Способ стирки и устройство для его реализации

 

Использование: вибрационные способы стирки и машины, предназначенные для стирки белья из любой ткани. Сущность изобретения: способ стирки заключается в формировании механических колебаний и течений жидкости в моющем растворе. Колебания формируют в виде ударных волн, направленных в стороны свободной поверхности моющего раствора. Течения жидкости формируют путем образования сдвиговых волн сжатия. Ударные и сдвиговые волны получают посредством одного движения общей рабочей (излучающей) поверхности. Устройство для стирки содержит бак из диэлектрического материала, активную металлическую пластину, по периферии вмонтированную в резиновое кольцо, и вибратор, выполненный в виде электродинамического преобразователя энергии. Последний включает индуктор в виде плоской изолированной спирали, установленной в корпусе блока возбуждения, состоящего из источника питания и генератора импульсов. На поверхности металлической пластины, обращенной в сторону свободной поверхности моющего раствора, расположены выступы, имеющие в поперечном сечении форму неравнобедренных треугольников с различными соотношениями углов у их оснований. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к вибрационным способам стирки и машинам, предназначенным для стирки белья из любой ткани, а также может быть использовано в технике смешивания различных сред.

Известен способ стирки, включающий формирование в моющем растворе течений жидкости и механических колебаний в виде ударных волн, направленных в сторону свободной поверхности моющего раствора.

Этот способ осуществляется устройством, содержащим выполненный из диэлектрического материала бак и средство активации моющего раствора, включающее блок возбуждения в виде источника питания с генератором импульсов.

Недостатком известного способа и устройства является низкая эффективность стирки, обусловленная малой интенсивностью вибрации раствора, скорость перемещения частиц которого мала для очистки сильных загрязнений.

Технический результат, достигаемый при реализации данных изобретений, заключается в создании условий для эффективной стирки.

Указанный технический результат достигается тем, что способ стирки включает формирование механических колебаний и течений жидкости в моющем растворе, причем колебания формируют в виде ударных волн, направленных в сторону свободной поверхности моющего раствора, а течения жидкости путем образования сдвиговых волн сжатия, при этом ударные и сдвиговые волны создают одновременно за счет движения общей рабочей (излучающей) повеpхности.

Для осуществления этого способа служит устройство, содержащее бак и средство активации моющего раствора, включающее блок питания и вибратор с приводом и металлической пластиной, причем бак выполнен из диэлектрического материала, металлическая пластина по периферии вмонтирована в резиновое кольцо, закрепленное у дна бака, и конструктивно не связана с вибратором, выполненным в виде импульсного электродинамического преобразователя энергии, включающего индуктор в виде плоской изолированной спирали, установленной в корпусе блока возбуждения, состоящего из источника питания и генератора импульсов, при этом на стороне металлической пластины, обращенной к свободной поверхности моющего раствора, расположены выступы, имеющие в поперечном сечении форму неравнобедренных треугольников с различными соотношениями углов у их оснований.

На чертеже изображено устройство, служащее для осуществления описываемого способа стирки. На фиг. 1 представлено устройство для стирки, на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 (с электрической схемой); на фиг. 3 иллюстрация процесса стирки.

Устройство содержит диэлектрический бак 1, в котором непосредственно у его дна 2 прикреплена с помощью резинового кольца 3 металлическая пластина 4. Кольцо 3 снизу имеет полость 5, сообщающуюся с окружающим пространством отверстием, закрывающимся пробкой 6. На поверхности пластины 4 расположены выступы 7, в поперечном сечении имеющие форму неравнобедренных треугольников с различными соотношениями углом у их оснований. Бак 1 установлен на блоке возбуждения, состоящем из корпуса 8, на котором через виброгасящую прокладку 9 закреплена обойма 10 индуктора. Внутри обоймы 10 размещена плоская cпираль 11 из стальной омедненной ленты, прикрепленной в центре к стержню-токоподводу 12, а на периферии к самой обойме 10. Пространство 13 между витками спирали 11 и обоймой 10 заполнено диэлектрическим материалом, например, эпоксидным компаундом со стекловолокном.

Стержень-токоподвод 12 опирается на фланец диэлектрической втулки 14, которая в свою очередь охвачена также диэлектрическим стаканом 15, на который спираются гайки 16. С их же помощью стержень-токоподвод 12 электрически соединен с одним выводом накопителя электроэнергии конденсатора 17. Обойма 10 индуктора через тиристор 18 подключена к другому выводу конденсатора 17. Два электрода тиристора 18 подключены к генератору 19 импульсов, который так же как и конденсатор 17 подключен к источнику питания в виде блока 20. Оба блока размещены на днище 21 корпуса 8 блока возбуждения.

Способ стирки в представленном устройстве осуществляется следующим образом.

Перед началом стирки бак 1 наполняют моющим раствором и погружают в него белье. С включением устройства в работу начинает заряжаться конденсатор 17. После окончания зарядки от генератора 19 импульсов подается сигнал на управляющий электрод тиристора 18. Последний открывается и накопленная в конденсаторе 17 энергия в виде мощного токового импульса разряжается через индуктор 11 импульсного электродинамического преобразователя энергии. Образующееся при этом вокруг индуктора 11 импульсное магнитное поле наводит в пластине 4 вихревые токи, магнитное поле которых взаимодействует с исходным магнитным полем индуктора 11.

Диэлектрическое дно 2 бака 1 при этом является магнитопрозрачным и не препятствует взаимодействию полей. В результате их встречного действия в зазоре между пластиной 4 и индуктором 11 возникает импульсное магнитное давление величиной 10⁷ 10⁸ Па, заставляющее с большим ускорением перемещаться пластину 4 и соответственно приводящее к излучению волны конечной амплитуды примерно с таким же пиковым давлением. Профиль этой волны близок к форме ударных волн, т. е. имеет крутой передний фронт и более пологий задний, с общей длительностью волны (10^-4 10^-3 с), зависящей от энергии разряда. Как показано на фиг. 3, ударная волна проходит раствор с бельем, перемещая частицы раствора на 10^-5 10^-4 м со скоростью не менее 1500 м/с.

Ткань, пропитанная раствором, также звукопрозрачна, но ее удельное волновое сопротивление несколько выше, чем у раствора, поэтому на границах раздела средь ткань-раствор образуется дополнительный перепад давлений. Это приводит к разности скоростей перемещения указанных сред под действием проходящей ударной волны, а следовательно способствует "выбиванию" загрязнений из ткани. После достижения ударной волной свободной поверхности раствора происходите ее отражение в виде волны разрежения. Так как раствор имеет низкую прочность на разрыв (давление разрыва не более 10⁴ Па), то за волной разрежения образуется кавитация, интенсивность которой падает по мере приближения к пластине 4. Энергия волны разрежения почти полностью расходуется на образование кавитации и амплитуда ее у пластины 4 становится ничтожно малой (около 10⁴ Па). Схлопывание кавитационных пузырьков сопровождается образованием кумулятивных струек и локальных сферических ударных волн. Следует отметить, что размер пузырьков по данному способу (суть которого создание ударной волны с превращением ее в волну разрежения) гораздо больше (до 2-3 мм в диаметре) по сравнению с вибрационными и ультразвуковыми методами создания кавитации. Следовательно интенсивность кумулятивных струек и ударных волн также будет выше и соответственно выше будет эффективность стирки.

После прекращения разряда конденсатора 17 пластина 4 возвращается назад под действием сил упругой деформации резинового кольца 3 и воздуха в полостях 5 и зазоре между пластиной 4 и дном 2 бака. При этом пластиной 4 излучается слабая волна разрежения, амплитуда которой меньше амплитуды ударной волны примерно в 10³ раза, а длительность больше в несколько раз.

На фиг. 3 она не показана, т.к. сливается с осевой линией и действие ее на процесс ничтожно мало. Далее в описании волны разрежения не упоминается.

Если перемещение пластины 4 составляет 2-3 мм, то боковые поверхности выступов 7 по направлению нормали сдвигаются на гораздо меньшее расстояние (при угле в 45^o у основания выступов сдвиг составляет 0,7 расстояния перемещения пластины). Так как время движения пластины то же, то скорость сдвига меньше и боковая поверхность выступов 7 приводит в движение "присоединенную массу" раствора. Повторяющиеся разряды создают в направлениях сдвига толчки, формирующие течение жидкости в моющем растворе. Этому способствует медленная скорость возврата пластины 4 с выступами 7. Направления течений зависят от взаимного расположения и размеров (высота, длина, углы при основании) выступов 7.

Кроме того, со стороны крутонаклонной поверхности выступов 7 происходит сдвиг раствора относительно неподвижной его части, что сопровождается активацией раствора и усилением его моющих свойств.

После возвращения пластины 4 в исходное состояние, а точнее ниже его (за счет движения по инерции) с генератора импульсов на тиристор подается следующий импульс управления и процесс повторяется.

Согласование частоты следования импульсов с циклом движения пластины позволяет реализовать резонансный режим процесса и создает предпосылки к повышению КПД способа и устройства.

Формула изобретения

1. Способ стирки, включающий формирование в моющем растворе течений жидкости и механических колебаний в виде ударных волн, направленных в сторону свободной поверхности моющего раствора, отличающийся тем, что течение жидкости формируют путем образования сдвиговых волн сжатия, при этом ударные и сдвиговые волны создают одновременно за счет движения общей рабочей поверхности.

2. Устройство для стирки, содержащее выполненный из диэлектрического материала бак и средство активации моющего раствора, включающее блок возбуждения в виде источника питания с генератором импульсов, отличающееся тем, что средство активации моющего раствора дополнительно содержит металлическую пластину, закрепленную посредством резинового кольца по периферии дна бака, и размещенный в корпусе блока возбуждения индуктор в виде плоской изолированной спирали, при этом индуктор размещен под металлической пластиной, а последняя снабжена выполненными на ее стороне, обращенной к свободной поверхности моющего раствора, выступами, имеющими в поперечном сечении форму неравнобедренных треугольников с различными соотношениями углов у их оснований.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3