УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТИРКИ, И/ИЛИ ЧИСТКИ, И/ИЛИ ДЕЗИНФЕКЦИИ Российский патент 1998 года по МПК D06F7/04 

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано в стиральных устройствах вибрационного типа.

Известно устройство для стирки, содержащее корпус и вибрационный элемент с источником питания, расположенный в корпусе таким образом, что абсцисса его колебаний параллельна плоскости торца корпуса (см. DE, патент, 908801, кл. D 06 F 7/04, 1954).

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и невысокая эффективность стирки.

Известно стиральное устройство, содержащее корпус и вибрационный элемент с источником питания, по крайней мере один из торцов корпуса выполнен открытым, вибрационный элемент размещен в держателе, которым является эластичный герметик, заполняющий пространство между элементом и корпусом (см. патент РФ N 2047676, кл. D 06 F 7/04, публ. 10.11.95 г.).

Устройство предусматривает работу вибрационного элемента на частотах колебаний звукового диапазона, в частности на частоте (50 Гц) промышленной сети, с образованием в резервуаре активных микропузырьков, действующих на обрабатываемую текстильную поверхность ударной силой, выбивающей и разрушающей загрязняющие частицы.

Однако при применении для очистки низких частот звукового диапазона эффективность стирки, чистки, дезинфекции падает за счет образования в жидкости крупных пульсирующих пузырьков, которые не создают мощных импульсов давления, характерных для кавитационных пузырьков, возникающих в ультразвуковом диапазоне частот.

Большой радиус кавитационных пузырьков и длительное время их существования объясняют неэффективность очистки при использовании низкочастотной кавитации.

В связи с этим недостатком устройства является низкая эффективность и неудобство эксплуатации из-за необходимости периодического ручного встряхивания белья при помощи щипцов или руками в резиновых перчатках (для обеспечения безопасности) с целью снижения эффекта экранировки бельем развития крупных пульсирующих пузырьков.

Кроме того, конструкция устройства предусматривает его работу при размещении на дне резервуара с направлением излучения в одном вертикальном направлении, что значительно снижает производительность и эффективность стирки. Размещение устройства с двухсторонним вертикальным излучением в слоях белья не приводит к повышению эффективности стирки из-за большой вероятности экранировки бельем эффекта кавитации (особенно с нижней стороны), так как под действием веса устройства и с связи с хаотическим встряхиванием не исключена возможность плотного облегания поверхности герметика бельем, что препятствует развитию кавитационных процессов. Этот недостаток также снижает эффективность пятновыведения из-за необходимости размещения очищаемой поверхности в максимальной близости от излучателя.

Очистка на частотах УЗ диапазона является более эффективной, поскольку доминирующим фактором в данном случае является кавитация (кавитационные пузырьки с диаметром от 0,01 до 1,0 мм), создающие интенсивные ударные волны, и акустические потоки - стационарные вихревые потоки, образующиеся в озвученной жидкости, микротечения, образующиеся вблизи поверхности, очищаемой осциллирующими пузырьками, наиболее важные из которых - течения в пограничном к очищаемой поверхности слое и вблизи него.

Использование известного устройства для работы на частотах ультразвукового диапазона, применение которых во многих случаях является более эффективным и целесообразным (для отбеливания, дезинфекции, пятновыведения и пр.), также приводит к экранировке развития кавитационных процессов бельем на границе раздела устройство - жидкость и малоэффективно из-за плохих условий для развития гидродинамических потоков на границе устройство - жидкость и в объеме жидкости, роль которых увеличивается с повышением частоты упругих колебаний. Эксплуатация устройства с направлением излучения в одной плоскости снижает эффективность стирки, дезинфекции.

Таким образом, известное устройство при низкой эффективности стирки, чистки, дезинфекции неудобно в эксплуатации и обеспечивает ограниченные технологические режимы стирки, что снижает область его применения.

Изобретение решает задачу повышения быстроты и эффективности стирки, удобства эксплуатации устройства, расширения технологических возможностей устройства за счет обеспечения режима двухсторонней стирки белья путем повышения числа степеней свободы устройства в резервуаре. Устройство позволяет осуществлять изменения положения и ориентации излучающей поверхности относительно белья и проводить стирку с направлением распространения упругих колебаний во взаимно перпендикулярных или наклонных плоскостях в широком диапазоне частот упругих колебаний при улучшении условий для акустических потоков и гидродинамических процессов на границах устройство - жидкость - ткань, имеющих большое значение в очистке растворимых загрязнений.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для стирки, содержащее расположенный внутри слоя герметика держатель с вибрационным элементом для образования упругих колебаний в моечной жидкости, связанным с источником питания, имеет связанное со слоем герметика и расположенное на его внешней поверхности средство для усиления распространения упругих колебаний в моечной жидкости, при этом внешняя поверхность слоя герметика выполнена в виде поверхности тел вращения или параллелепипеда с выпуклыми гранями и/или скругленными ребрами.

Целесообразно средство для усиления распространения упругих колебаний в моечной жидкости выполнить в виде выступающих над внешней поверхностью слоя герметика консольных элементов.

Предпочтительно выполнить устройство со средством для регулировки степени погружения вибрационного элемента в моечную жидкость. Целесообразно средство для регулировки степени погружения вибрационного элемента в моечной жидкости выполнить в виде поплавкового элемента. Целесообразно поплавковый элемент выполнить съемным.

Предпочтительно, чтобы поверхность тела вращения слоя герметика представляла собой шарообразную поверхность, или эллиптическую, или дискообразную.

Целесообразно консольные элементы выполнить из материала герметика. Предпочтительно держатель выполнить за одно целое с консольными элементами. Предпочтительно вибрационный элемент выполнить из пьезокерамической пластины и/или многослойного пьезокерамического преобразователя.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Сведений об известности отличительных признаков в совокупности признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень" .

На фиг. 1 представлено устройство для стирки, и/или чистки, и/или дезинфекции: а - вид спереди, б - вид сверху; на фиг. 2 устройство для стирки и/или чистки с шарообразной формой герметика с горизонтальным расположением вибрационного элемента: а - вид спереди, б - вид сверху; на фиг. 3 устройство для стирки и/или чистки с шарообразной формой герметика с вертикальным расположением вибрационного элемента - вид спереди; на фиг. 4 - предлагаемое устройство с поплавковым элементом в резервуаре с жидкостью.

Устройство для стирки содержит расположенный внутри слоя герметика 1 вибрационный элемент 2 на держателе 3 (фиг. 1) для образования упругих колебаний в моечной жидкости, связанный с источником питания, и связанное со слоем герметика и расположенное на его внешней поверхности средство усиления распространения упругих колебаний в моечной жидкости в виде выступающих над поверхностью слоя герметика 1 консольных элементов 4. Консольные элементы 4 могут быть выполнены заодно с держателем 3 (фиг. 1) или выполняются из материала герметика 1 (фиг. 2). Консольные элементы 4 в виде выступов могут быть выполнены различной конфигурации в зависимости от технологии изготовления (пластинчатыми, кольцевыми, цилиндрическими, конусообразными, полусферическими, полуэллиптическими, в форме клина или плавника рыбы или хвоста ласточки).

Внешняя поверхность слоя герметика 1 выполнена в виде поверхности тел вращения или параллелепипеда с выпуклыми гранями и/или скругленными ребрами. При этом герметик 1 может иметь, например, шарообразную, эллиптическую, цилиндрическую, конусообразную форму. Возможно выполнение герметика 1 в дискообразной форме (например, в виде восьмигранного диска).

Устройство может быть выполнено со средством для регулировки степени погружения вибрационного элемента в моечную жидкость в виде поплавкового элемента 5, в частности, съемного. Поплавковый элемент 5 может быть соединен жестко с герметиком 1 (на фиг. не показано) с возможностью одностороннего распространения упругих колебаний в направлении ко дну резервуара или установлен на шнуре 6 устройства (фиг. 2, 3, 4) или подвешен за выступающие элементы 4 (на фиг. не показано) с возможностью погружения на заданную глубину при двухстороннем распространении упругих колебаний.

Держатель 3 может быть выполнен в виде подставки, опорные части которой, в частности ножки, выведены из герметика 1 и являются выступающими элементами 4 (фиг. 1).

Выступающие элементы 4 могут быть выполнены со съемными отражательными элементами в виде металлических площадок, прикрепляемых, например, винтами (на фиг. не показаны).

В качестве герметика 1 может быть применен эластичный, диэлектрический негигроскопический материал, например "Виксид", литьевой пластикат.

Дополнительно устройство может быть снабжено съемной подставкой, устанавливаемой на дно емкости с жидкостью с системой закрепленных на ней отражателей в виде металлических пластин (на фиг. не показано).

Вибрационный элемент 2 выполнен по меньшей мере из одной пьезокерамической пластины и/или одного многослойного пьезокерамического преобразователя.

Вибрационный элемент 2 может быть выполнен в виде полуволнового или составного (многослойного) пьезоизлучателя для создания низкочастотного УЗ преобразователя (порядка 20-26 кГц). Составной пьезоизлучатель, как известно, состоит из трех пластин. Среднюю пластину изготавливают из пьезоматериала, а крайние (накладки) - из металла (дюралюминия). Присоединение к плоскому пьезоэлементу дополнительных накладок увеличивает общую высоту полуволнового излучателя и снижает его частоту.

Геометрические размеры излучающей пластины преобразователя выбираются такими, чтобы можно было получить наилучшее согласование полного сопротивления преобразователя с волновым сопротивлением среды, а следовательно, и максимальную интенсивность ультразвуковых колебаний. Возможно выполнение вибрационного элемента 2 из двух пьезоизлучателей для обеспечения работы на нескольких частотах.

Питание вибрационного элемента 2 осуществляется известными средствами в зависимости от требуемой мощности, например транзисторными, тиристорными генераторами. Частота генератора может быть фиксированной или регулироваться в заданном диапазоне в зависимости от вида обрабатываемого материала и его состава (лен, хлопок, шелк, синтетическое волокно, шерсть).

Устройство работает следующим образом. Устройство помещают в резервуар 7 (фиг. 4) с моечной жидкостью в зависимости от выбранной технологии стирки на дно или среди белья или устанавливают на требуемую глубину при работе с поплавковым элементом 5. Целесообразно в процессе стирки изменять положение устройства в резервуаре путем поворота устройства на 90^o, или регулировкой положения поплавкового элемента 5 на шнуре 6, или перемещением поплавкового элемента 5 с подвешенным устройством. При работе с поплавковым элементом 5 целесообразно провести стирку при расположении устройства на дне (поплавковый элемент 5 расположен на шнуре 6 выше уровня жидкости) с распространением упругих колебаний в вертикальном направлении, а затем расположить поплавковый элемент 5 на шнуре 6 таким образом, чтобы устройство было в жидкости, например, в положении на фиг. 3 с горизонтальным направлением упругих колебаний.

При подаче напряжения на вибрационный элемент 2 от источника питания (ультразвукового генератора) ( на фиг. не показан) возникает переменное электрическое поле, возбуждающее, в силу пьезоэффекта, механические колебания пьезокерамического вибрационного элемента 2, которые воспринимаются герметиком 1 и передаются моечной жидкости.

При работе устройства на частотах звукового диапазона (например, на частоте 50 Гц в стиральном резервуаре 7 происходит образование активных пульсирующих микропузырьков, действующих на обрабатываемую текстильную поверхность с ударной силой, выбивающей и разрушающей загрязняющие частицы. Низкочастотная обработка обеспечивает щадящий режим стирки.

Стирка на более высоких частотах - с применением ультразвуковых колебаний благоприятствует эмульгированию и пептизации, способствует нарушению граничных слоев и пенообразованию. В результате при действии этих колебаний процессы отмывания различных загрязнений на тканях значительно ускоряются и дают в отдельных случаях лучшие качественные показатели.

В процессе стирки одни и те же выступы 4 на поверхности герметика 1 могут использоваться в качестве опоры или подставки и предназначены для улучшения гидродинамических процессов при образовании микропузырьков, движении акустических потоков и осуществления локального воздействия на особо загрязненные участки ткани, располагая их в зоне наибольшей интенсивности излучения. Слои ткани, непосредственно опираясь на выступы 4 сверху и/или снизу, провисая между ними и вибрируя в процессе работы, способствуют возникновению и усилению местных микротечений, улучшая одновременно динамику движения микропузырьков с поверхности герметика 1 и между слоями ткани. Это особенно важно для устранения экранирования пузырьками распространения упругих колебаний за счет сил их сцепления с поверхностью герметика 1. Обтекаемая форма герметика 1 с выпуклой поверхностью одновременно способствует и лучшему распространению упругих колебаний, и устранению указанного экранирующего эффекта пузырьков на границе излучатель - жидкость, и улучшению движения акустических потоков.

Выступы 4 одновременно предназначены и в качестве средств, обеспечивающих изменение направления распространения упругих колебаний. Поворот устройства на 90^o (фиг. 1) с опорой на выступы 4 обеспечивает изменение направления, при этом обеспечиваются положительные эффекты - более равномерное кавитационное поле во всем объеме жидкости, интенсивное перемешивание раствора, увеличение эффекта растворения жидкотекучих загрязнений.

Для более равномерного распределения моющего раствора и лучшего проникновения его в обрабатываемый материал устройство целесообразно использовать одновременно с переносным съемным металлическим диском с множеством закрепленных на нем металлических пластин, усиливающих диффузионное отражение производимого ультразвука. Этот диск целесообразно устанавливать на дно резервуара 7 с моющей жидкостью при использовании устройства с поплавковым элементом 5 или при расположении устройства с направлением распространения упругих колебаний, параллельным оси X. Одновременно диск может быть использован и в качестве подставки для обрабатываемого материала.

При создании в моющей среде кавитации происходит разрушение различных бактерий и вирусов.

Удовлетворительное качество стирки может быть достигнуто за 3-5 мин на частотах ультразвукового диапазона при температуре моющей жидкости 50^oC и небольших безопасных интенсивностях 0,3 - 3 Вт/см².

Предлагаемая конструкция с обтекаемой формой герметика с выступами способствует также лучшему обмену растворителей в зоне очистки, уносу загрязненного растворителя и поступлению свежей порции раствора.

Устройство просто по конструкции, технологично в изготовлении, удобно в эксплуатации, обеспечивает различные технологические режимы, повышающие эффективность, быстроту и применяемость его для стирки различных типов материалов, в частности для отбеливания, пятновыведения, дезинфекции, удаления накипи в чайнике.

Предлагаемое техническое решение применимо при создании устройств, работающих одновременно или поочередно на низких частотах звукового диапазона частот и на частотах ультразвукового диапазона (при помещении в герметик нескольких пьезопластин с различными параметрами и/или применении генератора с регулируемым диапазоном частот).

Качество стирки белья вибрационным способом не уступает обработке его в обычных стиральных машинах, а по некоторым физико-гигиеническим показателям выше.

Особенно эффективен вибрационный способ для шерстяных и шелковых тканей, которые не испытывают большой усадки от свойлачивания волокна.

Упругие колебания способствуют интенсификации процесса стирки, улучшению физико-гигиенических свойств обрабатываемой текстильной ткани и увеличению пенообразующей и эмульгирующей способности моющих веществ.

Устройство для стирки, для повышения эффективности стирки имеет связанное со слоем герметика и расположенное на его внешней поверхности средство для усиления распространения упругих колебаний в моечной жидкости. 8 з.п. ф-лы,4 ил.

\ \\1 1. Устройство для стирки, содержащее расположенный внутри слоя герметика держатель с вибрационным элементом для образования упругих колебаний в моечной жидкости, связанным с источником питания, отличающееся тем, что оно имеет связанное со слоем герметика и расположенное на его внешней поверхности средство для усиления распространения упругих колебаний в моечной жидкости, при этом внешняя поверхность слоя герметика выполнена в виде поверхности тел вращения или параллелепипеда с выпуклыми гранями и/или скругленными ребрами. \\\2 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство для усиления распространения упругих колебаний в моечной жидкости выполнено в виде выступающих над внешней поверхностью слоя герметика консольных элементов. \\\2 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что оно имеет средство для регулировки степени погружения вибрационного элемента в моечную жидкость. \ \ \ 2 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что средство для регулировки степени погружения вибрационного элемента в моечной жидкости выполнено в виде поплавкового элемента. \\\2 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что поплавковый элемент выполнен съемным. \\\2 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поверхность тела вращения слоя герметика представляет собой шарообразную поверхность, или эллиптическую, или дискообразную. \\\2 7. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что консольные элементы выполнены из материала герметика. \\\2 8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что держатель выполнен за одно целое с консольными элементами. \\\2 9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вибрационный элемент выполнен из пьезокерамической пластины и/или многослойного пьезокерамического преобразователя.