由兩種填充物對脫水轉筒負載偏 心量起的不同抑制作用決定的，其中平衡裝置填充物總質量ml，為鋼球 和硅油填充物質量與液體填充物質量之和，脫水轉筒內濕衣物旋轉時產 生的負載偏心量m2，程序設定的偏心量m3，負載偏心量m2較小時，即m2 《m3，鋼球平衡環快速發揮作用，抑制偏心負載產生的不平衡力(參閱
10圖2的C3曲線前段部分)；當負載偏心量較大時，即m2 — ml《m3，首先起 作用的是鋼球平衡環，隨著甩干轉速的提高，偏心負載產生的離心力增 加，液體平衡環開始起作用，使洗衣機平穩提速，達到最高轉速(參閱 圖2的C4曲線)，其中，鋼球平衡環為環形填充物腔內填充不銹鋼球和硅 油的平衡環，液體平衡環為環形填充物腔內填充液體的平衡環，所述的 液體填充物為水或氯化鈉水溶液和/或氯化鈣水溶液。
圖4中顯示的是本發明的第二實施例的俯視示意圖，在圖中更清楚顯 示該平衡環l的環狀結構，并且為了能夠方便的對液體填充物14的添加， 在對應添加液體的填充物腔的上部設置有液體填充物注入口 16，并在該 液體填充物注入口 16上設置有密封蓋，用于液體填充物注入后與注入口 16配合起到密封的作用。。
圖5中顯示的就是本發明第二實施例的工作原理示意圖，其與現有技
術中平衡環的工作原理是相似的，均是被動的通過平衡環內的不銹鋼球 和硅油填充的平衡環15以及液體填充物14的被動響應所產生的反向作用 力來抑止脫水轉筒2的不平衡性轉動以及振動的。
圖6以及圖7中顯示的均是利用本發明的平衡裝置所組成的洗衣機復 合平衡系統，其中的圖6中顯示的是由單一的本發明的平衡裝置1設置在 洗衣機脫水轉筒2的開口端所組成的平衡系統；圖7是在圖6所示平衡裝置 l上的擴展，它又于洗衣機脫水轉筒2主平衡環之下脫水轉筒2外側以及脫 水轉筒2的另外一端設置有兩個附加平衡環，其結構與主平衡環相同，這 樣通過主平衡環以及兩個附加平衡環所組成的平衡系統能夠起到更好的 平衡作用，確保洗衣機脫水轉筒2工作過程中平穩運轉。上述兩種實施例
是本發明的最優選擇。
這樣，采用如上的技術方案，液體平衡環與該不銹鋼球和硅油填充 的平衡環共同發揮的作用恰好能夠彌補單一性能的不足。因此，在該脫
水轉筒內負載偏心量不同的條件下，通過本發明能夠很好的抑止洗衣機 脫水轉筒的不平衡轉動以及振動打筒現象，使洗衣機平穩工作。
本發明的保護范圍并不局限于上述說明書的記載范圍，只要落入本 發明的權利要求書的技術特征組合就落入了本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置，其特征在于該平衡裝置由設置在脫水轉筒邊緣的至少兩條環形腔室組成，其中至少一條腔內填入可以自由滾動的圓球狀固體填充物，另外剩余腔室中至少有一條腔內填入可以自由流動的液體填充物。
2、 根據權利要求l所述的一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置，其特征 在于所述的各環形腔室在脫水轉筒上同軸設置，其所在的平面相互平行或 者重合。
3、 根據權利要求l所述的一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置，其特征 在于所述的脫水轉筒邊緣包括脫水轉筒的上邊緣或底邊緣。
4、 根據權利要求l所述的一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置，其特征 在于所述的圓球狀固體填充物為不銹鋼球，其對應的環形腔室截面為 矩形，該不銹鋼球的直徑D與其所對應的環形腔的矩形截面的長L、寬W之間的關系為50%L〈D<90%W， W<L;所述填入的不銹鋼球個數為n個， 其與環形腔周長E的關系為nD《E/2。
5、 根據權利要求1或4所述的一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置，其特 征在于所述對應圓球狀固體填充物的環形腔為密封的填充物腔，其內 還填充有減小填充物之間以及填充物與環形腔內壁之間摩擦的硅油。
6、 根據權利要求l所述的一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置，其特征在于所述的液體填充物為水或氯化鈉水溶液和/或氯化鈣水溶液，所填入的液體填充物的總體積不大于其所對應的填充物腔總體積的1/2。
7、 根據權利要求l所述的一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置，其特征在于所述的環形腔室由相互扣合的上、下兩部分組成，這兩部分之間的連接處采用熔敷方式焊接密封在一起；所述的環形腔室上設置有開口 向下的安裝槽，該安裝槽與脫水轉筒開口端對應安裝在一起。
8、 一種利用上述洗衣機脫水轉筒的平衡裝置的平衡方法，其特征在于平衡裝置由設置在脫水轉筒邊緣的至少兩條環形腔室組成，其中至少一條腔內填入可以自由滾動的圓球狀固體填充物，至少一條腔內填入 可以自由流動的液體填充物，利用固體和液體兩種不同的平衡物，分別產生至少兩種反應速度不同的平衡力，進而改善洗衣機脫水轉筒的平衡 狀態。
9、根據權利要求8所述的平衡方法，其特征在于所述至少兩種反 應速度不同的平衡力是由兩種填充物對脫水轉筒負載偏心量起的不同抑 制作用決定的，其中，環形腔室內填充物總質量ml，脫水轉筒內負載旋 轉時產生的負載偏心量m2，程序設定的偏心量m3，當負載偏心量m2較小 時，即m2《m3，不銹鋼球和硅油填充的平衡環快速發揮作用，抑制偏心 負載產生的不平衡力；當負載偏心量較大時，即m2 — ml《m3，首先是不 銹鋼球和硅油填充的平衡環起作用，隨著洗衣機脫水轉筒轉速的提高， 偏心負載產生的離心力增加，液體填充的平衡環與不銹鋼球和硅油填充 的平衡環共同起作用抑止脫水轉筒高速轉動時產生的不平衡力。
全文摘要
本發明公開了一種洗衣機脫水轉筒的平衡裝置及其平衡方法，該洗衣機平衡裝置由設置在脫水轉筒邊緣的至少兩條環形腔室組成，其中至少一條腔內填入可以自由滾動的圓球狀固體填充物，另外剩余腔室中至少有一條腔內填入可以自由流動的液體填充物，利用固體和液體兩種不同的平衡物，分別產生至少兩種反應速度不同的平衡力，進而改善洗衣機脫水轉筒的平衡狀態。通過采用上述的技術方案，本發明提供了一種結合液體注入式平衡環以及機械式平衡環的平衡裝置，針對洗衣機脫水時產生的偏心量起到抑制作用，從而消除偏心負載產生的影響，避免機器產生震動移位現象，達到較好的脫水效果。
文檔編號D06F37/20GK101619535SQ20081012600
公開日2010年1月6日 申請日期2008年6月30日 優先權日2008年6月30日
發明者侯永順, 姜文峰, 帥 張, 斌 耿, 遲宗銳 申請人:海爾集團公司;青島海爾洗衣機有限公司