IT9085613A1 - Sistema di rilevamento e di correzione dello squilibrio durante la centrifuga in macchine lavatrici industriali - Google Patents
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Description
Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente titolo: "SISTEMA DI RILEVAMENTO E DI CORREZIONE DELLO SQUILIBRIO DURANTE LA CENTRIFUGA IN MACCHINE LAVATRICI INDUSTRIALI".
DESCRIZIONE
L'invenzione concerne la realizzazione di un sistema di rilevamento e di correzione dello squilibrio durante la centrifugazione in una macchina lavatrice industriale a cestello rotante.
Le macchine lavatrici industriali a cestello rotante utilizzate sia per il lavaggio che per la tintura di tessuti oppure di indumenti, prevedono alla fine del ciclo di lavoro una fase di centrifugazione dal materiale contenuto nel cestello in modo di eleminare la maggiore quantità' possibile di liquido di cui il materiale e’ imbevuto.
Durante tale fase di centrifuga essendo le masse in gioco piuttosto rilevanti ed essendo anche piuttosto elevata la velocita' di rotazione del cestello, se il carico non e' ben distribuito all'interno del cestello stesso si creano delle forze centrifughe non baricentriche che provocano delle forti sollecitazioni che si scaricano sia sulla struttura elastica di supporto del cestello sia sul telaio fisso della macchina lavatrice. Poiché' la distribuzione equilibrata dei pesi all'interno del cestello e' pressoché' impossibile, uno dei metodi piu' utilizzati per equilibrare il carico prevede, durante la centrifugazione, l'inserimento di masse d'acqua controllate in canali internamente al cestello predisposti lungo le sue generatrici. In tale modo la forza centrifuga dovuta all’immissione di queste nuove masse d'acqua che si somma alla forza centrifuga derivante dalla massa in lavorazione inserita nel cestello da complessivamente una risultante baricentrica.
Onde ottenere l’immissione nei canali della quantità' di acqua
dello squilibrio che attivano per tempi prestabiliti l'apertura di elettrovalvole collegate ai circuiti di emissione dell'acqua nei canali del cestello.
I sistemi di rilevazione dello squilibrio sono essenzialmente basati sulla analisi della frequenza dell'intensità' delle vibrazioni che si generano ai supporti del cestello rotante. L'analisi di detti segnali individua la posizione angolare in cui si genera lo squilibrio e un dispositivo elettronico provvede ad eccitare l’elettrovalvola corrispondente alla posizione diametralmente opposta a detta posizione, cosicché’ viene aperta la conduttura apportante acqua nel canale interessato. L'elettrovalvola rimane aperta fintantoché' lo squilibrio sussiste, dopodiché', in mancanza di segnale.
viene richiusa.
Metodi del tipo ora descritto sono abbastanza costosi in quanto delicati e tali da prevedere l'impiego di personale specializzato di manutenzione.
Lo scopo di superare tali inconvenienti, a nome del medesimo inventore, e' stato realizzato il sistema di rilevamento e di correzione dello squilibrio del cestello rotante di macchine lavatrici industriali oggetto del deposito n. 85515/A/88 dove la rilevazione del segnale di squilibrio e' ottenuta tramite la compressione di un fluido in un circuito. La spinta esercitata dalla forza di squilibrio sulla struttura di supporto del cestello comprime il fluido e tramite un trasduttore si trasforma in un segnale elettrico attivante tre o piu' sensori di prossimità' disposti radialmente sulla struttura di supporto del cestello. La correzione dello squilibrio si attua quando la massa rotante solidale con il cestello transita davanti ai sensori che chiudono dei circuiti elettrici che a loro volta aprono elettrovalvole che immettono acqua nei canali del cestello stesso.
Si attua in tal modo un sistema di rilevamento e di correzione dello squilibrio di semplice realizzazione e di facile manutenzione che presenta pero' anch'esso alcuni inconvenienti.
Un primo inconveniente del sistema teste’ descritto e' la sua bassa precisione, poiché1 data la scarsa precisione del sistema di rilevamento, la regolazione risulta difficoltosa. Un ulteriore inconveniente e* costituito dal fatto che il sistema presenta una elevata inerzia e quindi una risposta piuttosto lunga che implica difficolta' di regolazione soprattutto alti regimi di rotazione. Ciò' comporta come conseguenza l'ulteriore inconveniente che non si riesce ad ottenere una immediata correlazione fra l'istante di rilevazione dello squilibrio e l'istante dell'intervento correttore. Si creano cosi' dei lunghi periodi di transitorio prima di giungere alla perfetta regolazione.
E' scopo della presente invenzione di superare gli
In particolare si intende realizzare un sistema di rilevamento e di correzione dello squilibrio durante la centrifugazione in una macchina lavatrice che presenti un'alta precisione di funzionamento.
Un ulteriore scopo che si intende perseguire e’ che il sistema presenti una bassa inerzia e quindi facilita' di regolazione soprattutto agli alti regimi di rotazione e tempi di risposta brevi.
Gli scopi descritti ed altri che verranno meglio evidenziati in seguito sono raggiunti mediante un sistema di rilevamento e di correzione dello squilibrio durante la centrifugazione in una macchina lavatrice industriale a cestello rotante comprendente:
- un telaio fisso poggiante a terra;
- una struttura di supporto del cestello rotante resa contenuta nel telaio fisso rispetto al quale e' elastica tramite mezzi ammortizzanti;
- una pluralità' di canali longitudinali predisposti sulla periferia interna del cestello rotante;
- almeno una centralina elettrica/elettronica di comando;
- una pluralità' di elettrovalvole collegate elettricamente alla centralina tramite cavi;
- una pluralità' di tubazioni per l’immissione di acqua nel cestello collegate tramite dette elettrovalvole ai canali longitudinali del cestello stesso,
ed e' caratterizzato dal fatto che un encoder il cui corpo e' collegato al telaio fisso ed il cui disco rotante e’ collegato meccanicamente ad un organo di trasmissione fissato sia al telaio fisso sia alla struttura di supporto del cestello rotante, rileva lo squilibrio della lavatrice tramite lettura dello spostamento angolare del disco rotante dell'encoder stesso quando lo spostamento della struttura di supporto del cestello rotante rispetto al telaio fisso medesimo muove l'organo di trasmissione collegato meccanicamente al disco rotante dell'encoder.
Secondo una preferita forma di esecuzione dell'invenzione il disco dell'encoder e' coassiale ad un albero che e'posto in rotante tramite una puleggia dentata fissata ad una delle sue estremità' che ingrana con una cinghia dentata che presenta una estremità' fissata al telaio fisso alla lavatrice e la estremità' opposta fissata al supporto del cestello rotante. In funzione della rotazione del suo disco, l'encoder invia un segnale ad una centralina elettronica che comanda elettrovalvole per l'invio di acqua all'interno dei canali longitudinali del cestello rotante fino ad equilibrare il cestello, tramite l’aggiunta di tali masse d'acqua. Vantaggiosamento con il sistema di rilevamento e di correzione dell'invenzione non e' necessario procedere alla ricerca delle posizioni angolari dei canali del cestello rotante in cui introdurre l'acqua in quanto si può' procedere per tentativi a cominciare da uno qualsiasi dei canali data la velocita' di risposta del sistema stesso che prevede l'utilizzo di un encoder.
Gli scopi e i vantaggi descitti verranno meglio evidenziati durante la descrizione di una preferita forma di esecuzione dell'invenzione data a titolo indicativo ma non limitativo rappresentata nelle allegate tavole di disegno ove:
- in fig. 1 e' rappresentata in sezione trasversale ed in modo schematico una lavatrice a cestello rotante con applicato il sistema di rilevamento e di correzione dello squilibrio;
- in fig. 2 e' rappresentato in vista assonometrica il particolare del sensore di rilevamento e di correzione dello squilibrio unitamente ai cinematismi di movimentazione ed alla centralina di controllo.
- in fig. 3 e' rappresentato il particolare dei cinematismi di fig 2.
Con riferimento alle figure citate si osserva in fig. 1 che la macchina lavatrice complessivamente indicata con 1 e' costituita da un telaio fisso 2 nel quale e1 inserita la struttura di supporto 3 del cestello rotante 4 che e' resa elastica tramite ammortizzatori 6 e supporti 5. Il cestello 4 che e' posto in rotazione da un motore elettrico e cinematismi (non rappresentati in figura), e'provvisto internamente di tre canali 7,8,9 disposti longitudinalmente sulla sua superficie laterale ed atti ad essere riempiti parzialmente o totalmente con acqua tramite le tubazioni rispettivamente 47,48,49. E’ evidente, comunque, che dette tubazioni che per facilita'descrittiva sono disegnate collegate direttamente ai canali ad essa relativi, in realtà’comunicheranno con detti canali tramite l'interposizione di canali rotanti a tenuta. In particolare sempre nella fig. 1 si nota che della lavatrice 1 fa parte integrante un encoder 10 di rilevamento dello squilibrio, composto da un corpo 11, fissato tramite un supporto 60 al basamento fisso 2 della lavatrice come si osserva con maggior dettaglio nell'assonometria di fig. 2, e da un disco rotante 12 disposto nella parte superiore del corpo 11. Un gruppo di lettura 61 contenuto nel corpo 11 e disposto inferiormente al disco rotante 12 legge le rotazioni angolari di quest'ultimo. Tale disco 12 risulta collegato ad un albero verticale 13 che ruota su supporti 14 fissati al telaio 2 della lavatrice e che presenta nella parte superiore una puleggia 15. Detta puleggia 15 risulta parzialmente avvolta da una cinghia dentata 16 che, come si osserva con maggior dettaglio in fig. 3 presenta un'estremità’ 17 fissata alla struttura 3 di supporto del cestello rotante 4 mentre 1'estremità' opposta 18 e' fissata al telaio fisso 2 della lavatrice tramite una squadra 62 e l'interposizione di un elemento elastico, nel caso specifico una molla 19.
Quando il cestello rotante 4 durante la fase di centrifuga
struttura 3 di supporto del cestello rotante medesimo oscilla, sostenuta dagli ammortizzatori 6 e dai supporti 5, con spostamenti di entità' proporzionale al valore dello squilibrio. Detti spostamenti indicati dalla freccia 20 vengono trasmessi alla cinghia dentata 16 la quale si muove elasticamente mantenuta in tensione dalla molla 19 e pone in rotazione tramite la puleggia 15 con cui ingrana l'albero verticale 13. L'entità'degli spostamenti angolari dell'albero verticale 13 e' proporzionale all'entità' degli spostamenti lineari 20 della cinghia 16 e quindi della struttura 3 di supporto del cestello rotante 4 e pertanto il gruppo di lettura 61 contenuto nel corpo 11 dell'encoder 10 legge sul disco 12 l'entità' di tale spostamento angolare. Tramite il cavo 21 viene trasmesso alla centralina elettrica/elettronica di controllo 22 un segnale elettrico proporzionale alla entità 1 dello spostamento angolare del disco 12 e la centralina 22, dopo aver elaborato tale segnale, invia tramite i cavi 28 oppure 29 oppure 27 un impulso elettrico alle rispettive elettrovalvole 38 oppure 39 oppure 37 af finché' , aprendosi, immettano acqua nei canali longitudinali rispettivamente 8, oppure 9, oppure 7 tramite le rispettive tubazioni 48, oppure 49, oppure 47.
Cosi' per esempio quando alla centralina elettronica 22 arriva tramite il cavo 21 il segnale di uno squilibrio, tramite per
la tubazione 48 immette nel canale longitudinale 8 acqua proveniente dalla tubazione di alimentazione 58 collegata alla tubazione principale 50. L'introduzione di tale massa d'acqua genera come retroazione una variazione dello squilibrio del cestello rotante 4 che può' essere tale da incrementare oppure ridurre l'entità' dello spostamento nella direzione della freccia 20 del cestello rotante 4 medesimo. Supponendo che l 'introduzione di acqua nel canale longitudinale 8 crei una retroazione positiva nel senso che comporta un aumento del valore dello squilibrio del cestello rotante 4 e quindi un aumento dello spostamento del medesimo nella direzione della freccia 20, significa che l'introduzione di acqua nel canale longitudinale 8 e' errata in quanto si e' incrementato il peso in corrispondenza della zona dove già ' esiste lo squilibrio. Questo fatto viene immediatamente avvertito dail 'encoder 10 in quanto gli elementi di lettura 61 interni al suo corpo 11 leggono sul disco 12 un aumento di rotazione angolare e quindi esso tramite il cavo 21 trasmette l ' informazione alla centralina elettronica di controllo 22 che elabora l 'informazione e chiude la valvola 38. Contemporaneamente la stessa centralina trasmette, per esempio tramite il cavo 29, un segnale di apertura alla valvola 39 per cui attraverso il condotto 49 inizia l 'introduzione nel canale longitudinale 9 di acqua proveniente dal condotto 59 a sua volta alimentato dalla tubazione principale 50. Se l'introduzione di acqua nel canale 9 crea ancora una retroazione positiva, cioè 1 fa aumentare l 'oscillazione del cestello rotante 4, significa che anche l 'emissione di acqua nel canale longitudinale 9 e' errata. L'aumento dell 'oscillazione induce un incremento della rotazione angolare del disco 12 dell'encoder 10, incremento che viene immediatamente rilevato dagli elementi di lettura interni 61 dell 'encoder 10 e trasmesso alla centralina 22 che invia un comando di chiusura alla valvola 39. La centralina 22 invia quindi tramite il cavo 27 il segnale di apertura alla valvola 37 che tramite la tubazione 27 convoglia acqua dalla tubazione 57, collegata con la tubazione principale 50, al canale longitudinale 7. Supponendo che tale immissione di acqua crei una retroazione negativa e cioè’ faccia diminuire le oscillazioni del cestello rotante 4, si ha come conseguenza una riduzione dell'entità’ dello spostamento in direzione 20 trasmessa tramite la cinghia dentata 16 dell'albero verticale 13 e quindi una riduzione dello spostamento angolare del disco 12 dell'encoder . Tale decremento di rotazione angolare viene rilavato dagli elementi di lettura 61 dell'encoder 10 e viene trasmesso tramite il cavo 21 alla centralina di controllo 22 la quale mantiene aperta l ’elettrovalvola 37 fintantoché' lo squilibrio del cestello rotante 4 viene annullato. E’ da osservare come con il sistema di rilevamento dello squilibrio tramite l 'encoder 10 descritto, l'apertura delle elettrovalvole di alimentazione dei canali longitudinali e la retroazione di controllo a fronte dell'apertura della valvola tramite rilettura dello spostamento angolare del disco 12 dell'encoder 10, avviene in tempo pressoché' reale in quanto l' inerzia del sistema di rilevamento e di correzione e' estremamente bassa. Sfruttando tale caratteristica non e' necessario andare preventivamente alla ricerca di quale sia il canale longitudinale nel quale e' necessario introdurre acqua, come avviene nei sistemi di tipo noto, poiché' data l 'alta velocita' di reazione del sistema di rilevanto e correzione, in caso di intervento errato con retroazione positiva il sistema stesso e' in grado di autocorreggersi intervenendo in tempi estremamente brevi. Prove sperimentali su prototipi hanno permesso di stabilire che qualsiasi tipo di squilibrio può' essere eliminato con tempi di intervento inferiori ai 10 secondi, indipendentemente dalla velocita' di rotazione del cestello.
Tale velocita' di reazione del sistema di rilevamento e di correzione, non va ad inficiare la precisione della correzione che risulta elevata soprattutto agli alti regimi di rotazione ove i sistemi di tipo noto presentano invece scarsa precisione .
Il sistema di rilevamento e di correzione dell'invenzione teste' descritto, in particolare i sistemi di trasmissione delle oscillazioni della struttura 3 e del cestello rotante 4
Cosi per esempio la trasmissione per la rotazione dell'albero verticale 13 potrà' avvenire anziché’ tramite una cinghia 16 tramite un qualsiasi altro cinematismo, quale per esempio una catena od altro. Deve intendersi comunque che tutte dette eventuali varianti sono protette dalla presente invenzione.
Claims (4)
- RIVENDICAZIONI 1) Sistema di rilevamento e di correzione dello squilibrio durante la centrifugazione di una macchina lavatrice industriale a cestello rotante comprendente: - un telaio fisso (2) poggiante a terra; - una struttura di supporto (3) del cestello rotante (4) contenuta nel talaio fisso (2) rispetto al quale e' resa elastica tramite mezzi ammortizzanti (5,6); - una pluralità' di canali longitudinali (7,8,9) predisposti sulla periferia interna del cestello rotante (4); - almeno una centralina elettrica/elettronica (22) di comando; - una pluralità' di elettrovalvole (37,38,39) collegate elettricamente alla centralina (22) tramite cavi (27,28,29); - una pluralità' di tubazioni (47,48,49) collegate tramite dette elettrovalvole (37,38,39) ai canali longitudinali (7,8,9) del cestello stesso per l'immissione di acqua nel cestello (4); caratterizzato dal fatto che un encoder (10) il cui corpo (11) e' collegato al telaio fisso (2) ed il cui disco rotante (12) e collegato meccanicamente ad un organo di trasmissióne MO/ fissato sia al telaio fisso (2) sia alla struttura (3) di supporto del cestello rotante (4), rileva lo squilibrio della lavatrice tramite lettura dello spostamento angolare del disco rotante dell'encoder stesso quando lo spostamento della struttura (3) di supporto del cestello rotante (4) rispetto al telaio fisso (2) muove l'organo di trasmissione (16) collegato meccanicamente al disco rotante dell’encoder medesimo.
- 2) Sistema di rilevamento e di correzione secondo la rivendicazione 1) caratterizzato dal fatto che la correzione dello squilibrio della lavatrice avviene pressoché1 in tempo reale con il rilevamento dello squilibrio stesso tramite elettrovalvole (37,38,39) che immettono acqua nei canali longitudinali (7,8,9) del cestello rotante in successione ciclica a partire da uno qualsiasi di detti canali.
- 3) Sistema di rilevamento e di correzione secondo la rivendicazione 1) caratterizzato dal fatto che l'organo di trasmissione del moto al disco rotante (12) dell'encoder (10) e1 una cinghia dentata (16) che presenta una estremità' (18) fissata al telaio fisso (2) tramite una molla (19), l'estremità' opposta (17) fissata alla struttura (3) di supporto del cestello rotante (4) e che ingrana con una puleggia (15) montata ad una estremità' di un albero (13) la cui estremità' opposta e' fissata coassiale al disco rotante (12) dell'encoder medesimo.
- 4) Sistema di rilevamento e di correzione secondo la rivendicazione 1) caratterizzato dal fatto che ciascuna elettovalvola (37,38,39) e' collegata tramite una tubazione (47,48,49) ad un canale longitudinale (7,8,9) predisposto internamente al cestello rotante (4) ed e' alimentata d’acqua tramite una tubazione (57,58,59) raccordata ad un'unica tubazione principale (50) di alimentazione, ciascuna di dette elettrovalvole essendo pilotata da una centralina di comando e controllo (22) alla quale e' unita mediante un cavo elettrico di collegamento (27,28,29).
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