CN1255564A - 转滚式洗衣机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效率的转滚式洗衣机。其区别于现有洗衣机的主要部件有:倾斜定轴旋转的内桶3、蓄能转向机构12和自动清洗型过滤器14。其工作原理是内桶3在XYZ轴向均可传递能量,通过蓄能转向和恒转阶段的转速脉动控制,使洗涤衣物与介体之间的相对运动速度在洗涤过程中得到明显的提高,减少了电机4换向起动的次数。排水泵13作用下的双重过滤,尤其适合全棉衣物的洗涤。其特点在于基本集中了各种类型洗衣机的优点,并且基本结构还有所简化。

Description

转滚式洗衣机

本发明涉及一种洗衣机，特别是涉及一种转滚式洗衣机。

目前洗衣机的类型主要有波轮型、搅拌型和桶型，其中桶型包括滚桶型和含有波轮的转桶型。现有技术存在的不足主要体现在如下的几个方面。

 一是在能量的传递方位、传递面积和分布性方面：滚桶式以XY轴向的翻滚状水流为主，其它类型的洗衣机均以XZ轴向的旋涡状水流为主，虽然部分洗衣机增加了瀑布和拳击棒之类的Y轴向水流，但其能量的占有比例较小，并且是在基本的能量传递部件，例如在波轮的基础上，再增加其它装置实现的。目前虽然大部分类型的洗衣机都称其为立体水流，但与均衡的三维水流相比，还是有较大差距的。滚桶型和含有波轮的转桶型具有较大的能量传递面积，并有较好的分布性。波轮型能量传递面积最小，分布性最差，并且已基本没有改进的余地，出路在于与其它的洗涤方式相结合。能量在传递方位、传递面积和分布性方面存在的不足，是造成易缠绕和磨损率高的主要原因。为降低缠绕的程度，现有技术普遍采取频繁的电机换向转动或增加新水流的方法，结果造成更多问题的产生。实质问题不解决，按下葫芦起来瓢的现象就不可避免。

二是在能效比方面：洗涤物与其接触的介体相互之间的有效相对运动速度的占有比例(有效与无效没有确定的划分界限，本说明只能是定性的划分)，是决定能效比的主要因素。目前各种类型的洗衣机在电机的起动、恒转和惯性转动阶段，普遍不同程度地存在着无效相对运动速度占有比例过多的问题，造成总的能效比不高，尤其转动惯量大的洗衣机就更差一些。洗衣机正反转动一个周期的时间是否选择的恰当，对能效比也有重要影响。周期时间过短，增加了电机起动和停转的次数，而起动的初始期和停转的末尾期明显具有相对运动速度小的特点。周期时间过长，是长在电机的恒速转动阶段，而该阶段也明显具有相对运动速度比较小的特点。另外，电机在高效率的转速范围内占有的比例，也还将影响能效比。由于洗涤与脱水对电机转速有不同的要求，电机的起动又过于频繁，使目前绝大部分类型的洗衣机处于较低效率的状态下工作。

三是在洗涤时间方面：滚桶型比较差，原因在于洗涤过程中衣物所受到的重力必须要大于离心力，因此使其转速受到限制。

四是在洗涤物的翻滚性能方面：除了滚桶型以外，其它类型洗衣机的洗涤物翻滚性能均比较差，尤其是对于羽绒服之类或较大的洗涤物。

五是在过滤性能方面：除了不具备过滤功能的以外，普遍存在着用于过滤的能量过少的问题，影响过滤效果，尤其在全棉衣物的洗涤上体现的更明显。

六是在结构的复杂程度方面：滚桶型虽然只需一套动力传递即可完成洗涤和脱水，但需要有门结构；其它类型则需要两套动力传递共同或单独工作才能完成洗涤和脱水。

本发明的目的在于改进上述现有技术的不足，主要解决能量在传递、分配和利用效率方面存在的问题，全面兼顾各项性能指标，提供一种高效率的转滚式洗衣机。

为实现上述目的，本发明采用套桶结构，与现有技术有较大区别的主要部件是，倾斜定轴旋转的内桶3及与其配套的套桶1、电机调速装置、蓄能转向机构12和水路转换电磁阀组15、自动清洗型过滤器14。

转滚式洗衣机的工作原理和技术特征

一是借鉴滚筒洗衣机能量传递面积大、分布性好和具有翻滚水流的特点，借鉴其它类型洗衣机转速高、洗涤快捷和具有湍急的旋涡水流的特点。将二者的优点结合为一体，使内桶3倾斜旋转，形成翻滚和旋涡的均衡三维水流。为防止运动水流产生飞溅，在套桶1的上边沿环周设置柔性防溅屏。

二是转滚式洗衣机倾斜的内桶3采用坛子形状，可在洗衣机占有空间内获得利用率的最大值。内桶3倾斜45度旋转，可获得均衡的三维水流，但会使洗衣机占有空间的利用率出现最小值。选择倾斜30度主要是为了兼顾三维水流的均衡度和洗衣机占有空间及材料的利用率等几方面因素。内桶3倾斜定轴旋转，由于每次洗涤的衣物量和水量与标准条件下的重心位置会有差别，需要使用配重或电子自动平衡系统以减小振动，转滚式洗衣机在套桶1与内筒3之间设置滚动顶轮2作为保持平衡的辅助措施。

三是为了提高有效相对运动速度的占有比例，在洗涤过程中，一方面可利用蓄能转向机构12吸收包括惯性转动的部分能量，缩短惯性转动的时间，使弹性势能转矩与电础转矩共同作用内桶3的反向起动，缩短起动的时间。另一方面可在电机4恒速转动阶段，进行转速脉动变化的控制。该两项功能均有利于提高有效相对运动速度的占有比例，使能效比得到提高。在具备不易缠绕和有效相对运动速度占有较高比例的条件下，可适当增加洗衣机正反转动一个周期的角度，以减少电机4的起动次数。

四是为了使电机4在高效率的转速范围内占有较高的比例，提高能效比，可采用变频电机，以满足洗涤和脱水对转速的不同要求。还可通过变比电磁离合器控制速比的转换，既在脱水阶段，当低速传动比使转速基本达到稳定值后，再转换到高速传动比。

五是时间设定与转动范围设定的多种组合，使不同的洗涤要求和脱水得到更大程度的满足。

六是在漂洗过程中，利用排水泵37的动力进行较大流量的双重精细过滤，提高漂洗后的洁净度，并改变排水泵37在绝大部分时间内处于闲置的状态。被过滤的水流以瀑布状从上部注入内桶3。洗衣机的最后一个程序是对过滤器38自动进行清洗，使被过滤物直接排出机外。在过滤器入水口设置的压力传感器，可输出反映过滤网被堵塞程度的信号，在需要更换过滤网时予以提示。自动清洗型过滤器的结构设计，可保证更换过滤网的方便和快捷。

下面结合附图对本发明的结构和相互关系作进一步的说明。

图1是本发明侧视横剖面视图。

图2是图1A-A剖面俯视图。

图3是图1B-B剖面俯视图。

图4是图1C-C剖面俯视图。

图5是图4D-D剖面俯视图。

图6是自动清洗型过滤器结构关系图。

图7是水路转换关系图。

总体结构关系：套桶1中部外侧与洗衣机壳体四角上部弹性连接，套桶1中部内侧四个顶轮2与内桶3滚动接触，套桶1侧下部与电机4壳体固定连接，套桶底部有水口5并与活动支架6固定连接。活动支架6与电机轴和内桶轴24轴承连接，与底板通过四个减振簧7弹性连接，大皮带轮8和小皮带轮9与对应轴均键槽连接。内桶轴24与套桶1密封活动连接，与电磁离合器11中心孔套装，与蓄能转向机构12的芯套21用销柱23连接，蓄能转向机构外壳20与转换电磁离合器11的活动盘摩擦连接。电机水泵13、自动清洗型过滤器14和水路电磁转换阀组15固定在洗衣机壳体下部，相关的进水口16与出水口5软管连接。操纵面板17在洗衣机前壳体上部的左侧固定，洗涤剂预置盒18和出水口在洗衣机前壳体上部的右侧固定。盖板19为折叠式并与洗衣机上壳体铰链连接。

内桶3的结构关系和作用：内桶3为轴线对称的坛子形状，桶壁均布透水孔，桶内均布四条凸肋10。底部有轴，输入转矩。内桶3倾斜30度转动时，在XYZ轴向能够产生比较均衡的立体水流。

套桶1的构造关系和作用：套桶1的形状与内桶3基本对应，在A-A剖面处分为上下两部分并有梯形凸边，采用梯形凹槽的锁紧箍将两部分结合，中间有密封垫圈，其作用是便于套桶1的成型和内桶3的装配。为防止运动水流产生飞溅，在套桶1的上边沿环周设置柔性防溅屏。在套桶B-B剖面处的内侧固定有四个顶轮2与内桶3滚动接触，保持两桶之间的间隙和辅助保持重心的平衡。

蓄能转向机构12的结构关系、工作过程和作用：蓄能转向机构12由壳体20、上下芯套21、上下扭簧22和转换电磁离合器11组成。端部有罗纹的销柱23将芯套21限制在内桶轴24的340度凹槽25内，该角度是扭簧22无扭力的活动范围，芯套21外沿有固定扭簧22的销钉孔，扭簧22另一端与壳体20用销钉连接。上下芯套21和扭簧22结构相同扭力相反。壳体20采用轴承27套装在内桶轴24上。转换电磁离合器11与活动支架6固定连接，并套装在内桶轴24上。洗涤时转换电磁离合器11不工作，其活动盘在弹簧的压力下与壳体20下平面摩擦连接，此时内桶3在一个方向连续转动的最大范围是8圈。转动的角度信号由传感器提供，并由电机控制系统确定转动角度的大小，与弱、中及强洗涤相对应。脱水时转换电磁离合器11工作，其活动盘与壳体20下平面分离，蓄能转向机构12跟随内桶轴24转动。蓄能转向机构12的作用在于加速电机4的换向起动和缩短惯性转动的时间。尤其适用于转动惯量大的洗衣机。

自动清洗型过滤器14的结构关系和作用：过滤系统由过滤器38、电磁阀组15和排水泵37组成。过滤器38上壳体28的端部有凸边，下壳体29的端部有罗纹，两部分用螺套30连接，便于过滤网长期使用后的更换。上下壳体中间放置带有密封圈31的粗32、细33双重过滤网。在过滤出水端有压力传感器，提供更换过滤网的信号。在洗衣的漂洗阶段利用排水泵37进行过滤。洗衣机工作程序的最后一个步骤是对过滤器38进行5秒钟的清洗。具体工作过程是：注水阶段，常开的清洗电磁阀34和常闭的排水电磁阀35均不工作，常闭的注水电磁阀36工作，完成注水；排水阶段，常开的清洗电磁阀34和常闭的排水电磁阀35工作，完成排水；进入漂洗程序后，排水泵37工作，三个电磁阀均不工作，内桶3里的水经过排水泵37、过滤器38和常开的清洗电磁阀34返回内桶3；过滤器38清洗阶段，三个电磁阀都工作，自来水经过注水电磁阀36、过滤器38和排水电磁阀35后，由排水管排出。单向阀39阻止清洗水流进入内桶3。

本发明在内桶3倾斜15-45度角范围内的数据计算及试验结果：

当内桶3倾斜45度角时，内桶容积的最大静态利用率是60％，可获得完全均衡的三维水流，既XYZ轴向水流的比值为33∶33∶33；

当内桶3倾斜30度角时，内桶容积的最大静态利用率是88％，XZ轴向的水流相等，Y轴向的水流是X轴向水流的58％，既XYZ的比值为39∶22∶39；

当内桶3倾斜15度角时，内桶容积的最大静态利用率是96％，XZ轴向的水流相等，Y轴向的水流是X轴向水流的27％，既XYZ的比值为44∶12∶44。

本发明选择内桶3倾斜30度主要是为了兼顾三维水流的均衡度和洗衣机占有空间及材料的利用率等几方面因素，较大流量的过滤水流，可补充Y轴向水流的不足，使XYZ轴向水流基本均衡。在内桶3倾斜15-45度角的范围内，可根据侧重点的不同，选择与其相适应的倾斜角度。

对本发明的改进：为使电机4在高效率的转速范围内占有较高的比例，提高能效比，采用机械变速满足洗涤和脱水的需要。机械变速为5∶1和1∶1的两套速比，利用变比电磁离合器摩擦盘进行转换。洗涤时，弹簧压力使摩擦盘与小轮结合，实现5∶1的速比；脱水时，当5∶1的速比使转速基本达到稳定值后，电磁力再将摩擦盘与大轮结合，实现1∶1的速比。该项改进即可单独使用，也可与电机4的调速配套使用。该项改进适于在下述的实施方案一中使用，也可在实施方案三中选用。

对本发明的进一步改进：将内桶3向前倾斜改为向对角线方向倾斜，既把图1的侧视横剖面视图看作是左或右的对角线横剖面视图。该项改进可提高洗衣机占有空间利用率约8％，改动较大的部件是盖板19，需与之相协调配套。

本发明与现有技术相比，因其能够较好地兼顾各项性能指标，因而具有综合性能突出的特征。基本保持了各种类型洗衣机分别具有的转速快、能量传递面积大和能量分布性好的化点。新增加的蓄能转向、每个洗涤周期时间的延长、电机恒转阶段转速的脉动控制、可选用的双速比转换及自动清洗型的双重过滤器，使普遍存在的能效比低和过滤不精细得以明显的改进。从基本原理上保证了均衡三维水流的实现。

实施方案一：低档的简易适用型只具有基本的洗涤和脱水功能，采用普通电机、机械程控器、配重平衡和下排水方式。

实施方案二：高档的全功能型  实施本说明书关于转滚式洗衣机的全部功能，选用现有技术的高新成果。

实施方案三：中档的普通型在方案一与方案二之间进行功能的选配。

Claims (6)

1、一种转滚式洗衣机，由定轴旋转的内桶、电机调速装置、排水泵和过滤装置等组成，其特征在于：所述的定轴旋转的内桶倾斜放置，产品设计时，其倾斜角度可在15-45度的范围内选择；所述的转滚式洗衣机还包括蓄能转向机构、双速比转换装置和电机恒转阶段转速脉动控制装置。

2、根据权利要求1所述的转滚式洗衣机的特征在于：其中的内桶为坛子形状，其倾斜角度以30度为宜。

3、根据权利要求1所述的转滚式洗衣机的特征在于：其中包含转换电磁离合器的蓄能转向机构，其与内桶同轴或与电机同轴，转换电磁离合器在脱水时工作。

4、根据权利要求1所述的转滚式洗衣机的特征在于：其中的电机调速装置还包括洗涤时，在电机基本达到稳定的转速阶段使转速脉动变化的控制电路，该电路包含转速信号传感器。

5、根据权利要求1所述的转滚式洗衣机的特征在于：其中的电机调速装置还可与变比电磁离合器共同控制转速的转换，既在脱水时，当电机以5∶1的传动比使转速基本达到稳定值后，再转换到1∶1的传动比。

6、根据权利要求1所述的转滚式洗衣机的特征在于：其中的过滤装置还可采用排水泵作用下的双重过滤，并且可以自动进行过滤网的反向清洗，还可在需要更换过滤网时给予信号提示。

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