一种有助于搓揉与脱水稳定性的洗衣机内筒 本发明涉及洗衣机领域。
现有技术中，中国实用新型(CN2159403Y)公开了一种球搓式洗衣机，该洗衣机内筒侧壁上均匀镶嵌很多与轴线平行的凸起塑胶条或木质条，洗涤时再向内筒里投放一种一定数量的(大小一定)有助于搓揉作用的洗涤球，为减弱内筒旋转时，洗涤球与内筒内壁间发出的撞击声，洗涤球外表包覆着兼有防水耐腐作用的塑胶套。内筒旋转时由凸起的塑胶条带动衣物滚转摔打，同时洗涤球与衣物不断发生摩擦得以将衣物洗漂干净。这里我们不难看出，该技术对于使用者的不便利性，即洗衣结束后，势必要将这些小洗涤球一一从衣物的包裹之中择出。中国实用新型还公开了申请人为同一人的名为《脱水机自动均衡件》(CN2076568U)和名为《离心机脱水自动补偿件》(CN2084942U)的两项技术，因这两项技术的工作原理基本一致，在此只以《脱水机自动均衡件》为例。这项技术的核心是以一个或多个内部密封着一定数量水的软质(如橡胶)的环形管套装或固定在内筒内侧壁上，这种环形管可以有多组。其工作原理是：脱水时衣物堆积多的区域其离心力要大于堆积少的区域，因而衣物对围在内筒内侧壁一圈上的软管便形成了大小不同的压力，压力大的区域管内的水就被压迫流到压力小地区域。由此起到均衡内筒旋转稳定的作用。它的原理是可行的，但对于内筒侧壁上摆置的很不均匀的情况，它的作用恐怕是有限的，况且它的出发点并不在于要将衣物摆置均匀，而是要适应这种不均匀。
本发明就是为解决上述问题和目前所有型类全自动洗衣机普遍存在的搓揉不细致和不全面，脱水时均不易平稳的问题而设计的。
图1是内筒(1)侧壁的俯视示意图，在图上可以看出三条曲面凸筋(5)上分别装有滚轮(2)，滚轮(2)在凸筋(5)顶部所开口处露出部分的弧度，与凸筋(5)的原有弧度顺滑衔接。在图1上还可看出在距每相邻两条凸筋(5)等距的与凸筋(5)走向平行的内筒侧壁的三条线上，也分别装有滚轮(2)。
图2是内筒(1)的立体局部图，图上画有一个已装好的形状为多棱圆柱体且体表面均匀密布球形小凸起点的滚轮(2)，和对滚轮(2)起支承作用的固定在内筒外侧壁上的一对轴套(3)与(3′)；另外图2上还画有一个尚未装上滚轮(2)的开在内筒侧壁上的开口，开口的几何形状与滚轮(2)的侧投影形状完全相似，只是面积略大，以保证处于其间的滚轮(2)能够自由顺畅的转动；图2上还画有孔径大小统一的甩水孔(4)。
图3是内筒(1)的立体局部图，图上齐整的边缘线是将内筒(1)的筒底齐整切掉的结果，锯齿形线是内筒(1)侧壁的不规则折断线，上面画有一条曲面凸筋(5)，和曲面凸筋(5)上被截掉两段曲面后所留下的开口，该开口就是为安装滚轮(2)所设置的，其长度比滚轮(2)的柱体侧面长度略长，其宽度应能使滚轮(2)露出部分的柱体侧面弧度与凸筋(5)原有曲面弧度顺滑衔接，并能使滚轮(2)顺畅自如的转动。本图上还有甩水孔(4)。
图4是轴托架(7)与(7′)的形状示意图，在(7)与(7′)上各开有一个可嵌入轴凸(6)与(6′)的小圆孔。
图5是本发明内筒(1)被用于立轴波轮式或搅拌式洗衣机时，洗漂衣物时滚轮(2)有助于搓揉的示意图(俯视下)，图中箭头V1代表衣物随水流转动的旋转方向与速度；V2代表所有滚轮(2)被衣物摩擦而产生的自转的方向和速度。
图6是本发明内筒(1)被用于立轴波轮式搅拌式洗衣机脱水时，滚轮(2)疏散衣物团的工作示意图(俯视下)，图中箭头V1代表内筒(1)的旋转方向与速度，V2，V3，V4分别代表衣物团的不同部位所发生的相对于内筒内侧壁旋转方向相反的滑动的方向和速度；V5，V6，V7分别代表三组滚轮(2)发生的自转的方向和速度。
图7是当衣物团被完全摆置均匀后，不再发生相对内侧壁的滑动，因而所有滚轮(2)的自转也都是停止的示意图(俯视下)。
图8与图9是当本发明用于水平轴滚筒式洗衣机时，洗漂时的两幅连续工作示意图(前视图)，图8中V1代表内筒旋转方向与速度，V2代表衣物团相随而动的运动方向与速度，该图8中V1＝V2，与衣物团相接触的所有滚轮(2)均未发生自转。图9中V1代表内筒旋转方向与速度，V2代表衣物团相随而动的运动方向与速度，该图9中V2＜V1，该团衣物发生了相对于内侧壁来说的相对滑动，V3与V4分别是两组滚轮(2)所发生的自转的转动方向与速度。
图10和图11是本发明用于水平轴滚筒式洗衣机时，脱水时的两幅工作示意图(前视图)。图10中：V1代表内筒的旋转方向与速度，V2，V3分别代表衣物团的不同部位发生的相对于内筒内侧壁的方向相反的相对滑动方向与速度；V4，V5，V6，V7别代表与衣物团接触的滚轮(2)所发生的自转的转动方向与速度。图11表示当衣物团被完全摆置均匀后，不再发生相对滑动，而是紧紧贴附在内筒内侧壁上，随内筒同步同速度旋转，此时所有的滚轮(2)均不再发生自转现象。
图12和图13表示滚轮(2)的另外两种形状，在其上各有轴凸(6)与(6′)且它们的体表面也都有凸起的棱和均匀分布的小凸起点，为图示方便，在此未画出。
图14表示另外一种形式的滚轮(2)与轴套(3)与(3′)的装配示意图，细长轴(8)穿入滚轮(2)后，两端露出部位嵌入轴套(3)与(3′)内。为图示方便，滚轮(2)体表上凸起棱和球形小凸起点均未画出。
本发明同现有技术相比，具有很多优点，现参照各附图比较和说明如下：普通型内桶的波轮洗衣机洗衣时，浸没于水中的衣物团随水流分别做间歇性顺时针或逆时针方向的转动，因内筒内侧壁上一般都比较光滑，因而对与之相擦而过的衣物基本上不产生搓揉作用。但采用本发明技术后的内筒，因其内侧壁上安装了按一定规则均匀分布的一定数目的可自由转动的滚轮(2)，这样在衣物团同样随水流做间歇性正反方向转动时，衣物团将对所有的滚轮(2)产生具有一定正压力的摩擦力，摩擦力导致所有的滚轮(20发生自转，自转的结果是滚轮(2)特有的凸起棱与球形小凸起点对衣物产生均匀、细致和全面的搓揉，如图5所示意的情况。由此我们可以看出本发明在用于立轴波轮式或搅拌式全自动洗衣机洗漂时，有助于搓揉作用的原理和它优于一般其它各种形式内筒的本质上的特性。对于采用普通内筒技术的立轴波轮式或搅拌式全自动洗衣机来说，其脱水时的工作原理是这样的，即：由于各衣物团及衣物团的各个部位与内筒内侧壁的接触面积不同，接触面间的正压力不同和各接触面上的衣物质地的不同(亦即摩擦系数不同)，因此当内筒突然高速旋转时，各衣物团在内筒内侧壁接触面间产生的摩擦力就很不相同，而且还由于各衣物团之间的交缠、杂错和牵扯的复杂性，它们便会获得各不相同的加速度和速度，与内筒内侧壁旋转的加速度(角加速度)相同的，立即会贴随内侧壁同步高速运转，与内侧壁加速度相比要小的各衣物团，必然要经过一段时间后才能达到与内侧壁同步的运转速度，而且很显然这时的这些衣物团必然发生了相对于内侧壁的相对滑动或者说位移，根据各衣物团发生的或者不滑动或者滑动但滑动的距离又各不相同，内筒内的各衣物团得以在内侧壁上疏散开来。但这种滑动性疏散效果经常都不是很好的。这是因为在突然发生的各衣物团随内筒内侧壁或等速，或略低速或更低速的迅速旋转中，各衣物团会获得在短瞬间从没有到极大的离心力，离心力使各衣物团对内侧壁形成同步正比迅速增大的正压力。大家知道在物理力学上，两个相互接触的物体，其接触面之间产生的相对运动的摩擦力在摩擦系数一定时，摩擦力正比于正压力。正是这一主要原因，所以各衣物团在内筒内侧壁上滑动的位移是极其有限的而且是短瞬间即止的，因而各衣物团经常不能均匀的顺序的疏散开来。因此目前市场上销售的很多品牌的立轴波轮式全自动洗衣机大多贴有一标牌，上面写有大致的内容：‘有时机器会突然停止脱水，而重新向桶内注水，这是为使衣物摆置均匀而设的正常程序，并非故障，当上述动作重复三次后仍不平衡，机器将会鸣叫警示，请您亲自将衣物摆平’.....。本发明技术恰好能克服以上所述普通型内筒的不足以及所列举的《脱水机自动均衡件》的不足之处。本发明技术的原理是：利用可自由转动的滚轮(2)可以帮助各衣物团依次顺序地发生较大距离的位移，众所周知滚动摩擦力要远远小于滑动摩擦力，所以尽管各衣物团对内筒内侧壁的正压力在短瞬间迅速增大(亦即接触面间摩擦力迅速增大)，但滚轮(2)仍可帮助衣物团移动一较大距离的位移，直到接触面间的摩擦力大到一定程度时各衣物团的移动才会停止；另外滚轮(2)还有一个作用就是当与它接触的衣物团在它上面滚擦而过时，滚轮(2)会发生快速自转，这种自转有助于将该团衣物打散或将下一团移动过来的衣物打散，同时它还有助于挤压掉衣物团的多余水分。图6所画的示意图和图7的示意图恰是对上述分析的形象化的体现。由此我们得出了本发明用于波轮式或搅拌式全自动洗衣机时有助于脱水稳定性的优点和区别于其它普通内筒的本质上的优点。对于普通内筒的水平轴滚筒洗衣机来说，它的洗漂原理是：当内筒低速间歇性正反方向旋转时，由于衣物团与内筒内侧壁(包括凸筋)接触面之间摩擦力的作用，接触面各部位的衣物就会随内筒内侧壁做等速或略低速或更低速...的相随运动，等速时衣物团于内筒内侧壁在接触面间无相对运动发生，衣物团略低速或更低速或...时则接触面间产生了相对运动，即衣物团在内筒内侧壁表面上发生了打滑的现象。另外远离接触面的衣物团的各部位，因未受到或直接受到接触面间摩擦力的作用，其原有的惯性作用将使这些部位尽量保持静止，因此整团衣物在这两种不在同一直线上(即两种相向的力未穿过该衣物团的实效重心处)力的作用下，将发生滚转。而且还由于衣物团在随内筒内侧壁滚转升高到一定高度时，随重力影响的逐渐加大，该衣物团也会摔落而下。衣物团的连续不断的滚转和摔打，就是普通内筒型滚筒式洗衣机洗漂衣物的工作原理。采用本发明技术的水平轴滚筒式洗衣机，其内筒的最大特点就是在三条曲面凸筋(5)上分别按一定规则安装了一定数目的可自由转动的滚轮(2)，在距每相邻两条凸筋(5)等距的内筒侧壁的三条线上也分别装了一定数目可自由转动的滚轮(2)。洗衣时，当衣物团与内筒内侧壁接触面间的摩擦力使该衣物团接触面各部位以和侧壁等速的速度相随而运动时，很显然被衣物团压埋在下面的所有滚轮(2)都不会发生自转的。此时凸筋(5)的作用无异于普通型内筒上的凸筋，而另一串被衣物团压埋的滚轮(2)也可暂时看做是一条特殊的凸筋，正如图8所示意的，图8中V1代表内筒的旋转方向和速度，V2代表衣物团相随内筒内侧壁而运动的运动方向和速度。此时V1＝V2，相关的所有滚轮(2)均未发生自转。但当一衣物团以比内筒内侧壁运动速度略低或更低的速度相随而运动时，很显然该衣物团发生了相对于内侧壁来说的滑动，滑动的结果使被压埋的滚轮(2)发生了自转，而自转的结果是对接触而过的衣物团的相关部位产生了细致与全面的搓揉作用，正如图9所示意的那样，图9中V1代表内筒的旋转方向和速度，V2为衣物团随内侧壁而运动的方向和速度，V2＜V1，因此该团衣物在内侧壁上发生了打滑现象，V3和V4为衣物团打滑后导致两组滚轮(2)分别发生的自转的方向和速度。总之由于衣物团形状随时发生的千变万化，接触面的实际情况(如正压力、摩擦系数等参数)也是瞬息万变的，因此曲面凸筋(5)上串列的滚轮(2)和不在凸筋(5)上的串列的滚轮(2)在与衣物团接触时就随时随刻都处在瞬息而变的转与不转之中。不转时，所有的滚轮(2)的串列都可以被看做是普通凸筋的作用，因这种特殊的“凸筋”在本内筒内侧壁上共有六条，所以显然它们极大的增加了对衣物团的搓揉力度；而在滚轮(2)串列转动(自转)时，滚轮(2)体侧凸起的棱和均布的球形小凸起点同样对衣物团产生了全面与细致的搓揉，从这里我们也不难看出当本发明技术被用于水平轴滚筒式洗衣机时，它的有助于搓揉的不一般性。当本发明技术用于水平轴滚筒式洗衣机脱水时，其有助于内筒旋转稳定性的原理与用于立轴波轮式时的原理基本相同，也是利用滚轮(2)对衣物的滚动作用，使衣物团顺序地产生与内筒内侧壁旋转方向相反的相对滑动，使筒内所有衣物团获得最终与内筒旋转速度同步的时间尽量延长，借此以消除衣物团离心力瞬间迅速增大，致使对内筒内侧壁正压力的瞬间同步正比迅速增大，从而使衣物团沿内筒内侧壁顺次滑动距离过短的弊端，它通过帮助衣物团顺序延长滑动距离达到将衣物团尽量疏散均匀实现有助于脱水稳定性的目的。图10所示的内容是：箭头V1为内筒(1)脱水初始时某一时刻的旋转方向和速度，V2和V3分别表示衣物团的两个不同部位发生的相对于内筒内侧壁并与内侧壁运动方向相反的滑动的方向和速度，V4，V5，V6，V7分别表示不同部位的滚轮(2)在衣物团的擦动下发生的自转的方向和速度，图11表示经过一段时间后，内筒内的所有衣物团在所有滚轮(2)的帮助下被疏散摆置均匀后的状态，此时因衣物团不再发生任何相对滑动现象，所以所有的滚轮(2)都处于不再自转的状态。
本发明同现有技术相比具有结构紧凑、洗净度高、不伤衣物、省水、省时省电及脱水时更加稳定的优点，特别是对水平轴滚筒式洗衣机来说，可以极大缩短洗漂的时间和极大提高脱水的平稳性，因脱水平稳性的极大提高因而可以较大幅度地提高脱水电机的转速。另外水平轴滚筒型洗衣机内沉重的水泥配重(或其它配重)的重量可以考虑大幅度地削减，从而使该种机型的洗衣机无论是在家居使用，还是在工业制造和运输时都达到一个崭新的轻捷与方便的新飞跃。另外还由于脱水时平稳性的极大提高，因此本发明技术在应用于世界流行的三种洗衣机时(指滚筒式、波轮式和搅拌式)无论是用于那一种都可以使洗衣机的减震部件、电机、传动机构、辅助电路、电脑程序芯板及机械和电动程序器及整体承重框架同时达到极大地延长使用寿命的作用，总之所有这一切都恰好是本发明的优点所在和本发明技术的最终目的的所在。