CN1277973C - 一种节水型全自动洗衣机浮体式密封结构 - Google Patents

Abstract

一种节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，包括密封罩(11)、托盘(5)及由外桶(1)与密封罩(11)和托盘(5)围成的排水腔(16)，以及密封件(20)，其特征在于：所述的密封件(20)采用弹性材料制成为中部具有通孔的密封件主体(20c)，它具有外缘边和中部通孔的圆周——内缘边，上述缘边中，有一个缘边为固定侧，与所述的一个密封面固定封闭连接；另一个缘边为悬空侧，其上表面略微突起一圈密封唇边，用于其在受浮力的作用下与另一个密封面接触并压紧；密封件(20)的中部通孔套在脱水轴(18a)上，在密封件主体(20c)的内、外缘边之间具有至少一个环形的水压作用面，使所述的密封件主体(20c)在受到排水腔(16)内的浮力作用时，悬空侧向上翘起，即其悬空侧上的密封唇边上升靠向密封面，直至将密封唇边压紧在密封面上，形成端面密封。

Description

一种节水型全自动洗衣机浮体式密封结构

技术领域

本发明涉及一种洗衣机的密封结构，尤其是涉及一种节水型全自动洗衣机浮体式密封结构。

背景技术

在现有技术中，节水型全自动洗衣机，主要是指洗衣时洗衣机的外桶不贮水，仅内桶贮水进行洗涤的洗衣机，这样的洗衣机比在洗衣时内、外桶同时充满水的全自动洗衣机可节省20％～30％的洗涤用水。这种节水型全自动洗衣机参见中国发明专利95117171.2《全自动洗衣机》和实用新型专利97231435.0《节水型全自动洗衣机》公开的内容，其结构特点是，在外桶内部设置的内桶(又称旋转桶、脱水桶)，为中下部侧壁无孔只有上部具有一横列由数孔形成的脱水用出水口和底部中央具有环状设置的排水孔的桶体，为实现外桶不贮水，内桶的排水通道必须与外桶隔离，即外桶与内桶之间还设有密封装置。

对于上述的密封装置，中国实用新型专利96228625.7《洗衣机的内外桶间的密封装置》和01218004.1《节水全自动洗衣机的盛水桶》有更为详细的披露。其不足之处在于：(1)按照现有技术这种常规的密封结构，即密封件10的唇齿始终抱紧会高速转动的旋转挡圈外柱面6a，当内桶高速旋转时会产生磨损，导致密封件10寿命短，使密封失效。(2)密封付在高速干摩擦中极容易产生噪音。(3)摩擦力大，将大量消耗电机的功率，严重时导致脱水过程中电机将启动困难。(4)在工艺上较难以保证密封性能：因为密封件10的唇齿和旋转挡圈外柱面6a应具有较好的同心度才能具有良好的密封性能，但外桶1和密封罩11为大型塑料件，极容易产生变形，很难保证它们有很好的同心度；有时为了弥补安装误差，可以加大密封唇齿对旋转挡圈外柱面6a的装配过盈量，但这样一来，会导致密封付的摩擦力加大，随之更会加剧前述(1)～(3)的种种问题。(5)为了解决动态密封的问题，需要采用耐磨、耐腐蚀材料制造旋转挡圈6，且为了降低密封付的磨损，旋转挡圈外柱面6a还应具有较高的精度和光洁度，这都会导致成本的增加，而为了解决干摩擦所产生的噪音和提高寿命，还须改进密封件10材料的成份，这也将导致成本的增加。循此技术方案发展下去，不但成本大大增加，而且还难以取得理想的技术效果，由此种种限制了该种节水型全自动洗衣机的发展。

发明内容

为了克服现有节水型全自动洗衣机旋转挡圈与密封罩上端口之间的密封结构易于磨损失效的不足，本发明提供一种节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，这种密封结构能够合理地完成节水型全自动洗衣机的密封要求，大大降低磨损情况，延长其使用寿命长，且结构简单、成本低，有利于推动节水型全自动洗衣机的发展。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该密封结构包括固定在外桶底部内侧的密封罩、固定在内桶底部的托盘及由外桶与密封罩和托盘围成的排水腔，以及用于封闭密封罩与托盘之间的间隙的密封件，其特征在于：所述的托盘底面的环形排布的排水孔以外的环面及密封罩上缘的内面或侧壁为密封面；所述的密封件采用弹性材料制成为中部具有通孔的密封件主体，它具有外缘边和中部通孔的圆周边——内缘边，上述缘边中，有一个缘边为固定侧，与所述的一个密封面固定封闭连接；另一个缘边为悬空侧，其上表面略微突起一圈密封唇边，用于其在受浮力的作用下与另一个在悬空侧上方的密封面接触并压紧；密封件的中部通孔套在脱水轴上，在密封件主体的内、外缘边之间具有至少一个环形的水压作用面，使所述的密封件主体在排水腔的水压作用下变形上翘，即其悬空侧上的密封唇边上升靠向密封面，直至将密封唇边压紧在密封面上，形成端面密封。

当洗衣机的洗衣程序开始时，向内桶注水，水经过内桶底部的排水孔注入排水腔，由于排水阀关闭，水首先充入排水腔，随着排水腔内水位上升，密封件主体的悬空侧在水的浮力作用下上翘，使其上的密封唇边上升，直至与其上方的密封面接触，随着水位的进一步上升，水压进一步加大，密封唇边会被压紧在密封面上，形成端面密封，达到了封闭内外桶之间水的通道的目的。

当脱水程序开始时，排水阀开启，水通过排水孔，排水腔、排水管和排水阀等排水通道排出，随着排水腔内的水位下降，密封件主体的悬空侧在重力的作用下下降，当排水腔内的水排干时，密封唇边与其上方的密封面完全脱离，此时内桶高速旋转，含在衣物中的水在离心力的作用下沿着内桶壁上升，从上部脱水用出水口(图中未示出)甩出，由外桶收集然后经过付排水口、付排水管接到排水管排出，由于密封件不会与任何运动件接触，因此不存在磨损和噪音的问题。

本发明可以作进一步的改进：为了使密封件主体的悬空侧有效地上浮，尽量避免水从密封唇边处即中部通孔处外泄，造成漏水及影响上浮力，在密封件主体的内缘边下方设置内环壁，它与所述的水压作用面和排水腔的侧壁形成一个环形的浮力腔体，使浮力集中增大，增加密封的可靠性。

所述的密封件主体的固定侧可以是其外缘边，也可以是其内缘边，相应地所述的密封件主体的悬空侧也可以是其内缘边，或者是其外缘边。

当所述的密封件主体的固定侧为其外缘边时，它与所述的排水腔体侧壁固定封闭连接，同时所述的密封件主体的悬空侧是其内缘边，在该缘边上表面略微突起的密封唇边为内密封唇边可由作用在水压作用面的浮力升起接触并压紧在托盘密封面上，形成端面密封。

所述的在密封件主体的外缘边与所述的排水腔体侧壁固定封闭连接，可以是与密封罩侧壁固定封闭连接，在水压作用面与外缘边之间设置竖立的外环壁；也可以是直接固定并密封在排水腔的洗衣桶底部内侧，即相当于将密封件主体与密封罩合为一体，从而取消了独立的密封罩，达到简化装配工艺和降低产品成本的目的。

本发明还可以作以下的改进：所述的密封件还包括环形浮体，即密封件由密封件主体和环形浮体组成，所述的环形浮体套在脱水轴上，可以随排水腔内水面的升降而沿脱水轴上、下浮动，它位于密封件主体内的下方，用于提高密封件主体悬空侧的上浮力。

所述的密封件主体和环形浮体一般为分体结构，但也可以是连体结构。当所述的密封件主体和环形浮体连体时，是密封件主体内的环壁下缘与环形浮体上面相连接。

本发明所述的密封件主体的密封唇边可采用环形片状唇结构，它略微斜凸于密封件主体顶面，其密封唇边厚度是从唇根处向唇端逐渐收薄至唇端为最小，这种机构有利于提高密封唇边的压变性，增加密封的可靠性。

本发明所述的环形浮体中的截面可以是圆形、矩形，或者是其他几何形状，还可以两种或两种以上的几何形状的组合。

所述的环形浮体可以是实体结构，也可以是空心结构。当环形浮体为空心结构时，可采用环形空心封闭结构，也可以采用环形开式空腔结构，在所述的环形浮体中间可以充填比重小于水的材料如发泡材料。中间的填充材料可以增加环形浮体整体刚性。

当本发明所述的环形浮体为环形开式空腔结构时，其上部密闭，底面开口，在浮体的作用下整个密封件应能在水中浮起。

在本发明中，当所述的密封件主体无环形浮体和内环壁时，应选用比重比水轻的弹性材料。

在本发明中，密封件最好由具有压变性好、较高的机械强度和弹性的橡胶或其它高分子材料等适合做密封件并适合在洗涤液中工作的材料制成。

本发明的另一个改进是：所述的托盘密封面为在基材上复合上一层压变性强、弹性好、机械强度高的材料，例如比密封件材料更软的橡胶或其他高分子材料；这时，密封件主体可以采用相对较硬的材料如塑料制成，从而可以降低成本和简化密封件的加工工艺。

在本发明中，所述的复合包括表面涂覆、镶嵌、粘合、注塑成形等多种形式。

本发明的有益效果是：(1)由于密封件是可以浮动的，它的密封密封唇边与托盘面是平面接触，密封压力由水压提供，只要接触面足够大，密封就一定可靠，如果进一步采用片状密封唇结构，压变性更好，或者密封付中至少一方材料压变性、弹性、机械强度很好，密封效果会更好。例如，一般洗衣时内桶的水位高度约在25～50cm，则水压0.25～0.5N/cm²，设密封件的内径为8cm，外径为12cm，则密封件承受水压的面积约为62.8cm²，承受的压力为15.7N～31.4N。当接触面宽度为2mm时，密封付接触压力为1.25～2.5N/cm²，为水压的五倍。(2)由于轴向平面密封的同心度不象径向动态密封的要求那样高，密封付的接触和脱离由水位控制，因此本发明的密封结构制造和安装就容易得多了，成本也较低。(3)由于避免了密封件与高速转动的内桶及其相关零件的接触，从而从根本上解决了密封付产生摩擦以及随之产生诸如噪声、耗电多、脱水启动阻力大等等一系列的问题。(4)在本发明中，密封件材料要求不高，又取消了制造成本高的旋转挡圈(甚至密封罩)，因此，整机制造成本会降低。(5)日本的东芝、夏普等洗衣机制造商在二十世纪七、八十年代就已开发出外桶在洗衣时不贮水的节水型洗衣机(如JP昭54-12098、JP昭61-9878)，国内的洗衣机制造商也曾在二十世纪九十年代开发出同样的产品，但由于外桶与内桶之间的动态密封解决得不好，一直未能大量推广。采用本发明的密封结构，能较好地解决密封问题，将有利于节水型全自动洗衣机的推广应用。

附图说明：

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是现有技术节水型全自动洗衣机密封付结构主视剖面图；

图2是本发明第1个实施例的主视剖面图；

图3是本发明第2个实施例的主视剖面图；

图4是本发明第3个实施例的主视剖面图；

图5是本发明第4个实施例的主视剖面图；

图6是本发明第5个实施例的主视剖面图；

图7是本发明第7个实施例的密封圈的截面图；

图8是本发明第8个实施例的密封圈的截面图。

图中：1.外桶    1a.外桶中央孔    1b.凸筋

      2.内桶    3.波轮    4.付排水口

      5.托盘    5a.托盘密封面

      6.旋转挡圈    6a.旋转挡圈外柱面

      7.排水孔    8.密封垫    9.密封垫    10.密封圈

      11.密封罩    11a.密封罩密封面    11b.密封罩侧壁

      12.密封垫    13.主排水管    14.排水阀

      15.主排水口    16.排水腔    17.密封圈

      18.减速离合器    18a.脱水轴    18b.波轮轴

      19.付排水管

      20.密封件主体    20a.外环壁    20b.内密封唇边    20c.

         水压作用面    20d内环壁    20e.外密封唇边

21.排水管    22.环形浮体

具体实施方式：

图2所示的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构是本发明的第一个实施例。图中所示的密封付为两种状态，左边的密封付为分离状态(脱水或内桶无水状态)，右边为密封付结合状态，此时密封件封闭排水腔16(洗涤或内桶贮水状态)。该密封结构包括固定在外桶1底部内侧的密封罩11、固定在内桶2底部的托盘5及由外桶1与密封罩11和托盘5围成的排水腔16，以及密封件，其中，托盘5可以随内桶2一起转动，即相对密封罩11运动，在托盘上均布的排水孔(7)以外的环面为托盘密封面；密封件采用橡胶材料制成为顶部具有通孔的密封件主体20，它的固定侧为外环壁20a处的外缘边，与密封罩侧壁11b固定封闭连接，它的悬空侧为内缘边——内密封唇边20b，中部通孔套在脱水轴18a上，其口径略大于内桶2底部环形排布的排水孔7的环形最大直径，内密封唇边采用环形片状唇结构，它略微斜凸于密封件主体内缘边上表面，其厚度是从唇根处向唇端逐渐收薄至唇端为最小，以提高密封唇边的压变性；在内密封唇边周边的具有一个环形平面作为水压作用面20c，在内密封唇边根处下方设有一内环壁20d，它与水压作用面20c和密封罩侧壁11b形成一个环形的浮力腔体，使所述的密封件主体的悬空侧在排水腔的水压作用下上浮，直至将密封唇边20b压紧在其上方的托盘密封面5a上，形成端面密封。

当洗衣机的洗衣程序开始时，向内桶2注水，水经过排水孔7注入排水腔16，当排水腔16中的水淹没密封件主体的浮力腔体时，会使浮力腔体内形成一个环形气室，随着排水腔16内的水位上升，密封件主体20在浮力腔体的环形气室的浮力作用下上升，由于受到外环壁20a的限制而向上倾斜，使密封唇边20b靠向托盘密封面5a，到一定水位时，上浮的密封唇边20b接触到托盘密封面5a；随着水位进一步上升，内桶2也充满水，水压进一步加大，对密封唇边的压力也进一步加大，从而可以将密封唇边20b与托盘5之间的间隙紧紧地封闭了，即封闭了内桶2与外桶1之间水的通道，如图2右边的密封件所示。

当脱水程序开始时，排水阀14开启，水通过排水通道排出，随着排水腔16内的水位下降，密封唇边在自身重力的作用下下降，并完全脱离托盘密封面5a。当内桶2高速旋转脱水时，衣物中的水在离心力的作用下沿着内桶1的内壁上升，从上部脱水出水口(图中未示出)甩出，由外桶1收集后经付排水口4、付排水管19接到排水管21排出，此时排水腔16中始终处于无水状态，密封唇边20b不与任何运动部件接触，因此不会产生磨损和噪音问题。如图2左边的密封件所示。

图3所示的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构是本发明的第二个实施例，与实施例一不同的是所述的密封件由密封件主体20和环形浮体22组成，所述的环形浮体22套在脱水轴18a上，可以随排水腔内16水面的升降而沿脱水轴18a上、下浮动，它位于密封件主体的内环壁20d下方，与密封件主体分体，用于进一步提高密封件主体密封唇边的上浮力。环形浮体22为实心结构，截面为矩形，采用比重小于水的发泡材料制成，在水中产生的浮力能浮起其本身及密封件主体的悬空侧；当环形浮体22通过内环壁20d向上浮起密封唇边20b时，密封件主体的水压作用面20c受到外环壁20a的限制而向上倾斜，使密封唇边靠向托盘密封面5a，到一定水位时，上浮的密封唇边20b接触到托盘密封面5a，并随着水位的升高而将唇边压紧在托盘密封面5a上，形成端面密封。如图3右边的密封件所示。

在洗衣机脱水程序中，内桶中的水被排空，密封件主体20和环形浮体22在自身重力的作用下落，环形浮体会降落到外桶1底部，使其密封唇边20b完全脱离了托盘密封面5a，不会与任何运动部件接触，因此不会产生磨损和噪音问题。如图3左边的密封件所示。与实施例二还有一个不同之处是在本实施例中，在外桶1底部内表面设置不连续凸筋1b，当排水腔16内水位下降时，此凸筋1b承托起环形浮体22，让水顺利排走。

图4所示的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构是本发明的第三个实施例，与实施例二不同的是对其前述的密封结构做进一步简化：直接将实施例二中所述的密封件主体20的外缘边直接固定并密封在洗衣桶1底部内侧，在水压作用面20c与外缘边之间具有竖立的外环壁20a，使密封件主体20与密封罩11重合为一体，密封件主体20和洗衣桶1底部内侧构成了前述的排水腔16，达到简化装配工艺和降低产品成本的目的。环形浮体22为空心体内充填发泡材料结构，截面为矩形。

当密封件主体的内密封唇边20b在环形浮体22浮力作用下向上升到一定水位时，会接触托盘密封面5a。当内桶2充满水，水压作用在环形浮体22和密封件主体的悬空侧上，使密封唇边20b压紧在托盘面5a上，从而封闭内桶2与外桶1之间水的通道，如图4右边的密封件所示。当排水腔16内的水排干时，环形浮体20c下降到外桶1底部，内密封唇边20b完全脱离托盘密封面5a，如图4左边的密封件所示。密封唇边20b下的内环壁20d上均布有通孔，以减轻重量和节省材料。

图5所示的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构是本发明的第四个实施例，与实施例二不同的是：直接将实施例二中所述的密封件主体20的外缘边固定并密封在密封罩体内面水平的密封面上，实心的环形浮体22的上表面有环形凸块，用于在水的浮力作用下，由环形浮体22直接顶起密封件主体20的内缘边。

图6所示的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构是本发明的第五个实施例，与上述实施例不同的是所述的密封件主体的固定侧为内缘边，它固定在托盘5底面和减速器18的法兰之间并同时起密封作用，悬浮侧为密封件主体20的外缘边，外密封唇边(20e)在外缘边上突起，其厚度是从唇根处向唇端逐渐收薄至唇端为最小，它的外径小于密封罩侧壁11b处的内径，上表面具有环形凸起的环形浮体22与密封件主体20分体，它会在水的浮力作用下顶起密封件主体20的外缘边，使外密封唇边(20e)与其上方的密封罩11内面水平的密封面接触并压紧，组成密封罩11与托盘5之间的密封付。

图7所示的环形浮体22是本发明的第6个实施例。与上述实施例不同的是，本实施例中的环形浮体22具有空心封闭结构。

图8所示的环形浮体22是本发明的第7个实施例。与上述实施例不同的是，本实施例中的环形浮体22具有空心开式结构，截面为“门”字形。

Claims (11)

1.一种节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，包括固定在外桶(1)底部内侧的密封罩(11)、固定在内桶(2)底部的托盘(5)及由外桶(1)与密封罩(11)和托盘(5)围成的排水腔(16)，以及用于封闭密封罩(11)与托盘(5)之间的间隙的密封件，其特征在于：所述的托盘底面的环形排布的排水孔(7)以外的环面(5a)及密封罩的内面或侧壁为密封面；所述的密封件采用弹性材料制成为中部具有通孔的密封件主体(20)，它具有外缘边和中部通孔的圆周边，称为内缘边，上述缘边中，有一个缘边为固定侧，与所述的一个密封面固定封闭连接；另一个缘边为悬空侧，其上表面略微突起一圈密封唇边，用于其在受浮力的作用下与另一个密封面接触并压紧；密封件主体(20)的中部通孔套在脱水轴(18a)上，在密封件主体(20)的内、外缘边之间具有至少一个环形的水压作用面，使所述的密封件主体(20)在受到排水腔(16)内的浮力作用时，悬空侧向上翘起，即其悬空侧上的密封唇边上升靠向密封面，直至将密封唇边压紧在密封面上，形成端面密封。

2.根据权利要求1所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是所述的密封件主体(20)的固定侧为其外缘边，它与所述的排水腔体侧壁固定封闭连接；所述的密封件主体(20)的悬空侧是其内缘边，在该缘边上表面略微突起的密封唇边为内密封唇边(20b)，可由作用在水压作用面的浮力升起接触并压紧在托盘密封面(5a)上，形成端面密封。

3.根据权利要求2所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是在密封件主体的内缘边下方设置内环壁(20d)，它与所述的水压作用面和排水腔的侧壁形成一个环形的浮力腔体。

4.根据权利要求3所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是在密封件主体(20)的外缘边与密封罩侧壁(11b)固定封闭连接，在水压作用面与外缘边之间设置竖立的外环壁(20a)。

5.根据权利要求3所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是所述的密封件主体(20)的外缘边直接固定并密封在外桶(1)底部内侧，即相当于将密封件主体(20)与密封罩(11)合为一体。

6.根据权利要求1所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征在于：所述的密封件主体(20)的固定侧为其内缘边，它与所述的托盘(5)固定封闭连接，所述的密封件主体(20)的悬空侧是其外缘边，在该缘边上表面略微突起的密封唇边为外密封唇边(20e)，它的外径小于密封罩侧壁(11b)处的内径，在作用于水压作用面(20c)上的水浮力的作用下上升接触并压紧在其上方的排水腔密封面(11a)上，形成端面密封。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是所述的密封件由密封件主体(20)和环形浮体(22)组成，所述的环形浮体(22)套在脱水轴(18a)上，可以随排水腔(16)内水面的升降而沿脱水轴(18a)上、下浮动，它位于密封件主体(20)内的下方，用于提高密封件主体悬空侧的上浮力。

8.根据权利要求7所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是所述的密封件中的环形浮体(22)为空心封闭结构，其截面为任意几何形状。

9.根据权利要求7所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是所述的密封件中的环形浮体(22)为开式空腔结构，其上部密闭，下底面开口。

10.根据权利要求7所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是所述的密封件主体(20)和环形浮体(22)为连体结构，由密封件主体的内环壁(20d)下缘与环形浮体(22)上面相连接。

11.根据权利要求7所述的节水型全自动洗衣机浮体式密封结构，其特征是所述的密封唇边(20b)可采用环形片状唇结构，它略微斜凸于密封件主体悬空侧上表面，其密封唇边厚度是从唇根处向唇端逐渐收薄至唇端为最小。

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