CN100482875C - 球形滚筒洗衣机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种洗涤衣物用的球形滚筒洗衣机，整机底部左侧固定制有电机，右侧制有换向转速箱，电机上的输出轴力分别与左、右传动带及带轮联动，并经换向转速箱改变右传动带及带轮的转向，刚性上、下壳体经由左、右短轴固连成一体并形成短轴转动结构，左、右短轴两端分别制有带轮紧固器，在上、下壳体形成的球形空间内左、右对称结构制有分别绕左、右短轴转动的左、右半球壳，上壳体右侧上部制有上盖门与右半球壳上的球滚筒门对应，左、右短轴、支撑轴承及左、右传动带及带轮联动组成转动支撑与动力传动机构，上壳体顶部制有进水口直接通入球形滚筒内，其结构新颖，洗涤作用强，节水节电，安全可靠，可以替代现有的多种洗衣机。

Description

球形滚筒洗衣机

技术领域：

本发明涉及一种洗衣机，具体地为一种球形滚筒洗衣机，其滚筒分为左右半球并可反向同步或同向同步旋转。

技术背景：

现有洗衣机中，按主结构形式大体可分为两种，一种是垂直圆柱滚筒的波轮式洗衣机，另一种是水平圆柱滚筒式洗衣机。

目前国内市场上的洗衣机其主要结构形式为波轮式和滚筒式，另外还有搅拌式，但在我国市场上已较少了。当今世界的三大种类——滚筒式洗衣机、波轮式洗衣机和搅伴式洗衣机。除此以外还有喷流式洗衣机、喷射式洗衣机、电磁式洗衣机、振动式洗衣机、高压式洗衣机、真空洗衣机、振动式洗衣机、悬立式双波轮洗衣机等其它种类。基本没有形成市场销售产品，较难觅踪影，其他分类洗衣机也在不断出现，种类繁多。

目前洗衣机市场，各种新水流、双动力、手搓式、离心三合一、海尔集团的双动力洗衣机、日本松下新产品斜式滚筒洗衣机、将洗衣、甩干与烘干融为一体洗衣机、不用洗衣粉的洗衣机或者应用现代控制技术的全自动及模糊控制洗衣机等。它们的基本构架仍然是“波轮”或是“滚筒”。近10年来，洗衣机各种专利申请达2000多项，新材料、新技术、人工智能、环保健康等技术在洗衣机上不断应用。水气双循环洗涤、气泡洗涤，双板揉搓式、电磁力振搓、活塞式。探索与创新、发明与突破在不断继续，新机构、大手笔、原创性、结构简单、洗涤效果更佳的新一代洗衣机不断创新出来。由海尔集团提供的信息，世界范围内市场销售的洗衣机基本是“波轮”或“滚筒”两大主结构机型，大的突破至今没有出现。手搓式、新水流、离心三合一等都是在此主结构下的局部改进。

“波轮式”洗衣机，电动机的能量由波轮通过水为中介传递到衣物上。在这个中介环节上，能量靠中介传送是它先天性的致命伤。它的用水有了一个最低限量，否则无法组织衣物的洗涤运动，从节水方面无大的突破。此外，大的水量导致等量洗涤剂兑出低浓度的洗涤液，是另一个致命伤。洗涤液浓度对洗净度的影响较大。在漂洗方面，用水量与频次同样不能减少。另外衣物容易缠绕。但波轮洗衣机结构简单、洗涤效率高于滚筒式，省电。

“滚筒式”洗衣机是直接赋能予衣物的，旋转的滚筒提升衣物又在重力作用下坠落，形成摔打、揉搓功效，较省水、衣物不缠绕、低磨损。但因机构构架上的缺陷也存在以下主要不足：①滚筒转动，前半周提升衣物获得能量，后半周衣物依赖于重力坠落不接受能，工作效率降低近一半，造成洗涤时间过长。②滚筒转速不能太高，因为离心力和重力方向相反，过高转速坠落不畅，导致衣物贴壁。③滚筒充满度不能太大，否则坠落距离过小，若增大滚筒直径虽然能增大坠落距离，但受外形尺寸的限制。④衣物始终处在滚筒的偏心位置，引起滚筒偏心阻力矩大，电机功率大。这些都是滚筒洗衣机的致命缺陷。

波轮式洗衣机靠圆柱筒底部波轮正反转拨动水流，然后水流带动衣物翻转洗涤。电动机的能量由波轮通过水为中介传递到衣物上。它的用水量不能太少，否则无法组织衣物的洗涤运动。此外，大的水量导致等量洗涤剂兑出低浓度的洗涤液，洗涤液浓度降低对洗净度的影响较大。在漂洗方面，用水量与频次同样不能减少。另外衣物容易缠绕。为了提高机械能的作用效果，出现“手搓式”和海尔集团发明的“双动力”洗衣机，其主结构沿用圆柱形滚筒和底部波轮形式，实现波轮和滚筒以反方向旋转，从而实现对衣物的更大水流冲击和扭转效果，但用水量大、易缠绕等问题仍然存在。

滚筒式洗衣机是直接赋能予衣物的，省水、磨损小、缠绕性差。旋转的滚筒提升衣物又在重力作用下坠落，形成摔打、揉搓功效。但因滚筒转动，前半周提升衣物获得能量，后半周衣物依赖于重力坠落不受能，工作效率降低近一半，另外滚筒转速不能太高，造成洗涤时间过长，费电。其次滚筒充满度不能太大，否则衣物坠落距离过小；而衣物若保持大的偏心位置时，会引起滚筒偏心阻力矩大，电机功率大。从结构角度看，滚筒洗衣机的结构相对复杂，价格昂贵。

美国专利US6,220,063公开了一种双波轮呈锐角布置的新结构洗衣机，二个波轮呈球冠状，内表面与普通波轮结构相似，即有多条凸楞式叶片用于拨动水流。此结构洗衣机的优点是省水、磨损小、洗涤效果好、使用方便。双波轮对衣物有翻转作用，具有波轮洗衣机的洗涤功效。该洗衣机由吊板下面的电机输出轴驱动，经离合器，中心齿轮轴，换向齿轮，两对称齿轮，波轮外周背面传动齿轮啮合两球冠波轮旋转，经过这一系列齿轮传动链，电机的动力经过一定减速后传递给双球冠状波轮，波轮可实现同向和同速旋转。此洗衣机的不足之处在于相对结构复杂，对衣物同样产生缠绕，甩干旋转部件重，甩干功能不好，双球冠传动啮合齿轮在洗涤液中。海尔集团发明类似结构洗衣机，为悬立式双波轮洗衣机，专利申请号200510080134.X；此洗衣机传动进一步简化，两个波轮的安装夹角进行了优化，最优夹角为60°，主结构形式没有大的突破。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，针对目前洗衣机在技术上的不足，提供一种球形滚筒结构的新型洗衣机及其相应的洗涤方法，融合滚筒和波轮洗衣机的优点，以省水、省电、低磨损和缠绕的球形滚筒洗衣机。

为了实现上述发明目的，本发明的整机结构的组成包括：电机，传动带及带轮，换向转速箱，短轴，左右半球壳，半球连接轴承，上下壳体，进出水口，支撑轴承，球滚筒门，上盖门和带轮紧固器；作为本发明的特征部件，其球形滚筒包括左、右半球轴及带轮，左、右半球壳，连接轴承，球滚筒门，左、右短轴，滚筒轴承内、外圈和滚筒内凸棱组合而成，球形滚筒的左右两个半球壳中间采用滚子轴承形式连接，左右半球壳以两个相等的转速逆向转动，形成对筒内衣物的扭搓作用，实现波轮式双动力洗衣机以及手搓式洗衣机的功效，左右半球壳以两个相同转速同向转动，实现衣物的甩干功效。

本发明整机底部左侧固定设置有电机，右侧设置有换向转速箱，电机上的输出轴力分别与左、右传动带及带轮联动，并经换向转速箱改变右传动带及带轮的转向，刚性上、下壳体经由左、右短轴固连成一体并形成短轴转动结构，左、右短轴两端分别设置有带轮紧固器，在上、下壳体形成的球形空间内左、右对称结构设置有分别绕左、右短轴转动的左、右半球壳，两个半球壳由半球连接轴承密封连接组成球形滚筒并形成可独立转动的封闭旋转结构，上壳体右侧上部设置有上盖门与右半球壳上的球滚筒门对应，左、右短轴、支撑轴承及左、右传动带及带轮联动组成转动支撑与动力传动机构，左、右半球壳对接处底部设置有出水口，上壳体顶部设置有进水口直接通入球形滚筒内。

本发明的结构是：球形滚筒分为两个半球壳；两半球壳在中间赤道处连接，连接处设置有半球连接轴承，轴承的内圈与外圈分别连接在两个半球上，保证两半球正反旋转自如；两个半球壳将在一条中心线上组合，半球壳两端为各自旋转和支撑的左右短轴，短轴的一端连接半球壳，另一端连接传动带轮，短轴中部由支撑轴承支撑；球筒体上设置有小孔，便于洗涤液的进入和排出；两个半球壳的内侧处，短轴的连接部位设置有凸起的3～5个叶片；在一个半球壳上开有取放衣物球滚筒门，球滚筒门为内封闭结构；球形上下壳体作为盛水和支撑球形滚筒。

本发明的滚筒轴承是依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件；滚筒轴承由内圈、外圈组成；滚筒轴承内圈与外圈分别固结在左右两个半球壳上，内圈和外圈在宽度上具有扶正作用，保证两个半球壳的同轴度要求，同时发挥转动和支撑作用。

本发明的球形滚筒上设置有的取放衣物的球滚筒门的弧度与球壳同为一个半径；球滚筒门设置在球壳内侧，一端为铰链连接，另一端为卡扣结构，从外部可手工关闭此门或打开卡扣；当衣物在洗涤过程中，衣物的离心力作用压住此门，不易自动打开或脱离；球形滚筒外部的静止盛水壳体上部设置有上开式上盖门方便衣物的取放。

本发明的球形滚筒的左、右短轴分别由上下壳体的支撑轴承支撑，其轴承瓦宽度为35-55mm，轴承瓦内侧隔水密封，宽的轴承瓦保证两个半球壳的同轴度和正常旋转，支撑壳体在轴承瓦处有足够的强度，两个支撑轴承外端分别设置有带轮。

本发明的电机采用变频调速双轴输出电机，一个输出的电机带轮经传动带直接驱动一侧半球带轮；电机另一输出轴经过换向转速箱、传动带及带轮传到另一侧半球带轮；换向转速箱为行星齿轮传动，结构紧凑；由于左右半球壳在洗涤时转速方向相反，由行星轮结构实现左右半球转向相反，传动比为1；当衣物高速脱水甩干时，换向转速箱要实现左右半球转向和转速相同，换向转速箱内设置有定位刹车机构，依据控制指示对半球壳进行定位刹车。

本发明设置有控制系统和烘干装置实现全自动式控制模式。

本发明的球形滚筒和上、下壳体均为球形结构组成，相互间距10-15mm，整机支撑外壳尺寸为640×660×780mm，主体为方柱形，上盖门为圆形；整机机体采用塑料材料整体注塑而成，球滚筒门倾斜设置，方便衣物的放入和取出。

本发明建立在对球形结构及混沌理论的基础上，对洗涤工艺深层的机理深入研究，在对现有滚筒和波轮洗衣机的结构作了解析，探索创新出与其耦合的新型机构。主结构为球形滚筒，球体是自然界最简单和完美的立体形式，球体运动是阻力最小的理想形体运动。衣物在球形滚筒内实现空间立体运动，可随球形滚筒立体旋转，又受左右半球壳内部凸棱叶轮的推挤和左右半球所带来的拧的作用，衣物可实现空间4个自由度的运动。球形滚筒的旋转具有目前滚筒洗衣机的优点；半球波轮的正反旋转又具有目前波轮洗衣机的特点；而两半球的相互反向旋转体现了手搓式原理和双动力特点。洗涤时，水位可在球形滚筒1/4位置或漫过衣物便可，可有效提高洗涤剂浓度，有利于对污渍的有效剔除。漂洗时水位可在球形滚筒的1/3～1/2处，由于盛水壳体为球壳，在节水方面较明显。

本发明与现有技术相比具有以下几个优点：一是在主结构形式上的突破，球形滚筒可实现左右半球相对旋转和同步旋转，结构简单，运动性能好；二是所述球形滚筒洗衣机充分综合了目前滚筒、波轮、“手搓式”和双动力洗衣机的特点，利用了球形滚筒得已融合实现，衣物洗涤实现了空间多自由度运动，具有翻转、挤压、摔打、拧的效果，机械能利用率高，洗涤效果好；三是球形滚筒和外筒，底部尺寸小，充水量少，达到省水的目的；四是球形滚筒运转性能好，传动简

捷，省电节能。

附图说明：

图1是本发明的整机主体剖面结构原理示意图。

图2是本发明的球形滚筒结构原理示意图。

图3是本发明的球形滚筒分体结构原理示意图。

具体实施方式：

本发明整机结构的组成包括：电机1，传动带及带轮2和15，换向转速箱16，左、右短轴3和12，左、右半球壳5和9，半球连接轴承8，上、下壳体7和14，进、出水口6和17，支撑轴承4，球滚筒门10或23，上盖门11和带轮紧固器12；作为本发明的特征部件，其球形滚筒包括左、右半球轴及带轮，左、右半球壳21和24或5和9，连接轴承22，球滚筒门23或10，左、右短轴26和29或3和12，滚筒轴承内、外圈28和27和滚筒内凸棱30组合而成。

本发明设计结构外形为立方柱，上面为球面，衣物取放开口在球面上，操作方便；内外共分三层，最内层为不锈钢材料制造的球形滚筒；第二层为塑料材料成型的盛水桶，基本形状为球形；最外层为外壳由上、下壳体构成，由塑料或板金制造，用来支撑和悬挂内部结构。本发明洗衣机工作时，由上部进水，下部放水，由自动控制系统控制。开始洗涤时，水与洗涤剂一同进入盛水容器下壳体14内，洗涤用水依据侵过衣物便可，基本占球形滚筒下部的1/4—1/3位置。左右两个半球壳分别以相同或不同的速度反向旋转。滚筒内衣物由滚筒带动旋转，同时由滚筒内凸棱搅动衣物和水，使衣物翻转和抛甩，形成立体多自由度运动，达到滚筒式洗衣机和波轮式洗衣机的共同效果。同时，衣物在球滚筒下部时侵入水，转到离开水面，靠翻转、抛甩和衣物之间相互碰撞挤压，再加衣物下落的摔打，更好的提高洗涤效果。在漂洗过程中，水位略有提高，球形滚筒的漂洗运动与洗涤时相同。甩干脱水阶段，由换向转速器使两半球壳达到同方向旋转，转速相同并较高，确保达到规定干湿度要求。本设计的球形滚筒与内波轮凸棱结构可实现较高洗净比，节省时间，低磨损，同时节水节电效果明显。

所述本球形滚筒洗衣机的主体结构为球形滚筒结构，附图3为球形滚筒拆分轴侧图，反映球形滚筒的组成零件及内部凸棱结构。

电机1通电后旋转，左传动带及带轮2直接驱动左半球壳5旋转；电机1右侧轴经过换向转速箱16使旋转方向变向，经右传动带及带轮15驱动右半球壳9旋转，从而实现球形滚筒的工作要求。

所述球形滚筒结构整体为同一内径的左右半球壳21和24或5和9，取不锈钢材料制作。左右半球壳上布满水孔，便于洗涤液的自由进出。球壳内有叶轮功能的凸棱，呈直线状或螺旋状。球壳赤道上有连接轴承22，轴承使整球壳分为左右两个半球壳21、24。连接轴承22具有连接两半球、方便转动和定位作用。滚筒轴承内圈28固接在一侧半球上，外圈27固接在另一侧半球上，滚筒轴承内外圈27和28之间有滚动体，组成具有转动和定位作用的连接轴承，从而实现两半球壳反向或同向旋转自如；右半球壳24上开制取放衣物的球滚筒门23或10，此门为内开式结构，上端用铰链连接，下端有卡结结构，从外部容易打开，球形滚筒工作时，靠离心力作用使此门始终能保持关闭状态。球形滚筒两端有传动左右短轴26和29或3和12，两短轴与半球壳连接靠补强圆及一体的轴套来实现，补强圆和轴套分别固结在半球壳的旋转中心线上。左右短轴26和29外端分别安装传动带轮20、25。整套球形滚筒结构安装在它外部的球形盛水壳体上，左右短轴3、12与支撑轴承4形成转动副，支撑轴承4的轴瓦与盛水的下壳体14固结；盛水的下壳体14为凹球面结构，外部有加强筋板；壳体上部为球壳状的上壳体7，其上制有进水口6和挡水的上盖门11，挡水的上盖门11为上翻式开门结构，关闭后具有一定密封作用。

所述球形滚筒洗衣机的整体外形结构用塑料铸件或板金组合件制备而成，上侧向开门，结棱处大半径圆弧过度；外形壳体支撑整个内部机件，同时连接控制系统组件，面板控制按钮，进出水接管，制有洗涤剂加入盒，具有平衡和减振功效。

Claims (7)

1.一种球形滚筒洗衣机，其特征在于整机底部左侧固定设置有电机，右侧设置有换向转速箱，电机上的输出轴力分别与左、右传动带及带轮联动，并经换向转速箱改变右传动带及带轮的转向，刚性上、下壳体经由左、右短轴固连成一体并形成短轴转动结构，左、右短轴两端分别设置有带轮紧固器，在上、下壳体形成的球形空间内左、右对称结构设置有分别绕左、右短轴转动的左、右半球壳，两个半球壳由半球连接轴承密封连接组成球形滚筒并形成可独立转动的封闭旋转结构，上壳体右侧上部设置有上盖门与右半球壳上的球滚筒门对应，左、右短轴、支撑轴承及左、右传动带及带轮联动组成转动支撑与动力传动机构，左、右半球壳对接处底部设置有出水口，上壳体顶部设置有进水口直接通入球形滚筒内。

2.根据权利要求1所述的球形滚筒洗衣机，其特征在于球形滚筒分为两个半球壳；两半球壳在中间赤道处连接，连接处设置有半球连接轴承，轴承的内圈与外圈分别连接在两个半球上；两个半球壳在一条中心线上组合，半球壳两端为各自旋转和支撑的左右短轴，短轴的一端连接半球壳，另一端连接传动带轮，短轴中部由支撑轴承支撑；球筒体上设置有小孔，便于洗涤液的进入和排出；两个半球壳的内侧处，短轴的连接部位设置有凸起的叶片；在一个半球壳上开有取放衣物球滚筒门，球滚筒门为内封闭结构；球形上下壳体作为盛水和支撑球形滚筒。

3.根据权利要求1所述的球形滚筒洗衣机，其特征在于滚筒轴承是依靠元件间的滚动接触来支承转动零件；滚筒轴承由内圈、外圈组成；滚筒轴承内圈与外圈分别固结在左右两个半球壳上，内圈和外圈在宽度上具有扶正作用，两个半球壳同轴度。

4.根据权利要求1所述的球形滚筒洗衣机，其特征在于球形滚筒上设置有的取放衣物的球滚筒门的弧度与球壳同为一个半径；球滚筒门设置在球壳内侧，一端为铰链连接，另一端为卡扣结构，从外部可手工关闭此门或打开卡扣；当衣物在洗涤过程中，衣物的离心力作用压住此门，不易自动打开或脱离；球形滚筒外部的静止盛水壳体上部设置有上开式上盖门方便衣物的取放。

5.根据权利要求1所述的球形滚筒洗衣机，其特征在于球形滚筒的左、右短轴分别由上下壳体的支撑轴承支撑，其轴承瓦宽度为35-55mm，轴承瓦内侧隔水密封，支撑壳体在轴承瓦处有足够的强度，两个支撑轴承外端分别设置有带轮。

6.根据权利要求1所述的球形滚筒洗衣机，其特征在于球形滚筒和上、下壳体均为球形结构，相互间距10-15mm，整机主体为方柱形，上盖门为圆形；整机机体采用塑料材料整体注塑而成，球滚筒门倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的球形滚筒洗衣机，其特征在于球壳内有叶轮功能的凸棱，呈直线状或螺旋状；球壳赤道上有连接轴承，轴承使整球壳分为左右两个半球壳；连接轴承具有连接定位作用；滚筒轴承内圈固接在一侧半球上，外圈固接在另一侧半球上，滚筒轴承内外圈之间有滚动体，组成具有转动和定位作用的连接轴承；整套球形滚筒结构安装在外部的球形盛水壳体上，左右短轴与支撑轴承形成转动副，支撑轴承的轴瓦与盛水的下壳体固结；盛水的下壳体为凹球面结构，外部有加强筋板。

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