CN102234907A - 一种洗衣机空气密封方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种洗衣机空气密封方法及其装置，利用空气密封电机轴和电机轴套之间的空隙，采用玻意尔定理中压强和体积呈反比的原理，并通过借鉴气体在水平面上有密封的原理，设计出一种密封结构，在洗衣机内桶底部增加一定高度的环状凸筋形成一半封闭腔室，当连续进水后，腔室中能够形成被压缩的气腔，当电机轴套端部的密封口位于被水密封的气腔中时，气腔中的空气可以很好的对水起到密封的效果。本发明利用简单的结构，实现了洗衣机电机轴和电机轴套之间的密封，生产成本低，密封效果好，也无需在现有洗衣机生产线上额外增加较大的改进成本即可实现对现有洗衣机关于电机轴和电机轴套之间密封的改进。

Description

一种洗衣机空气密封方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种洗衣机，具体的是一种洗衣机轴密封装置，尤其是一种波轮洗衣机空气密封方法及其装置。

背景技术

现有洗衣机，在内外桶中间装配孔和电机轴之间的密封一般是通过橡胶密封圈等结构实现的，这种结构在内外桶和电机轴之间又另外增加了一个结构，一方面橡胶材料的结构容易老化，另外一方面对孔和轴的加工精度提出了更高的要求，增加了机器的成本。很多厂家对洗衣机的轴密封作出了改进。

申请号为200810186973.3的中国专利公开了一种洗衣机的旋转轴密封装置及利用旋转轴密封装置的洗衣机，洗衣机的旋转轴密封装置包含有如下几个部分：与用于容纳洗衣机的滚筒的洗衣筒具有既定间隔，并在安装于滚筒的背面的中心盘的表面上凸出安装的第一密封部；在上述中心盘结合的旋转轴上与上述中心盘面对安装的水封装置的表面凸出安装，并越向前端部侧其越与上述第一密封部靠近的第二密封部。由于滚筒洗衣机与波轮洗衣机结构的不同，该密封装置仅能用于滚筒洗衣机。

申请号为95203626.6的中国专利公开了一种洗衣机波轮轴密封装置，包括集水器、挡水伞、密封圈，集水器可与缸体制成整体，也可分体制作后用螺钉与缸体相连。集水器底部通过螺帽固定有轴承，密封圈通过其环形槽固定在缸体的底部，波轮轴装在密封圈和轴承中，其位于集水器中的一段装有挡水伞，集水器底部装有排水管。该结构从生产工艺及成本来说，制造麻烦且成本增高，从密封效果来说没有得到较大的改进。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种在洗衣机轴密封方面使用空气密封的方法，其利用玻意尔定理，气体随着体积的缩小压强会增大，并结合液体的流通性原理。

本发明的另一目的在于提供一种通过改进洗衣机内桶底结构，利用玻意尔定理，并结合液体的流通性原理，使用空气密封电机轴和电机轴套之间空隙的空气密封装置。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种洗衣机空气密封方法，于内桶底部设有一周向封闭底部开口正对外桶底的腔室，利用玻意尔定理，气体随着体积的缩小压强会增大，并结合液体的流通性原理，外桶内的水流入腔室，使得腔室内上部充满压缩空气，利用具有一定黏度的油脂填充在电机轴和电机轴套之间，隔离腔室内空气和外界空气的接触，腔室内形成一上部密封气体的腔，腔室内下部的水位始终低于腔室内电机轴套的上端部以使得水流不能流入电机轴和电机轴套之间的缝隙内。

洗衣机进水时，外桶水位水平升高，当到达腔室底端面时，由于在电机轴和电机轴套之间的空隙填充具有一定黏度的油脂，隔离腔室内空气和外界空气的接触，所以水的上表面和周向封闭底部开口的腔室构成一个封闭的气腔，气腔中充满与外界大气压等压的空气；当水流继续上升时，由于水形成的压强对气腔中空气作用，使气腔中空气体积压缩，水位在腔室中进一步升高；当水在外桶中达到最高水位时，气腔中空气体积停止压缩，此时，腔室中的水位达到最高，腔室内电机轴套的上端部超过该最高水位，位于气腔中。

设腔室高度为h，洗衣机最高水位到腔室下端面的垂直距离为H，水在腔室内的高度为X，根据玻意尔定理：

P_气/P₀＝V₀/V_气    (1)

V₀＝πR²h         (2)

V_气＝πR²(h-X)    (3)

又根据流体中各处压强相等原理得：

ρg(H-X)+P₀＝P_气  (4)

根据(1)(2)(3)(4)式得出：

X²-(H+h+P₀/ρg)X+Hh+P₀h/ρg-P₀h/ρg＝0  (5)

由(5)得：

$X=[(H+h+P_0/\mathrm{\ρg})-\sqrt[2]{{(H+h+P_0/\mathrm{\ρg})}^2-4\mathrm{Hh}}]/2$

假设P₀＝10⁵、ρ＝10³、g＝10，带入计算得

$X=[H+h+10-\sqrt[2]{{(H+h+10)}^2-4\mathrm{Hh}}]/2$

只要满足电机轴套的上端部在腔室内的高度H’＞X，即能达到密封的效果。

一种洗衣机空气密封装置，该密封装置设于波轮洗衣机内桶底与外桶底之间，电机轴套伸入于波轮洗衣机内桶底与外桶底之间，于内桶底部环绕电机轴和电机轴套设有一周向封闭底部开口正对外桶底的腔室，该腔室的开口正对外桶底，电机轴套的上端部位于腔室内，电机轴套和电机轴之间填充具有一定黏度的油脂，用于隔离腔内和外界的空气。

所述的腔室为设于内桶底部环绕电机轴和电机轴套的一环状凸筋，环状凸筋的下端面为一水平面，环状凸筋的高度要满足电机轴套的上端部位于腔室内。

设腔室高度为h，洗衣机最高水位到腔室下端面的垂直距离为H，水在腔室内的高度为X，满足电机轴套的上端部在腔室内的的高度H’＞X，即能达到密封的效果，其中，

$X=[H+h+10-\sqrt[2]{{(H+h+10)}^2-4\mathrm{Hh}}]/2.$

该洗衣机内桶由直驱双向电机驱动其转动。

所述的环状凸筋的半径至少为电机轴套半径的2倍，最大为内桶半径的4/5倍。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明利用空气密封电机轴和电机轴套之间的空隙，而采用空气压力的结构装置，在其他方面随处可见，千斤顶就是利用大气压力通过缩小体积可以大幅提高其压强，进而起到支撑作用的结构。本发明利用玻意尔定理中压强和体积呈反比的原理，并通过借鉴气体在水平面上有密封的原理，设计出一种密封结构，当电机轴套端部的密封口位于被水密封的气腔中时，气腔中的空气可以很好的对水起到密封的效果。

本发明在现有洗衣机结构的基础上，在洗衣机内桶底部增加一定高度的环状凸筋形成一半封闭腔室，当连续进水后，腔室中能够形成被压缩的气腔，只要保证电机轴套的上端面位于气腔内即可实现密封，为了防止电机轴转动时，被压缩的气体由电机轴和电机轴套之间的空隙向下部流出，于电机轴和电机轴套还填充具有一定黏度的油脂，用于隔离腔内和外界的空气。

本发明使用简单的结构，利用基本的原理实现了洗衣机电机轴和电机轴套之间的密封，生产成本低，密封效果好，也无需在现有洗衣机生产线上额外增加较大的改进成本即可实现对现有洗衣机关于电机轴和电机轴套之间密封的改进。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明所述的洗衣机密封装置示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的洗衣机空气密封装置，其基本原理是利用玻意尔定理“气体随着体积的缩小压强会增大”，并结合液体的流通性原理“液体在静止的物体中，其填充的趋势是保持水平状态的上升趋势”。

该密封装置设于波轮洗衣机内桶1底与外桶2底之间，电机轴套3伸入于波轮洗衣机内桶1底与外桶2底之间，于内桶1底部环绕电机轴4和电机轴套3设有一周向封闭底部开口正对外桶底的腔室5，该腔室5的开口正对外桶2底，电机轴套3的上端部位于腔室5内，电机轴套3和电机轴4之间填充具有一定黏度的油脂，用于隔离腔室5内和外界的空气(图中未示出)。

本实施例所述的腔室5为设于内桶1底部环绕电机轴4和电机轴套3的一环状凸筋6，环状凸筋6的下端面为一水平面，环状凸筋6的高度要满足电机轴套3的上端部位于腔室5内。

假设腔室高度为h，洗衣机最高水位到腔室下端面的垂直距离为H，水在腔室内的高度为X，根据玻意尔定理：

P_气/P₀＝V₀/V_气    (1)

V₀＝πR²h         (2)

V_气＝πR²(h-X)    (3)

又根据流体中各处压强相等原理得：

ρg(H-X)+P₀＝P_气  (4)

根据(1)(2)(3)(4)式得出：

X²-(H+h+P₀/ρg)X+Hh+P₀h/ρg-P₀h/ρg＝0  (5)

由(5)得：

$X=[(H+h+P_0/\mathrm{\ρg})-\sqrt[2]{{(H+h+P_0/\mathrm{\ρg})}^2-4\mathrm{Hh}}]/2$

假设P₀＝10⁵、ρ＝10³、g＝10，带入计算得

$X=[H+h+10-\sqrt[2]{{(H+h+10)}^2-4\mathrm{Hh}}]/2$

只要满足电机轴套3的上端部B在腔室内的的高度H’＞X，即能达到密封的效果。该环状凸筋6的半径大于电机轴套的半径小于内桶的半径，优选为至少为电机轴套半径的2倍，最大为内桶半径的4/5倍。

该洗衣机内桶1由电机7驱动，该电机7为直驱双向电机，内桶1通过双向转动来进行洗涤，外桶2通过电机轴套3跟电机7连接在一起，电机轴套3一方面使外桶2和电机7连接在一起，另外一方面起密封外桶2底部轴孔的作用，使外桶2可以作为容器使用，该结构为现有直驱电机驱动洗衣机的技术。电机轴套3外侧同外桶2固定密封在一起，其内侧孔用于电机轴4穿过连接内桶1。由于电机轴4在电机轴套3中可以绕轴线做自由转动，所以电机轴4和电机轴套3之间有间隙，一般情况下，没有本发明所述的腔室5，外桶2中的整体水位超过图中B所示高度，也即电机轴套3上端面的高度，水就会顺着电机轴套3和电机轴4的间隙流到电机7上。本发明所述的密封方法，能够在水位超过图中所示的B的高度时，阻止水流流到电机。其主要依靠内桶1底部的一圈等高且在周向呈封闭的环状凸筋6，无水时，该环状凸筋6为一半封闭的腔室结构，开口向下对应外桶底部；当有水填充外桶时，水位呈水平的升高，当到达内桶底部环状凸筋6时，水的上表面和周向封闭的环状凸筋6构成一个封闭的气腔，气腔中充满与外界大气压等压的空气；当水流继续上升时，由于水形成的压强对气腔中空气作用，使气腔中空气体积压缩；水位在腔室中进一步升高，当水在外桶中达到最高水位时，气腔中空气体积停止压缩，此时，腔室5中的水位达到最高，所以根据上述要求，B点即电机轴套3上端面超过外桶最大水位时腔室中水面高度即可。

本发明使用简单的结构，利用基本的原理实现了洗衣机电机轴和电机轴套之间的密封，生产成本低，密封效果好，也无需在现有洗衣机生产线上额外增加较大的改进成本即可实现对现有洗衣机关于电机轴和电机轴套之间密封的改进。

Claims (8)

1.一种洗衣机空气密封方法，其特征在于：于内桶底部设有一周向封闭底部开口正对外桶底的腔室，在外桶内的水流入腔室时，使得腔室内上部充满压缩空气，形成一上部密封气体的腔，腔室内下部的水位始终低于腔室内电机轴套的上端部以使得水流不能流入电机轴和电机轴套之间的缝隙内。

2.根据权利要求1所述的一种洗衣机空气密封方法，其特征在于：洗衣机进水时，外桶水位水平升高，当到达腔室底端面时，水的上表面和周向封闭底部开口的腔室构成一个封闭的气腔，气腔中充满与外界大气压等压的空气；当水流继续上升时，由于水形成的压强对气腔中空气作用，使气腔中空气体积压缩，水位在腔室中进一步升高；当水在外桶中达到最高水位时，气腔中空气体积停止压缩，此时，腔室中的水位达到最高，腔室内电机轴套的上端部超过该最高水位，位于气腔中。

3.根据权利要求2所述的一种洗衣机空气密封方法，其特征在于：电机轴套的上端部在腔室内的的高度H’大于水在腔室内的高度X，此时水不能流入电机轴和电机轴套之间的缝隙内，从而达到密封的效果，设定腔室的高度为h，洗衣机最高水位到腔室下端面的垂直距离为H，根据玻意尔定理：

P_气/P₀＝V₀/V_气   (1)

V₀＝πR²h        (2)

V_气＝πR²(h-X)   (3)

又根据流体中各处压强相等原理得：

ρg(H-X)+P₀＝P_气 (4)

根据(1)(2)(3)(4)式得出：

X²-(H+h+P₀/ρg)X+Hh+P₀h/ρg-P₀h/ρg＝0   (5)

由(5)得：

$X=[(H+h+P_0/\mathrm{\ρg})-\sqrt[2]{{(H+h+P_0/\mathrm{\ρg})}^2-4\mathrm{Hh}}]/2$

假设P₀＝10⁵、ρ＝10³、g＝10，带入计算得

$X=[H+h+10-\sqrt[2]{{(H+h+10)}^2-4\mathrm{Hh}}]/2.$

4.一种洗衣机空气密封装置，其特征在于：该密封装置设于波轮洗衣机内桶底与外桶底之间，电机轴套伸入于波轮洗衣机内桶底与外桶底之间，于内桶底部环绕电机轴和电机轴套设有一周向封闭底部开口正对外桶底的腔室，该腔室的开口正对外桶底，电机轴套的上端部位于腔室内，电机轴套和电机轴之间填充具有一定黏度的油脂，以隔离腔室内空气和外界空气的接触。

5.根据权利要求4所述的一种洗衣机空气密封装置，其特征在于：所述的腔室为设于内桶底部环绕电机轴和电机轴套的一环状凸筋，环状凸筋的下端面为一水平面，环状凸筋的高度要满足电机轴套的上端部位于腔室内。

6.根据权利要求4或5所述的一种洗衣机空气密封装置，其特征在于：设腔室高度为h，洗衣机最高水位到腔室下端面的垂直距离为H，水在腔室内的高度为X，满足电机轴套的上端部在腔室内的的高度H’＞X，即能达到密封的效果，其中，

7.根据权利要求4所述的一种洗衣机空气密封装置，其特征在于：该洗衣机内桶由直驱双向电机驱动其转动。

8.根据权利要求5所述的一种洗衣机空气密封装置，其特征在于：所述的环状凸筋的半径至少为电机轴套半径的2倍，最大为内桶半径的4/5倍。

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