Способ определения массы белья внутри стиральной машины барабанного типа

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ БЕЛЬЯ ВНУТРИ СТИРАЛЬНОЙ МАШИНЫ БАРАБАННОГО ТИПА Предложен способ определения массы белья внутри стиральной машины барабанного типа,такой как промышленная стиральная машина, согласно которому определяют массу пустого барабана стиральной машины, загружают белье в барабан, распределяют белье в барабане путем вращения барабана с первой угловой скоростью вращения (1), вращают барабан со второй угловой скоростью вращения (2), которая превышает его первую угловую скорость вращения (1), с тем,чтобы масса белья распределилась стабильным и, по существу, сбалансированным образом по внутренней поверхности барабана с образованием в результате маховика белья с постоянным моментом инерции, задают третью (3) и четвертую (4) угловые скорости вращения барабана,каждая из которых имеет значение между первой (1) и второй (2) угловыми скоростями его вращения, причем четвертая угловая скорость вращения (4) превышает третью угловую скорость вращения (3), вращают барабан с третьей угловой скоростью вращения (3), а затем с четвертой угловой скоростью вращения (4), измеряют энергию, потребляемую электродвигателем привода барабана для перехода барабана с третьей (3) на четвертую (4) угловую скорость его вращения, и по измеренному значению указанной энергии определяют массу барабана с бельем и определяют массу белья внутри стиральной машины как разницу массы барабана с бельем и массы барабана без белья. Берти Лучано Акилле Луиджи (IT) Медведев В.Н. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ГРАНДИМПЬЯНТИ ИЛЕ АЛИ С.П.А. Настоящее изобретение относится к способу определения массы или взвешивания массы стираемого белья внутри машины. Полное и оптимальное выполнение цикла стирки стиральной машины связано с последовательным выполнением различных этапов, в течение которых белье подвергается обработке, необходимой для получения желаемой очистки. Ресурсы, которые обычно машина использует в течение цикла стирки, - это вода и стиральный порошок для обеспечения цикла стирки; электроэнергия для работы электродвигателя, перемещающего корзину; и электроэнергия, пар или горячая вода для нагрева моечного бака. Исследования, выполненные в этой области техники заявителем, так же как и приобретенный опыт,указывают, что существует оптимальное соотношение между количеством воды, требуемой для стирки белья с полосканием, и массой белья, помещенного в стиральную машину. В течение всего своего срока службы стиральная машина выполняет различные стиральные действия, постоянно повторяя запрограммированные циклы, при различных состояниях нагрузки. Со временем стиральная машина выполняет стирку в полностью автоматическом режиме, соответствуя программированию, определяемому временем ее покупки, установки, а также программированию,выполненному пользователем. Обычно эти циклы приспособлены для работы с максимально допустимой нагрузкой. Если машина по абсолютно произвольной причине не загружена полностью и использует только часть своей, по отношению к номинальной, мощности, она, тем не менее, использует номинальное количество воды в баке, даже когда в этом нет необходимости. Следовательно, в таких условиях устройство будет использовать больше ресурсов, чем это в действительности необходимо для обработки помещенного в него белья. Работа стиральной машины с частичной загрузкой влечет за собой серию не прямых затрат, таких как: большее время наполнения водой, чем нужно в действительности; большие затраты стирального средства; большее количество воды; большее количество энергии, требуемой для подогрева массы присутствующей воды; большие периоды времени, чем это необходимо для выполнения каждого конкретного этапа стирки, что приводит к более длинной общей продолжительности цикла; неправильное механическое стиральное действие. Перечисленные пункты в результате стиральных операций имеют эксплуатационные расходы,имеющие первостепенное значение в случае промышленных стиральных машин. Более того, тот факт, что стиральную машину с частичной загрузкой используют в течение времени больше теоретического, в течение которого она могла бы обеспечить цикл, также влечет за собой уменьшение мощности стиральной машины по мере амортизации ее стоимости, без снижения, аналогичного снижению использования человеческих ресурсов, предназначенных для ее эксплуатации и техобслуживания. Известные и имеющиеся на рынке в настоящее время устройства позволяют взвешивать количество белья, загруженного в стиральную машину, так, чтобы оптимизировать количество воды, помещаемое в корзину. Обычно эти системы состоят из механического средства, соединенного с известными электронными датчиками, способными определять вес всего устройства: если известен вес тары, разница в весе составляет вес самого белья. Однако недостаток такой системы состоит в том, что она не очень точна, благодаря большой важности факторов, образованных составляющими веса конструкции стиральной машины в отношении ее допускаемой загрузки. Кроме того, такая система постоянно подвержена напряжению во время нормальной работы стиральной машины и, таким образом, может возвращаться к новому загрузочному тесту при других, не оптимальных в отношении определенных ранее условиях. Второй также известный тип систем, образованный вариантами систем, упомянутых выше, способен оценить вес только защитной корзины для белья, так что является более точным, чем системы, взвешивающие стиральную машину в целом. В любом случае наибольший недостаток этого второго типа систем заключается в том, что он предусматривает использование комплекта компонентов, имеющих значительную цену, иногда сравнимую со стоимостью самой стиральной машины. Третий тип взвешивающих систем предусматривает управление источником энергии, применяемым для перемещения корзины. С помощью ее измерения можно отличить, пустая стиральная машина или загружена, полностью или частично, с последующей автоматической установкой так называемой работы с половинной загрузкой, как происходит в домашних стиральных машинах. Определение половинной загрузки в любом случае очень приблизительное и не включает оценку точного значения массы белья, которую действительно можно использовать для точного пересчета значений воды, стирального средства и количества циклов. Цель настоящего изобретения - создать способ взвешивания стираемого белья внутри стиральной машины, способный устранить недостатки, обнаруженные известными типами взвешивающих систем и устройств. С этой целью задача изобретения - создать способ взвешивания, способный давать с приемлемой точностью количество белья, помещенного в стиральную машину, к которой оно применено. Другая задача изобретения состоит в создании способа взвешивания, позволяющего получить значение массы стираемого белья, которое удобно использовать для действительной оптимизации количества раз загрузки воды, количества моющего средства, количества воды, величину мощности электроэнергии, необходимой для нагрева имеющейся массы воды и продолжения этапов стирки. Другая задача изобретения - создать способ взвешивания, предназначенный для снижения не только стоимости, упомянутой выше, но также снижения отрицательного воздействия стиральной машины на окружающую среду. Другая задача изобретения - предложить способ взвешивания массы стираемого белья внутри стиральной машины, который легко применить к любой стиральной машине, без необходимости установки на нее особых устройств или обеспечения ее специальными модификациями. Указанные цели и задачи решаются за счет создания способа определения массы белья внутри стиральной машины барабанного типа, такой как промышленная стиральная машина, согласно которому определяют массу пустого барабана стиральной машины, загружают белье в барабан, распределяют белье в барабане путем вращения барабана с первой угловой скоростью вращения, вращают барабан со второй угловой скоростью вращения, которая превышает его первую угловую скорость вращения, с тем,чтобы масса белья распределилась стабильным и, по существу, сбалансированным образом по внутренней поверхности барабана с образованием в результате маховика белья с постоянным моментом инерции, задают третью и четвертую угловые скорости вращения барабана, каждая из которых имеет значение между первой и второй угловыми скоростями его вращения, причем четвертая угловая скорость вращения превышает третью угловую скорость вращения, вращают барабан с третьей угловой скоростью вращения, а затем с четвертой угловой скоростью вращения, измеряют энергию, потребляемую электродвигателем привода барабана для перехода барабана с третьей на четвертую угловую скорость его вращения, и по измеренному значению указанной энергии определяют массу барабана с бельем, и определяют массу белья внутри стиральной машины как разницу массы барабана с бельем и массы барабана без белья. Предпочтительно при распределении белья в барабане ускоряют его вращение от равной нулю угловой скорости вращения до первой скорости вращения барабана, которая находится в пределах среднего интервала скоростей и при которой центробежная составляющая силы, действующей на белье, соответствует весу белья, и вследствие этого белье прижато к барабану. Предпочтительно средний интервал скоростей составляет от 20 до 200 об/мин. Предпочтительно для осуществления вращения барабана со второй угловой скоростью вращения загруженный барабан ускоряют до второй угловой скорости вращения, с тем чтобы белье было подвергнуто действию, преимущественно нагрузки, создаваемой центробежной силой, и оставалось прижатым к барабану при любой скорости вращения, имеющей величину между первой и второй (2) угловыми скоростями. Предпочтительно при вращении барабана с первой угловой скоростью вращения (1) и затем со второй угловой скоростью вращения (2) момент инерции I общ системы, образованной барабаном и бельем, является, по существу, постоянным, даже при уменьшении скорости вращения в среднем интервале скоростей, лежащем между первой (1) и второй (2) угловыми скоростями вращения. Предпочтительно при измерении энергии, потребляемой вращательным электроприводом для перехода барабана с третьей угловой скорости вращения на четвертую угловую скорость вращения, снижают угловую скорость вращения загруженного бельем барабана до третьей скорости вращения, которая выше первой угловой скорости вращения, затем ускоряют барабан до четвертой угловой скорости вращения,которая ниже второй угловой скорости, и измеряют энергию, потребляемую электродвигателем привода для перехода барабана при угловом ускорении загруженного бельем барабана с третьей угловой скорости вращения на четвертую угловую скорость вращения. Предпочтительно осуществляют измерение энергии, потребляемой электродвигателем привода, при вращении пустого барабана. Дополнительные свойства и преимущества изобретения станут очевидны в большей степени из последующего подробного описания предпочтительного, но не единственного варианта осуществления способа по изобретению, показанного схематически способом не ограничивающего примера на прилагаемой фигуре, на которой построен график, на котором шкала времени находится на оси абсцисс, а шкала угловой скорости находится на оси ординат. Способ определения массы или взвешивания белья внутри стиральной машины, в частности для промышленных стиральных машин по изобретению, отличается тем, что он содержит следующие этапы: 1) оптимизация распределения белья в корзине; 2) определение маховика белья с постоянным моментом инерции; 3) измерение энергии, потребляемой приводом двигателя для перемещения корзины в течение заданного углового ускорения загруженной корзины. Первый этап оптимизации распределения белья в корзине стиральной машины, в которой применяют способ по изобретению, влечет за собой запуск стационарной корзины, ускоряющий режим ее вращения от 0=0 до первой скорости вращения, ниже упоминаемой как средняя, 1. Первая скорость вращения 1, например, находится в так называемом среднем интервале, который находится между 20 и 200 об/мин, согласно размерам корзины. При этой первой скорости центробежная составляющая силы, действующей на белье, сравнима с весом такого белья, и вследствие этого белье стремится распределиться и пристает к корзине, в которой оно находится. Выражение "маховик белья" означает массу белья, распределенную стабильным и, по существу,сбалансированным образом вплотную к внутренней поверхности корзины. Второй этап образования маховика белья с постоянным моментом инерции выполняют ускорением загруженной корзины до второй скорости 2, называемой высокой скоростью, которая выше 1. Это ускорение влечет за собой образование и успокоение маховика белья; фактически белье при этой скорости вращения, упоминаемой как "высокая скорость вращения", подвергается воздействию,главным образом, напряжения, вызываемого центробежной силой, и продолжает приставать к корзине при любом режиме вращения выше 1. При этой скорости вращения можно предположить, что момент инерции I общ системы, образованной корзиной и бельем, остается, по существу, постоянным, даже если скорость вращения уменьшается в среднем интервале скорости. Третий этап измерения энергии, потребляемой приводом двигателя для перемещения корзины в течение заданного углового ускорения загруженной корзины, обеспечивает снижение скорости вращения загруженной корзины от 2 до третьей скорости 3 вращения, которая выше 1 и, таким образом, средняя между 2 и 1; и последующее ускорение до скорости 4, которая ниже 2 и выше 1. На этом этапе допускают, что момент инерции I общ остается, по существу, постоянным. Затем измеряют энергию, потребляемую приводом двигателя для перемещения корзины в течение углового ускорения загруженной корзины от 3 до 4. Затем вращение корзины останавливают. Поскольку из физики известно, чтоEi, т.е. энергии, накопленной системой корзина-двигатель на скорости 4,и поскольку 3 и 4 известны и установлены заранее, определяют I общ. Таким образом, допуская, что начальное и конечное состояния вращения предварительно установлены, можно определить прямую пропорциональную зависимость между обменом энергии системы и массой поворачиваемого белья. Значение массы белья получают также подтверждением с помощью эмпирических тестов, применением функции корреляции между значением энергии, потребляемой системой, и загрузкой белья, находящегося внутри корзины. Значение энергии, доступной для углового ускорения массы, содержит две доли: одна для ускорения узла в сборе, образованного приводом двигателя и пустой корзиной, плюс доля от присутствия белья. Часть энергии от корзины известна выполнением замеров взвешивания с пустой корзиной и применяется с целью определения нетто, относящегося только к белью. Конечно, систему можно установить во всех случаях, когда это необходимо, чтобы быть в состоянии перетарировать нулевое значение корзины после текущего ремонта, износа или в других случаях. Энергию, подводимую системе в течение всего этапа взвешивания, можно определить точно при помощи приспособленных измерительных приборов, которые обычно встроены прямо в привод с переменной скоростью, что отличает современные стиральные машины. Значение массы подлежащего стирке белья очевидно должно быть связано при помощи приспособленных алгоритмов, реализованных для электронного узла управления стиральной машины, с другими переменными для того, чтобы управлять машиной автоматически. На практике обнаружили, что изобретение успешно выполняет намеченную цель и задачи. В частности, преимущество принятия этого способа взвешивания состоит в том, что он чрезвычайно прост, благодаря концептуальной и прикладной точке зрения. Фактически, для осуществления взвешивания с помощью этого способа нет необходимости модифицировать конструкцию известной стиральной машины никаким способом: все существующие стиральные машины могут взвешивать белье этим способом и знать помещенную в них загрузку. Более того, чтобы заставить этот способ работать, нет необходимости в дополнительных или дорогих компонентах. Поскольку не существует компонентов, которые нужно вставлять в стиральную машину, нет необходимости выполнять текущий ремонт и нет дополнительных изношенных частей; следовательно, надежность способа полная. Износ присутствует только благодаря естественному старению стиральной машины, с ослаблением всех электрических или механических характеристик: в любом случае способ влечет за собой возможность выполнять калибровку автоматически прямо на части пользователя, не требуя вмешательства технической поддержки. Более того, общее улучшение работы стиральной машины, которое получают способом, по существу, точного определения массы белья, позволяет продлить жизнь самой стиральной машины. В заключение, этот способ одинаков для целого ряда стиральных машин независимо от их размеров или загрузочной мощности, и вследствие этого применение этого способа по изобретению не влечет за собой никаких усложнений с точки зрения промышленности. Более того, изобретение обеспечивает способ взвешивания, способный сообщать (выдавать) с приемлемой точностью количество белья, помещаемого в стиральную машину, к которой оно применено. Более того, изобретение обеспечивает способ взвешивания, позволяющий получить значение массы стираемого белья, которое можно использовать предпочтительно для действительной оптимизации количества раз загрузки воды, количества стирального средства, количества воды, количества энергии, необходимой для подогрева массы воды, которая присутствует, и продолжительности стиральных этапов; последовательно, механическое действие, применяемое к белью для стирки, в заключение оптимизируют согласно выбранному типу цикла и согласно весу, определенному устройством. Более того, изобретение обеспечивает способ взвешивания, снижающий не только цену, упомянутую ранее, но также и воздействие на окружающую среду стиральной машиной. Более того, изобретение обеспечивает способ взвешивания массы белья, стираемого внутри машины, который легко применить к любой стиральной машине без необходимости устанавливать особые устройства на нее или обеспечивать ее специальными модификациями. Таким образом, задуманное изобретение допускает многочисленные модификации и варианты, из которых любой находится в объеме прилагаемой формулы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ взвешивания белья внутри стиральной машины барабанного типа, такой как промышленная стиральная машина, согласно которому определяют массу пустого барабана стиральной машины; загружают белье в барабан; распределяют белье в барабане путем вращения барабана с первой угловой скоростью вращения(1); вращают барабан со второй угловой скоростью вращения (2), которая превышает его первую угловую скорость вращения (1), с тем, чтобы масса белья распределилась стабильным и, по существу,сбалансированным образом по внутренней поверхности барабана с образованием в результате маховика белья с постоянным моментом инерции; задают третью (3) и четвертую (4) угловые скорости вращения барабана, каждая из которых имеет значение между первой (1) и второй (2) угловыми скоростями его вращения, причем четвертая угловая скорость вращения (4) превышает третью угловую скорость вращения (3); вращают барабан с третьей угловой скоростью вращения (3), а затем с четвертой угловой скоростью вращения (4); измеряют энергию, потребляемую электродвигателем привода барабана для перехода барабана с третьей (3) на четвертую (4) угловую скорость его вращения; и по измеренному значению указанной энергии определяют массу барабана с бельем и определяют массу белья внутри стиральной машины как разницу массы барабана с бельем и массы барабана без белья. 2. Способ по п.1, согласно которому при распределении белья в барабане ускоряют его вращение от равной нулю угловой скорости вращения (0) до первой скорости вращения (1) барабана, которая находится в пределах среднего интервала скоростей и при которой центробежная составляющая силы, действующей на белье, соответствует весу белья, и вследствие этого белье прижато к барабану. 3. Способ по п.2, согласно которому средний интервал скоростей составляет от 20 до 200 об/мин. 4. Способ по п.2, согласно которому для осуществления вращения барабана со второй угловой скоростью вращения (2) загруженный барабан ускоряют до второй угловой скорости вращения (2), с тем чтобы белье было подвергнуто действию преимущественно нагрузки, создаваемой центробежной силой,и оставалось прижатым к барабану при любой скорости вращения, имеющей величину между первой(1) и второй (2) угловыми скоростями. 5. Способ по п.4, согласно которому при вращении барабана с первой угловой скоростью вращения(1) и затем со второй угловой скоростью вращения (2) момент инерции I общ системы, образованной барабаном и бельем, является, по существу, постоянным даже при уменьшении скорости вращения в среднем интервале скоростей, лежащем между первой (l) и второй (2) угловыми скоростями вращения. 6. Способ по п.4, согласно которому при измерении энергии, потребляемой вращательным электроприводом для перехода барабана с третьей угловой скорости вращения (3) на четвертую угловую скорость вращения (4) снижают угловую скорость вращения (2) загруженного бельем барабана до третьей скорости вращения (3), которая выше первой угловой скорости вращения (1); затем ускоряют барабан до четвертой угловой скорости вращения (4), которая ниже второй угловой скорости (2); и измеряют энергию, потребляемую электродвигателем привода для перехода барабана при угловом ускорении загруженного бельем барабана с третьей угловой скорости вращения (3) на четвертую угловую скорость вращения (4). 7. Способ по п.6, согласно которому осуществляют измерение энергии, потребляемой электродвигателем привода, при вращении пустого барабана.