CN2124674U - 水力自动洗碗碟机 - Google Patents

Abstract

本装置属于自动清洗碗碟机，包括有箱体、碗碟 架和消毒系统，其特点是能采用自来水力作动力源进 行自动清洗碗碟，关键技术在于充分利用自来水力使 之转化成力矩或力偶矩作用于碗碟架上，使得碗碟连 架一起转动，同时配合毛刷的协助清洗达到自动洗净 碗碟的效果。具有生产制造工艺简，成本低，节省电 能，使用安全，保养和维修容易等优点，一般的自来水 源就可使用，增加设施后在无自来水的地方亦可使 用，是现代家庭理想的普及型自动餐具清洗机。

Description

本发明属于一种自动洗碗碟机，特别是一种依靠水力而不耗电能或耗电量很少的自动洗碗碟机。

目前有的家用自动洗碗碟机由洗涤泵，排水泵，加热器，碗碟架，进、排水管，喷臂，过滤器，程序控制装置等部分组成，使用时装进碗碟架里的待洗碗碟不动，靠洗涤泵带动喷水器将水喷出以清洗碗碟，而整个过程是通过一定的输入程序控制完成的，其使用条件要求用220伏、50赫的交流电源及水压不低于0.5公斤力／平方厘米和水温不超过40℃的水源。这种洗碗机虽然能通过一定的程序实行自动清洗碗碟，但这种机的缺点是消耗电能大和电气配件多，生产成本高，且维修和保养也麻烦，难以普及使用。

现使用的另一种转刷式洗碗机的主要构造是在装有热水的长方形水箱上部呈水平方向安装一对附带刷毛的平行转轴，依靠这些互相咬合的刷毛除去餐具的油污和渣滓，它的主要缺点是仍需用人的双手拿着餐具清洗，而无法减轻人们的劳动强度。

本发明的任务是在于建立一种用自来水力而不用电或只需消耗很少电量的自动清洗碗碟的装置。

本发明的原动力主要是通过自来水流出时具有一定的动量，转化成外合力直接作用于转子碗碟架上而获得的。这样不但能充分利用自来水为人类服务，而且与现有技术相比具有生产制造工艺简，成本低，同时还可以完全或很大限度地节省电能。根据水力学中恒定流（总流）能量方程：

Z₁＋ (P₁)/(γ) ＋α₁(V₁ ²)/(2g) ＝Z₂＋ (P₂)/(γ) ＋α₂(V₂ ²)/(2g) ＋hw （1）

式中：Z₁和Z₂分别为断面1－1形心和断面2－2形心离基准面0－0的高程，

P₁和P₂分别为断面1－1和断面2－2的压强，

hw为单位能损失，

V₁和V₂分别为断面1－1和断面2－2的平均流速，

γ为液体的重度，

α₁和α₁分别为断面1－1和断面2－2的动能校正系数，通常采用α₁＝α₂＝1，

g为重力加速度。

现假定一水塔的水面断面1距用户管子出口断面2的高度为h，将基准面取在管子出口断面2上，则Z₁＝h，虽然水塔中水位在变化，但和整个水塔高度相比，压强变化是不大的与水塔相通的管子中水流都常看作恒定流。略去水流阻力，即hw＝0，由式（1）可列出能量方程：

h＋O＋O＝O＋O＋ (V₂ ²)/(2g) ＋O

求得用户管子出口处的流速为

又根据恒定流动量方程：

式中：ρ为液体的密度，

∑F为作用在液流上外力的合力，

Q为液体的流量，

β₁和β₂分别为断面1和断面2的动量校正系数，通常采用β₁＝β₂＝1，

V₁和V₂分别为液流在断面1和断面2的平均速度。

以水塔的水面断面1和用户管子出口断面2为进出口断面作控制面，由式（3）得：

由理论力学导出当刚体以角加速度作匀变速转动时，有

ω＝ω₀＋εt （5）

φ＝φ₀＋ω₀t＋ 1/2 （6）

式中：φ₀、ω₀分别为刚体的初位置角和初角速度，

φ、ω分别为刚体任一时刻的位置角和角速度，

t为作用时间，

ε为角加速度。

作用于转动刚体上的力或力偶的功可以通过力或力偶对于转轴之矩的功来计算。

即

W＝M_Zφ （7）

式中：W为作用于刚体上的力或力偶的功，

M_Z为刚体对于转轴Z的力矩或力偶矩，

φ为刚体的位置角。

定轴转动刚体的动能为

T＝ 1/2 J_Zω²（8）

式中：T为转动刚体的动能，

J_Z为刚体对于转轴Z的转动惯量，

ω为刚体的角速度。

本发明的水力自动洗碗碟机，其特征是用一个具有定轴转动的圆柱形碗碟架，依靠多根分支水管朝一定的方向将水同时喷射到碗碟架特定部位，这些液流作用后所产生的力矩或力偶矩使碗碟架转动，机体内装上与碗碟架有相对运动的毛刷。由于水力直接或间接作用于转动的碗碟上，加上毛刷的协助清洗，达到一定的转速的碗碟很快就被洗干净。

应用功能原理：重力和弹力之外的力对物体做的功等于物体的机械能的增量。

即：∑W＝E₂－E₁＝△E （9）

当忽略一切摩擦阻力而只考虑液流上外力的合力作用时，以碗碟架为研究对象，外力对碗碟架的功只有液流作用于碗碟架的力或力偶对于转轴之矩的功，而碗碟架在外力作用下动能的增量就是其机械能的增量。

由式（7）、（8）、（9）

得M_Zφ＝ 1/2 J_Zω²（10）

设碗碟架的半径为R₀，液流喷射到碗碟架上距转轴Z的距离为R，碗碟架在合力∑F作用下由静止以角加速度ε作匀变速转动，经t秒后获得角速度ω，由式（3）、（4）并考虑φ₀和ω₀初始状态匀为0，

得φ＝ 1/2 ωt （11）

现以四根分支水管均布于碗碟架的四周，每根分支水管开有二个截面积匀为A的小孔，水流同时从这些小孔喷射到碗碟架上，形成4对方向一致的力偶，这样作用于碗碟架上的总力偶矩为

M_Z＝∑F·2R＋∑F·2R＋∑F·2R＋∑F·2R

＝8∑FR （12）

每个小孔的流量为

Q＝AV₂（13）

将式（11）和（12）代入式（10），得

8∑FRt＝J_Zω （14）

现把碗碟架看作圆柱绕其轴心Z转动，碗碟架连同碗碟的总质量为M，则其绕Z轴的转动惯量为

J_Z＝ 1/2 MR² ₀（15）

由式（2）、（4）、（13）、（14）和（15）并考虑力∑F是垂直于Z轴作用于碗碟架，∑F与V₂方向一致，求得

h＝ (MR₀ ²ω)/(32ρARgt) （16）

根据实际情况设定R₀和R分别为280mm和200mm，小圆孔的截面积A为8mm²，碗碟连架总质量为10kg，碗碟连架由静止开始转动经25秒后转速达到n＝300rpm，即ω＝10πrad／s，将以上数据代入式（16），得

h＝ (10kg·(0.28m)²·10πrad/s)/(32·1000kg/m³·8·10^-6m²·0.2m·9.8m/s²·25s) ＝1.96m

计算结果表明，只要位置水头有近2米高，则碗碟连架在这一水力的作用下不到半分钟就获得转速为300rpm，由于计算过程中忽略了一切阻力，实际上水流的阻力、轴承转动的摩擦阻力和毛刷与碗碟之间的摩擦阻力总是存在的，且合阻力随着转速的加快而增大，因此碗碟连架在加速达到一定的转速后，当水流合力和合阻力相等时，碗碟连架便作匀速转动。实验证明，运用水力使碗碟转动配合毛刷的作用就足可以将碗碟清洗干净。而自来水的设计要求是，一般的自来水位置水头不应低于2米，所以这种洗碗机适用于普通的自来水源。在没有自来水的地方可用不小于2米水头的给水设备带动或照下面所述的改进措施进行。

以下将结合附图对发明作进一步详细描述。

图1是本发明旋转剖视图。

图2是图1洗碗机切去半盖后的俯视图。

图3是本发明消毒装置局部剖视图。

图4是本发明在自来水头过小或无自来水的地方使用另一实施例动力部分局部剖面图。

图1和图2，绕Z轴转动的碗碟架（1）的轴两端装有轴承（5）被分别固定在箱体（12）和平衡架（2）上，碗碟架下部设有碗室（16），盆碟室（17），汤匙、筷子室（15）等，这些依照待洗碗碟外型设置的各室，可用塑料注塑成网状，也可用金属丝或纤维丝做成网状，使碗碟随架转动时不会相互碰撞，也不至于因转动而自身作离心运动。碗碟架（1）的上端还设有连接器（6）。冷水入口（9）和热水入口（10）分别接冷、热水源，箱体（12）内沿碗碟架四周设置多根分支水管（13），每根分支水管匀开有喷水孔（11），这些喷水孔的方向垂直作用于碗碟架（1）上，并且作用力矩的方向使碗碟架朝同一方向转动，箱体（12）的上、下端分别设有箱盖（4）和排水口（14）。箱盖（4）设有洗涤剂槽（3），导管（7）与洗涤剂槽（3）连通，放射状毛刷（8）可在导管（7）内自由转动，洗涤剂槽（3）的侧面还开有过水孔（18）。

图3所示本发明还设有碗碟消毒装置，它是由与箱盖（4）平面同样大的支承盖（20），紫外线杀菌灯（19），定时器（21）和电源线（22）组成。

使用时，将待洗的碗碟和汤匙、筷子按各室位置放好，盖上箱盖（4），并在洗涤剂槽上放入适量的洗碗剂，然后打开热水阀，在热水的作用下使转子碗碟架缓慢转动，此时放射状毛刷（8）将作用于碗碟之间，并且自身转动洗刷碗碟。洗碗剂沿着导管（7）到达放射状毛刷后随转动的毛刷而洒到碗碟上，同时转动过程中溅起的水作用于箱盖（4）的内表面上，这些水其中的一部分通过过水孔（18）进入洗涤剂槽（3），槽里的洗涤剂经射进来的水冲稀后，沿着导管（7）到达放射状毛刷（8），然后作用于碗碟上，如此循环洗刷碗碟，可提高洗碗机的工作效率和洗涤剂的利用率。然后打开冷水阀，使转子碗碟架转速加快，碗碟很快被清洗干净。上述如没有热水源设施，可单用冷水冲洗，此时洗涤的时间要稍长些，同样达到洗净碗碟的效果。待碗碟洗净后关闭进水阀，取下箱盖（4），再换上消毒装置，通过定时器调好碗碟的消毒时间，接通紫外线杀菌灯（19）的电源对碗碟进行消毒。

图4是本发明在自来水源水头过小或无自来水的地方使用所采取的改进措施。此时只要将图1中的箱盖（4）加装图4所示的电动机（23），此时箱盖的强度和硬度作相应增强。电动机的转动带动转子碗碟架转动从而将碗碟清洗干净，同时电动机（23）的转轴与连接器（6）可快速装拆。

Claims (8)

1、一个由箱体(12)、碗碟架(1)、冷水入口(10)、排水口(14)、放射状毛刷(8)和消毒装置组成的自动洗碗碟机，其特征是，所说的冷、热水入口还与多根分支水管(13)相连通，每根分支水管至少开有一个喷水孔(11)，所说的碗碟架有一转轴Z，转轴两端各有一轴承(5)，所说的箱体上端有一平衡架(2)，箱体上面有一箱盖(4)，箱盖设一洗涤剂槽(3)和导管(7)，洗涤剂槽的则面开有过水孔(18)，所说的放射状毛刷通过导管与洗涤剂槽连通，所说的消毒装置是用紫外线杀菌灯对碗碟进行消毒，在自来水头过小或无自来水的地方，本发明设置了电动机(23)实现自动清洗碗碟。

2、按权利要求1所述的洗碗碟机，其特征在于碗碟架按照碗、盆、碟、汤匙和筷子的不同形状分别设有碗室（16）、盆碟室（17）和汤匙筷子室（15）。

3、按权利要求1所述的洗碗碟机，其特征在于分别与冷、热水源相通的分支水管（13）是同碗碟架的转轴Z相平衡设置的。

4、按权利要求1所述的洗碗碟机，其特征在于喷水孔的轴线垂直作用于碗碟架上，且各作用力矩的方向是使碗碟架朝同一方向转动。

5、按权利要求1所述的洗碗碟机，其特征在于放射状毛刷（8）能在导管（7）内自由转动，且直接作用于碗碟之间。

6、按权利要求1所述的洗碗碟机，其特征在于消毒装置是由定时器（21）进行自动控制碗碟的消毒时间。

7、按权利要求1所述的洗碗碟机，其特征在于碗室（16）、盆碟室（17）、汤匙筷子室（15）是用塑料制成网状结构。

8、按权利要求1所述的洗碗碟机，其特征在于导管（7）与洗涤剂槽（3）连通。

Images