УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МАШИНА ДЛЯ СТИРКИ И СУШКИ БЕЛЬЯ
IMPROVED MACHINE FOR WASHING AND DRYING LAUNDRY

Изобретение относится к стирально-сушильной машине, то есть к комбинированной машине для стирки и сушки белья, предпочтительно бытовой машине для стирки и сушки загруженного белья в одном и том же устройстве.
Сами по себе комбинированные машины для стирки и сушки белья, к которым в целом относится настоящее изобретение, широко известны в технике. Они подробно описаны с указанием преимуществ и недостатков различных конструкций и вариантов их реализации в различных патентных публикациях, таких как ЕР 1657343А1, ЕР 1650338А2, ЕР 1302586А1, WO 0111134A1, а также в некоторых других патентных публикациях, которые упоминаются в настоящем документе и на которые даны ссылки для лучшего понимания.
Бытовые комбинированные машины для стирки и сушки белья по существу являются обычными стиральными машинами (не только как вид бытовых приборов, но также по конструкции и режимам работы), в которые надлежащим образом встроены компоненты и устройства, необходимые для осуществления сушки, то есть для сушки белья, выстиранного в той же самой машине.
Хотя подобное встраивание функции сушки и соответствующих компонентов и устройств существенно не влияют на способность осуществления стирки в таких комбинированных машинах, на саму функцию сушки накладываются существенные ограничения из-за двух следующих обстоятельств.
1. Внутренний объем вращающегося барабана, предназначенного для загрузки подлежащего стирке белья, как правило, значительно меньше внутреннего объема вращающегося барабана барабанной сушильной машины или аналогичных устройств, предназначенных только для сушки, что в основном объясняется тем, что в отличие от стиральных машин в устройствах, предназначенных только для сушки, отсутствует внешний барабан, то есть бак, который в основном вибрирует, так что объем соответствующего вращающегося барабана может увеличиться и практически привести к контакту, то есть к непосредственной близости со стенками внешнего корпуса машины; во всяком случае, это первое обстоятельство не входит в объем настоящего изобретения.
2. Второе обстоятельство пояснено на прилагаемой фиг.1, на которой показано, что известная комбинированная машина для стирки и сушки белья содержит барабан 1 для загрузки подлежащего стирке и сушке белья, расположенный во внешнем баке 2 обычного типа, то есть имеющего по существу цилиндрическую форму. Кроме того, с внешним баком 2 соединен воздуховод 3, предназначенный для циркуляции осушающего воздуха, вне зависимости от того, что сушка в этой машине осуществляется или с помощью потока горячего влажного воздуха, выходящего из барабана и просто выпускаемого наружу, то есть в атмосферу, или с помощью более прогрессивной технологии, при которой осушающий воздух повторно поступает в барабан после должного удаления влаги, содержащейся в указанном потоке горячего и влажного осушающего воздуха, выходящего из барабана. При этом воздуховод, в который попадает выходящий из барабана горячий и влажный осушающий воздух для дальнейшего выброса в окружающее пространство или для направления обратно в барабан через осушающее устройство - называемый далее «всасывающим воздуховодом» - отходит от определенного отверстия 4, расположенного в цилиндрической боковой стенке того же бака 2.
Ограничение объясняется тем, что из-за того, что машина является комбинированной машиной, предназначенной как для стирки, так и для сушки белья, горячий и влажный осушающий воздух не может быть пропущен через воздуховоды, так как они в основном предназначены и используются в машинах, предназначенных только для сушки, то есть от задней вращающейся стенки барабана и соответствующий проход к передней дверце для загрузки белья или крышке машины.
В результате упомянутое выше отверстие 4 предназначено для того, чтобы вытягивать воздух из внутренней части бака и, таким образом, из тонкого воздушного зазора между этим баком и вращающимся барабаном и, в конце концов, из внутренней части этого вращающегося барабана, тем самым принуждая воздух, находящийся внутри вращающегося барабана, перемещаться в упомянутый зазор, проходя через очень маленькие отверстия 6, расположенные в боковой стенке барабана.
Во время цикла сушки горячий воздух нагнетают в барабан из расположенного в области уплотнения отверстия в гофрированной трубке, причем барабан расположен между баком и отверстием, дающим доступ в барабан. Нагнетаемый горячий воздух будет, очевидно, стремиться выйти из барабана через очень маленькие отверстия 6, расположенные на цилиндрической боковой стенке этого барабана и в результате переместиться в радиальном направлении наружу.
Когда барабан вращается с низкой скоростью, то из-за того, что белье, хотя оно только что сушилось при вращении, по существу является еще мокрым, и оно в основном остается лежать на дне барабана, где его переворачивают назад и вперед, то есть сначала в одном направлении, а затем в другом, после чего меняют направление вращения барабана на противоположное, чтобы избежать перепутывания.
Кроме того, когда белье остается по существу на дне барабана, оно загораживает отверстие барабана, тем самым белье, практически создает «пробку», которая существенно препятствует притоку горячего воздуха, который, как известно, поступает в барабан через переднюю часть (очевидно, что здесь имеется в виду машина для стирки и сушки белья с фронтальной загрузкой).
В результате горячий воздух, который нагнетается или каким-то другим образом поступает в барабан для сушки, практически сразу же выходит из него через упомянутые выше маленькие отверстия, расположенные на боковой стенке барабана, при этом воздействие воздуха на массу белья на дне барабана очень ограничено - воздух воздействует практически только на поверхность массы белья.
Не только специалисты в рассматриваемой области, но и средние пользователи хорошо знают, что такие обстоятельства отрицательно влияют на эффективность работы и эффективность использования энергии в стирально-сушильных машинах такого типа. Упомянутые обстоятельства также приводят к значительно более длительному промежутку времени, необходимому для завершения процесса сушки, по сравнению с соответствующей производительностью, обеспечиваемой обычными машинами, предназначенными только для сушки.
Таким образом, ни в одном из существующих решений, представленных в вышеупомянутых документах, не описаны машины такого типа и/или соответствующие режимы работы или способы, которые бы эффективно улучшали работу машины путем сокращения общего времени, требуемого для осуществления цикла сушки с соответствующим низким уровнем потребления энергии.
С учетом описанного выше второго обстоятельства было бы желательно (и фактически это является основной задачей настоящего изобретения) создать комбинированную машину для стирки и сушки белья, которая была бы способна хорошо работать в режиме сушки и в которой были бы устранены все недостатки, обычно вытекающие из того, что осушающий воздух попадает в среднюю переднюю область барабана и перемещается через маленькие отверстия, расположенные в цилиндрической боковой стенке барабана, и только сбоку воздействует на слой белья, лежащий и вращающийся на дне барабана.
Согласно настоящему изобретению, эти и другие задачи, которые будут ясны из последующего описания, реализованы в комбинированной машине для стирки и сушки белья, охарактеризованной признаками, которые содержатся в формуле изобретения.
Особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего описания неограничивающего примера со ссылками на чертежи.
На фиг.2 показано графическое представление параметров цикла сушки, осуществляемого в комбинированной машине для стирки и сушки белья, соответствующей настоящему изобретению;
на фиг.3 схематично показано распределение белья, загруженного в барабан машины, соответствующей настоящему изобретению, во время цикла сушки;
на фиг.4 показано графическое представление режима сушки, улучшенного по сравнению с режимом, показанным на фиг.2;
на фиг.5 - еще один режим сушки, улучшенный по сравнению с режимами, которые показаны на предыдущих фигурах;
на фиг.6а-6с - еще один улучшенный режим сушки, соответствующий настоящему изобретению;
на фиг.6d - программа со скоростями вращения барабана в режимах работы, показанных на фиг.6а-6с;
на фиг.7 - улучшенный режим операции стирки машины, в котором еще больше увеличена общая эффективность машины, соответствующей настоящему изобретению;
на фиг.8 - траектория падения загруженного белья внутри барабана при средней скорости его вращения.
Для устранения упомянутого выше недостатка существующих решений в настоящем изобретении во время определенного интервала времени 1 цикла сушки барабан 1 приводят во вращение со скоростью, превышающей обычную или нормальную скорость, в частности, со скоростью, которая в дальнейшем будет называться «скоростью V вентиляции», как показано на фиг.2, так что загруженное белье по существу поднимется со дна барабана и под действием центробежной силы распределится по всей внутренней цилиндрической поверхности барабана.
Скорость вращения барабана должна быть выбрана достаточно большой, чтобы поднять все еще мокрое белье со дна барабана, как это схематически показано на фиг.3.
В результате создается ситуация, когда поток нагнетаемого внутрь барабана в по существу осевом направлении горячего воздуха, который затем стремится переместиться от средней области барабана, расширяясь в радиальном направлении наружу, то есть через упомянутые отверстия 6 в цилиндрической стенке барабана, столкнется, очевидно, в поперечном направлении с кольцеобразной границей загруженного белья, распределенного по внутренней цилиндрической поверхности барабана, и будет проходить через белье при его перемещении, достигая в конечном счете указанных отверстий.
Поток горячего осушающего воздуха, который при перемещении к боковой стенке барабана проходит непосредственно через мокрое белье, оказывает на него особенно интенсивное и эффективное осушающее действие. Кроме того, это особенно полезно с точки зрения эффективности использования энергии, так как приводит к существенному уменьшению общего количества времени, требуемого для выполнения цикла сушки, в результате чего снижается общее количество потребляемой энергии.
Настоящее изобретение способствует получению нескольких полезных усовершенствований:
1) Первое усовершенствование заключается в том, что указанный интервал времени I вращения барабана происходит в начальный период цикла сушки, и вращение барабана происходит с упомянутой выше скоростью V вентиляции. На протяжении этого первого периода процесса белье, которое нужно высушить, фактически является очень мокрым, так что описанное выше осушающее действие также оказывается очень эффективным.
2) Второе усовершенствование обеспечивается такой регулировкой упомянутой скорости V вентиляции, чтобы она изменялась заранее определенным образом, то есть согласно заранее заданной программе, которая так или иначе будет зависеть от определенных функций. В частности, указанная скорость V вентиляции может постепенно увеличиваться запрограммированным способом при допущении, что белье будет сушиться известным способом. В результате, белье, расположенное ближе к оси барабана и, следовательно, подвергающееся более быстрой сушке, по этой причине будет стремиться оторваться, то есть отделиться от оставшегося белья, тем самым начиная отдельно двигаться во внутренней части барабана, препятствуя тем самым перемещению потока горячего осушающего воздуха от внутреннего пространства по направлению к боковой стенке барабана, как это схематично показано на фиг.4.
3) Третье усовершенствование заключается в увеличении указанной скорости V вентиляции барабана в зависимости от степени влажности белья, причем степень влажности является не просто предполагаемым значением, как в предыдущем рассмотренном случае, а фактическим измеренным значением.
Степень влажности белья может быть достаточно легко определена в любой момент времени, главным образом на основе величины электрической проводимости этого белья, измеренной с помощью разного рода средств и способов, каждый из которых сам по себе широко известен в технике и, следовательно, не относится к настоящему изобретению.
Это третье усовершенствование заключается в том, чтобы скорость вращения барабана являлась определенной функцией (которая может быть свободно выбрана из некоторого количества возможных вариантов), зависящей от степени влажности белья, измеренной и надлежащим образом обработанной с помощью соответствующего датчика и средств обработки машины.
Используя электродвигатели, скорость вращения которых можно регулировать, например двигателей, управляемых инвертором, или универсальных двигателей, наряду с любой из известных технологий измерения степени влажности и соответствующих алгоритмов вычисления, обработки и управления, любой специалист в рассматриваемой области техники будет способен реализовать предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения.
Это улучшение позволяет оптимизировать как использование энергии, так и временя сушки, так как поток горячего осушающего воздуха способен проходить непосредственно через белье, а не огибая его сбоку, в любой момент времени, по меньшей мере и прежде всего во время начального периода процесса сушки, когда белье более сырое, то есть степень его влажности высока.
4) Четвертое усовершенствование является альтернативой первым двум, упомянутым выше. Фактически случай, когда используется комбинированная машина для стирки и сушки белья, которая не снабжена какими-то сложными электронными средствами управления и соответствующими возможностями хранения данных, практически подразумевает невозможность управления скоростью вращения барабана в зависимости либо от предполагаемой, либо от фактической степени влажности подлежащего сушке белья.
Чтобы преодолеть такое ограничение, нужно, как показано на фиг.5, определить некоторое количество последовательных временных подинтервалов заранее заданной величины S1, S2,…, во время которых барабан вращается с заранее определенной постоянной скоростью вращения, причем соответствующие скорости V1, V2,… вращения для каждого соответствующего временного подинтервала регулируются ступенчато, увеличиваясь согласно некоторой программе.
Так как подобный результат может быть достигнут при использовании обычных технологий и средств, то, следовательно, есть возможность реализовать режим работы, соответствующий настоящему изобретению, причем упомянутый режим работы может быть реализован в довольно простых машинах на основе использования известных в технике средств и методов.
5) Пятое усовершенствование, предусмотренное настоящим изобретением, показано на фиг.6а-6d. Это усовершенствование касается учета того факта, что во время процесса сушки белье в барабане сохнет неравномерно, т.е. расположенная ближе к стенке барабана порция загруженного белья сохнет медленнее, чем порция, находящаяся ближе к центру барабана и обращенная к средней его области, так что такая быстросохнущая порция белья, вероятно, будет бесполезно «пересушена» при чрезмерном бесцельном использовании энергии.
Чтобы устранить такой недостаток, барабан приводят во вращение с переменными скоростями, как это схематично показано на фиг.6d.
Эти переменные скорости вращения барабана поделены на три соответствующие фазы, а именно:
- фаза X, в которой скорость вращения барабана является начальной с ранее описанными характеристиками;
a
- фаза Y, в которой скорость вращения барабана уменьшается до меньшего значения V;
- фаза Z, в которой барабан замедляется еще больше.
Наконец барабан останавливается.
Дальше барабан снова приводят во вращение с начальной скоростью V вентиляции, однако в противоположном направлении, чтобы повторно пройти описанный выше цикл.
Цель этого усовершенствования - дать возможность порции загруженного белья, расположенного ближе к оси вращения барабана, периодически отрываться, то есть отделяться, от оставшейся части загруженного белья, что осуществляется благодаря скорости вращения барабана, при которой центробежная сила так уменьшается (фаза Y), что приводит это белье в своего рода «плавающее» состояние вдоль оси вращения барабана, чтобы поток горячего воздуха напрямую обдувал белье и, следовательно, оно высыхало значительно быстрее.
Принимая во внимание способность оставшейся части белья также подвергаться аналогичной полезной обработке, барабан замедляется еще больше (фаза Z) до такой скорости вращения, чтобы все загруженное белье переместилось от цилиндрической периферии барабана и упало на его дно, так чтобы оно находилось в положении, когда на него в течение короткого промежутка времени непосредственно воздействует, то есть ударяет поток горячего воздуха. Далее белье кувыркается и перемешивается, перегруппировываясь другим образом перед следующим цикла вращения барабана в противоположном направлении. В результате, после определенного количества изменений направления вращения барабана, все загруженное белье окажется практически одинаково обработанным.
В конце указанной третьей фазы Z барабан останавливается, и все загруженное белье падает на дно барабана, т.е. белье теряет свою предыдущую форму и расположение.
Когда барабан снова будет приведен во вращение, то же самое загруженное белье снова распределится вдоль стенок барабана, так же как это было в начале процесса, однако с другим расположением элементов белья относительно друг друга, так как падая на дно барабана и перераспределяясь вдоль его стенок оно существенно перемешивается и перепутывается, так что порция белья, которая прежде была в контакте со стенкой барабана или была направлена к ней, сейчас будет расположена в центре барабана, и наоборот.
Когда барабан начнет вращаться в противоположном направлении, и, как показано на фиг.6d, очевидно, что наибольшая скорость вращения, которую надо достичь в конкретной фазе, не достигается напрямую, то есть в результате непрерывного набора скорости. Фактически, увеличение скорости прерывается короткой подфазой В-1, в которой скорость имеет некоторое промежуточное значение, которое, соответственно, будет выбрано так, чтобы загруженное белье достаточно ровно перераспределялось в барабане, чтобы в следующей подфазе, которая осуществляется при более высокой скорости вращения и обозначается фазой X, это же загруженное белье было способно аналогично ровно распределиться вдоль периферийной цилиндрической области барабана, обеспечивая наиболее равномерное высушивание.
Так как описанное выше воздействие было установлено в результате исчерпывающего тестирования, это воздействие позволяет все порции загруженного подлежащего сушке белья последовательно подвергнуть оптимальной обработке, описанной ранее для расположенной спереди одной порции загруженного белья, то есть направленной к самой внутренней области барабана, при этом достигается существенная экономия как времени, так энергии, необходимой для осуществления цикла сушки.
6) Шестое усовершенствование, предусмотренное настоящим изобретением, более тесно связано с операцией стирки в машине, при этом данное усовершенствование может полностью применяться в стиральной машине независимо от последующего цикла сушки белья, выполняемого той же машиной; в частности, оно может быть применено только для стиральных машин, которые не снабжены какими-либо средствами или функциональными возможностями для выполнения сушки.
Это усовершенствование, которое будет подробно описано ниже, учитывает следующие факты: известно, что во время цикла стирки барабан приводят во вращение с заданной скоростью в определенном направлении, которое периодически меняют на противоположное для предотвращения перепутывания загруженного белья.
Тем не менее, когда должно произойти такое изменение направления вращения, барабан останавливается на несколько секунд, так что, если сложить все такие периоды остановок при каждом изменении направления вращения барабана в течение цикла стирки, то в результате общее время, в течение которого барабан неподвижен, и не осуществляется никаких действий по стирке белья, окажется слишком большим, что, несомненно, влияет на общую производительность и эффективность машины.
Чтобы преодолеть эту проблему, обычно существенно увеличивают продолжительность фаз вращения конкретного барабана между каждым предыдущим и последующим изменением направления его вращения, чтобы уменьшить общее количество выполняемых изменений направления вращения.
К сожалению, указанная мера обладает тем недостатком, что увеличенное время вращения барабана в одном направлении с большой вероятностью становится причиной значительного перепутывания загруженного белья, что, в свою очередь, уменьшает трение белья друг о друга, то есть действие, которое, общеизвестно, является основным фактором при удалении грязи с белья. Фактически, удаление грязи, то есть чистящее действие в этом случае, как широко известно, происходит только в начале и в конце каждой отдельной фазы, то есть когда загруженное белье смещается и перемешивается, чтобы занять определенное положение относительно соседних порций загруженного белья.
Из документа ЕР 1354997 В1 известна машина для стирки белья, в которой в зависимости от количества стираемого белья барабан приводят во вращение с различными скоростями; в частности, когда надо постирать большое количество белья, временной интервал, необходимый для увеличения скорости вращения барабана от минимального значения до максимального, продолжительнее такого же интервала, когда в барабан загружено меньшее количество белья.
Тем не менее, такая процедура, хотя и лучше по своему воздействию, так как способствует перемешиванию загруженного белья, но не гарантирует желательного эффективного перемешивания загруженного белья, когда барабан периодически вращается с двумя различными скоростями, причем более высокая из этих скоростей - это скорость, при которой загруженное белье полностью распределяется по боковой стенке барабана, а более низкая скорость - это скорость, при которой загруженное белье сваливается в кучу на дно барабана.
max
min
Для обеспечения большой продолжительности фаз стирки между двумя последовательными изменениями направления вращения барабана без ухудшения фактической эффективности машины, в настоящем изобретении используется многократное изменение скорости вращения барабана между одним изменением направления и последующим изменением от максимального значения (V) до минимального значения (V), и наоборот. Кроме того, такие изменения скорости вращения барабана должны позволить отстирать фактическое количество белья, которое загружено в барабан, так как, что широко известно, чем большее количество белья загружено, тем выше вероятность его перепутывания.
Таким образом, это усовершенствование основано на введении коэффициента изменения скорости вращения барабана во время фазы стирки с соответствии с фактическим весом загруженного белья. Это происходит следующим образом:
max
min
- Если вес загруженного белья близок к максимальному значению, которое считается соответствующим номинальной емкости машины, то номинальная скорость вращения барабана во время стирки изменяется от максимального значения V до минимального значения V. Эти значения заранее определены для определенного веса загруженного белья, например, как показано на фиг.7, используется прерывистое, то есть периодическое изменение скорости между упомянутыми двумя экстремальными значениями во время вращения барабана в одном и том же направлении.
Это изменение скорости, которое предпочтительно происходит на постоянную величину, чтобы фактически следовать по линии в форме зубцов башни, обеспечивает возможность нарушения порядка и изменения расположения загруженного белья, что позволяет избежать ранее описанного нежелательного его перепутывания без какой-либо необходимости в остановке вращения барабана (фиг.8).
max
min
С другой стороны, указанные два значения скорости вращения барабана должны быть, очевидно, выбраны подходящим образом; в частности, предпочтительно, чтобы во время вращения барабана со скоростью V, загруженное белье распределялось вдоль цилиндрической периферии барабана, в то время как при вращении со скоростью V загруженное белье, напротив, должно падать на дно барабана.
Экспериментально было обнаружено, что точно такое непрерывное повторяемое изменение расположения загруженного белья в барабане, которое является причиной желательного перемешивания или встряхивания этого белья и, в результате, желательного трения белья друг об друга, чему способствует повторяемые изменения скорости вращения барабана, позволяет вращать барабан в одном и том же направлении в течение увеличенного периода времени, при этом не происходит уменьшения эффективности стирки и не происходит перепутывания загруженного белья.
- Если вес загруженного белья, напротив, ниже упомянутого номинального значения, то скорость вращения барабана понижается до значения, которое в любой момент времени и для каждого случая может быть найдено экспериментально и/или определено теоретически. Фактически, в этом случае вращение барабана со слишком большой скоростью совершенно бесполезно, и, в частности, скорости вращения барабана должны быть выбраны на основе двух требований: при более высокой скорости наиболее удаленная от центра вращения порция белья должна «прилипать» к боковой стенке барабана, а при более низкой скорости загруженное белье должно по существу падать обратно на дно барабана, чтобы белье перемешивалось и изменяло свое расположение. Очевидно, что в зависимости от изменяющегося веса загруженного белья указанные скорости вращения должны соответствующим образом изменяться, что требуется для различного воздействия центробежных сил на разное загруженное белье и что хорошо известно любому специалисту в рассматриваемой области.
Наконец, необходимо отметить, что описанные выше процедуры и критерии применяются не только к барабанам, вращающимся в одном направлении, но также к барабанам, вращающимся в разных направлениях согласно нескольким последовательным циклам вращения.
В стиральных машинах более совершенной конструкции, а также в современных разработках комбинированных машин для стирки и сушки белья вес загруженного белья, конечно, может быть непосредственно введен в блок управления машины различными средствами и способами. В наиболее простых способах сам пользователь дает соответствующие команды машине; в других способах, широко известных в технике, возможно использование множества различных вариантов, например, с помощью измерения инерции загруженного барабана на основе вращающего момента двигателя, или с помощью измерения потребляемой двигателем мощности, или на основе количества воды, впитываемой бельем, и так далее.