CN109989213B - 一种清洗及污物分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种清洗及污物分离系统，其包括洗衣桶、进水部、排水部和至少一个兰杰文振子，所述进水部设于所述洗衣桶的上部；所述兰杰文振子包括固定装置、活塞杆、至少两个压电陶瓷和至少一个隔离片，所述固定装置固定于所述洗衣桶的下方，所述固定装置设有容纳所述压电陶瓷和所述隔离片的容纳腔，所述活塞杆的两端分别与所述容纳腔的内壁和位于最外侧的其中一个所述压电陶瓷连接，相邻的所述压电陶瓷通过所述隔离片连接，所述压电陶瓷电连接有变频器。本发明能解决现有技术中清洗及污物分离系统存在超声波的能量浪费、洗衣成本高和实用性不足的问题。

Description

一种清洗及污物分离系统

技术领域

本发明涉及清洗机械技术领域，尤其涉及一种清洗及污物分离系统。

背景技术

超声洗衣机是一种利用超声波高频率振动的洗衣机，且通过超声波在液体环境下对液体产生空化的物理现象。目前，影响超声洗衣机清洗效果的主要因素与空化产生空穴的爆破力和空穴的空间密度有关，衣物上污渍的去除主要依赖空穴在液体内爆后产生的微流动与对污渍的剪切，即先破坏污渍的粘性边界层以使其脱离衣物纤维，然后通过瞬时微流动将污渍冲离衣物纤维，从上述原理可得出，超声波清洁的原理不同于传统技术原理，较传统的非超声洗衣机，超声洗衣机可以减少或者不使用洗涤剂，同时可以将洗衣效率大大提高。

现有的超声洗衣方式主要是以空间结构类型进行划分的，其主要洗衣方式可以划分为以下几种：A、辅助除污式：利用设置于传统洗衣机的外桶内壁或者内桶外壁的超声波来进行洗衣机的桶清洁；B、辅助清洗式：利用设置于传统洗衣机的外桶内壁或设置于其它非内桶壁的超声波对洗衣桶内的衣物进行超声清洗或者辅助清洗；或者超声单元置于传统洗衣机的独立空间，针对小型衣物进行独立清洗；C、超声洗衣球式：利用便携的超声波小球设置于传统洗衣机的内桶或者一般容器里对衣物进行清洁：D、组合式：利用外设的气体和电热等技术进行杀菌和干燥，利用便携式电源组合超声发生器对衣物清洁等。具有上述A、B两种清洗方式的超声洗衣机对传统波轮洗衣机和滚筒洗衣机的依赖性较大，其相对保守的设计策略是从传统技术到超声主导的洗衣技术的过渡；具有上述C、D两种清洗方式的洗衣机表现出较高的竞争力，一方面是由于体积小，从而具有便于携带的优点，另一方面是清洁力高，对环境具有友好的特点。

但是上述超声洗衣机具有如下缺点：(1)将超声换能器置于洗衣桶外壁甚至更远，使得超声波因严重衰退而使得真正能用在衣物上产生清洗的效果很有限，因为超声波需要穿过洗衣机的内筒才能接触水中的衣物，而很大一部分的能量已经隔绝在洗衣桶的内筒之外，造成了超声波的能量浪费和提高了洗衣成本；(2)对超声换能器的拿来主义使得换能器没有创新，过多侧重于换能器对洗衣机的空间布局，实用性不足。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种清洗及污物分离系统，以解决现有技术中清洗及污物分离系统存在超声波的能量浪费、洗衣成本高和实用性不足的问题。

本发明的技术方案为：一种清洗及污物分离系统，其包括洗衣桶、进水部、排水部和至少一个兰杰文振子，所述进水部设于所述洗衣桶的上部；

所述兰杰文振子包括固定装置、活塞杆、至少两个压电陶瓷和至少一个隔离片，所述固定装置固定于所述洗衣桶的下方，所述固定装置设有容纳所述压电陶瓷和所述隔离片的容纳腔，所述活塞杆的两端分别与所述容纳腔的内壁和位于最外侧的其中一个所述压电陶瓷连接，相邻的所述压电陶瓷通过所述隔离片连接，所述压电陶瓷电连接有变频器。

可选的，所述固定装置包括底板和与所述底板可拆卸连接的套筒，所述底板可拆卸安装于所述洗衣桶的底部，所述套筒的一端与所述底板连接，所述套筒的另一端穿过所述洗衣桶的底部；

所述套筒设有盲孔以形成所述容纳腔。

可选的，所述兰杰文振子包括第一压电陶瓷、第二压电陶瓷和隔离片，所述第一压电陶瓷相对的两侧分别与所述陶瓷片和所述隔离片连接，所述第二压电陶瓷相对的两侧分别与所述陶瓷片和所述底板连接。

可选的，所述底板设有导线通孔。

可选的，还包括导电部，所述压电陶瓷通过所述导电部与外界电源电连接。

可选的，所述活塞杆包括第一杆部和与所述第一杆部一体化形成的第二杆部，所述第一杆部与所述盲孔的内壁接触，所述第二杆部与位于最外侧的一个所述压电陶瓷接触。

可选的，所述进水部包括进水管路和进水阀，所述进水管路与所述洗衣桶的进水口连接，所述进水阀设于所述进水管路。

可选的，所述排水部包括排水管路、排水阀和水泵，所述排水管路与所述洗衣桶的排水口连接，所述排水阀和所述水泵设于所述排水管路。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明的清洗及污物分离系统，由于固定装置固定于洗衣桶的下方，压电陶瓷和隔离片都设置于固定装置的容纳腔中，从而使得压电陶瓷和隔离片都设置于洗衣桶的内部，当需要对衣物进行清洗时，压电陶瓷在交流电源的周期性激励下产生高频往复振动，压电陶瓷所产生的振动直接导入洗衣桶内的水中，从而使得超声波的能量能够最大化利用至洗衣过程中，进而提高超声波的能量利用率和降低洗衣成本；

通过设置变频器，变频器可以控制压电陶瓷的超声频率，从而针对不同大小尺度的污渍，使用者通过变频器使得压电陶瓷发出不同频率的超声波进行清洗；

通过将兰杰文振子设置于洗衣桶内部，从而能更加便于气穴的形成、长大和内包，并且结合气穴内爆产生的瞬时急速微流，进一步便于衣物的清洁；

因此，本发明的清洗及污物分离系统具有超声波的利用率高、洗衣成本低和实用性强的特点，从而便于进行推广。

附图说明

图1是本发明的清洗及污物分离系统的结构示意图。

图2是本发明的兰杰文振子的结构示意图。

图3是本发明的底板的结构示意图。

图4是本发明的套筒的结构示意图。

图5是本发明的洗衣桶的结构示意图。

附图标记说明：

1、洗衣桶；2、进水部；21、进水阀；22、进水管路；3、排水部；31、排水阀；32、排水泵；33、排水管路；4、兰杰文振子；41、底板；42、套筒；43、活塞杆；44、第一压电陶瓷；45、第二压电陶瓷；46、隔离片；5、盲孔；6、第一螺纹孔；7、第二螺纹孔；8、第三螺纹孔；9、第四螺纹孔；10、第五螺纹孔；11、沉头孔；12、电缆；13、导线通孔。

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作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“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”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。

如图1～5所示，本发明实施例所提供的一种清洗及污物分离系统，其包括洗衣桶1、进水部2、排水部3和至少一个的兰杰文振子4，进水部2设于洗衣桶1的上部；

兰杰文振子4包括固定装置、活塞杆43、至少两个压电陶瓷和至少一个隔离片46，固定装置固定于洗衣桶1的下方，固定装置设有容纳压电陶瓷和隔离片46的容纳腔，活塞杆43的两端分别与容纳腔的内壁和位于最外侧的其中一个压电陶瓷连接，相邻的压电陶瓷通过隔离片46连接，压电陶瓷电连接有变频器。

基于上述设置，本发明的清洗及污物分离系统具有如下优点：

本发明的清洗及污物分离系统，由于固定装置固定于洗衣桶1的下方，压电陶瓷和隔离片46都设置于固定装置的容纳腔中，从而使得压电陶瓷和隔离片46都设置于洗衣桶1的内部，当需要对衣物进行清洗时，压电陶瓷在交流电源的周期性激励下产生高频往复振动，压电陶瓷所产生的振动直接导入洗衣桶1内的水中，从而使得超声波的能量能够最大化利用至洗衣过程中，进而提高超声波的能量利用率和降低洗衣成本；

通过设置变频器，变频器可以控制压电陶瓷的超声频率，从而针对不同大小尺度的污渍，使用者通过变频器使得压电陶瓷发出不同频率的超声波进行清洗；

通过将兰杰文振子4设置于洗衣桶1内部，从而能更加便于气穴的形成、长大和内包，并且结合气穴内爆产生的瞬时急速微流，进一步便于衣物的清洁；

因此，本发明的清洗及污物分离系统具有超声波的利用率高、洗衣成本低和实用性强的特点，从而便于进行推广。

本实施例中，如图1～5所示，为了便于固定装置与洗衣桶1之间的安装与拆卸，固定装置包括底板41和与底板41可拆卸连接的套筒42，底板41可拆卸安装于洗衣桶1的底部，套筒42的一端与底板41连接，套筒42的另一端穿过洗衣桶1的底部；

套筒42设有盲孔5以形成容纳腔。具体的，洗衣桶1的底部设有第一螺纹孔6和四个第二螺纹孔7，套筒42的上部设有外螺纹，套筒42的上部螺纹连接于第一螺纹孔6，并且第一螺纹孔6起到定位的作用；

四个第二螺纹孔7相对于第一螺纹孔6等圆心角分布，底板41设有四个与第二螺纹孔7对应的第三螺纹孔8，螺钉穿过第二螺纹孔7和第三螺纹孔8，即可实现底板41与洗衣桶1的连接；

底板41设有沉头孔11，套筒42的一端套设于沉头孔11中，底板41设有四个第四螺纹孔9，四个第四螺纹孔9相对于底板41的中心线等圆心角分布，套筒42靠近于底板41的一端设有四个与第四螺纹孔9对应的第五螺纹孔10，螺钉穿过第四螺纹孔9和第五螺纹孔10，即可实现底板41与套筒42的连接，并且螺钉与第五螺纹孔10之间还有垫板。

本实施例中，如图1～5所示，兰杰文振子4包括第一压电陶瓷44、第二压电陶瓷45和隔离片46，第一压电陶瓷44相对的两侧分别与陶瓷片和隔离片46连接，第二压电陶瓷45相对的两侧分别与陶瓷片和底板41连接，其中，隔离片46用于第一压电陶瓷44和第二压电陶瓷45之间的间隔，当第一压电陶瓷44和第二压电陶瓷45接通电源时，第一压电陶瓷44和第二压电陶瓷45在套筒42的轴线方向上进行高频往复振动，从而产生超声波，进而对衣物的污渍进行清除。

本实施例中，如图1～5所示，为了便于压电陶瓷的通电，本发明的清洗及污物分离系统还包括导电部，导电部与外部电源电连接，导电部为电缆12。

本实施例中，如图1～5所示，底板41设有导线通孔13，导线通孔13位于套筒42的盲孔5的下方，电缆12从盲孔5和导线通孔13穿出至洗衣桶1外部。

本实施例中，如图1～5所示，为了便于活塞杆43放置于套筒42的盲孔5中，以及活塞杆43与压电陶瓷的接触，活塞杆43包括第一杆部和与第一杆部一体化形成的第二杆部，第一杆部与盲孔5的内壁接触，第二杆部与位于最外侧的一个压电陶瓷接触。

本实施例中，如图1～5所示，为了便于水从进水部2流入至洗衣桶1内，进水部2包括进水管路22和进水阀21，进水管路22与洗衣桶1的进水口连接，进水阀21设于进水管路22。具体的，进水阀21用于控制流通于进水管路22的水能否流入至洗衣桶1内，进水阀21为电磁阀。

本实施例中，如图1～5所示，为了便于对衣物进行清洗，排水部3包括排水管路33、排水阀31和水泵32，排水管路33与洗衣桶1的排水口连接，排水阀31和水泵32设于排水管路33。具体的，当对衣物清洗完成后，排水阀31和水泵32均处于打开状态，从而废水依次从排水阀31和水泵32排出至洗衣桶1外，其中，排水阀31为电磁阀，水泵32为齿轮泵。

本实施例中，如图1～5所示，压电陶瓷与变频器电连接，从而使得压电陶瓷的电源频率范围在20KHz～300KHz之间，外部高频交流电源的周期性激励下，压电陶瓷沿套筒42轴线方向上产生周期性的往复形变，当压电陶瓷在25KHz的交流电源周期性激励下所产生的往复形变，用于清除微观污渍；当压电陶瓷在250KHz的交流电源周期性激励下所产生的往复形变，用于清除亚微观污渍。

本实施例对兰杰文振子4的工作原理进行阐述：

经过研究表明，超声清洗效果并不会伴随超声频率的增加而增加，影响超声清洗效果的因素有很多，如超声波频率、衣物距超声源距离、环境因素(温度、气压)、污渍类型、清洗时长等。但是利用超声波清洗衣服所利用的最根本的机理是超声波在液体中产生空穴的内爆所产生的内爆物理现象。凡是影响空穴内爆的因素，最终都会对超声洗衣的效果产生影响。

常温常压频率与空穴半径的关系大致可以描述为：f*R＝300，超声频率越高，气穴半径就越小。且常温常压下，污渍表面的粘性边界层厚度与超声频率大致满足：

可见频率增加使污渍的粘性边界层变薄因此空穴的半径与超声频率呈反比关系。

几万赫兹下的超声波有利于对微观污渍(灰尘、血迹、机械磨粒)进行有效去除，其原因在于几万赫兹的超声波允许空穴成长到较大时才产生内爆，尽管此时污渍粘性边界层较厚，气穴内爆产生的剪切力对较大型的微观污渍还是有不俗的作用效果。而随着超声波频率的增加到200Khz以上时，空穴会普遍减小，但由于内爆的频率加快，使液体微流产生很高的瞬时流动，且高频下污渍粘性边界层变薄，使高频超声波能穿透粘性边界层去除衣物纤维上的亚微观污渍(液滴、指纹、其他分子尺度的污渍)，结合高速的微流动，使亚微观污渍远离衣物纤维。

本发明实施例的清洗及污物分离系统的工作步骤为：

S1、将衣物放置于洗衣桶1内，进水阀21打开，待进水量达到设定值后，进水阀21关闭；

S2、压电陶瓷接通220V的交流电，在变频器的控制下，压电陶瓷在25KHz的频率下工作，在衣物清洗过程中，水泵32和排水阀31不通电，待冲洗时间达到预设值后，水泵32和排水阀31通电工作，将洗衣桶1内的水排出至洗衣桶1的外部；

S3、进水阀2122打开，待进水量达到设定之后，进水阀2122关闭；

S4、压电陶瓷接通220V的交流电，在变频器的控制下，压电陶瓷在250KHz的频率下工作，在衣物清洗过程中，水泵32和排水阀31不通电，待冲洗时间达到预设值后，水泵32和排水阀31通电工作，将洗衣桶1内的水排出至洗衣桶1的外部；

S5、完成清洗过程。

综上，本发明的清洗及污物分离系统，由于固定装置固定于洗衣桶1的下方，压电陶瓷和隔离片46都设置于固定装置的容纳腔中，从而使得压电陶瓷和隔离片46都设置于洗衣桶1的内部，当需要对衣物进行清洗时，压电陶瓷在交流电源的周期性激励下产生高频往复振动，压电陶瓷所产生的振动直接导入洗衣桶1内的水中，从而使得超声波的能量能够最大化利用至洗衣过程中，进而提高超声波的能量利用率和降低洗衣成本；

通过设置变频器，变频器可以控制压电陶瓷的超声频率，从而针对不同大小尺度的污渍，使用者通过变频器使得压电陶瓷发出不同频率的超声波进行清洗；

通过将兰杰文振子4设置于洗衣桶1内部，从而能更加便于气穴的形成、长大和内包，并且结合气穴内爆产生的瞬时急速微流，进一步便于衣物的清洁；

因此，本发明的清洗及污物分离系统具有超声波的利用率高、洗衣成本低和实用性强的特点，从而便于进行推广。

应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种清洗及污物分离系统，其特征在于，包括洗衣桶、进水部、排水部和至少一个兰杰文振子，所述进水部设于所述洗衣桶的上部；

所述兰杰文振子包括固定装置、活塞杆、至少两个压电陶瓷和至少一个隔离片，所述固定装置固定于所述洗衣桶的下方，所述固定装置设有容纳所述压电陶瓷和所述隔离片的容纳腔，所述活塞杆的两端分别与所述容纳腔的内壁和位于最外侧的其中一个所述压电陶瓷连接，相邻的所述压电陶瓷通过所述隔离片连接，所述压电陶瓷电连接有变频器；

所述固定装置包括底板和与所述底板可拆卸连接的套筒，所述底板可拆卸安装于所述洗衣桶的底部，所述套筒的一端与所述底板连接，所述套筒的另一端穿过所述洗衣桶的底部，所述套筒设有盲孔以形成所述容纳腔；

所述活塞杆包括第一杆部和与所述第一杆部一体化形成的第二杆部，所述第一杆部的直径小于所述第二杆部的直径，所述第一杆部与所述盲孔的内壁接触，所述第二杆部与位于最外侧的一个所述压电陶瓷接触。

2.如权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述兰杰文振子包括第一压电陶瓷、第二压电陶瓷和隔离片，所述第一压电陶瓷相对的两侧分别与陶瓷片和所述隔离片连接，所述第二压电陶瓷相对的两侧分别与陶瓷片和所述底板连接。

3.如权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述底板设有导线通孔。

4.如权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，还包括导电部，所述压电陶瓷通过所述导电部与外界电源电连接。

5.如权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述活塞杆包括第一杆部和与所述第一杆部一体化形成的第二杆部，所述第一杆部与所述盲孔的内壁接触，所述第二杆部与位于最外侧的一个所述压电陶瓷接触。

6.如权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述进水部包括进水管路和进水阀，所述进水管路与所述洗衣桶的进水口连接，所述进水阀设于所述进水管路。

7.如权利要求1所述的清洗及污物分离系统，其特征在于，所述排水部包括排水管路、排水阀和水泵，所述排水管路与所述洗衣桶的排水口连接，所述排水阀和所述水泵设于所述排水管路。

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