CN1112474C - 有暂时偏移不平衡的转筒的预平衡方法 - Google Patents

有暂时偏移不平衡的转筒的预平衡方法 Download PDF

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Abstract

一种在旋转系统特别是洗衣机中使自动平衡装置对抗不平衡条件的方法，至少在自旋脱水阶段之前，该方法包括以连续方式以可变化的相对低的速度按照单独和相同的旋转方向驱动转筒旋转，其中所述旋转的频率低于垂直于所述摆动洗涤组件转筒旋转轴的平移本征模式频率，而且考虑到以任何方式有效地使转筒内的待洗物保持粘附在转筒内圆周表面，其中，为得到完全重复的对抗效果，在围绕分布速度的实际速度变化范围之内将悬空组件内任何刚性体运动减小。

Description

有暂时偏移不平衡的转筒的预平衡方法
本发明涉及通过自动平衡装置动态平衡转筒如洗衣机转筒的方法，所述装置包括至少一种固定在转筒的环状中空体和在所述中空体内可自由移位的多个平衡体。转筒旋转期间，这些平衡体移动，通过把它们自己排列在抵消不平衡力的位置来补偿系统内的不平衡。
当转筒达到其超临界转速时，通过这种排列可能得到十分有效的平衡功能，但是在依次启动和加速期间，亦即处于亚临界速度时，仍然有如此量级的不平衡，以致许多应用不能接受它。
特别是在洗衣机情况下，并非唯独洗衣机，仅仅在自旋脱水阶段而不是正常洗涤期间这类自动平衡装置才给出实际平衡作用。
这个问题基于EP-A-0 810316提出，该文叙述一种带外壳和悬空摆动洗涤组件的洗衣机，包括：洗涤桶，位于所述洗涤桶内并能在洗涤和自旋脱水期间于其内部绕圆筒轴旋转的带小孔的圆筒形转筒，一个能以各种速度旋转驱动所述转筒的马达和备有与所述桶固定关联的附件，所述转筒备有多个优选矩形截面的环状中空体所形成的动态平衡布局，所述中空体形成密封闭环构型并以其轴与所述带孔转筒旋转轴基本重合方式与所述圆筒状转筒一体化安装，  可以以确定粘度的液体形式自由移动的多个移动物质填充在所述中空体内，其特征在于至少在自旋脱水之前，以可变的、相对低速并以单一和相同旋转方向的连续方式驱动转筒旋转，其中所述旋转的频率低于所述摆动洗涤组件的谐振频率，而且考虑到以任何方式有效地使待洗物在转筒内保持粘附转筒内圆周表面。
依据这些特点据称该平衡装置能够在转筒与其内含待洗物经历全部各旋转阶段进行有效平衡。
EP-A-0 810316叙述的解决办法仅仅顾及到转速改变造成的力，已发现这仅仅在特定情况下正确，这就意味着必须满足进一步的条件以确保任何速度范围每一时间都能得到平衡作用。
本发明目的是提供一种方法，还顾及到作为悬空组件亚临界运动结果所产生的反作用力，而且其中这些力必须小于由于转速所要变化而导致的那些力，以便按照所述原理工作，通过所附权利要求限定的步骤的装置就能将其实现。
现已发现，围绕旨在得到完全重复的对抗(outbalancing)作用的分布速度，在实际速度变化范围内将悬空组件内任何刚性体运动减小，就能达到满意的预平衡结果。
如果这些进一步的条件与上述EP-A-0 810316所述条件一起均能实现，则发现在每时每刻并且还在某些亚临界速度情况下能够获得平衡作用。
考虑到这些设想，显然，EP-A-0 810 316的权利要求书所述的平衡过程并不能在该文所述条件下完全重复。
利用洗衣机内平衡体(通常是球)的预平衡意味着试图在一速度范围得到球的平衡位置，在该速度范围中，自动平衡装置通常没有平衡功能。
一般认为，旋转系统应当已通过了它的第一谐振频率以便让自动平衡功能发挥作用。在超临界范围运行是由于在该不平衡和系统几何中心之间的相位角相对于旋转轴接近180°。这种情况下的相位角确定不平衡产生的力的方向与旋转系统移动的方向间的关系如何。
在研究洗衣机转筒时还发现：
-谐振前有一个靠近0°的相位角，意味着当该不平衡位于转筒底部时，悬空组件处于其底部位置，并且当该不平衡位于顶部时悬空组件处于其最高位置。
-谐振时相位角为90°，从而当该不平衡位于底部时悬空组件向右手侧(或左手侧)坐落，当该不平衡处于在右手侧时，那么悬空组件则位于其顶部(底部)位置。
-谐振之上时相位角靠近180°，从而使不平衡位于底部时悬空组件处于其顶部，并且当该不平衡位于顶部时悬空组件处于其底部。
自动平衡装置的球与转筒一起移动，这意味着如果不平衡位于底部，那么转筒在其最高位置并且球尽力向上——球将对抗该不平衡。
预平衡所利用的完全是另一种物理现象，它与相位角无关。在下述事实中将发现使预平衡发生的物理现象是：当再次研究洗衣机时，可以确立转筒与待洗物(代表不平衡)一起旋转。当不平衡处于底部并将升高到转筒顶部时，从转筒的回转速度取得所需要的势能。还可推测，从马达传递的视为高于众多循环平均值的转矩应等于损耗，使转筒的回转速度保持在恒定值，该恒定值可看成高于回转扩展数的主值。这就意味着在待洗物(该不平衡)被向上拉时转筒转速会降低，而待洗物向下移动时转速会加速。
如果假设允许待洗物在其顶部的转筒不旋转，那么球就会向下滚动并使其本身定位在转筒底部，这就得到了所要求的减少不平衡。问题是如果转筒停止不动，待洗物也将下落，这就意味着会得到代之而来的增加不平衡。因此希望待洗物“更经常”地在转筒顶部而不是底部以使球有时间“向下”滚动。当向心加速度大于重力加速度时并且如果待洗物和转筒之间的摩擦力能有效防止待洗物滑落，待洗物仍停留于其在转筒的相应位置，在家用情况下，大约50rpm就能大体出现这个转折点。
根据以上讨论，待洗物(该不平衡)位于顶部时转筒就以其最慢的速度运动，这就意味着该不平衡在其顶部位置比在其底部位置停更长的时间，从而使球有更多的时间滚落因而抵消该不平衡。这个时间差就是上述所谓的“更经常”，亦即以这种方式要获取的目标效果。
如果转筒刚性固定，预平衡就能以最好的形式起作用，因为球和该不平衡因此将能无干扰地运行。然而在洗衣机情况下不可能让转筒刚性固定，转筒总是处在移动中，球受按照自动平衡理论所产生的力影响，所以球总是尽力追随转筒移动。为了确保转筒尽可能小地移动(按照自动平衡理论所产生的力将被减小)，因此必须明确对移动有效的预平衡转速范围，否则将增大移动或者非此即彼地使某些移动减幅。
洗衣机内垂直方向的刚性体运动通常被良好阻尼，然而水平方向的运动没有被良好阻尼，对动态运动的阻尼不明显。已了解动态运动中动态不平衡产生移位的类型。
目的是创建一个频率范围(转速)，该范围中洗衣机转筒能运行形成合乎要求的转速变化并使刚性体移动减幅，这两方面一起给出所要求的效果，即尽管没有达到谐振转速也能减少该不平衡，并且此效果通过加大从悬空组件传送到外壳的力就能实现。这可用不同方式来进行，亦即通过摩擦增大层或用粘滞阻尼系统加大阻尼作用。通过将悬空组件和外壳之间通常存在的一个或多个弹簧或弹性系统替换刚性更好的弹簧，或者进一步提供这种刚性更好的弹簧或类似的弹性系统也能获得传送力的加大。通过增加悬空系统的质量例如增加重量等也能得到类似结果。已经证实，通过确保系统最大移位幅度为摆动洗涤组件的几何中心与重心之同距离的1.5倍就能得到良好结果。上述这些措施绝非设定限制。
还有个关键是尽可能将动态运动减小。当前的洗衣机已作到将动态运动减小，但是所得良好结果本身已证实，这个运动的减小远比当前洗衣机所作的要好，这也是进行上述加大传送力的方式所至。通过在平移模式和动态移位模式之间低度的模态耦合也能使这些动态运动减小。
重新设计阻尼器和弹簧的位置和数值，就能除去应进行预平衡的回转速度范围内的谐振，从而得到减少旋转移动和水平移动。
本发明绝非局限于所述实施方案，在所附权利要求书范围内可作许多改变和改良。

Claims (6)

1.一种在旋转系统特别是洗衣机中使自动平衡装置对抗不平衡条件的方法，所述洗衣机带外壳和悬空摆动洗涤组件，包括：洗涤桶，位于所述洗涤桶内并能在洗涤和自旋脱水阶段于其内部绕圆筒轴旋转的带孔的圆筒形转筒，一个能以各种速度旋转驱动所述转筒的马达并具有与所述桶牢固关联的附件装置，所述转筒与至少一个环状中空体所形成的所述自动平衡装置连接，该中空体形成密封闭环构型并以其轴与所述带孔转筒旋转轴基本重合的方式与所述圆筒状转筒一体化安装，能在所述中空体内自由移动的多个移动件，并且至少在自旋脱水阶段之前，该方法包括以连续方式以可变化的相对低的速度按照单独和相同的旋转方向驱动转筒旋转，其中所述旋转的频率低于垂直于所述摆动洗涤组件转筒旋转轴的平移本征模式频率，而且考虑到以任何方式有效地使转筒内的待洗物保持粘附在转筒内圆周表面，其特征在于在围绕以便得到完全重复的对抗作用的分布速度的实际速度变化范围之内将悬空组件内任何刚性体运动减小。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于对给定的移位幅度通过加大传送到外壳的力得到使刚性体运动减小。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于通过在悬空组件和外壳之间提供加大的阻尼使刚性体运动减小。
4.根据权利要求1或2的方法，其特征在于通过在悬空组件和外壳之间提供刚性弹簧使刚性体运动减小。
5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于通过增加悬空组件的质量使刚性体运动减小。
6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于通过在悬空组件和外壳之间提供加大阻尼和刚性弹簧，和/或通过增加悬空组件质量使刚性体运动减小。
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