CN102239395A - 用于检测以相对可活动的部件为特征的家用电器的运行参数的改进的压力传感器 - Google Patents

用于检测以相对可活动的部件为特征的家用电器的运行参数的改进的压力传感器 Download PDF

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Abstract

一种用于检测家用电器的运行参数的改进的感应的压力传感器(1)，所述家用电器例如是洗衣机或烘干机(2)，配备有相对于该家用电器的构架(缸或筐)相对可活动的部件(3)，包括刚性外壳(10)，所述外壳容纳有对液压敏感的可变形膜(11)；磁芯(20)，该磁芯由铁磁材料制成并且被可操作地与膜联结；和线圈(21)，该线圈被固定到外壳上并且被可操作地连接至磁芯以形成可变的电感感应器(22)；其特征在于，块(40)容纳在外壳(10)内并紧邻所述膜(11)，该块相对于外壳(10)至少在沿线圈(21)的轴线的一个方向上自由地移动。

Description

用于检测以相对可活动的部件为特征的家用电器的运行参数的改进的压力传感器
技术领域
本发明涉及用于探测家用电器的运行参数的改进的压力传感器或压力开关，所述家用电器以相对于家用电器本身的构架(carcass)可活动的部件为特征，例如洗衣机、烘干机或同类型机器的缸或筐。
背景技术
已经知道，在前述类型的家用电器中，应当知道多个运行参数，以便确保家用电器的正确操作，例如筐中要洗的衣服的分布均匀度，供给水的压力和/或容量，等等。
法国专利申请FR-A-2767194描述了一种探测一些这类参数的系统，该系统使用连接至家用电器的供水系统的并且一体连接至包含家用电器(洗衣机或烘干机)的旋转筐的液封缸的压力开关(压力传感器)；已经知道，所述缸通过弹性的、可能地阻尼元件被连接至支撑所述缸的家用电器的构架(carcass)，由此，在使用中，当筐中有待洗或待干燥的衣服使得筐对缸施加负载时，所述缸相对于构架可相对运动。
该压力开关包括容纳有对液压敏感的可变形膜的刚性外壳，磁芯，该磁芯由铁磁材料制成并且被固定到膜上，以及线圈，该线圈被固定到外壳并且被可操作地连接至磁芯以形成可变的电感感应器。膜的运动受到低刚度(low-stiffness)弹簧或一对对抗的、低刚度弹簧的阻挡，从而家用电器的可活动部件在使用中所受的振动被传送到压力开关，尤其被传送到膜，膜的运动(至少在家用电器的操作周期的一些步骤期间)不仅取决于施加在膜上的压力差，而且取决于振动对膜本身所引起的运动，因此产生了响应于筐的振动的振幅和方向的电信号。
然而，上面描述的探测系统并不是没有缺陷；事实上，它相对来说是不精确的，因为对比弹簧应该校准，以便能允许膜除了压力之外还能因为振动运动。同理，为了能插入进这样的系统而提供的压力开关在尺寸上相对较大；最后，将压力开关安装到家用电器的可活动部件上是很困难的。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种改进的用于检测家用电器的运行参数的压力传感器来消除上述缺陷，所述家用电器以相对于家用电器本身的构架相对可活动的部件为特征，例如，洗衣机或烘干机的缸或筐，所述压力传感器尺寸小、成本低、容易安装、操作可靠，并且允许高度精确地检测筐中的液压或水位以及筐本身的振动。
本发明因此涉及用于检测如权利要求1所述的上述类型的家用电器的运行参数的改进的压力传感器。
具体地，家用电器包括相对于家用电器的构架相对可活动的部件，例如，缸或筐，并且本发明的压力传感器包括刚性外壳，该刚性外壳容纳有对液压敏感的可变形膜，磁芯，该磁芯由铁磁材料制成并且被可操作地与所述膜联结以响应于膜的变形而在所述外壳内移动，以及线圈，该线圈被固定至所述外壳并且被可操作地连接到所述磁芯以形成可变的电感感应器；根据本发明，压力传感器还包括容纳在外壳内并紧邻膜的块，该块相对于外壳至少在沿线圈的轴线的一个方向上自由地移动，从而感应器适于响应于所述块的位置的变化而发出电信号，在使用中，这种变化由相对于构架相对可活动的部件的位置的变化所引起。
根据本发明的优选实施例，所述可活动的块由自由地容纳在外壳内的底座内的球组成，所述球配置成相对于所述膜与所述感应器相对；所述膜整体地承载有管状元件，该管状元件被安装入底座用于引导球，以便使球的运动被传送至所述膜从而使膜变形。
在本发明的第二个实施例中，替代地，所述可活动的块由感应器的所述铁磁芯组成，该铁磁芯轴向可滑动地安装在引导销上，该引导销被膜支承在所述线圈的一侧并且与线圈同轴，以便在使用中被膜支承以响应于膜的变形而移动，并且同时能够响应于家用电器的相对于构架相对可活动的部件的位置的变化而相对于膜移动。
从而，由家用电器传送给压力传感器外壳的振动被可活动块的运动所放大，可活动块交替地在线圈轴线的方向上移动，从而在本发明的两个实施例中产生磁芯的额外的运动，该被加到磁芯的运动由压力变化所引起，从而产生了脉冲信号，该脉冲信号取决于家用电器在使用中所受到的振动。
这种信号的产生不需要对膜运动的对比弹簧的弹性特征进行干涉，因此确保了对液压(对应于清洗箱中的液面高度)和振幅及频率的高的检测精度。而且，传感器内的自由块的存在所允许的信号放大允许使自由块不是必须与家用电器(缸或筐)的可活动部件成一整体，例如在专利FR-A-2767194中的，而是仅与家用电器的构架成一整体，该构架在筐中的负载不平衡的情况下也会振动，虽然其振动幅度比筐或者缸要小很多。
最后，在可活动块由与感应器相同的铁磁芯组成的实施例中，没有额外的运动/变形传导到膜，并且对比弹簧没有施加干涉，从而可获得更精确、低成本、小尺寸的传感器，因为不需要额外的元件(球)和容纳该元件的部件。
附图说明
本发明的进一步的特征和优点从下面的两个非限制性的实施例并参照所附的附图将会显而易见，其中：
图1图解地显示了根据本发明的连接到家用电器的压力传感器的透视剖视图；以及
图2图解地显示了根据本发明的连接到家用电器的压力传感器的不同的实施例的剖面图。
具体实施方式
参考图1，数字1表示作为整体的用于检测家用电器2(例如，洗衣机或烘干机)的运行参数的改进的压力传感器，所述家用电器2以部件3(例如缸或筐)为特征，所述部件3相对于家用电器2的构架4是相对可活动的，举个例子，除了检测部件3中的液面高度L之外(也就是，与液面相关的液压)，还检测部件3(以及整个家用电器2)在使用中受到的振动的性质(方向和振幅)，例如由于部件3中的不平衡的负载导致的振动，所述不平衡的负载例如是由于负载本身糟糕的瞬间分配。从而，家用电器2可用已知的方式设定为或者能降低或者能消除这种不平衡，例如通过适当地驱动部件3。
压力传感器1包括刚性外壳10，该刚性外壳容纳有对存在于传感器1的室12中的液压敏感的可变形膜11，在使用中，所述传感器1通过安装到外壳10的接头14的管13连接至部件3(在这个例子中，是连接至家用电器2的缸)。
具体地，本领域的技术人员所知道的是，膜11液封地将外壳10的内部分成第一室15和第二室，即位于第一室下方的室12。
室15以已知的方式与空气连通，从而，室15中一直是环境压强；另一方面，室12通过接头14被连接至家用电器2的缸以便测量缸的液位，在这个例子中是被连接至部件3(也就是缸，其中筐在该缸中旋转)。膜11因此在使用中受到与室11和15中的压力差相等的压力差，因此所述膜朝具有最低压力的室变形，在这个例子中是与空气相连通的室15，因为部件3中的液压头L在接头14处形成比大气压更高的压力，该压力实际上取决于高度L。
传感器1进一步包括：磁芯20，该磁芯由铁磁材料制成并且被可操作地与膜11联结，以便响应于膜11的变形而在外壳10内移动，以及电线圈21，该电线圈被固定到外壳10上并且被可操作地连接至磁芯20以形成可变的电感感应器22；事实上，根据磁芯20(与线圈21同轴安装)进入到线圈本身所限定的空间的量，线圈的电感会发生改变。
室15由属于外壳10的第一杯状体24限定，并且容纳有磁芯20，该磁芯20由膜11一体支撑，以及用于膜11的对比弹簧25；具体地，杯状体24具有管状端部26，该管状端部同轴地容纳有弹簧25并且承载线圈21，该线圈在管状端部的外面但是在室15上。另一方面，室12被配备有接头14的属于外壳10的第二杯状体28限定，该第二杯状体卡接到杯状体24，以便液封地把膜11的外周边缘29夹在中间。传感器1的外部结构被盖30包覆，盖30覆盖在管状端部26上，并且容纳有用于向线圈21提供电力并且处理线圈21的信号的电子板31。
室12进一步容纳有膜11的第二对比弹簧25，该第二对比弹簧位于弹簧25的对面并且与其对抗。为了支撑磁芯20并且能够与弹簧25和35配合，膜11在其相对的两个面一体地承载有两个刚性盘36和37，它们从相对侧夹压膜11，从而形成半圆环形的、弹性的、邻近外周边缘29处不受约束的环形部分38；盘36配备有管状销39，磁芯20被同轴地与该管状销卡接，并被轴向地限制在盘36和管状销39的相应的齿39b之间。可选择地，磁芯20可粘结到销39上。
根据本发明，传感器1进一步包括块40，其容纳在外壳10内部紧邻于所述膜11，该块能相对于外壳10在至少一个方向(沿线圈21的轴线方向)上自由地移动，这样感应器22适于在使用中发出电信号以响应于块40的位置的改变，块40位置的改变在使用中是由相对于家用电器2的构架4可相对活动的部件3的位置的改变所引起。
在示出的非限制性的实施例中，可移动的块40由例如金属制成的球组成，自由地设置在外壳10内的底座41内，并且被设置成相对于膜11位于感应器22的对面；膜11一体地载有管状元件43，该管状元件43安装在底座41内以用于引导球40使得球40的运动被传送到膜11，从而使膜变形。
在实践中，底座41以弹簧35的邻接壁44的浅凹槽的形式形成在杯状体28内，底座和弹簧是同轴的，管状元件42与盘37成一整体，位于销39相对的一侧并且与销39同轴；盘36还具有位于与销39相对的一侧的中心销45，中心销45在管状元件43内伸向球40并且与管状元件43同轴，并且被膜11液封覆盖。销45也被用于整体地将两个盘36和37相互卡接在一起并连接到膜11上。
因此，随着部件3的振动，球40被交替地朝膜11和朝底座41底部的振动来回振荡，从底座41的底部朝膜11弹回；因此，只要球40与销45和膜11碰撞，它都会因为冲量运动(pulse movement)朝感应器22的方向移动膜11，从而使膜11朝向室15方向变形；然后当球40朝底座41的底部下落时，弹簧25再将膜11移至起始位置；然而，膜11的运动引起了磁芯20的相应的运动，因此通过感应器22产生了脉冲信号，所述脉冲信号由板31进行适当的处理。
现在参考图2，该图示出了压力传感器100，该压力传感器是新描述的传感器1的一种可能的优选的改变型。为简明起见，与那些已经描述的相似的或相同的元件将用相同的数字标示。
传感器100也包括外壳10，该外壳通过将合成塑料材料模铸而成，与传感器1一样，外壳10由两个杯状体24和28组成，杯状体24和28限定了室15和12并且相互之间卡接在一起以便液封地将膜11的边缘29夹在中间，液封地将室12和15分开；室15以已知的方式与大气连通，室12通过接头14与具有部件3的缸连接，在本实施例中，所述接头是轴向的而不是径向的。
膜11整体地载有位于室15一侧的盘36，所述盘通过从室12轴向伸出的销45卡接到膜11上。盘36与线圈21是同轴的，线圈21依次由在杯状体24的管状端部承载，盘36配备有与销45相对的销390，销390比销39长并且没有齿39b。
根据本发明，在这个例子中，活动块40由感应器22的铁磁芯200组成，所述铁磁芯以轴向可滑动的方式安装到销390，由此，销390用作为引导销，销390整体地由膜11支承在线圈21的一侧，并且与线圈21同轴。
因此，磁芯200由膜11支承，因为磁芯靠在盘36上并且与销390接合，因此在使用中磁芯可响应于由室12内的压力所引起的膜11的变形而移动，这与传感器1中的磁芯20相似。同时，然而，磁芯200也可通过沿着销390滑动来相对于膜11运动，例如所述磁芯响应家用电器2的相对可活动的部件3相对于构架4的位置的改变。
部件3的振动被传送至外壳10并且从外壳10传送至由滑动磁芯200组成的自由的块，由此使得磁芯200交替地沿着销390移动，并且因此产生感应器22的电感变化，而无需膜11改变其变形状态，因此所述电感变化仅仅取决于室12内的压力，也就是，部件3中的液面高度L。
在上述的两个实施例中，对比弹簧25被夹在膜11和外壳10的第一凸出元件50之间；在本案中，在传感器1中，弹簧25紧靠着面对着线圈21的磁芯20的一端部51和杯状体24的管状端部26的底壁50b；替代地，在传感器100中，弹簧25紧靠着面朝线圈21的销390的杯状端部52和螺纹帽50c，所述螺纹帽50c拧入位于杯状体24的管状端部26内的螺纹座55内。
相似地，设置在与弹簧25相对的一侧的对比弹簧35被夹在膜11和外壳10的第二凸出元件60之间，设置在与50和线圈21相对的一侧。在传感器1中，弹簧35紧靠着盘37，在另一侧紧靠着壁44的内表面60b，所述壁44配备有限定用于球40的底座41的浅凹槽。在传感器100中，弹簧35在面向盘36的位置直接紧靠着膜11，由此盘36用作刚性对比元件，并且弹簧35在另一侧紧靠着杯状体28的底壁60c，该底壁60c配备有接头14。
最后，盖30(为简明起见，在传感器100中未显示，但是实际是有的)承载有安装架70，该安装架用于卡接地将传感器1或100固定到部件3或者家用电器2的构架4上。

Claims (7)

1.一种用于检测家用电器(2)的运行参数的改进的压力传感器(1；100)，所述家用电器例如是洗衣机或烘干机，配备有相对于该家用电器的构架(4)相对可活动的部件(3)，该部件例如是缸或筐，所述压力传感器包括刚性外壳(10)，所述外壳(10)容纳有对液压敏感的可变形膜(11)；磁芯(20；200)，该磁芯由铁磁材料制成并且被可操作地与膜(11)联结以便响应于膜的变形在外壳(10)内移动；线圈(21)，该线圈被固定到外壳上并且被可操作地连接至磁芯(20；200)以形成可变的电感感应器(22)；其特征在于，所述压力传感器进一步包括块(40)，该块(40)容纳在外壳(10)内并紧邻所述膜(11)，该块(40)相对于外壳(10)至少在沿线圈(21)的轴线的一个方向上自由地移动，从而感应器(22)适于响应于所述块(40)的位置的变化而发出电信号，在使用中，这种变化由相对于构架(4)相对可活动的部件(3)的位置的变化所引起。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述可活动的块(40)由自由地容纳在外壳(10)内的底座(41)内的球(40)组成，所述球配置成相对于所述膜(11)与所述感应器(22)相对；所述膜(11)整体地承载有管状元件(43)，该管状元件被安装入底座(41)用于引导球(40)，以便使球的运动被传送至所述膜(11)从而使膜变形。
3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述可活动的块(40)由感应器(22)的所述铁磁芯(200)组成，该铁磁芯轴向可滑动地安装在引导销(390)上，该引导销整体地被膜(11)支承在所述线圈(21)的一侧并且与线圈(21)同轴，以便在使用中被膜(11)支承以响应于膜的变形而移动，并且同时能够响应于家用电器的相对于构架(4)相对可活动的部件(3)的位置变化而相对于膜(11)移动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其特征在于，该传感器包括用于膜(11)的第一对比弹簧(25)，该第一对比弹簧被夹在膜和外壳的第一凸出元件(50)之间；以及用于膜(11)的第二对比弹簧(35)，该第二对比弹簧被配置成与第一对比弹簧相对，并被夹在膜(11)和外壳的第二凸出元件(60)之间，该第二凸出元件设置成与所述第一凸出元件和所述线圈(21)相对。
5.根据权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述第一凸出元件(50)被螺纹帽(50C)限定，该螺纹帽可活动地由外壳(10)支承，并位于外壳的相应的螺纹座(55)内部。
6.根据权利要求4或5所述的传感器，其特征在于，所述外壳(10)被所述膜(11)整体地液封地分成第一室(15)和第二室(12)；所述第一室(15)中容纳有所述铁磁芯(20；200)和所述第一弹簧(25)，并且在其外部配备有所述线圈(21)；和所述第二室(12)容纳有所述第二弹簧(35)并且该第二室配备有用于与家用电器的缸(3)连接的接头(14)。
7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，所述第二室(12)中容纳有自由的块(40)。
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