Бытовой прибор
Изобретение относится к бытовому прибору, в частности к стиральной машине. Бытовой прибор содержит корпус и прикрепленный к нему демпфер колебаний для снижения передаваемых на корпус колебаний. Демпфер содержит опорную раму, жестко закрепленную на корпусе, колеблющуюся массу, помещенную внутрь опорной рамы и по меньшей мере один блок из вязкоэластичного полимерного геля, расположенный между колеблющейся массой и опорной рамой для обеспечения плавающей опоры колеблющейся массы. Обеспечивается снижение вибрации корпуса. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к бытовому прибору, в частности к стиральной машине, ссылка на которую в нижеследующем описании приводится только в качестве примера.
Как известно, высокая скорость вращения барабана стиральной машины вызывает сильную вибрацию машины, которая предается корпусу стиральной машины и обычно значительно усиливается с увеличением скорости вращения барабана.
Для снижения вибрации в современных стиральных машинах вращающийся барабан соединен с корпусом при помощи плавающей системы подвески, частично поглощающей вибрацию до того, как она достигнет корпуса.
Однако при определенных условиях установки плавающая подвеска не обеспечивает удовлетворительного снижения передающихся корпусу колебаний, из-за чего работа стиральной машины становится шумной. Например, когда стиральная машина установлена на податливом полу, например деревянном, мягком или уложенном на тонкую плиту, создаваемые вращающимся барабаном колебания могут быть усилены вследствие резонанса до недопустимого уровня шума и могут вызвать повреждения не только машины, но и пола.
Для устранения этого недостатка современные высокотехнологичные стиральные машины снабжаются демпфером колебаний для снижения колебаний стиральной машины на резонансных частотах, который содержит колеблющуюся массу и несколько цилиндрических пружин, соединяющих колеблющуюся массу с корпусом стиральной машины. Размеры колеблющейся массы и системы цилиндрических пружин подобраны таким образом, что при вращении барабана они колеблются со сдвигом фазы относительно колебаний, передаваемых плавающей системой подвески барабана, таким образом, снижая амплитуду колебаний корпуса.
К сожалению, используемые в настоящее время демпферы (традиционно известные как демпферы динамических колебаний - «демпферы Фрама») обеспечивают оптимальное демпфирование только в ограниченном диапазоне возможных скоростей вращения барабана.
Задачей изобретения является создание демпфера колебаний, обеспечивающего оптимальную характеристику почти во всем диапазоне возможных скоростей вращения барабана.
Указанная задача решена в бытовом приборе в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.
Описание неограничивающего варианта осуществления изобретения приведено в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показана стиральная машина с демпфером колебаний согласно изобретению, вид в перспективе с частичным разрезом;
на фиг.2 схематично показан демпфер колебаний стиральной машины по фиг.1, вид спереди.
Бытовой прибор 1 содержит корпус 2, на который передаются сильные колебания машины при работе.
В приведенном примере бытовой прибор 1 является стиральной машиной 1, содержащей установленный на полу корпус 2, цилиндрический стиральный бак 3, соединенный с корпусом 2 при помощи системы 4 подвески, а также вращающийся барабан 5, установленный с возможностью вращения относительно горизонтальной оси А внутри бака 3.
Бак 3 имеет переднее отверстие 3а, которое может быть закрыто дверцей (не показана), шарнирно установленной на корпусе 2. Стиральная машина 1 также содержит электродвигатель 6, кинематически связанный с барабаном 5 посредством передачи, обеспечивающей по команде вращение барабана 5 вокруг его продольной оси А внутри стирального бака 3.
Как показано на фиг.1 и 2, бытовой прибор, т.е. стиральная машина 1, также содержит демпфер 7 колебаний, который прикреплен к корпусу 2 для снижения колебаний, передаваемых корпусу 2 от системы 4 подвески при вращении барабана 5. Более конкретно, демпфер 7 колебаний установлен внутри корпуса 2 предпочтительно в верхней его части и содержит жесткую раму 8, неподвижно закрепленную на корпусе 2, колеблющуюся массу 9, расположенную внутри рамы 8, и по меньшей мере один упругий опорный элемент 10, обеспечивающий подвижное соединение колеблющейся массы 9 с жесткой рамой 8.
В отличие от известных решений вес колеблющейся массы 9 на 1,5% больше общего веса корпуса 2 без стирального узла, включающего в себя стиральный бак 3, систему 4 подвески, вращающийся барабан 5 и электродвигатель 6. Упругий опорный элемент 10 содержит по меньшей мере один монолитный блок или деталь 10 из вязкоэластичного полимерного геля с динамическим модулем упругости G', меньшим 300000 Па в диапазоне частот 5-15 Гц, и динамическим коэффициентом η потерь, большем 0,1 в диапазоне частот 5-15 Гц.
Предпочтительно динамический модуль упругости G' вязкоэластичного полимерного геля не превышает 300000 Па в диапазоне частот 3-30 Гц, а динамический коэффициент η потерь больше 0,1 в диапазоне частот 3-30 Гц.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения вес колеблющейся массы 9 на 15% больше общего веса корпуса 2 без стирального узла, содержащего стиральный бак 3, систему 4 подвески, вращающийся барабан 5 и электродвигатель 6; модуль упругости G' вязкоэластичного полимерного геля составляет 10000-100000 Па в диапазоне частот 5-15 Гц, а предпочтительно - в диапазоне частот 3-30 Гц; а коэффициент потерь η вязкоэластичного полимерного геля находится в пределах 0,1-0,5 в диапазоне частот 5-15 Гц, а предпочтительно - в диапазоне частот 3-30 Гц.
Если предположить, что один край образца материала (т.е. вязкоэластичного полимерного геля) прикреплен к жесткой опоре, а противоположный край образца материала подвергается сдвиговым деформациям за счет синусоидальной (периодической) нагрузки, и что момент синусоидальной нагрузки передается на опору, то модуль упругости G' может быть определен по следующей формуле
, где
δ - фазовый угол между направлениями деформации и напряжения (т.е. сдвиг фаз между векторами деформации и напряжения);
τ - величина вектора напряжения;
λ - величина вектора деформации.
Величина вектора напряжения определяется по формуле
τ=М·Kτ, где
М - величина момента синусоидальной нагрузки, передаваемой на опору,
Kτ - геометрическая постоянная напряжения в испытуемом образце материала.
Величина λ вектора деформации определяется по формуле
λ=θ·Kλ, где
θ - величина углового смещения края образца материала (т.е. вязкоэластичного полимерного геля), подвергаемого синусоидальному нагружению;
Kλ - геометрическая постоянная деформации испытуемого образца материала.
Наконец, коэффициент η потерь определяется по формуле
η=tgδ, где
δ - фазовый угол между направлениями деформации и напряжения (т.е. сдвиг фаз между векторами деформации и напряжения).
В показанном на фиг.2 примере жесткая рама 8 содержит два Г-образных металлических кронштейна 11, жестко закрепленных (посредством точечной сварки или винтов) на корпусе 2 к верхней его части 2а и расположенных в вертикальном направлении один перед другим так, что их поперечные крайние участки 11а обращены навстречу друг другу и лежат в одной горизонтальной плоскости. Колеблющаяся масса 9 образована монолитным призматическим элементом 9 из твердого бетона массой 4,5 кг, расположенного между кронштейнами 11 и опирающегося на крайние участки 11а кронштейнов 11 через несколько цилиндрических блоков 10 из вязкоэластичного полиуретанового или силиконового геля, модуль упругости которого составляет более 25000 Па в диапазоне частот 5-25 Гц, а коэффициент η потерь превышает 0,25 в диапазоне частот 5-25 Гц. Эти цилиндрические блоки 10 образуют упругие опорные элементы 10 демпфера 7 колебаний.
Работа стиральной машины 1 и демпфера 7 колебаний понятна из вышеприведенного описания без необходимости дополнительного объяснения, за исключением того, что за счет физических особенностей упругих опорных элементов 10 из вязкоэластичного полимерного геля демпфер 7 колебаний способен существенно снижать амплитуду колебаний в широком диапазоне возможных скоростей вращения барабана 5 и, кроме того, может успешно снижать пики амплитуд колебаний при резонансных частотах корпуса стиральной машины более чем на 50%.
Демпфер 7 вибрации, как описано выше, имеет несколько преимуществ: значительно повышаются устойчивость и бесшумность стиральной машины 1 при достижении вращающимся барабаном 5 максимальной скорости вращения после прохождения резонансных частот стиральной машины, имеющих более чем на 50% сниженные амплитудные пики.
Кроме того, благодаря большему значению отношения веса колеблющейся массы 9 к весу стиральной машины 1, а также благодаря мягкости и высокому коэффициенту потерь опорных элементов 10, выполненных из вязкоэластичного полимерного геля, демпфирующие характеристики демпфера 7 колебаний остаются высокими в более широком рабочем диапазоне, чем у применяемых в настоящее время стандартных демпферов Фрама (т.е. демпферов с малой колеблющейся массой и линейными цилиндрическими пружинами), которые, как известно, превосходно работают только при определенной частоте, но не оказывают влияния при других частотах.
Очевидно, что в конструкцию описанного выше демпфера 7 колебаний могут быть внесены изменения, которые не выходят за объем настоящего изобретения. Например, колеблющаяся масса 9 может опираться на жесткую раму 8 через одну плоскую подушку, выполненную из вязкоэластичного полимерного геля.
В соответствии с другим, не показанным, вариантом осуществления изобретения колеблющаяся масса 9 демпфера колебаний может быть установлена на раме 8 шарнирно с возможностью свободного качания наподобие маятника, и, по меньшей мере, один упругий опорный элемент 10 из вязкоэластичного полимерного геля может обеспечивать для колеблющейся массы 9 плавающую опору на жесткой раме 8.
В соответствии с еще одним не показанным вариантом осуществления изобретения демпфер 7 колебаний может содержать две или большее число колеблющихся масс 9, опирающихся одна на другую через по меньшей мере один упругий опорный элемент 10 из вязкоэластичного полимерного геля. В свою очередь, нижняя колеблющаяся масса 9 опирается на жесткую раму через плавающую опору, обеспечиваемую по меньшей мере одним упругим опорным элементом 10 из вязкоэластичного полимерного геля.
В соответствии с еще одним не показанным вариантом осуществления изобретения демпфер 7 колебаний может содержать две или большее число колеблющихся масс 9, опирающихся одна рядом с другой на жесткую раму 8 через плавающую опору, обеспечиваемую по меньшей мере одним упругим опорным элементом 10 из вязкоэластичного полимерного геля.
1. Бытовой прибор (1), содержащий корпус (2) и демпфер (7) колебаний, прикрепленный к указанному корпусу (2) для снижения передаваемых на корпус (2) колебаний, при этом демпфер (7) колебаний содержит опорную раму (8), жестко закрепленную на корпусе (2), по меньшей мере одну колеблющуюся массу (9), помещенную внутрь опорной рамы (8), и упругое опорное средство (10), соединяющее колеблющуюся массу (9) плавающим образом с опорной рамой (8), отличающееся тем, что упругое опорное средство (10) содержит по меньшей мере один блок (10) из вязкоэластичного полимерного геля.
2. Бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что блок (10) из вязкоэластичного полимерного геля имеет модуль упругости (G') меньше 300000 Па в диапазоне частот 5-15 Гц, а коэффициент потерь (η) больше 0,1 в диапазоне частот 5-15 Гц.
3. Бытовой прибор по п.2, отличающийся тем, что модуль упругости (G') вязкоэластичного полимерного геля меньше 300000 Па в диапазоне частот 3-30 Гц, а коэффициент потерь (η) больше 0,1 в диапазоне частот 3-30 Гц.
4. Бытовой прибор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что вес колеблющейся массы (9) на 1,5% больше общего веса корпуса (2).
5. Бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что модуль упругости (G') вязкоэластичного полимерного геля находится в пределах 10000-100000 Па в диапазоне частот 5-15 Гц; а коэффициент потерь (η) вязкоэластичного полимерного геля находится в пределах 0,1-0,5 в диапазоне частот 5-15 Гц.
6. Бытовой прибор по п.5, отличающийся тем, что вес колеблющейся массы (9) на 15% больше общего веса корпуса (2).
7. Бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что колеблющаяся масса (9) опирается на опорную раму (8) через по меньшей мере один блок (10) из вязкоэластичного полимерного геля.
8. Бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что колеблющаяся масса (9) шарнирно установлена на жесткой раме (8) с возможностью качания наподобие маятника и соединена с жесткой рамой (8) посредством по меньшей мере одного блока (10) из вязкоэластичного полимерного геля.
9. Бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что блок (10) из вязкоэластичного полимерного геля выполнен из полиуретанового или силиконового геля.
10. Бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что колеблющаяся масса (9) представляет собой монолитный кусок бетона.
11. Бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что демпфер (7) колебаний неподвижно установлен внутри корпуса (2) в его верхней части (2а).
12. Бытовой прибор по п.1, отличающийся тем, что он является стиральной машиной (1).
