В статье приведены сведения о направлениях совершенствования бытовых стиральных машин и сделано описание нового способа стирки, в котором увеличена интенсивность механического воздействия на стираемые изделия. Интенсивность процесса стирки увеличивается за счет дополнительного воздействия на стираемое белье струй моющего раствора. Приведено описание работы такой стиральной машины.
Ключевые слова: стиральная машина барабанного типа, струйное воздействие, форсунки, увеличение скорости стирки.
Бытовые и промышленные стиральные машины непрерывно совершенствуются, на рынке продаж стиральных машин конкурируют крупнейшие корпорации, выпускающие бытовую технику. Для получения приоритетов в продажах стиральных машин на мировым рынке и в России производящие компании стремится совершенствовать и процесс стирки, и устройство самой стиральной машины. Одним из направлений модернизации современных стиральных машин является разработка новых технологий, улучшающих качество стирки.
На рынке бытовых стиральных машин наибольшее распространение получили стиральные автоматы барабанного типа. Устройство типовой стиральной машины общеизвестно, она состоит из корпуса, стирального бака и размещенного в нем вращаемого барабана. На внутренней поверхности барабана расположены гребни для перелопачивания белья при стирке, например стиральная машина «Вятка-автомат» [1]. Современные автоматические стиральные машины оснащены также насосом, используемым, по меньшей мере, для эвакуации отработанного моющего раствора; системой управления, обеспечивающей выбор режима и алгоритм стирки. Стиральные машины барабанного типа, благодаря их особенностям — возможности программного управления процессами стирки, полоскания и отжима, обеспечивают выполнение в одной емкости и других процессов: отмачивания, перелопачивания, неоднократного полоскания, отжима и сушки, поэтому они наиболее востребованы на рынке. В этих стиральных машинах процесс стирки обеспечивается поднятием гребнями белья с последующим его падением в нижнюю часть вращаемого барабана, при этом частота вращения барабана ограничена проявлением центробежных сил, прижимающих белье к поверхности барабана, и скоростью падения белья в нижнюю часть бака, обусловленной ускорением свободного падения.
Эти ограничивающие факторы не позволяют увеличить частоту вращения барабана и тем самым увеличить общую скорость стирки. Вследствие этого интенсивность стирки — низкая, процесс стирки длится относительно долго, что является недостатком таких стиральных машин.
Для увеличения интенсивности процесса стирки разрабатываются различные методы и устройства. Например, разработана стиральная машина вертикальной загрузкой, в которой процесс стирки перелопачиванием дополняется воздействием на стираемые изделия струями моющего раствора из форсунок [2]. Эта стиральная машина дополнительно содержит средства разбрызгивания, соединенные с трубопроводом подачи воды и предназначенные для орошения, размещенного в барабане белья, для обеспечения оседания и уменьшения в размерах намокшего белья под действием силы тяжести с целью предотвращения его зацепления и захвата дверцей барабана при ее автоматическом закрывании. Такое применение форсунок не решает задачи по ускорению частоты вращения барабана и ускорению процесса стирки в целом. Недостатками этой стиральной машины являются невысокая интенсивность процесса обработки белья при стирке вследствие невысокой скорости вращения барабана. Это приводит к увеличению периода процесса стирки и расхода электроэнергии.
Нами разработана стиральная машина [3], в которой эти недостатки устранены. Целью новой разработки является повышение интенсивности процесса обработки белья при стирке, увеличение скорости вращения барабана, уменьшение периода стирки и снижение расхода электроэнергии.
Для этого стиральная машина барабанного типа, имеющая гидронасос, бак, перфорированный вращаемый барабана с гребнями, систему управления процессом стирки, снабжена несколькими форсунками, расположенными в ряд параллельно оси вращения барабана.
Моющий раствор или вода для операции полоскания к форсункам подаются гидронасосом, при этом форсунки закрепляются на цилиндрической поверхности бака с двух сторон симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось вращения, на высоте, равной 0,5…0,9 диаметра барабана. Выходные отверстия форсунок ориентированы вниз под углом 10°…90° к горизонтали, а часть отверстий на барабане, у основания гребней, выполнены овальной формы и расположены в ряд параллельно вершинам гребней на расстоянии, равном промежутку между форсунками. При вращении барабана сопла форсунок бака и отверстия в барабане кратковременно совмещаются, при этом стиральная машина снабжена датчиками совмещения отверстий форсунок и рабочих отверстий перфорированного барабана, выходной сигнал с которых передается в систему управления, кратковременно открывающей сопла форсунок, с учетом направления вращения барабана.
Усилие давления струи (Р), обеспечивающее увеличение скорости и уменьшение времени падения белья в нижнюю часть бака, определяется на основе теоремы об изменении проекции импульса системы:
где V — скорость струи, ω — площадь сечения струи, ρ — плотность моющего раствора. При скорости струи из сопла, равной 14 м/с, усилие, развиваемое восемью форсунками составляет примерно 55 Н, это обеспечит увеличение скорости падения белья с гребней примерно на 20 %, и, следовательно, общее время стирки будет уменьшено (без учета времени на отжим и сушку) на 10…20 %.
Схема стиральной машины со струйной обработкой изделий приведена на рисунке 1. На рисунке 2 приведена схема размещения продолговатых отверстий в барабане. Стиральная машина состоит из корпуса 1, бака 2, в котором изготовлены отверстия и размещены форсунки 6; барабана 3, на котором закреплены гребни 4; насоса 8 и двухходового электромагнитного клапана 7, гидравлически соединенного с форсунками и блоком управления 5. На рисунке 2 показан барабан в разрезе. Барабан 3 снабжен гребнями 4. Поверхность барабана 3 выполнена с отверстиями 9, которые в зонах, прилегающих к гребню с двух сторон, выполнены продолговатой формы. Другие отверстия барабана выполнены круглой формы 10. Датчик положения гребня может быть выполнен, например, в виде герконовой пары (постоянный магнит, снабженный магнитоуправляемым контактом — герконом), при этом постоянный магнит крепится на барабане на внутренней части гребня, а герконы на поверхности бака. Взаимное положение магнита и геркона соответствует углу поворота барабана, когда начинается совмещение выходных отверстий струйных форсунок и продолговатых отверстий в поверхности барабана (положение приведенное на рисунке1. Герконы датчиков размещаются с двух сторон бака по отношению к вертикальной плоскости симметрии, один из которых коммутирует один ряд форсунок при вращении барабана по часовой стрелке, другой — расположенный симметрично — коммутирует вторую группу форсунок, при вращении барабана против часовой стрелки.
Рис. 1. Схема струйного воздействия на стираемые изделия
Рис. 2. Барабан в разрезе
В каждом ряду может быть установлено от 2 до 8 форсунок. Датчики подключены к устройству управления и обеспечивают включением/ отключение форсунок. Типовой алгоритм работы стиральной машины включает чередование направления вращения барабана, в режимах: стирка, замачивание, полоскание — чередуется направление вращения барабана по часовой стрелке и против часовой стрелки. При вращении барабана, например, в направлении — по часовой стрелке (На рисунке 1 показано стрелкой) гребень барабана приподнимает часть белья на высоту h=0,5…0,9 диаметра барабана, при этом начинают совмещаться выходные отверстия форсунок и продолговатые отверстия в баке, одновременно срабатывает датчик положения гребня, и устройство управления включает насос и клапан форсунок, расположенных слева от оси симметрии. Таким образом, под действием струй моющего раствора или воды для полоскания стираемое изделие или его фрагмент, опирающееся на гребень, ускоренно перемещается вниз от уровня гребня в нижнюю часть барабана. Время падения стираемого изделия с гребня уменьшается, следовательно, частота вращения барабана может быть увеличена. Вследствие увеличения частоты вращения барабана, заодно и тоже время работы стиральной машины, число циклов перелопачивания увеличивается, следовательно, повышается качество стирки. При этом повышается также и интенсивность дополнительного гидродинамического воздействия водяных струй на стираемое изделие, следовательно, может уменьшено и число достаточных циклов перелопачивания или уменьшено время стирки без потери качества его отстирываемости.
Литература:
1. Скоробогатов Н. А. Современные стиральные машины / БХВ, С-Петербург, Арлит, 2001 г., стр.223.
2. Стиральная машина с верхней загрузкой./ Заявка: 2007143484/12, 23.11.2007. (30) Конвенционный приоритет: 24.11.2006 ЕР 06124769.8. Дата публикации заявки: 27.05.2009. Заявитель(и): ЭЛЕКТРОЛЮКС ХОУМ ПРОДАКТС КОРПОРЕЙШН Н. В. (BE).
3. Патент на изобретение RU 2517544, 11.02.2013. Опубл. 27.05.2014, Бюл.№ 15.Стиральная машина барабанного типа со струйной обработкой изделий. Лемешко М. А., Грибалев В. В.
