Кавитатор генератора микропузырьков, генератор микропузырьков и стиральная машина
MICROBUBBLE GENERATOR CAVITATOR, MICROBUBBLE GENERATOR AND WASHING MACHINE

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Настоящая заявка основана на заявке на патент Китая № 201811392471.6, поданной 21 ноября 2018 г., заявке на патент Китая № 201821926359.1, поданной 21 ноября 2018 г., заявке на патент Китая № 201910036304.6, поданной 15 января 2019 г., и заявке на патент Китая № 201920069108.4, поданной 15 января 2019 г., по дате подачи которых заявляется приоритет настоящего изобретения и все содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к области обработки стиркой и, конкретно, к кавитатору генератора микропузырьков, генератору микропузырьков и к стиральной машине.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время технология микропузырьков в основном применяется в области защиты окружающей среды, а также в домашнем хозяйстве, например, для ухода за кожей, принятия душа, в устройстве для стирки белья или тому подобное. Большинство современных генераторов микропузырьков, применяемых в вышеупомянутых областях, имеют сложные конструкции, причем некоторые из них должны иметь дополнительные водяные насосы, а некоторые должны управляться большим количеством клапанов. Между тем существует много ограничений на способ подачи воды или тому подобное, что приводит к относительно высоким затратам. Кавитатор генератора микропузырьков имеет большой объем, нерациональную конструкцию и довольно неудобен в установке и изготовлении.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на решение по меньшей мере одной из проблем, существующих в предшествующем уровне техники, по меньшей мере в некоторой степени. С этой целью в настоящей заявке предложен кавитатор для генератора микропузырьков, имеющий простую конструкцию и обеспечивающий хороший эффект генерирования пузырьков, а также удобный в установке.
В настоящем изобретении также предложен генератор микропузырьков, имеющий вышеупомянутый кавитатор.
В настоящем изобретении также предложена стиральная машина, имеющая вышеупомянутый генератор микропузырьков.
Кавитатор генератора микропузырьков, выполненный в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, имеет кавитационное впускное отверстие и кавитационное выпускное отверстие, выполненные с обеспечением возможности втекания и вытекания воды, при этом в кавитаторе сформирован по меньшей мере один канал Вентури, проходящий от кавитационного впускного отверстия к кавитационному выпускному отверстию, и в направлении потока воды каждый канал Вентури последовательно содержит сужающуюся часть, горловину и расширяющуюся часть, причем площадь проходного сечения сужающейся части постепенно уменьшается в направлении от кавитационного впускного отверстия к горловине, площадь проходного сечения расширяющейся части постепенно увеличивается в направлении от горловины к кавитационному выпускному отверстию, а горловина имеет диаметр от 0,2 мм до 2,0 мм.
Кавитатор, выполненный в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, имеет канал Вентури, который, с одной стороны, гарантирует возможность генерирования пузырьков кавитатором, а с другой стороны, удобен для создания кавитатора, при этом можно легко контролировать стоимость из-за к его простой конструкции. Благодаря ограничению диаметра горловины диапазоном от 0,2 мм до 2 мм, в котором кавитатор генерирует большое количество пузырьков и имеет умеренную скорость потока, кавитатор является очень практичным.
В некоторых вариантах выполнения диаметр горловины составляет от 0,5 мм до 1,0 мм.
В некоторых вариантах выполнения на двух торцевых поверхностях кавитатора выполнены, соответственно, диффузорный канал и конфузорный канал, причем отверстие диффузорного канала выполнено в виде кавитационного впускного отверстия, отверстие конфузорного канала выполнено в виде кавитационного выпускного отверстия, а канал Вентури образован между нижней стенкой диффузорного канала и нижней стенкой конфузорного канала.
В некоторых вариантах выполнения на одном конце кавитатора выполнена монтажная часть.
В некоторых вариантах выполнения на наружной периферийной стенке кавитатора и рядом с монтажной частью установлено прилегающее фланцевое кольцо.
В некоторых вариантах выполнения на наружном периферийном крае другого конца кавитатора установлено противосъемное фланцевое кольцо, выполненное с возможностью соединения со шлангом.
В некоторых вариантах выполнения кавитационное выпускное отверстие имеет диаметр от 5 мм до 15 мм.
В некоторых вариантах выполнения диаметр концевой части сужающейся части по направлению к концу кавитационного впускного отверстия составляет по меньшей мере диаметр горловины, умноженный на 1,05.
В некоторых вариантах выполнения диаметр концевой части расширяющейся части по направлению к концу кавитационного выпускного отверстия составляет по меньшей мере диаметр горловины, умноженный на 1,05.
В некоторых вариантах выполнения длина сужающейся части меньше длины расширяющейся части.
В некоторых вариантах выполнения длина расширяющейся части не более чем в четыре раза превышает длину сужающейся части.
В некоторых вариантах выполнения имеется от четырех до шести каналов Вентури.
Генератор микропузырьков, выполненный в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, содержит резервуар для растворения воздуха и кавитатор, выполненный в соответствии с приведенными выше вариантами выполнения настоящего изобретения. Кавитатор расположен снаружи резервуара для растворения воздуха и соединен с выпускным отверстием для воды резервуара для растворения воздуха или установлен у выпускного отверстия для воды.
Генератор микропузырьков, выполненный в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, обеспечивает хороший эффект генерирования пузырьков. Благодаря конструкции кавитатора, один конец кавитатора может быть довольно удобно установлен на резервуаре для растворения воздуха, а другой конец кавитатора может быть довольно удобно снабжен фитингом или другими компонентами наряду с тем, что он имеет компактную интегральную конструкцию и занимает небольшую площадь.
В частности, между резервуаром для растворения воздуха и кавитатором установлено фильтрующее устройство, которое имеет по меньшей мере одно фильтрующее отверстие, диаметр которого меньше диаметра самой узкой части горловины.
Стиральная машина, выполненная в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, содержит генератор микропузырьков, выполненный в соответствии с вышеупомянутыми вариантами выполнения настоящего изобретения.
В стиральной машине, выполненной в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, имеющей чувствительную конструкцию генератора микропузырьков, конструктивные характеристики кавитатора обеспечивают разные скорости потоков воды в резервуар для растворения воздуха и из него, при этом давление в резервуаре для растворения воздуха постепенно увеличивается, чтобы сформировать полость высокого давления, увеличивая количество растворенного воздуха. Кавитатор обеспечивает раствору воздуха в воде высокой концентрации возможность быстрого генерирования микропузырьков, имеет простую конструкцию и может быть легко установлен. Вышеупомянутый генератор микропузырьков не имеет большого количества клапанов, имеет низкую стоимость и обеспечивает хороший эффект генерирования микропузырьков. Вода для стирки содержит большое количество микропузырьков, что снижает расход стирального порошка или моющего средства, экономит ресурсы воды и электроэнергии и уменьшает количество остатков стирального порошка или моющего средства на одежде.
Дополнительные аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными частично из нижеследующего описания, или же станут понятными из осуществления вариантов выполнения настоящего изобретения на практике.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеупомянутые и/или дополнительные аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными и более понятными из последующего описания вариантов выполнения, приведенного со ссылкой на чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает схематический структурный чертеж генератора микропузырьков, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии кавитатора, выполненного в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
Фиг. 3 изображает еще один вид в аксонометрии кавитатора, показанного на Фиг. 2.
Фиг. 4 изображает схематический вид в разрезе кавитатора, показанного на Фиг. 3.
Фиг. 5 изображает вид в разрезе резервуара для растворения воздуха, показанного на Фиг. 1.
Фиг. 6 иллюстрирует, в соответствии с одним вариантом выполнения, диаграмму сравнения результатов обработки воды кавитатором в каждом диапазоне диаметров горловины.
Фиг. 7 иллюстрирует, в соответствии с одним вариантом выполнения, диаграмму сравнения результатов обработки воды кавитатором в каждом диапазоне соотношения диаметра концевой части сужающейся части и диаметра горловины.
Фиг. 8 иллюстрирует, в соответствии с одним вариантом выполнения, диаграмму сравнения результатов обработки воды кавитатором в каждом диапазоне соотношения длины расширяющейся части и длины сужающейся части.
Номера позиций:
Генератор 100 микропузырьков; резервуар 1 для растворения воздуха; полость 10 для растворения воздуха; впускное отверстие 11 для воды; выпускное отверстие 12 для воды; кавитатор 2; кавитационное впускное отверстие 21; кавитационное выпускное отверстие 22; резьбовая часть 231; прилегающее фланцевое кольцо 232; противосъемное фланцевое кольцо 233; кольцо 234 с шестигранным фланцем; канал 25 Вентури; сходящаяся часть; горловина 252; расходящаяся часть 253; диффузорный канал 261; конфузорный канал 262.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Ниже подробно описаны варианты выполнения настоящего изобретения. Примеры вариантов выполнения показаны на чертежах. Одинаковые или аналогичные элементы и элементы, выполняющие одинаковые или аналогичные функции, во всем описании обозначены одинаковыми номерами позиций. Варианты выполнения, описанные здесь со ссылкой на чертежи, являются иллюстративными и используются для общего понимания настоящего изобретения. Варианты выполнения не должны толковаться как ограничение настоящего изобретения.
В описании настоящей заявки следует понимать, что такие термины, как «центр», «длина», «верхний», «нижний», «вертикальный», «горизонтальный», «верх», «низ», «внутренний», «наружный», «по часовой стрелке», «против часовой стрелки», «осевой», «радиальный» и «периферийный» должны пониматься как относящиеся к ориентации, которая затем описана или показана на обсуждаемых чертежах. Эти относительные термины предназначены для удобства описания, при этом не требуется, чтобы настоящее изобретение было сконструировано или работало в определенной ориентации, поэтому эти термины не могут быть истолкованы как ограничивающие настоящее изобретение.
В описании настоящего изобретения следует отметить, что, если не указано или не ограничено иначе, термины «установленный», «соединенный», «связанный» и т.п. используются в широком смысле и могут быть, например, неподвижными соединениями, разъемными соединениями или неразъемными соединениями; также могут быть механическими соединениями; также могут быть непосредственными соединениями или опосредованными соединениями через промежуточные конструкции; также могут быть внутренними сообщениями двух элементов. Вышеупомянутые термины могут быть оценены специалистами в данной области в соответствии с конкретными ситуациями.
Кавитатор 2 генератора микропузырьков, выполненный в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, описан ниже со ссылкой на Фиг. 1-Фиг. 8.
Когда в кавитатор 2 попадает вода, содержащая растворенный воздух с высокой концентрацией, кавитатор 2 генерирует микропузырьки, используя эффект кавитации. Вода, выпускаемая из кавитатора 2, содержит большое количество микропузырьков и может быть направлена туда, где она необходима для стирки и полоскания, например, в бак для моющего средства для быстрого растворения моющего средства или в другие компоненты для других процессов. Кавитатор 2 может использоваться отдельно, при этом некоторые генераторы 100 микропузырьков содержат резервуар 1 для растворения воздуха и кавитатор 2. Когда генератор 100 микропузырьков используется, водорастворимый газ поступает в резервуар 1 для растворения воздуха с образованием водного раствора, который содержит воздух в виде высококонцентрированного растворенного вещества, а кавитатор 2 генерирует микропузырьки в водном растворе, выходящем из резервуара 1.
Как показано на Фиг. 1-4, кавитатор 2 имеет кавитационное впускное отверстие 21 и кавитационное выпускное отверстие 22, выполненные с обеспечением возможности втекания и вытекания воды, причем в кавитаторе 2 выполнен по меньшей мере один канал 25 Вентури, который проходит от впускного отверстия 21 к выпускному отверстию 22, при этом в направлении потока воды каждый из каналов 25 Вентури 25 последовательно содержит сужающуюся часть 251, горловину 252 и расширяющуюся часть 253, причем площадь проходного сечения сужающейся части 251 постепенно уменьшается в направлении от впускного отверстия 21 к горловине 252, а площадь проходного сечения расширяющейся части 253 постепенно увеличивается в направлении от горловины 252 к выпускному отверстию 22. То есть, в каждом из каналов 25 Вентури горловина 252 имеет минимальную площадь проходного сечения. Форма сечения канала 25 Вентури в настоящем документе не определена и может быть круглой для облегчения эксплуатации, но в других вариантах выполнения также может быть эллиптической и т.п.
Большое количество подаваемой воды после попадания в впускное отверстие 21 не может плавно вытекать через канал 25 Вентури, при этом между двумя концами канала 25 Вентури формируется большая разница давлений с большим давлением у впускного отверстия 21 и небольшим давлением у выпускного отверстия 22.
Поток воды, поступающий из впускного отверстия 21, распределяется в указанный по меньшей мере один канал 25 Вентури. То есть, поток воды с большим сечением втискивается в канал 25 Вентури с небольшим сечением, при этом скорость потока воды, созданного высоком давлением на входе в канал 25 Вентури, будет быстро увеличиваться. В каждом из каналов 25 Вентури вода протекает сначала через сужающуюся часть 251 с постепенным уменьшением площади проходного сечения, затем через расширяющуюся часть 253 с постепенным увеличением площади проходного сечения, при этом скорость потока и давление воды изменяются. В процессе изменения давления воды растворимость воздуха в воде в канале 25 Вентури снижается, и воздух выделяется в виде микропузырьков.
Соответствующие принципы эффекта кавитации заключаются в следующем.
Средняя скорость, среднее давление и площадь сечения на входном конце сужающейся части 251 равны, соответственно, V1, Р1 и S1, а средняя скорость, среднее давление и площадь сечения в горловине 252 равны, соответственно, V2, Р2 и S2. Плотность воды обозначена р. В рабочем состоянии предполагается, что в качестве рабочего тела используется водопроводная вода, удовлетворяющая соотношению: S1*V1=S2*V2.
2
2
С помощью закона Бернулли и уравнения непрерывности можно получить следующее выражение соотношений: V1/2+Р1/ρ=V2/2+Р2/ρ.
В этом процессе, путем управления изменениями S1 и S2 в канале 25 Вентури, скорость потока в горловине 252 увеличивается, а давление в горловине 252 уменьшается, таким образом, воздух, растворенный в воде, высвобождается в форме микропузырьков.
В варианте выполнения настоящего изобретения горловина 252 расположена в месте с минимальным размером в канале 25 Вентури, причем этот размер является ключом к эффекту генерирования пузырьков в канале 25 Вентури.
Заявитель обнаружил, что, когда диаметр d1 горловины 252 меньше 0,2 мм при обычном давлении воды (приблизительно 0,15-0,30 МПа), подаваемой в стиральную машину, кавитатор 2 имеет слишком низкий расход выпускаемой воды, который не может удовлетворить потребность в стирке. Между тем, существует риск засорения из-за веществ крошечных размеров, таких как ил, ржавчина и т.п., переносимых в водопроводной воде, причем горловина 252 имеет диаметр d1, который слишком мал для облегчения массового производства с помощью формования, поскольку деталь, полученную литьем под давлением, нелегко отформовать с небольшим сквозным отверстием, что и приводит к закупорке отверстия.
Когда горловина 252 имеет диаметр d1 от 0,2 до 2,0 мм, кавитатор 2 легко эксплуатировать. Между тем, при обычном давлении воды в стиральной машине кавитатор 2 генерирует больше микропузырьков, а вода протекает через кавитатор 2 с умеренной скоростью, так что условия работы в кавитаторе 2 с диаметром d1 горловины 252 от 0,2 мм до 2,0 мм идеальны. Когда горловина 252 имеет диаметр d1 более 2,0 мм, кавитатор 2 генерирует меньшее количество микропузырьков. Таким образом, после всестороннего анализа, горловина 252 в кавитаторе 2, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, имеет диаметр d1, выбранный в диапазоне от 0,2 мм до 2,0 мм.
Предпочтительно, горловина 252 имеет диаметр d1 в диапазоне от 0,5 мм до 1,5 мм, причем в этом диапазоне кавитатор 2 генерирует больше микропузырьков, а вода протекает через кавитатор 2 с более умеренной скоростью, что вполне подходит для фактического использования стиральной машины.
Изменение диаметра от сужающейся части 251 до горловины 252 также может влиять на эффект генерирования пузырьков, влияя на расход (скорость) потока и изменение давления воды. Таким образом, необязательно, диаметр 6.2 концевой части сужающейся части 251 по направлению к одному концу впускного отверстия 21 по меньшей мере в 1,05 раза больше диаметра d1 горловины 252 и, кроме того, необязательно, диаметр d3 концевой части сужающейся части 251 по направлению к одному концу впускного отверстия 21 по меньшей мере в 1,3 раза больше диаметра d1 горловины 252.
Аналогично, изменение диаметра от горловины 252 до расширяющейся части 253 также может влиять на эффект генерирования пузырьков, влияя на расход (скорость) потока и изменение давления воды. Таким образом, необязательно, диаметр d3 концевой части расширяющейся части 253 по направлению к одному концу выпускного отверстия 22 по меньшей мере в 1,05 раза больше диаметра d1 горловины 252, и, кроме того, необязательно, диаметр d3 концевой части расширяющейся части 253 по направлению к одному концу выпускного отверстия 22 по меньшей мере в 1,3 раза больше диаметра d1 горловины 252.
Необязательно, кавитатор 2 имеет большое количество каналов 25 Вентури, которые, с одной стороны, гарантируют возможность образования пузырьков кавитатором, а с другой стороны, удобны для эксплуатации кавитатора и позволяют легко контролировать стоимость благодаря его простой конструкции.
Кроме того, кавитатор 2 имеет цилиндрическую форму и его довольно удобно устанавливать, причем при установке кавитатора 2 на генератор 100 микропузырьков не требуются дополнительные фитинги и уплотняющие конструкции, что способствует уменьшению занимаемого объема генератора 100 микропузырьков. Для кавитатора 2, выполненного в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, не требуется использования дополнительного водяного насоса, нагревательного устройства или регулирующего клапана и т.п., а также не предъявляются никакие дополнительные требования к впуску воды в генератор 100 микропузырьков.
Конечно, кавитатор 2 генератора микропузырьков, выполненный в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, не ограничен цилиндрической формой и, например, может также иметь L-образную форму, S-образную форму и т.п., в соответствии с фактическими требованиями к установке.
В частности, длина канала 25 Вентури больше диаметра кавитатора 2, при этом канал 25 Вентури удлинен, что способствует адекватному эффекту Вентури.
В некоторых вариантах выполнения, как показано на Фиг. 2-4, на двух торцевых поверхностях кавитатора 2 выполнены, соответственно, диффузорный канал 261 и конфузорный канал 262, причем отверстие диффузорного канала 261 выполнено как кавитационное впускное отверстие 21, а отверстие конфузорного канала 262 выполнено в виде кавитационного выпускного отверстия 22, при этом по меньшей мере один канал 25 Вентури сформирован между нижней стенкой диффузорного канала 261 и нижней стенкой конфузорного канала 262. При этом в этом процессе вода протекает в канал 25 Вентури из диффузорного канала 261, вода, поступающая в канал 25 Вентури, заранее ускоряется, достигая идеальной скорости и идеального давления после входа в канал 25 Вентури. Аналогичным образом, в процессе, когда вода протекает в конфузорный канал 262 из канала 25 Вентури, поток воды замедляется, так что микропузырьки, которые вновь образуются, временно переходят в стабильное состояние и предотвращается их преждевременное разрушение.
В настоящем изобретении диффузорный канал 261 и конфузорный канал 262 расположены на кавитаторе 2, что облегчает эксплуатацию и изготовление. Кроме того, кавитатор 2 установлен в различных положениях, и для адаптации к различным монтажным конструкциям кавитатор 2 имеет диффузорный канал 261 и конфузорный канал 262, так что кавитатор 2 имеет часть, обеспечивающую период предварительно ускоренного потока, в течение которого микропузырьки стабильны при любых условиях установки.
В частности, монтажная часть выполнена на одном конце кавитатора 2 и выполнена с возможностью установки на резервуаре 1. Например, как показано на Фиг. 2, для облегчения установки монтажная часть представляет собой резьбовую часть 231, которая может иметь внутреннюю или наружную резьбу. В примере, показанном на Фиг. 1, резьбовая часть 231 кавитатора 2 на одном конце, соединенном с резервуаром 1, выполнена как наружная резьба и очень удобно навинчивается на резервуар 1.
Необязательно, монтажная часть может содержать несколько слоев стопорных колец, которые выполнены на внутренней или наружной поверхности кавитатора 2, причем между соседними стопорными кольцами может быть расположено уплотнительное кольцо, так что, когда кавитатор 2 подсоединяется к резервуару 1 через монтажную часть, может быть обеспечено хорошее уплотнительное соединение.
В частности, как показано на Фиг. 2-3, резьбовая часть 231 выполнена на периферийной стенке кавитатора 2, а прилегающее фланцевое кольцо 232 установлено на периферийной стенке кавитатора 2 рядом с резьбовой частью 231. Расположение прилегающего фланцевого кольца 232, с одной стороны, формирует позиционирование, а с другой - облегчает создание уплотнения.
Необязательно, как показано на Фиг. 2-3, на периферийной стенке кавитатора 2 установлено шестигранное фланцевое кольцо 232, имеющее шестигранный наружный контур, при этом кавитатор 2 может быть навинчен на шестигранное фланцевое кольцо 234 с помощью инструмента, такого как гаечный ключ, или тому подобное.
Необязательно, как показано на Фиг. 2-3, на периферийном крае другого конца кавитатора 2 расположено противосъемное фланцевое кольцо 233, выполненное с возможностью соединения со шлангом. Соединение через шланг довольно удобно, а конструкция противосъемного фланцевого кольца 233 может препятствовать отделению шланга от кавитатора 2. Чтобы дополнительно повысить надежность соединения, на наружной стороне шланга может быть установлена натяжная лента, железная проволока и т.п. Конструкция, такая как натяжная лента, железная проволока и т.п., расположена на одной стороне противосъемного фланцевого кольца 233, так что после зажатия шланг не стремится к отсоединению. Кроме того, необязательно, как показано на Фиг. 3, торцевая поверхность противосъемного фланцевого кольца 233 по направлению к кавитационному выпускному отверстию 22 выполнена в виде конической поверхности, что удобно для крепления шланга.
В целом, кавитатор 2 соединяется с другими компонентами через трубопровод, так что внутренний диаметр выпускного конца кавитатора 2 может быть выбран в диапазоне от 5 мм до 15 мм. То есть, кавитационное выпускное отверстие 22 имеет диаметр от 5 мм до 15 мм. Кроме того, необязательно, диаметр выпускного отверстия 22 регулируется в диапазоне от 7 мм до 10 мм. Необязательно, предусмотрено от 1 до 30 каналов Вентури, и, кроме того, необязательно, предусмотрено от 4 до 6 каналов Вентури. В стиральной машине в качестве ключевого компонента кавитатор 2 требуется для обработки воды, поступающей в стиральную машину, а вода, поступающая в стиральную машину, обычно является бытовой водопроводной водой. Расход потока бытовой водопроводной воды обычно составляет от 5 до 12 л/мин, а давление воды обычно составляет от 0,02 до 1 МПа. Чаще всего расход воды составляет от 8 до 10 л/мин, а давление воды обычно составляет от 0,15 до 0,3 МПа. Следовательно, в кавитаторе 2 может быть выполнено от четырех до шести каналов 25 Вентури. Таким образом, поток воды, распределяемый в каждом из каналов 25 Вентури, может точно достигать максимального эффекта генерирования пузырьков.
В идеале, расширяющаяся часть 253 в качестве диффузорной части позволяет жидкости постепенно замедляться, и, таким образом, требуется наличие определенной длины.
Необязательно, как показано на Фиг. 4, длина L2 расширяющейся части 253 больше, чем длина L1 сужающейся части 251, и, кроме того, необязательно, длина L2 расширяющейся части 253 не более чем в четыре раза превышает длину L1 сужающейся части 251, то есть соотношение L2 и L1 больше 1 и меньше 4.
В заключение, кавитатор 2, выполненный в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, имеет небольшую превосходную конструкцию и простую модель, удобен в эксплуатации и установке и имеет высокую практичность.
Следующее описание приведено ниже со ссылкой на варианты выполнения, и следует отметить, что варианты выполнения являются просто описательными, никоим образом не ограничивая настоящее изобретение.
Вариант выполнения 1
Как показано на Фиг. 6, при наличии такой же конструкции, изменяли диаметр d1 горловины 252 кавитатора 2, при этом кавитатор 2 получает различные виды воды с микропузырьками в различных диапазонах выбора параметров. Когда диаметр d1 горловины 252 выбран в диапазоне от 0,2 до 0,5 мм, вода меняет цвет с прозрачного на ярко-молочно-белый, из чего можно сделать вывод, что содержание микропузырьков в воде высокое. Когда диаметр d1 горловины 252 выбран в диапазоне от 0,5 мм до 2 мм, вода сохраняет ярко-молочно-белый цвет. Таким образом, можно сделать вывод, что содержание микропузырьков в воде все еще высокое, и в этом диапазоне кавитатор 2 имеет подходящий расход (скорость) потока воды. Когда диаметр d1 горловины 252 выбран меньше 0,2 мм, вода протекает через кавитатор 2 с чрезмерно малой скоростью, что больше не является пригодным. Когда диаметр d1 горловины 252 выбран больше 2 мм, вода содержит незначительное количество микропузырьков, что также больше не является пригодным.
Вариант выполнения 2
Как показано на Фиг. 7, при наличии такой же конструкции, изменяли отношение диаметра d2 концевой части сужающейся части 251 к диаметру d1 горловины 252 в кавитаторе 2, при этом эксперимент показал, что содержание микропузырьков в воде, создаваемых кавитатором 2, различно в условиях различных отношений. Когда соотношение диаметра d2 концевой части сужающейся части 251 и диаметра d1 горловины 252 меньше 1,05, образующаяся вода прозрачна, из чего можно сделать очевидный вывод, что вода имеет чрезмерно низкое содержание микропузырьков. Когда соотношение диаметров находится в диапазоне от 1,05 до 1,3, можно сделать вывод, что образующаяся вода имеет явно повышенное содержание микропузырьков из-за ее цвета. В частности, когда отношение диаметров больше 1,3, образующаяся вода имеет ярко-молочно-белый цвет, что указывает на то, что вода имеет довольно высокое содержание микропузырьков.
При условии такой же конструкции, аналогичный экспериментальный результат также может быть получен путем изменения соотношения диаметров d3 концевой части расширяющейся части 253 и диаметра d1 горловины 252 в кавитаторе 2, который здесь не повторяется.
Вариант выполнения 3
Как показано на Фиг. 8, кавитатор 2 меняли на основе той же конструкции, и можно увидеть, что при изменении соотношения длины L2 расширяющейся части 253 и длины L1 сужающейся части 251, очевидно, изменяется и эффект образования пузырьков.
После образования пузырька в горловине 252, когда расширяющаяся часть 253 имеет большое изменение градиента, образовавшийся пузырек весьма склонен к разрыву, так что, когда соотношение длины расширяющейся части 253 и длины сужающейся части 251 составляет меньше или даже равно 1:1, большое количество пузырьков разрушается сразу после образования, и, таким образом, концентрация пузырьков в образующейся воде невысокая. Когда соотношение длины расширяющейся части 253 и длины сужающейся части 251 составляет от 1 до 4, образующаяся вода имеет ярко-молочно-белый цвет и довольно высокое содержание пузырьков. Когда соотношение длины расширяющейся части 253 и длины сужающейся части 251 больше 4, поскольку кавитатор 2 имеет относительно ограниченную общую длину, длина сужающейся части 251 относительно недостаточна, так что концентрация пузырьков начинает уменьшаться. Таким образом, расширяющаяся часть 253 и сужающаяся часть 251 имеют оптимальное соотношение длин от 1 до 4.
Как показано на Фиг. 1 и 5, генератор микропузырьков, выполненный в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, содержит резервуар 1 и кавитатор 2, выполненный в соответствии с вышеупомянутым вариантом выполнения настоящего изобретения, полость 10 для растворения воздуха, ограниченную в резервуаре 1, имеющем впускное отверстие 11 для воды и выпускное отверстие 12 для воды, причем кавитатор 2 расположен снаружи резервуара 1 и соединен с выпускным отверстием 12 для воды резервуара 1 или установлен у выпускного отверстия 12 для воды.
Из-за конструктивных характеристик кавитатора 2 выпуск воды происходит медленнее, чем подача воды в резервуар 1, при этом верхняя полость полости 10 быстро образует полость высокого давления. Следовательно, растворимость воздуха в состоянии высокого давления больше, чем его растворимость в состоянии низкого давления, при этом большое количество воздуха растворяется в воде, протекающей в кавитатор 2, так что кавитатор 2 может создавать большое количество микропузырьков.
Следует отметить, что воздух практически нерастворим в воде. Процент количества воздуха, растворенного в воде, и введенного количества воздуха называется эффективностью растворения воздуха. Эффективность растворения воздуха зависит от температуры, давления растворения воздуха и площади динамического контакта воздуха и жидкой фазы. Способ изменения температуры воды или температуры воздуха сложно реализовать. Обычным способом повышения эффективности растворения воздуха является использование бустерного насоса для повышения давления в полости 10, но для этого требуются различные клапаны, поэтому стоимость использования бустерного насоса слишком высока.
В предшествующем уровне техники также существует решение, в котором в устройстве для растворения воздуха имеются двойные впускные отверстия, причем одно впускное отверстие выполнено с возможностью подачи воды, а другое впускное отверстие выполнено с возможностью подачи воздуха одновременно с подачей воды. Для того чтобы нагнетать воздух в протекающую воду, бустерный насос должен вдавливать воздух в воду. В этом решении, поскольку впускное отверстие для воздуха расположено ниже кавитатора, входящие пузырьки будут быстро протекать к кавитатору и вытесняться. В резервуаре для растворения воздуха пространство для медленного растворения пузырьков отсутствует, при этом результат растворения воздуха не идеален. Способ нагнетания воздуха в воду эквивалентен прямому вдавливанию больших пузырьков в воду. Такие большие пузырьки остаются в воде лишь в течение непродолжительного времени и растворяются в недостаточной степени. Даже при прохождении через кавитатор большие пузырьки сжимаются кавитатором с образованием более мелких пузырьков, но маленькие пузырьки имеют размер порядка миллиметра или больше и поэтому будут быстро разрушаться и высвобождаться.
Следует подчеркнуть, что в варианте выполнения настоящего изобретения предлагается, чтобы резервуар 1 растворял воздух в воде, что означает, что воздух берется в качестве растворяемого компонента и растворяется в воде, то есть воздух диспергируется в молекулах воды в виде молекул или молекулярных групп. Молекулы воздуха диспергируются в состоянии, когда воздух растворен, а молекулы воздуха в молекулах воды относительно однородны. Впоследствии большинство пузырьков, выделившихся в результате эффекта кавитации, в начале формирования имеют размер нанометров и микрометров. Это и есть требуемые микропузырьки, создаваемые генератором 100. После того, как вода с микропузырьками протекает в конечное место для использования, микропузырьки растворяются друг в друге, при этом большинство полученных микропузырьков все еще может оставаться с миллиметровыми размерами или даже меньше, обеспечивая наилучший результат, а энергия взрыва эффективно передается волокнам миллиметрового и микрометрового размера и частицам моющего средства.
Более того, в случае принудительного введения пузырьков воздуха в воду время разрушения пузырьков слишком мало, чтобы они участвовали во всем процессе стирки. В варианте выполнения настоящего изобретения воздух, растворенный в воде, эквивалентен растворенному веществу, которому требуется время для выпадения осадка в воде, и, таким образом, воздух в воде не может быть полностью выделен сразу же, когда вода выходит из резервуара 1, попадает в кавитатор 2. Микропузырьки, генерируемые кавитатором 2, могут незамедлительно участвовать в процессе обработки белья, причем воздух в воде будет непрерывно выделяться в процессе обработки, дополняя микропузырьки; вновь добавленные микропузырьки могут участвовать в процессе обработки белья непрерывно, так что микропузырьки участвуют во всем процессе обработки белья, улучшая возможности стирки и полоскания стиральной машины.
Такой генератор 100 генерирует микропузырьки относительно простой структуры, обходясь без большого количества клапанов.
В частности, между резервуаром 1 и кавитатором 2 имеется фильтрующее устройство (не показано), имеющее по меньшей мере одно фильтрующее отверстие, диаметр которого меньше диаметра самой узкой части горловины 252. В такой конструкции вода, подаваемая в кавитатор 2, может быть отфильтрована заранее, а канал 25 Вентури не может быть заблокирован мельчайшими примесями.
Стиральная машина, выполненная в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, содержит генератор 100 микропузырьков, выполненный в соответствии с вышеупомянутым вариантом выполнения настоящего изобретения, поэтому конструкция генератора 100 применительно к стиральной машине не описана.
Стиральная машина, выполненная в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, содержит генератор микропузырьков, выполненный в соответствии с вышеупомянутым вариантом выполнения настоящего изобретения.
В стиральной машине, выполненной в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, имеющей генератор 100 микропузырьков с высокоточной конструкцией, конструктивные характеристики кавитатора 2 позволяют воде, подаваемой в резервуар 1 и выпускаемой из него, иметь разность скоростей потока, при этом давление в резервуаре 1 постепенно увеличивается, образуя полость высокого давления, что увеличивает количество растворенного воздуха. Кавитатор 2 позволяет раствору воздуха с высокой концентрацией быстро генерировать микропузырьки, имеет простую конструкцию и легко устанавливается. Вышеупомянутый генератор 100 обходится без большого количества клапанов, имеет низкую стоимость и хороший эффект образования микропузырьков. Вода для стирки содержит большое количество микропузырьков, что снижает расход стирального порошка или моющего средства, экономит ресурсы воды и электроэнергии и снижает остаточное количество стирального порошка или моющего средства на белье. Другие компоненты стиральной машины, выполненной в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения, такие как двигатель, редуктор, выпускной насос и т.п., имеют конструкции и принципы работы, хорошо известные специалистам в данной области техники, и поэтому подробно в настоящем документе не описаны.
В описании настоящего изобретения ссылка на «вариант выполнения», «пример», и т.п. означает, что конкретный признак, конструкция, материал или характеристика, описанные в связи с вариантом выполнения или примером, включена по меньшей мере в один вариант выполнения или пример настоящего изобретения. В описании схематические выражения вышеупомянутых терминов не обязательно относятся к одному и тому же варианту выполнения или примеру. Кроме того, описанные конкретные признаки, конструкции, материалы или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или нескольких вариантах выполнения или примерах.
Хотя варианты выполнения настоящего изобретения показаны и проиллюстрированы, специалистам должно быть понятно, что допустимы различные изменения, модификации, альтернативы и варианты без отклонения от принципа и идеи настоящего изобретения. Объем настоящей заявки определяется формулой изобретения и ее эквивалентами.