СПОСОБ СТИРКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1998 года по МПК D06F19/00 

Изобретение относится к бытовой технике, в частности к стирке текстильных изделий.

Известен способ стирки текстильных изделий [1] путем вибрационных воздействий на жидкость с загрязненным изделием, за счет чего происходит отделение загрязнений от изделия. Этот способ требует от источника вибрационных колебаний мощность в несколько сотен ватт.

Наиболее близким решением к заявляемому является способ ультразвуковой стирки текстильных изделий [2], в котором на текстильное изделие, находящееся в моечном растворе, воздействуют ультразвуковыми колебаниями и отделение загрязнений от изделия происходит за счет эффектов нелинейной акустики, возникающих при распространении ультразвуковых волн большой интенсивности. К числу важнейших из них относится эффект кавитации, заключающийся в росте зародышей газа в жидкости и их захлопывании при давлениях порядка тысяч атмосфер с образованием сферических ударных волн.

Одним из существенных недостатков известного ультразвукового способа стирки является необходимость создания большой интенсивности ультразвуковых колебаний во всем объеме моечной жидкости. Так, в воде на частоте 20 кГц она должна составлять не менее 0,3 Вт/см². А для создания такой интенсивности в баке с моечной жидкостью объемом более 10 л требуется источник ультразвуковых колебаний, мощность которого должна составлять сотни ватт и более. При воздействии на изделие ультразвуковыми колебаниями с интенсивностью, превышающей указанный порог кавитации в 0,3 Вт/см², сами изделия подвергаются разрушительным воздействиям, разрушается и сам излучатель ультразвука.

В заявляемом способе стирки текстильных изделий, основанном на воздействии на моечную жидкость с текстильным изделием ультразвуковыми колебаниями, эти колебания модулируют низкочастотными колебаниями, а интенсивность ультразвуковых колебаний устанавливают ниже порога кавитации. При этом повышение экономичности стирки текстильных изделий достигается за счет создания низкочастотных вибрационных воздействий не на всю моечную среду, а только на поверхность загрязненных волокон текстильного изделия. Эти воздействия образуются за счет нелинейного преобразования модулированных ультразвуковых колебаний. Наличие нелинейного преобразования, создающего низкочастотные вибрационные воздействия, объясняется тем, что поверхность загрязненных волокон является границей раздела двух сред с существенно различными физическими параметрами, влияющими на характеристики распространения ультразвука. К таким характеристикам в первую очередь относятся скорость распространения с и коэффициент поглощения α. Скорость с в более твердых материалах загрязнений выше, чем в воде. Различаются и коэффициенты α. Указанные характеристики в свою очередь зависят от плотности среды ρ [3], которая различна для воды и загрязненных волокон текстильного изделия.

Таким образом, поверхность загрязненных волокон текстильного изделия обладает нелинейными свойствами с точки зрения условий распространения ультразвука и при наличии в такой среде модулированных колебаний происходит процесс демодуляции (детектирования) низкочастотных модулирующих колебаний, которые и образуют вибрационное воздействие.

Заявляемый способ отличается высокой экономичностью, т.к. уровень интенсивности ультразвуковых колебаний выбирается до порога кавитации и их энергия не расходуется на кавитационные процессы во всем объеме жидкости. Кроме того, если указанный порог будет превышен, то кавитационные процессы являясь, как уже отмечалось, следствием эффектов нелинейной акустики большой интенсивности, будут приводить к демодуляции модулированных ультразвуковых колебаний уже в непосредственной близости от излучателя и заявляемый способ стирки будет неэффективен.

Устройство для осуществления заявляемого способа содержит активатор 1 с вибрационным элементом пьезокерамического типа 2, который питается от источника ультразвуковых колебаний 3, а источник ультразвуковых колебаний 3 подключен к низкочастотному модулятору 4.

Вибрационный элемент прикреплен без зазора внутри корпуса активатора к плоской стенке и через нее излучает модулированные ультразвуковые колебания в моечную жидкость. Материал корпуса, например полиамид или поликарбонат, химически нейтрален по отношению к моечной жидкости.

Источник ультразвуковых колебаний 3, питающий вибрационный пьезокерамический элемент 2, выполнен по схеме автогенератора с индуктивной связью, работает на частоте 20 кГц и подключен к низкочастотному модулятору 4, работающему на частоте 100 Гц. Низкочастотный модулятор 4 обеспечивает 100% модуляцию ультразвуковых колебаний автогенератора. Выбор частоты модулятора 100 Гц в данном случае определяется соображениями простоты технической реализации за счет удвоения частоты электрической сети, однако экспериментально установлено, что эффект отделения загрязнений от текстильных изделий наблюдается при любой частоте модуляции в диапазоне 40 - 1000 Гц.

Электронная часть стирающего устройства выполнена в корпусе размером 50х50х40 мм, конструктивно совмещена со штепсельной вилкой для электрической сети и электрически связана с вибрационным элементом активатора гибким влагозащищенным двухпроводным кабелем, что обеспечивает мобильность устройства и возможность использования его в любой подходящей емкости для стирки. При использовании емкости с моечной жидкостью объемом до 20 л требуется подводить к вибрационному элементу активатора мощность не более 100 мВт при частоте ультразвуковых колебаний 20 кГц и модулирующей частоте 100 Гц. Высокое качество стирки с помощью данного устройства обеспечивается тем, что в местах с наибольшим загрязнением в процессе демодуляции ультразвуковых колебаний образуются наиболее сильные низкочастотные вибрационные воздействия.

Положительный эффект от использования данного устройства по сравнению с известными выражается в повышении экономичности и уменьшении габаритов устройства.

Литература
1. Патент 2051249 РФ, кл. D 06 F 19/00. Способ стирки текстильных изделий и устройство для его осуществления /Безденежных В.Н., Завьялов Л.А. - N 5060540/12; опубл. 1995.

2. Патент 2049181 РФ, кл. D 06 F 19/00. Ультразвуковая стиральная машина /Ланцман Б.М. - N 92015830/12; опубл. 1995.

3. Кухлинг Х. Справочник по физике. М.: Мир, 1982, с. 252-262.

Использование: способ может быть использован в бытовой технике, в частности в стирке текстильных изделий. На моечную жидкость с текстильным изделием воздействуют ультразвуковыми колебаниями, которые модулируют низкочастотными колебаниями. Интенсивность ультразвуковых колебаний устанавливают ниже порога кавитации. Повышение экономичности стирки текстильных изделий достигается за счет создания низкочастотных вибрационных колебаний локализованно на поверхности загрязненных волокон текстильных изделий, которая является нелинейной средой и обеспечивает демодуляцию модулированных ультразвуковых колебаний. Этот процесс возможен при интенсивности ультразвуковых колебаний, не превышающей порог кавитации, который на частоте 20 кГц составляет 0,3 Вт/см², т.е. меньшей, чем требуется при известных способах ультразвуковой стирки, основанной на эффекте кавитации. Эффект отделения загрязнений от изделия наблюдается при любой частоте модуляции ультразвуковых колебаний в диапазоне 40 - 1000 Гц. 1 ил.

Способ стирки текстильных изделий путем воздействия на моечную жидкость с загрязненным изделием ультразвуковыми колебаниями, отличающийся тем, что ультразвуковые колебания модулируют низкочастотными колебаниями, причем интенсивность ультразвуковых колебаний ниже порога кавитации.