ITTO20080904A1 - Sensore di pressione modificato per rilevare parametri operativi di un elettrodomestico dotato di un componente relativamente mobile - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“SENSORE DI PRESSIONE MODIFICATO PER RILEVARE PARAMETRI OPERATIVI DI UN ELETTRODOMESTICO DOTATO DI UN COMPONENTE RELATIVAMENTE MOBILEâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un sensore di pressione, o pressostato, modificato per rilevare parametri operativi di un elettrodomestico dotato di un componente relativamente mobile rispetto alla carcassa dell’elettrodomestico stesso, quale ad esempio la vasca o cestello di una lavatrice, asciugatrice o simili.

È noto che negli elettrodomestici del tipo suddetto, al fine di garantirne il corretto funzionamento, à ̈ necessario conoscere una serie di parametri operativi, quali, ad esempio, il grado di uniformità con cui la biancheria à ̈ distribuita nel cestello, la pressione e/o quantità di acqua di alimentazione, eccetera.

Nella domanda francese di brevetto FR-A-2767194 viene descritto un sistema di rilevamento di alcuni di tali parametri utilizzante un pressostato (trasduttore di pressione) collegato con il sistema di alimentazione acqua dell’elettrodomestico ed accoppiato solidale con una vasca a tenuta d’acqua contenente il cestello rotante dell’elettrodomestico (lavatrice o asciugatrice); la vasca, come à ̈ noto, à ̈ collegata alla carcassa dell’elettrodomestico, che la sostiene, tramite elementi elastici eventualmente ammortizzati, per cui risulta mobile relativamente rispetto alla carcassa, in conseguenza del carico applicato ad essa dal cestello, che contiene in uso la biancheria da lavare o asciugare.

Il pressostato include un involucro rigido alloggiante una membrana deformabile sensibile alla pressione idraulica, un nucleo in materiale ferromagnetico vincolato alla membrana ed un avvolgimento fisso all’involucro ed operativamente accoppiato con il nucleo per formare un induttore ad induttanza variabile. I movimenti della membrana sono contrastati da una molla o una coppia di molle contrapposte aventi bassa rigidezza, in modo che le vibrazioni cui à ̈ soggetto in uso l’organo mobile dell’elettrodomestico si trasmettono al pressostato e in particolare alla membrana, il cui movimento, almeno in alcune fasi del ciclo operativo dell’elettrodomestico, non à ̈ dunque funzione solo della pressione differenziale che agisce sulla membrana, ma anche dei movimenti indotti sulla membrana stessa dalle vibrazioni, generando così un segnale elettrico indicativo in verso e ampiezza delle vibrazioni del cestello.

Il sistema di rilevamento descritto non à ̈ tuttavia privo di inconvenienti; esso può essere infatti relativamente impreciso a causa del fatto che le molle di contrasto devono essere tarate in modo da permettere alla membrana di muoversi non solo sotto l’effetto della pressione, ma anche delle vibrazioni. Per lo stesso motivo, il pressostato realizzato in modo da essere inserito in un tale sistema presenta un ingombro relativamente elevato; infine, il montaggio del pressostato sull’organo mobile delle’elettrodomestico presenta una certa difficoltà di assemblaggio.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti descritti, fornendo un sensore di pressione modificato per rilevare parametri operativi di un elettrodomestico dotato di un componente relativamente mobile rispetto alla carcassa dell’elettrodomestico stesso, ad esempio la vasca o cestello di una lavatrice o asciugatrice, che sia di ingombro ridotto, di costo contenuto, facile da assemblare, e di funzionamento affidabile, e che permetta di rilevare con elevata precisione sia la pressione idraulica o livello dell’acqua nel cestello ed anche le vibrazioni del cestello stesso.

La presente invenzione à ̈ dunque relativa ad un sensore di pressione modificato per rilevare parametri operativi di un elettrodomestico del tipo suddetto, come definito nella rivendicazione 1.

In particolare, l’elettrodomestico include un componente relativamente mobile rispetto ad una carcassa portante dell’elettrodomestico, ad esempio una vasca o cestello, ed il sensore di pressione dell’invenzione comprende un involucro rigido alloggiante una membrana deformabile sensibile alla pressione idraulica, un nucleo in materiale ferromagnetico operativamente associato alla membrana per muoversi nell’involucro in responso ed una deformazione della membrana, ed un avvolgimento fisso all’involucro ed operativamente accoppiato con il nucleo per formare un induttore ad induttanza variabile; secondo il trovato esso comprende inoltre una massa alloggiata nell’involucro nell’immediata prossimità della membrana, libera di muoversi rispetto all’involucro in almeno in una direzione corrispondente all’asse dell’avvolgimento ed in modo tale che l’induttore à ̈ atto ad emettere un segnale elettrico in responso ad una variazione della posizione della detta massa indotta in uso da una variazione di posizione dell’organo relativamente mobile rispetto alla carcassa.

Secondo una prima forma di realizzazione del trovato, la massa mobile à ̈ costituita da una sfera alloggiata libera all’interno di una sede interna all’involucro disposta da banda opposta all’induttore rispetto alla detta membrana; quest’ultima porta solidale un elemento tubolare montato inserito nella sede per guidare la sfera in modo tale che i movimenti della sfera vengo trasmessi alla membrana, deformandola.

In una seconda forma di realizzazione del trovato, invece, la massa mobile à ̈ costituita dallo stesso nucleo ferromagnetico dell’induttore, il quale à ̈ però montato assialmente scorrevole su un perno di guida portato solidale dalla membrana dalla parte dell’avvolgimento e coassialmente a quest’ultimo, in modo da essere portato dalla membrana per muoversi, in uso, in responso alla deformazione di questa e, simultaneamente, potersi muovere relativamente alla membrana in responso alla variazione di posizione dell’organo relativamente mobile dell’elettrodomestico rispetto alla carcassa.

In questo modo, le vibrazioni che vengono trasmesse dall’elettrodomestico all’involucro del sensore di pressione vengono amplificate dal movimento della massa mobile, che si muove alternativamente nella direzione dell’asse dell’avvolgimento, generando in entrambe le forme di realizzazione del trovato un movimento addizionale del nucleo, che si sovrappone a quello causato dalle variazioni di pressione, generando pertanto un segnale pulsante che à ̈ funzione delle vibrazioni cui l’elettrodomestico à ̈ soggetto in uso.

Tale segnale à ̈ prodotto senza necessità di intervenire sulle caratteristiche elastiche della molla/delle molle di contrasto del movimento della membrana, assicurando così una elevata precisione di rilevamento, sia della pressione idraulica (corrispondente al livello di liquido nella vasca di lavaggio) che delle ampiezza e frequenza delle vibrazioni. Inoltre l’amplificazione di segnale permessa dalla presenza di una massa libera entro il sensore permette di montare lo stesso non necessariamente solidale all’organo mobile dell’elettrodomestico (vasca o cestello) come in FR-A-2767194, ma anche solamente solidale alla carcassa dell’elettrodomestico, la quale, nel caso di sbilanciamento del carico nel cestello, vibra comunque pure essa, anche se in misura sensibilmente minore del cestello o vasca.

Infine, nella forma di realizzazione in cui la massa mobile à ̈ costituita dallo stesso nucleo ferromagnetico del induttore, non vi à ̈ alcuna trasmissione di movimenti/deformazioni addizionali alla membrana e non vi à ̈ alcun intervento delle molle di contrasto, per cui si ottiene un sensore ancora più preciso, e di costo e ingombro ridotto, in quanto non vi à ̈ necessità di un elemento addizionale (sfera) e di alloggiare lo stesso.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un due suoi esempi non limitativi di attuazione, effettuata con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- la figura 1 illustra schematicamente in vista prospettica sezionata un sensore di pressione secondo il trovato accoppiato ad un elettrodomestico; e

- la figura 2 illustra schematicamente in vista sezionata trasversalmente una diversa forma di realizzazione del sensore di pressione secondo il trovato accoppiato ad un elettrodomestico.

Con riferimento alla figura 1, à ̈ indicato nel suo complesso con 1 un sensore di pressione modificato per rilevare parametri operativi di un elettrodomestico 2, ad esempio una lavatrice o asciugatrice, dotato di un componente 3, ad esempio una vasca o cestello, relativamente mobile rispetto ad una carcassa 4 dell’elettrodomestico 2, nella fattispecie, oltre che un livello L di liquido nel componente 3 (ovvero la pressione idraulica ad esso associata), anche l’entità (direzione e ampiezza) di vibrazioni cui à ̈ soggetto in uso il componente 3 (ed anche l’intero elettrodomestico 2), ad esempio a causa di uno sbilanciamento nel carico (ad esempio biancheria) contenuto nel componente 3, ad esempio a causa di una cattiva distribuzione momentanea del carico stesso. In questo modo, l’elettrodomestico 2 può essere programmato in modo noto per ridurre o eliminare tale sbilanciamento, ad esempio azionando opportunamente il componente 3.

Il sensore di pressione 1 comprende un involucro 10 rigido alloggiante una membrana 11 deformabile sensibile alla pressione idraulica presente in una camera 12 del sensore 1 collegata in uso al componente 3 (nella fattispecie alla vasca dell’elettrodomestico 2) mediante un tubo 13 montato su un nipplo 14 dell’involucro 10.

In particolare, come à ̈ ben noto ai tecnici del ramo, la membrana 11 suddivide a tenuta di fluido l’interno dell’involucro 10 in una prima camera 15 ed in una seconda camera, disposta in posizione sottostante la prima, costituita dalla camera 12;

La camera 15 à ̈ collegata in modo noto all’atmosfera, per cui in essa regna sempre la pressione ambiente; la camera 12 à ̈ viceversa collegata, tramite il nipplo 14, ad un serbatoio dell’elettrodomestico 2 del quale si vuole misurare il livello di liquido, nella fattispecie il componente 3 (vasca entro cui ruota il cestello). Pertanto, la membrana 11 à ̈ sottoposta in uso ad una pressione differenziale pari alla differenza di pressione regnante nelle camere 11 e 15 e, conseguentemente, viene deformata verso la camera ove regna la pressione minore, nella fattispecie la camera 15, collegata con l’atmosfera, visto che il battente L di liquido presente nel componente 3 crea al nipplo 14 una pressione superire a quella atmosferica e appunto funzione del livello L.

Il sensore 1 comprende inoltre un nucleo 20 in materiale ferromagnetico operativamente associato alla membrana 11 per muoversi nell’involucro 10 in responso ed una deformazione della membrana 11, ed un avvolgimento 21 elettrico, fisso all’involucro 10 ed operativamente accoppiato con il nucleo 20 per formare con esso un induttore 22 ad induttanza variabile; infatti, in funzione di quanto il nucleo 20, montato coassiale con l’avvolgimento 21, entra dentro lo spazio delimitato dall’avvolgimento 21 stesso, quest’ultimo varia la sua induttanza.

La camera 15 à ̈ delimitata da un primo corpo a tazza 24 facente parte dell’involucro 10 ed alloggia il nucleo ferromagnetico 20, che à ̈ portato solidale dalla membrana 11, ed una molla 25 di contrasto per la membrana 11; in particolare, il corpo a tazza 24 à ̈ dotato di una estremità 26 tubolare, la quale alloggia coassiale la molla 25 e che porta, esternamente alla camera 15, ma in corrispondenza della stessa, l’avvolgimento 21. La camera 12 à ̈ viceversa delimitata da un secondo corpo a tazza 28 dotato del nipplo 14 e facente parte dell’involucro 10 ed accoppiato a scatto al corpo a tazza 24, in modo da serrare a pacco, a tenuta di fluido, un bordo perimetrale 29 della membrana 11. La struttura esterna del sensore 1 à ̈ completata da un coperchio 30 che copre l’estremità tubolare 26 e che alloggia una scheda elettronica 31 per alimentare l’avvolgimento 21 ed elaborarne il segnale.

La camera 12 alloggia inoltre una seconda molla 35 di contrasto della membrana 11, opposta ed antagonista alla molla 25. Per il supporto del nucleo 20 e per poter cooperare con le molle 25 e 35, la membrana 11 porta solidale, sulle opposte facce, due dischi rigidi 36 e 37 che la pizzicano da bande opposte lasciando libera una sua porzione anulare flessibile semi-toroidale 38 prossima al bordo perimetrale 29; il disco 36 à ̈ provvisto di un perno tubolare 39 con il quale il nucleo 20 à ̈ accoppiato coassiale ed a scatto, assialmente bloccato tra il disco 36 e rispettivi denti 39b del perno tubolare 39. In alternativa, il nucleo 20 può essere incollato al perno 39.

Secondo il trovato, il sensore 1 comprende inoltre una massa 40 alloggiata nell’involucro 10 nell’immediata prossimità di detta membrana 11, libera di muoversi rispetto all’involucro10 in almeno in una direzione corrispondente all’asse dell’avvolgimento 21 ed in modo tale che l’induttore 22 à ̈ atto ad emettere in uso un segnale elettrico in responso ad una variazione della posizione della massa 40 indotta in uso da una variazione di posizione dell’componente 3 relativamente mobile rispetto alla carcassa 4 dell’elettrodomestico 2.

Nell’esempio non limitativo illustrato, la massa mobile 40 à ̈ costituita da una sfera, ad esempio metallica, alloggiata libera all’interno di una sede 41 interna all’involucro 10 disposta da banda opposta all’induttore 22 rispetto alla membrana 11; quest’ultima porta solidale un elemento tubolare 43 montato inserito nella sede 41 per guidare la sfera 40 in modo tale che i movimenti della sfera 40 vengo trasmessi alla membrana 11, deformandola.

In pratica, la sede 41 à ̈ ricavata nel corpo a tazza 28 come un bassofondo di una parete 44 di battuta per la molla 35, coassialmente alla stessa, e l’elemento tubolare 42 à ̈ ricavato di pezzo con il disco 37, da banda opposta al perno 39 e coassiale con lo stesso; il disco 36 porta anche, da banda opposta al perno 39, un perno centrale 45 che sporge verso la sfera 40 internamente all’elemento tubolare 43 e coassialmente con lo stesso, e che à ̈ rivestito a tenuta di fluido dalla membrana 11. Il perno 45 serva anche per accoppiare a scatto, solidali, i due dischi 36 e 37 tra loro e con la membrana 11.

In questo modo, quanto il componente 3 vibra, la sfera 40 viene fatta oscillare dalle vibrazioni alternativamente verso la membrana 11 e verso il fondo della sede 41, ove rimbalza nuovamente verso la membrana 11; pertanto, tutte le volte che la sfera 40 urta contro il perno 45 e la membrana 11 essa sposta quest’ultima, con un movimento impulsivo, verso l’induttore 22, deformando la membrana 11 verso la camera 15; successivamente, la molla 25 sposta di nuovo la membrana 11 nella posizione di partenza mentre la sfera 40 cade verso il fondo della sede 41; lo spostamento della membrana 11 causa comunque uno spostamento corrispondente del nucleo 20, con conseguente generazione da parte dell’induttore 22 di un segnale pulsante, che viene opportunamente elaborato dalla scheda 31.

Con riferimento alla figura 2, in essa à ̈ illustrato un sensore di pressione 100 che rappresenta una possibile e preferita variante del sensore 1 appena descritto. I dettagli simili od uguali a quelli già descritti sono indicati per semplicità con i medesimi numeri.

Il sensore 100 comprende anch’esso un involucro 10, realizzato, come nel caso del sensore 1, per stampaggio in un materiale plastico sintetico, composto da due corpi a tazza 24 e 28 delimitanti le camere 15 e 12 e tra loro accoppiati a scatto in modo da pizzicare a tenuta di fluido tra gli stessi un bordo 29 della membrana 11, che suddivide a tenuta di fluido le camere 12 e 15; la camera 15 à ̈ collegata in modo noto con l’atmosfera, la camera 12 con il serbatoio costituito dal componente 3, tramite un nipplo 14 che, in questo caso à ̈ realizzato assiale, anziché radiale.

La membrana 11 porta solidale, dalla parte della camera 15, un disco 36, al quale à ̈ accoppiata a scatto per tramite del perno 45, che sporge assialmente nella camera 12. Il disco 36 à ̈ provvisto coassiale con l’avvolgimento 21, che à ̈ a sua volta portato esternamente dalla estremità tubolare 26 del corpo a tazza 24, di un perno 390 opposto al perno 45 e più lungo del perno 39 e privo dei denti 39b.

Secondo il trovato, in questo caso la massa mobile 40 à ̈ costituita da un nucleo ferromagnetico 200 dell’induttore 22, il quale à ̈ montato assialmente scorrevole sul perno 390, che funge pertanto da perno di guida, portato solidale dalla membrana 11 dalla parte dell’avvolgimento 21 e coassialmente a quest’ultimo.

In questo modo il nucleo 200 risulta portato dalla membrana 11, in quanto appoggia sul disco 36 ed à ̈ impegnato dal perno 390, e, quindi, può muoversi, in uso, in responso alla deformazione della membrana 11 causata dalla pressione nella camera 12, in modo analogo a quanto fa il nucleo 20 nel sensore 1. Simultaneamente, però, il nucleo 200 può anche muovere relativamente alla membrana 11 scorrendo lungo il perno 390, ad esempio in responso ad una variazione di posizione del componente relativamente mobile 3 dell’elettrodomestico 2 rispetto alla carcassa 4.

Le vibrazioni del componente 3, infatti, si trasmetteranno all’involucro 10 e da questo alla massa libera costituita dal nucleo scorrevole 200 facendo muovere alternativamente quest’ultimo lungo il perno 390 e producendo quindi una variazione di induttanza dell’induttore 22 senza che la membrana 11 vari il suo stato di deformazione, che sarà dunque solo funzione della pressione nella camera 12, ovvero del livello di liquido L nel componente 3.

In entrambe le forme di realizzazione descritte, la molla di contrasto 25 à ̈ serrata a pacco tra la membrana 11 ed un primo elemento di battuta 50 dell’involucro 10; nella fattispecie, nel sensore 1 la molla 25 riposa in battuta contro una estremità 51 del nucleo 20 rivolta verso l’avvolgimento 21 e contro una parete di fondo 50b della estremità tubolare 26 del corpo a tazza 24; nel sensore 100, invece, la molla 25 riposa in battuta contro una estremità 52 a calice del perno 390 rivolta verso l’avvolgimento 21 e un tappo filettato 50c avvitato entro l’estremità tubolare 26 del corpo a tazza 24, in una sede filettata 55.

Similmente, la molla di contrasto 35, disposta da banda opposta alla molla 25, risulta serrata a pacco tra la membrana 11 ed un secondo elemento di battuta 60 dell’involucro 10, disposto da banda opposta al 50 ed all’avvolgimento 21. Nel sensore 1 la molla 35 riposa in battuta contro il disco 37 e, dalla parte opposta, contro una superficie interna 60b della parete 44 provvista del bassofondo definente la sede 41 per la sfera 40. Nel sensore 100 la molla 35 riposa in battuta direttamente contro la membrana 11, ma in posizione affacciata al disco 36, che finge pertanto da elemento rigido di contrasto, e, dalla parte opposta, contro una parete di fondo 60c del copro a tazza 28, provvista del nipplo 14.

Infine, il coperchio 30, che nel sensore 100 non à ̈ illustrato per semplicità, ma à ̈ comunque presente, porta una staffa 70 per il fissaggio a scatto del sensore 1 o 100 indifferentemente al componente 3 o alla carcassa 4 dell’elettrodomestico 2.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sensore (1;100) di pressione modificato per rilevare parametri operativi di un elettrodomestico (2), ad esempio una lavatrice o asciugatrice, dotato di un componente (3) relativamente mobile rispetto ad una carcassa (4) dell’elettrodomestico, ad esempio una vasca o cestello, comprendente un involucro rigido (10) alloggiante una membrana (11) deformabile sensibile alla pressione idraulica, un nucleo (20;200) in materiale ferromagnetico operativamente associato alla membrana (11) per muoversi nell’involucro (10) in responso ed una deformazione della membrana, un avvolgimento (21) fisso all’involucro ed operativamente accoppiato con il nucleo (20;200) per formare un induttore (22) ad induttanza variabile; caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una massa (40) alloggiata nell’involucro (10) nell’immediata prossimità di detta membrana (11), libera di muoversi rispetto all’involucro (10) in almeno in una direzione corrispondente all’asse dell’avvolgimento (21) ed in modo tale che l’induttore (22) à ̈ atto ad emettere un segnale elettrico in responso ad una variazione della posizione della detta massa (40) indotta in uso da una variazione di posizione del componente (3) relativamente mobile rispetto alla carcassa (4).
2. 2. Sensore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta massa (40) mobile à ̈ costituita da una sfera (40) alloggiata libera all’interno di una sede (41) interna all’involucro (10) disposta da banda opposta all’induttore (22) rispetto alla detta membrana (11); quest’ultima portando solidale un elemento tubolare (43) montato inserito nella sede (41) per guidare la sfera (40) in modo tale che i movimenti della sfera vengo trasmessi alla membrana (11), deformandola.
3. 3. Sensore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta massa (40) mobile à ̈ costituita da detto nucleo ferromagnetico (200) dell’induttore (22), il quale à ̈ montato assialmente scorrevole su un perno (390) di guida portato solidale dalla membrana (11) dalla parte del detto avvolgimento (21) e coassialmente a quest’ultimo, in modo da essere portato dalla membrana (11) per muoversi, in uso, in responso alla deformazione di questa e, simultaneamente, potersi muovere relativamente alla membrana (11) in responso alla detta variazione di posizione del componente (3) relativamente mobile dell’elettrodomestico rispetto alla carcassa (4).
4. 4. Sensore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una prima molla (25) di contrasto per la membrana (11), disposta serrata a pacco tra questa ed un primo elemento di battuta (50) dell’involucro; ed una seconda molla di contrasto (35) per la membrana (11), disposta da banda opposta alla prima, serrata a pacco tra la membrana (11) ed un secondo elemento di battuta (60) dell’involucro, disposto da banda opposta al primo ed a detto avvolgimento (21).
5. 5. Sensore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento di battuta (50) à ̈ definito da un tappo filettato (50c) portato mobile dall’involucro (10) entro una sua rispettiva sede filettata (55).
6. 6. Sensore secondo una delle rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detto involucro (10) à ̈ internamente suddiviso a tenuta di fluido, da detta membrana (11), in una prima (15) ed una seconda (12) camera; la prima camera (15) alloggiando detto nucleo (20;200) ferromagnetico e detta prima molla (25) ed essendo provvista esternamente di detto avvolgimento (21); e detta seconda camera (12) alloggiando detta seconda molla (35) ed essendo provvista di un nipplo (14) di collegamento ad un serbatoio (3) dell’elettrodomestico.
7. 7. Sensore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta seconda camera (12) alloggia detta massa (40) libera.