RU2039138C1

RU2039138C1 - Washer

Info

Publication number: RU2039138C1
Authority: RU
Inventors: Валерий Васильевич Воинцев; Альфред Николаевич Ковальчук; Владимир Данилович Лакиза; Виктор Иосифович Осипов; Александр Павлович Собко; Михаил Николаевич Сыровец
Original assignee: Головное конструкторское бюро научно-производственного объединения "Энергия" им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1995-07-09

Abstract

FIELD: laundry automatons. SUBSTANCE: washer has vertical tank with activator at its lower part; activator is connected with vertical oscillations drive through the rod. Perforated laundry container is mounted inside the tank with annular space relation. Bottom of the container is placed in a space relation to the bottom of the tank. Activator is made in form of horizontal flat plate which is disposed at the space above the bottom of the tank. Activator has central hole for passing rod through. The plate is connected with the bottom of the tank by means of vertical bellows. Resilient gas-filled element is disposed free at the space between bottoms of the tank and perforated container. Resilient element interacts with washing liquid at periodical oscillations of the activator, and vibrational turbulence mode is generated. EFFECT: improved quality of washing. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике хозяйственно-бытового назначения и касается конструкции стиральных машин вибрационного типа. The invention relates to household appliances and the design of vibration-type washing machines.

Известна стиральная машина, содержащая вертикальный бак для белья с активатором в нижней части, соединенным с приводом вертикальных колебаний, размещенным под днищем бака, и перфорированную камеру, установленную внутри бака с образованием зазора между боковыми стенками и их днищами, а активатор выполнен в виде горизонтальной плоской пластины, размещенной в зазоре над днищем бака, имеющим центральное отверстие для соединения пластины с приводом вертикальных колебаний, при этом в зазоре между днищами бака и камеры размещено средство дополнительной активации моющего раствора. A washing machine is known that contains a vertical laundry tub with an activator in the lower part connected to a vertical oscillation drive located under the bottom of the tub and a perforated chamber installed inside the tub to form a gap between the side walls and their bottoms, and the activator is made in the form of a horizontal flat plate placed in the gap above the bottom of the tank having a Central hole for connecting the plate with a drive of vertical vibrations, while in the gap between the bottoms of the tank and the camera is placed additional means ADDITIONAL activation cleaning solution.

Средство дополнительной активации требует значительных энергозатрат, что можно отнести к недостаткам известной стиральной машины. The additional activation means requires significant energy consumption, which can be attributed to the disadvantages of the known washing machine.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в интенсификации процесса, повышении качества стирки, а также в снижении энергозатрат. The technical result achieved in the claimed invention is to intensify the process, improve the quality of washing, as well as to reduce energy consumption.

Достигается этот результат за счет того, что стиральная машина, содержащая вертикальный бак для белья с активатором в нижней части, соединенным с приводом вертикальных колебаний, снабжена перфорированной камерой, установленной внутри бака, днище которой размещено с зазором над днищем бака, а активатор выполнен в виде горизонтальной плоской пластины, размещенной в зазоре над днищем бака, имеющим центральное отверстие для прохода штока, и соединенной с днищем бака посредством вертикального сильфона, при этом в зазоре между днищами бака и камеры свободно размещен упругий газонаполненный элемент, являющийся средством дополнительной активации моющего раствора. This result is achieved due to the fact that the washing machine containing a vertical laundry tub with an activator in the lower part connected to a vertical oscillation drive is equipped with a perforated chamber installed inside the tank, the bottom of which is placed with a gap above the bottom of the tank, and the activator is made in the form a horizontal flat plate located in the gap above the bottom of the tank, having a central hole for passage of the rod, and connected to the bottom of the tank by means of a vertical bellows, while in the gap between the bottoms of the tank and amers freely disposed gas-filled elastic element, which means additional activation detergent solution.

На фиг.1 изображен общий вид машины; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows a General view of the machine; figure 2 section aa in figure 1.

Стиральная машина содержит вертикальный бак 1 для белья с крышкой 2, внутри которого с кольцевым зазором установлена перфорированная камера, включающая перфорированную стенку 3 и перфорированное (решетчатое) днище 4, расположенное с зазором над днищем 5 бака. В днище 5 бака 1 выполнено центральное отверстие, в котором герметично закреплен нижний торец вертикального эластичного сильфона 6, размещенного в пространстве между днищем 5 бака и днищем 4 камеры. На верхнем торце сильфона 6 герметично закреплена плоская горизонтальная жесткая пластина 7, перекрывающая сечение сильфона. Внутри сильфона 6 проходит центральный шток 8, верхний конец которого жестко соединен с пластиной 7, а нижний с приводом 9 вертикальных колебаний (вибратором). Пластина 7 размещена под днищем 4 камеры с зазором, обеспечивающим ее свободные колебаний от вибратора 9. В пространстве между днищем 5 бака и днищем 4 камеры свободно (с зазором) размещен упругий торообразный элемент 10, выполненный в виде газонаполненной эластичной, например, резиновой, оболочки 11. Перфорированная камера жестко закреплена в баке 1 при помощи радиальных ребер 12, установленных в упорах 13 бака. В нижней части бак имеет выпускной и впускной патрубки 14, 15 для моющей жидкости. Крышка 2 герметично подсоединяется к баку при помощи быстроразъемного байонетного затвора 16. Бак 1 и вибратор 9 закреплены на раме 17. The washing machine comprises a vertical laundry tub 1 with a lid 2, inside which a perforated chamber is installed with an annular gap, including a perforated wall 3 and a perforated (trellised) bottom 4 located with a gap above the bottom of the 5th tank. In the bottom 5 of the tank 1, a Central hole is made in which the lower end of the vertical elastic bellows 6 is sealed, located in the space between the bottom of the tank 5 and the bottom 4 of the camera. At the upper end of the bellows 6, a flat horizontal rigid plate 7 is sealed, covering the cross section of the bellows. Inside the bellows 6 passes the Central rod 8, the upper end of which is rigidly connected to the plate 7, and the lower one with a drive 9 of vertical oscillations (vibrator). The plate 7 is placed under the bottom 4 of the chamber with a gap providing it with free vibrations from the vibrator 9. In the space between the bottom 5 of the tank and the bottom 4 of the chamber freely (with a gap) is placed an elastic toroidal element 10 made in the form of a gas-filled elastic, for example, rubber, shell 11. The perforated camera is rigidly fixed in the tank 1 with the help of radial ribs 12 installed in the stops 13 of the tank. In the lower part of the tank has an outlet and inlet nozzles 14, 15 for the washing liquid. The lid 2 is hermetically connected to the tank using a quick-release bayonet lock 16. The tank 1 and the vibrator 9 are mounted on the frame 17.

Стиральная машина работает следующим образом. The washing machine operates as follows.

Отстирываемое белье закладывается в перфорированную камеру, и бак 1 заполняется моющей жидкостью до уровня, составляющего 0,85 высоты бака, после чего закрывают крышку 2, фиксируя ее байонетным затвором 16. Верхняя часть бака 1 остается заполненной воздухом, образуя газовую "подушку" объемом 0,15 высоты бака. При включении вибратора 9 возбуждаются периодические колебания пластины 7, которые создают в моющей жидкости переменное (динамическое) давление. Периодические изменения давления жидкости, воздействуя на упругий торообразный элемент резонатор 10, через эластичную оболочку 11 передаются локализованному в ней газу, вызывая его периодические объемные пульсации, т.е. происходит динамическое взаимодействие жидкости и газа. При этом жидкость и газ при своем взаимодействии образуют нелинейную систему, где газ является упругим элементом, а жидкость инерционным. Собственная частота колебаний этой системы лежит в диапазоне 25 50 Гц и легко определяется экспериментально или расчетом. Путем предварительного подбора или настройки частота колебаний вибратора 9 заранее устанавливается равной собственной частоте образованной в баке 1 колебательной системы. Поэтому при включении вибратора в баке сразу же устанавливается резонансный режим колебаний нелинейной газожидкостной системы с резким увеличением (в несколько раз) амплитуды волн динамического давления, а моющая жидкость, туpбулизируясь, мгновенно захватывает свободный газ из "подушки" бака, который диспергируется на множество малых пузырьков, насыщающих объем жидкости. The laundry to be washed is placed in the perforated chamber, and the tank 1 is filled with washing liquid to a level of 0.85 of the height of the tank, after which the lid 2 is closed, fixing it with a bayonet lock 16. The upper part of the tank 1 remains filled with air, forming a gas “pillow” of volume 0 , 15 tank heights. When the vibrator 9 is turned on, periodic oscillations of the plate 7 are excited, which create an alternating (dynamic) pressure in the washing liquid. Periodic changes in fluid pressure, acting on the elastic toroidal element of the resonator 10, are transmitted through the elastic shell 11 to the gas localized in it, causing its periodic volume pulsations, i.e. dynamic interaction of liquid and gas occurs. In this case, the liquid and gas during their interaction form a nonlinear system, where the gas is an elastic element, and the liquid is inertial. The natural vibration frequency of this system lies in the range of 25–50 Hz and is easily determined experimentally or by calculation. By pre-selection or tuning, the vibration frequency of the vibrator 9 is pre-set equal to the natural frequency formed in the tank 1 of the oscillatory system. Therefore, when the vibrator is turned on in the tank, the resonance mode of oscillations of the nonlinear gas-liquid system is immediately established with a sharp increase (several times) in the amplitude of the dynamic pressure waves, while the washing liquid, while being turbulent, instantly captures free gas from the “pillow” of the tank, which is dispersed into many small bubbles saturating the volume of liquid.

Присутствие в объеме жидкости массы дисперсных пузырьков газа, пульсирующих и осциллирующих при периодических пульсациях давления в баке, увеличивает гидродинамическую активность моющей жидкости. Наличие в жидкости пузырьков газа делает ее сжимаемой и дополнительно повышает интенсивность резонансных колебаний газожидкостной системы, при этом в объеме бака создаются мощные пульсирующие турбулентные потоки моющей жидкости. Эти потоки движутся по кольцевому зазору между цилиндрическими стенками бака 1 и камеры, а также свободно проходят сквозь перфорированные днище 4 и стенку 3 камеры, интенсивно воздействуя на находящееся в ней белье и разрыхляя его. В резонансном режиме амплитуда волн динамического давления в жидкости в положительные полупериоды пульсаций достигает 1,3-1,5 ати, а в отрицательные полупериоды давление падает ниже значения упругости насыщенных паров моющей жидкости, что вызывает образование массы кавитационных пузырьков. Эти пузырьки, периодически схлопываясь, оказывают интенсивное микроударное воздействие на белье, способствуя эффективному удалению загрязнений, а также усиливают турбулизацию моющей жидкости. В то же время газонаполненный упругий резонатор 10, совершающий интенсивные объемные пульсации, оказывает ударное воздействие на днище 4 камеры, что вызывает встряхивание белья и лучшее его омывание пульсирующими потоками жидкости. При соударениях резонатора с днищем 4 образуются также кавитационные пузырьки, улучшающие процесс стирки. The presence in the liquid volume of a mass of dispersed gas bubbles, pulsating and oscillating during periodic pressure pulsations in the tank, increases the hydrodynamic activity of the washing liquid. The presence of gas bubbles in the liquid makes it compressible and additionally increases the intensity of the resonant vibrations of the gas-liquid system, while powerful pulsating turbulent flows of the washing liquid are created in the tank volume. These flows move along the annular gap between the cylindrical walls of the tank 1 and the chamber, and also freely pass through the perforated bottom 4 and the wall 3 of the chamber, intensively acting on the linen in it and loosening it. In the resonance mode, the amplitude of the waves of dynamic pressure in the liquid during the positive half-periods of the pulsations reaches 1.3-1.5 ati, and in the negative half-periods the pressure drops below the elasticity value of the saturated vapor of the washing liquid, which causes the formation of a mass of cavitation bubbles. These bubbles, periodically collapsing, have an intense micro-shock effect on the laundry, contributing to the effective removal of contaminants, and also increase the turbulization of the washing liquid. At the same time, the gas-filled elastic resonator 10, which performs intense volume pulsations, has an impact on the bottom 4 of the chamber, which causes shaking of the laundry and its better washing with pulsating fluid flows. When the resonator collides with the bottom 4, cavitation bubbles are also formed that improve the washing process.

Наличие кольцевого зазора между обечайками бака и перфорированной бельевой камеры необходимо, во-первых, для обеспечения свободного поступления в жидкость газа из "подушки" бака при возбуждении резонансного режима колебаний газожидкостной системы, во-вторых, для свободного движения потоков моющей жидкости по высоте бака в процессе стирки, что обеспечивает максимальную турбулизацию и обменность жидкости в объеме бака. Оптимальная ширина кольцевого зазора составляет 0,1 диаметра бака. Вертикальный сильфон, соединяющий пластину активатор с днищем бака, обеспечивает надежную герметизацию объема бака. Рабочая амплитуда колебаний пластины составляет 4 6 мм, что позволяет при установке мягкого (тонкостенного) сильфона свести к минимуму сопротивление при его колебаниях. Диаметр пластины составляет 0,4 0,6 диаметра бака. Таким образом, в предложенной стиральной машине белье подвергается высокоинтенсивному гидродинамическому воздействию турбулентных пульсирующих потоков моющей жидкости и кавитационному воздействию, благодаря чему достигается интенсификация процесса и повышение качества стирки. Этому также способствует высокая обменность моющего раствора в баке машины. При этом высокая эффективность процесса стирки обеспечивается при минимальных затратах энергии, что достигается за счет использования режима резонансных колебаний нелинейной газожидкостной системы, обладающей высокой чувствительностью. The presence of an annular gap between the shells of the tank and the perforated laundry chamber is necessary, firstly, to ensure free flow of gas into the liquid from the "pillow" of the tank when the resonant mode of oscillations of the gas-liquid system is excited, and secondly, for the free movement of the washing fluid flows along the height of the tank in the washing process, which ensures maximum turbulization and fluid exchange in the tank. The optimal width of the annular gap is 0.1 diameter of the tank. A vertical bellows connecting the activator plate to the bottom of the tank provides reliable sealing of the tank volume. The working amplitude of the plate oscillations is 4–6 mm, which allows the installation of a soft (thin-walled) bellows to minimize resistance during oscillations. The diameter of the plate is 0.4 to 0.6 of the diameter of the tank. Thus, in the proposed washing machine, the laundry is subjected to high-intensity hydrodynamic effects of turbulent pulsating flows of the washing liquid and cavitation effects, thereby achieving the intensification of the process and improving the quality of washing. This is also facilitated by the high exchangeability of the washing solution in the tank of the machine. Moreover, the high efficiency of the washing process is ensured with minimal energy consumption, which is achieved through the use of the resonance mode of the nonlinear gas-liquid system with high sensitivity.

Claims

A WASHING MACHINE, comprising a vertical tank, a perforated laundry chamber mounted inside the tank to form a gap between their walls and bottoms, an activator located in the gap above the bottom of the tank, connected to a vertical oscillation drive, and means for additional activation of the washing solution, characterized in that Means for additional activation of the washing solution is made in the form of an elastic gas-filled element, freely placed in the gap between the bottoms of the tank and the perforated chamber.