Пульсационная стиральная машина и способ ее эксплуатации
Пульсационная стиральная машина может быть использована в качестве как домашнего, так и промышленного стирально-отжимного устройства с улучшенными эксплуатационными качествами. Машина содержит соединенные друг с другом в нижней части бак с камерой для отстирываемых изделий, побудитель колебаний давления воздуха над поверхностью жидкости в баке и технологические патрубки. Камера снабжена подвижным уплотнением, в нижней части камеры размещена решетка, в верхней части камера закрыта крышкой, а побудитель колебаний выполнен в виде малогабаритного компрессора с ресивером и управляемым пневмоклапаном. Крышка, установленная в верхней части камеры, герметично закрыта. Боковая стенка камеры выполнена проницаемой для жидкости, а камера оборудована приводом вращательного движения, который снабжен муфтой, обеспечивающей подъем камеры над уплотнительной поверхностью бака на высоту, превышающую величину упругой деформации уплотнения. Способ эксплуатации пульсационной стиральной машины заключается в создании пульсаций давления воздуха над поверхностью жидкости в баке, при этом амплитуду давления воздуха задают в диапазоне 0,05-2 ати, частоту пульсаций - в диапазоне 0,05-5 Гц, скважность - в диапазоне 0,08-0,70. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.
Предлагаемое изобретение предназначено для проведения стирки тканых материалов с их последующим отжимом и может быть использовано в качестве как домашнего, так и промышленного стирально-отжимного устройства.
Известна стиральная машина (МПК 6 D 06 F 17/00, пат. РФ №1640247), содержащая бак с камерой сложной конфигурации, в нижней и верхней части которой установлены решетки, к баку и камере подключены трубопроводы, соединенные через управляющий клапан с атмосферой и вакуум-насосом. При одном положении клапана с вакуум-насосом соединяется верхняя часть камеры, при другом - верхняя часть бака. При этом моющий раствор перемещается через донную часть из бака в камеру и наоборот, продавливаясь через изделия и вымывая из них загрязнения. По мнению автора известного изобретения, выступы на поверхности камеры сжимают изделия при их проходе, способствуя выводу загрязнений из изделий. Известной стиральной машине присущи следующие недостатки. Во-первых, амплитуда изменения давления не может превышать 1 ат, поскольку определяется разностью между атмосферным давлением и достижимым вакуумом, тем самым в конструкцию заложено ограничение на движущую силу процесса пропитки ткани моющим раствором (снижение эффективности). Во-вторых, при умеренном количестве отстирываемых изделий они могут под действием перепада давления лечь плотным слоем на нижнюю решетку, препятствуя нормальному перетоку жидкости из камеры в бак; таким образом, отстирываемые изделия в совокупности с нижней решеткой образуют обратный клапан, в результате почти вся моющая жидкость может перетечь из бака в камеру, нарушая соотношения объемов полостей воздуха над жидкостью, и даже попасть в вакуумную систему и вакуум-насос (снижение надежности). В-третьих, находящаяся в стиральной машине жидкость обычно имеет высокую температуру (до 95°С), при наличии вакуума в системе давление насыщенных паров будет заведомо выше абсолютного давления в системе, что неминуемо приведет к бурному кипению моющего раствора, интенсивному его испарению и попаданию паров агрессивной жидкости в вакуумную линию и вакуум-насос, что может повести за собой его отказ (снижение надежности); кроме того, при продолжительной стирке в условиях вакуума может испариться весь моющий раствор. Наконец, в-четвертых, в системе отсутствует устройство для отжима, что снижает ее эксплуатационные качества. Перечисленные недостатки свидетельствует о недостаточной надежности и эффективности известной стиральной машины, о недостаточно высоких эксплуатационных качествах.
Технический результат предлагаемого изобретения - повышение эффективности устройства и надежности его работы, улучшение эксплуатационных качеств.
Нужный результат достигается тем, что в пульсационной стиральной машине, содержащей соединенные друг с другом в нижней части бак с камерой для отстирываемых изделий, побудитель колебаний давления и технологические патрубки, камера снабжена подвижным уплотнением, в нижней части камеры размещена решетка, в верхней части камера закрыта крышкой, а побудитель колебаний выполнен в виде малогабаритного компрессора с ресивером и управляемым пневмоклапаном, причем крышка, установленная в верхней часта камеры, герметично закрыта, боковая стенка камеры выполнена проницаемой, камера оборудована приводом вращательного движения, при этом привод снабжен муфтой, обеспечивающей подъем камеры над уплотнительной поверхностью бака на высоту, превышающую величину упругой деформации уплотнительного элемента.
Нужный результат достигается также тем, что способ эксплуатации пульсационной стиральной машины заключается в создании пульсаций давления воздуха над поверхностью жидкости в баке, причем амплитуду давления воздуха задают в диапазоне 0,05-2 ати, частоту пульсаций - в диапазоне 0,05-5 Гц, скважность - в диапазоне 8-70%.
На фиг.1-2 показаны варианты реализации пульсационной стиральной машины: на фиг.1 - с непроницаемой боковой стенкой камеры, на фиг.2 - с проницаемой для жидкости боковой стенкой камеры и с муфтой, обеспечивающей подъем камеры при отжиме.
Стиральная машина, представленная на фиг.1 и 2, содержит бак 1 с размещенной в нем камерой 2 осесимметричной формы, закрытой крышкой 3, которая может закрываться герметично. Бак жестко прикреплен к корпусу 4, выполняющему несущую и декоративную функции. Камера 2 имеет возможность вращаться относительно бака в верхнем 5 и нижнем 6 подшипниковых узлах. Герметичность соединения камеры 2 с баком 1 осуществляется при помощи подвижного уплотнения 7 (например, манжетного). В нижней части камеры 2 установлена решетка 8, обеспечивающая возможность перетекания жидкости из камеры 2 в пульсационный канал 9, выполненный в виде расширения стенки бака 1. Вращательное движение к камере 2 подводится через ведущий вал 10 и передачу 11 (например, клиноременную) от электродвигателя 12, прикрепленного к корпусу 4. Пульсационный канал 9 соединен через пульсопровод 13 с пневмоклапаном 14, подключенным в свою очередь к малогабаритному компрессору с ресивером, объединенным в блок 15. Управляющие импульсы на пневмоклапан 14 подаются от генератора пульсаций 16. Таким образом, система, включающая блок компрессор-ресивер 15 и пневмоклапан 14, управляемый генератором пульсаций 16, представляет собой побудитель колебаний. Сливная трубка 17, служащая для слива отработанного моющего раствора, подведена к нижней части бака 1 и закрыта крышкой 18. В верхней части бака установлен пружинный предохранительный клапан 19, служащий для сброса давления в аварийных ситуациях.
Отличительными особенностями варианта стиральной машины, представленной на фиг. 2, являются: наличие муфты 20, обеспечивающей подъем камеры над уплотнительной поверхностью бака на высоту h, превышающую величину упругой деформации уплотнительного элемента 7; наличие проницаемой боковой стенки 21 камеры 2; установка уплотнения 7 выше верхнего края проницаемой боковой стенки 21. Кроме того, верхний подшипниковый узел 5 допускает осевое смещение внутреннего и наружного колец в пределах подъема камеры 2.
На фиг.3 представлен один из возможных вариантов исполнения муфты. Муфта состоит из вала 22, жестко соединенного с решеткой 8 камеры 2. Вал 22 установлен по посадке с небольшим гарантированным зазором (посадка движения) во втулке 23, соединенной соосно с ведущим валом 10. К валу 22 жестко присоединена втулка 24 с фигурными пазами 25, обеспечивающими осевое перемещение камеры вверх при включении привода и ее движение вниз - при отключении привода. По поверхности пазов 25 перекатываются ролики 26, установленные на осях 27, которые, в свою очередь, присоединены к втулке 23. Для передачи вращательного движения от вала 22 к втулке 24 служит шпонка 28.
На фиг.4 представлена развертка внутренней поверхности втулки 24 с пазами 25. Стрелкой показано направление вращения ведущего вала 10, поз.I соответствует исходному положению роликов 26 (показаны пунктиром) в режиме стирки (камера 2 в нижнем положении), поз.II соответствует положению роликов 26 в режиме отжима (камера 2 в верхнем положении). Наклон пазов вблизи поз.I (участок а) препятствует самопроизвольному повороту камеры под действием пульсаций давления, а выемки 29, выполненные в конце паза (участок г), способствуют удержанию камеры 2 на роликах 26 в верхнем положении (в режиме отжима).
Стиральная машина работает следующим образом. После загрузки в камеру 2 отстирываемых изделий и заливки в бак 1 моющего раствора крышку 3 закрывают. Крышка 18 при этом закрыта, электродвигатель 12 выключен (для варианта, показанного на фиг.2, камера 2 находится в нижнем положении, когда уплотнение 7 прижато к уплотнительной поверхности бака). Включают блок компрессор-ресивер 15 и генератор пульсаций 16, который подает сигналы на переключение пневмоклапана 14. В фазе открытия пневмоклапан 14 пропускает сжатый воздух из блока компрессор-ресивер 15 в пульсопровод 13, в фазе закрытия - воздух из пульсопровода 13 через пневмоклапан 14 выбрасывается в атмосферу. При открытии пневмоклапана 14 сжатый воздух, поступающий из блока компрессор-ресивер 15 через пульсопровод 13 в пульсационный канал 9, выдавливает моющий раствор под решеточное пространство камеры 2, как показано на фиг.1 и 2 стрелками. Разогнавшийся в пульсационном канале 9 моющий раствор, проникая через решетку 8 (для варианта, показанного на фиг.2, еще и через боковую проницаемую стенку 21), псевдоожижает слой отстирываемых изделий, что приводит к разрыхлению прижатого к решетке слоя отстирываемых изделий, лучшему перемешиванию в объеме камеры, равному доступу моющего раствора к каждому из отстирываемых изделий. При закрытии пневмоклапана 14 верхняя часть пульсационного канала 9 через пульсопровод 13 соединяется с атмосферой. Благодаря перепаду давления между камерой 2 и пульсационным каналом 9, возникшему на стадии открытия пневмоклапана 14, моющий раствор передавливается обратно из камеры 2 в пульсационный канал 9. Отстирываемые изделия при этом снова прижимаются к решетке 8, и моющий раствор фильтруется сквозь слой отстирываемых изделий. Далее колебания моющего раствора с сопутствующими ему процессами псевдоожижения и осаждения отстирываемых изделий, фильтрации сквозь них моющего раствора повторяются.
В случае герметизации крышки 3 давление в камере 2 может достигать нескольких атмосфер. При этом моющий раствор под давлением глубже проникает в ткань отстирываемых изделий (в том числе в самые мелкие и глубокие ее поры), а при сбросе давления быстро удаляется из пор, увлекая за собой загрязнения, как в растворенном виде, так и в виде механических частиц и мицелл, что способствует ускорению процесса стирки и улучшает качество стирки.
После окончания процесса стирки блок компрессор-ресивер 15, а также генератор пульсаций 16 выключают, открывают крышку 18 и сливают моющий раствор из стиральной машины через трубку 17. Включают электродвигатель 12, который через передачу 11 и ведущий вал 10 приводит камеру 2 во вращательное движение. Под действием центробежных сил происходит отжим влаги из пор отстирываемых изделий, стекающей через решетку 8 и удаляемой через сливную трубку 17.
В варианте, показанном на фиг.2, в дополнение к этому происходит следующее. При повороте ведущего вала 10 благодаря инерционности камеры 2 и силам трения в уплотнении 7 ролики 26 из поз.I начинают смещаться к поз.II, сначала слегка дополнительно прижимая уплотнение 7 к уплотнительной поверхности бака 1 (при движении по участку а пазов 25), затем поднимая втулку 24, а вместе с ней и камеру 2 (при движении по участку б пазов 25). Пройдя участок в, ролики фиксируются в положении г, проваливаясь в выемки 29. При этом камера 2 поднимается на высоту h, превышающую величину упругой деформации уплотнения 7, благодаря чему при последующем вращении камеры исключается скольжение уплотнения 7 по уплотнительной поверхности бака 1 и преждевременный износ уплотнительных элементов. Кроме того, благодаря наличию проницаемой боковой стенки 21 камеры 2 ускоряется отжим отстирываемых изделий. При окончании отжима электродвигатель 12 отключают, камера 2 по инерции продолжает вращение, вследствие чего ролики 26 сначала выскакивают из выемок 29, а затем последовательно проходят участки в, б, а пазов 25, происходит герметизация уплотнения 7. Таким образом, камера возвращается в исходное положение и готова к режиму стирки. Крышку 3 открывают, отстиранные и отжатые изделия вынимают из камеры 2.
При создании пульсаций давления воздуха над поверхностью жидкости в баке генератор пульсаций регулируют таким образом, чтобы амплитуда давления воздуха в камере 2 находилась в диапазоне 0,05-2 ати, частота пульсаций - в диапазоне 0,05-5 Гц, скважность - в диапазоне 8-70%. Меньшие значения амплитуды давления соответствуют стирке тонких тканей, большие - грубых, толстых и сильно загрязненных; меньшие частоты колебаний соответствуют крупногабаритным стиральным машинам и большой загрузке отстирываемых изделий, большие - малогабаритным машинам и малой загрузке отстирываемых изделий; величина скважности определяется эффективным размером пор в отстирываемых изделиях и загрузкой стиральной машины: малые скважности соответствуют мелким порам и большой загрузке, большие - крупным порам и малой загрузке.
В предлагаемом изобретении рабочее давление в камере не опускается ниже атмосферного, что предотвращает ускоренное испарение жидкости, попадание паров моющего раствора в компрессор также исключено, что способствует повышению надежности устройства. Благодаря возможности создания большой амплитуды давления можно управлять процессом стирки и повысить его эффективность. Наконец, в предлагаемом техническом решении предусмотрен отжим влаги, что улучшает его эксплуатационные качества.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет добиться вышеуказанного технического результата.
1. Пульсационная стиральная машина, содержащая соединенные друг с другом в нижней части бак с камерой для отстирываемых изделий, имеющей решетку в нижней и крышку в верхней частях, побудитель колебаний давления воздуха над поверхностью жидкости в баке и технологические патрубки, отличающаяся тем, что имеет пульсационный канал, выполненный в виде расширения стенки бака, а камера снабжена подвижным уплотнением, при этом побудитель колебаний давления содержит малогабаритный компрессор с ресивером и пневмоклапан, управляемый генератором импульсов, причем пульсационный канал соединен через пульсопровод с пневмоклапаном.
2. Пульсационная стиральная машина по п.1, отличающаяся тем, что крышка, установленная в верхней части камеры, герметично закрыта.
3. Пульсационная стиральная машина по п.1, отличающаяся тем, что боковая стенка камеры выполнена проницаемой для жидкости.
4. Пульсационная стиральная машина по п.1, отличающаяся тем, что камера оборудована приводом вращательного движения.
5. Пульсационная стиральная машина по п.4, отличающаяся тем, что привод вращательного движения снабжен муфтой, обеспечивающей подъем камеры над уплотнительной поверхностью бака на высоту, превышающую величину упругой деформации уплотнения.
6. Способ эксплуатации пульсационной стиральной машины, включающий загрузку в камеру отстирываемых изделий, заливку в бак моющего раствора и создание пульсаций давления воздуха над поверхностью жидкости в баке для выдавливания моющего раствора под решетчатое пространство камеры и обратно из камеры, отличающийся тем, что амплитуду давления воздуха задают в диапазоне 0,05-2 ати, частоту пульсаций - в диапазоне 0,05-5 Гц, скважность - в диапазоне 0,08-0,70.
