CN109554886A - 一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机及使用方法，包括洗衣机外壳、洗衣机内桶、波轮、空化发生桶和电机，洗衣机内桶设在洗衣机外壳内，空化发生桶设在洗衣机内桶内底部，洗衣机内桶底部设有波轮，空化发生桶和波轮通过周转轮系变速器与电机连接，电机转动，带动空化发生桶和波轮运动。本发明的目的是沿用水体空化去除衣物污渍的方法，将超声波空化的方式改为旋转空化，并且利用空化产生的气泡溃灭时放出的瞬时高温高压的条件，将水分解为富有氧化性的活性物质，从而对衣物污渍进行去除，既避免了洗涤剂造成的水体污染，又避免了超声波空化清洗效果不理想和清洗范围较窄的问题。

Description

一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机及使用方法

技术领域

本发明涉及领域家电产品技术领域，具体涉及一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机及使用方法。

背景技术

日常生活中，洗衣机对于洗涤剂的依赖程度最高，同时，目前的滚筒式洗衣机比较适应每次少量清洗，分多次清洗的洗衣方式，这在很大程度上造成了洗涤剂的滥用和含磷污水的过度排放，会对环境造成破坏。考虑到洗涤剂带来的种种弊端，近几年有团队研究出超声波洗衣机。这种洗衣机利用超声波的能量作为水体空化的条件，基于空化去污的原理进行衣物的清洗。但是这种洗衣方式同样也存在着很明显的缺陷，对质地较硬、声反射强的材料，超声波清洗的效果较好，而柔性物体会吸收超声波，从而降低洗衣效果。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机及使用方法，利用旋转空化原理对衣物进行清洗并且保留洗衣机的传统工作模式，保证洗衣机内本身的衣物清洁能力。本发明的在于沿用水体空化去除衣物污渍的方法，将超声波空化的方式改为旋转空化，并且利用空化产生的气泡溃灭时放出的瞬时高温高压的条件，将水分解为富有氧化性的活性物质，从而对衣物污渍进行去除，既避免了洗涤剂造成的水体污染，又避免了超声波空化清洗效果不理想和清洗范围较窄的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机，包括洗衣机外壳、洗衣机内桶、波轮、空化发生桶和电机，所述洗衣机内桶设在所述洗衣机外壳内，所述空化发生桶设在所述洗衣机内桶内底部，所述洗衣机内桶底部设有波轮，所述空化发生桶和所述波轮通过周转轮系变速器与所述电机连接，所述电机转动，带动所述空化发生桶和所述波轮运动。

进一步的，所述空化发生桶上包括空化发生桶内桶和空化发生桶外壳，所述空化发生桶外壳上设有均匀分布有多个通孔，所述空化发生桶内桶上设有均匀分布有多个盲孔。

进一步的，所述电机和所述周转轮系变速器间设有传动装置，所述传动装置为皮带轮传动装置。

一种洗衣机的使用方法，使用权利要求1所述的基于旋转空化原理的水力空化的洗衣机，其特征在于、包括以下步骤：

步骤一、向洗衣机内桶注水，电机输出，通过皮带轮传动装置减速，进而带动空化发生桶和波轮转动；

步骤二、空化发生桶中产生空化反应，对洗衣机内的衣物进行洗涤；

步骤三、洗衣机内桶高速旋转进行脱水，完成洗衣过程。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明所述的一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机，利用旋转空化原理对衣物进行清洗并且保留洗衣机的传统工作模式，保证洗衣机内本身的衣物清洁能力。本发明的在于沿用水体空化去除衣物污渍的方法，将超声波空化的方式改为旋转空化，并且利用空化产生的气泡溃灭时放出的瞬时高温高压的条件，将水分解为富有氧化性的活性物质，从而对衣物污渍进行去除，既避免了洗涤剂造成的水体污染，又避免了超声波空化清洗效果不理想和清洗范围较窄的问题。

附图说明

图1为本发明实施例中基于旋转空化原理的洗衣机的结构示意图；

图2为传统波轮洗衣机的工作流程图；

图3为本发明所述洗衣机的工作流程图；

图4为本发明空化发生桶的结构示意图；

图5为本发明空化发生桶的俯视图；

图6是Ansys fluent软件仿真示例全图；

图7是Ansys fluent软件仿真示例局部图。

其中，1、洗衣机外壳；2、洗衣机进水口；3、洗衣机内桶；4、空化发生桶；5、波轮；6、排水管；7、周转轮系变速器；8、传动带；9、电机；

41、空化发生桶内桶；42、空化发生桶外壳；43、盲孔；44、通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1所示，一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机，包括洗衣机外壳1、洗衣机内桶3、波轮5和空化发生桶4，洗衣机内桶3设在洗衣机外壳1内，空化发生桶4设在洗衣机内桶3内底部，空化发生桶4底部设有波轮5，空化发生桶4和波轮5通过周转轮系变速器7与电机9连接，电机9转动，带动空化发生桶4和波轮5运动。空化发生桶4包括空化发生桶内桶41和空化发生桶外壳42，空化发生桶外壳42上设有多个通孔44，通孔44能够透水，空化发生桶外壳42能对空化发生桶4起保护作用。为了产生湍流，空化发生桶4内桶上设有盲孔43，激发水力空化作用。电机9和波轮5间设有传动装置，传动装置为皮带轮传动装置8。洗衣机工作时，电机9运转，进而带动波轮5和空化发生桶4转动，水从洗衣机的进水端流进并从出水端流出，空化发生桶4和波轮5间设有周转轮系变速器7，使得波轮5与空化发生桶4的转速形成差别，其中空化发生桶4的转速较高，能够产生水力空化作用，波轮5的转速较低，能够适应洗衣需求。

本发明中，根据洗衣机的大小区别调节盲孔43和通孔44的孔径，并调节电机9转速就可以控制整个空化发生桶4的转速以及空化剧烈程度。本发明借助现有实验现象和软件仿真，将参数设置到最佳。达到较好的水力空化效果。

本发明的工作原理：空化发生桶4包括空化发生桶外壳42和空化发生桶内桶41，空化发生桶外壳42上均匀分布有多个通孔44。通孔44能够透水，空化发生桶外壳42可对空化发生内桶41起保护作用。空化发生桶4设于洗衣机内桶3以内，洗衣机主要是通过洗衣机内桶3的孔洞排水，洗衣机外壳1的排水控制装置控制排水量进而实现整个排水系统的工作流程，因此桶状的空化发生桶4的底部需要处于阻力较小的状态。同时，由于空化条件较为苛刻，因此空化发生桶4底部的支撑结构必须在最小的阻力的作用下达到最大的力矩，根据力矩公式：

其中M为力矩，r为转动半径，F为工作阻力，为空化发生器轴线与竖直线的夹角。

为了使得电机9的功耗最小，根据功的计算公式：

其中E为驱动能量，I为转动惯量，w为角速度。

可得当装置的支撑架结构与桶内壁平行时，空化发生桶4受到的阻力最小，同时产生的力矩最大，对于电机9的功耗最小，能够达到最优的空化效果。

在空化发生桶4的结构设计方面，已知在相同的运行时间内，装置的水处理效果取决于盲孔43内空化发生和水汽交换的剧烈程度，此处将空化发生剧烈和水汽交换频繁作为评判该空化器空化效果的重要指标。在上述盲孔43内流动分析发现盲孔43自身的结构参数对空化效果影响最大，因此选取盲孔43深度L、盲孔43孔径D和盲孔43孔倾角α₃个参数为变量。如图4所示，本发明中，空化发生桶4内桶表面阵列着许多圆柱盲孔43，其直径为D，孔深L是指孔底端锥尖至外圆柱表面的轴向距离，由图5可知这些盲孔43并不是沿着圆柱径向的，因此盲孔43孔倾角α₃是指盲孔43轴线与外圆柱表面的交点与圆心连线所成的直线与盲孔43轴线所成的夹角。

盲孔43孔径对水汽交换效果发挥主要作用，不直接影响空化区域大小，盲孔43孔径越大，水流越容易到达盲孔43底部,促进水汽交换,提高水处理质量，在分析洗衣机本身的电机9转速以及需要的空化效果后，在不进行变速的情况下，将空化发生器结构直接连接在装置电机9处。通过CAD/CAE技术，在计算机上建立物理模型，并使用流体分析软件进行仿真，将仿真结果与盲孔43孔径参数综合分析，调节盲孔43孔径参数，仿真得到最佳的盲孔43孔径参数，进而达到最好的空化效果。仿真过程如下：

由伯努利方程得v²/2g+P/a+Z＝常数

其中v为流体速度；g为重力加速度；P为流体压力即压强；a为流体密度；Z为流体势能。

而根据流量n＝v*s(s为横截面积)，其中Z的变化忽略不计。

v²/2g+P_大/a＝v'²/2g+P_空/a (3)

vs＝v's' (4)

整理得

v_大 ²/2-v_空 ²/2＝g(P_空-P_大) (5)

即

1/s'²-1/s²＝2g(P_大-P_空)/n² (6)

其中：空气的大气压P_大＝101325Pa；水的饱和蒸气压为P_空＝3540Pa；洗衣机的流量一般为n＝0.019m³/min；

根据以上数据可以建立s与s'的关系比。在流体流动经过盲孔43时，会产生类文丘里效应，通过建立的s与s'的关系比，即可确定孔径参数，从而得出最优解。如图6、图7所示将模型导入至Ansys fluent软件中，进行模拟洗涤，由图可观察得，盲孔43附近易产生水力空化作用。

本发明的设计在于用洗衣机本身的电机9动力驱动空化发生桶4高速旋转产生空化作用，在波轮5旋转时，空化发生桶4本身由周转轮系变速器7的扭矩带动，二者差速，使得装置可以达到在通过波轮5进行洗衣过程的同时由空化发生桶4产生空化反应。

如图3所示，为本发明的使用方法：

步骤一、向洗衣机内桶3注水，电机9输出，通过皮带轮传动装置8减速，进而带动空化发生桶4和波轮5转动；

步骤二、空化发生桶4中产生空化反应，对洗衣机内的衣物进行洗涤；

步骤三、洗衣机内桶3高速旋转进行脱水，完成洗衣过程。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于旋转空化原理的水力空化洗衣机，其特征在于：包括洗衣机外壳、洗衣机内桶、波轮、空化发生桶和电机，所述洗衣机内桶设在所述洗衣机外壳内，所述空化发生桶设在所述洗衣机内桶内底部，所述洗衣机内桶底部设有波轮，所述空化发生桶和所述波轮通过周转轮系变速器与所述电机连接，所述电机转动，带动所述空化发生桶和所述波轮运动。

2.根据权利要求1所述的基于旋转空化原理的水力空化的洗衣机，其特征在于：所述空化发生桶上包括空化发生桶内桶和空化发生桶外壳，所述空化发生桶外壳上设有均匀分布有多个通孔，所述空化发生桶内桶上设有均匀分布有多个盲孔。

3.根据权利要求1所述的基于旋转空化原理的水力空化的洗衣机，其特征在于：所述电机和所述周转轮系变速器间设有传动装置，所述传动装置为皮带轮传动装置。

4.一种洗衣机的使用方法，使用权利要求1所述的基于旋转空化原理的水力空化的洗衣机，其特征在于、包括以下步骤：

步骤一、向洗衣机内桶注水，电机输出，通过皮带轮传动装置减速，进而带动空化发生桶和波轮转动；

步骤二、空化发生桶中产生空化反应，对洗衣机内的衣物进行洗涤；

步骤三、洗衣机内桶高速旋转进行脱水，完成洗衣过程。