СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА БАРАБАННОГО ТИПА С ВОЛНОВОЙ ИНТЕНСИФИКАЦИЕЙ
DRUM-TYPE WASHING MACHINE WITH WAVE INTENSIFICATION

Настоящее изобретение касается стиральных машин барабанного типа, с отличием от обычных стиральных машин использованием в конструкции барабана устройства специальных плиц с боковыми бустерами для улучшения смачивания белья, изменением формы одного из оснований вращающегося цилиндра и возможностями комбинированного использования волновых явлений разных физических принципов.
Наибольшее распространение для стирки белья в бытовых условиях получили стиральные машины, содержащие основной несущий корпус, внутри которого расположен бак для водного стирального раствора и воды при полоскании, имеющий переднее отверстие, которое может герметично закрываться дверцей иллюминаторного типа, шарнирно закрепленной спереди на корпусе. Внутри стирального бака, с возможностью вращения вокруг горизонтальной или наклонной оси располагается перфорированный барабан для приема белья и стирки. Осуществление вращения барабана обеспечивается электроприводом. Барабан также определяет переднее люковое отверстие, размещенное около отверстия стирального бака для обеспечения загрузки и выгрузки белья. Стиральный бак предназначен для вмещения жидкости во время выполнения этапов стирки белья. Для нагрева используемой при стирке жидкости, содержащейся в баке, устанавливаются нагревательные элементы, которые размещаются внутри бака в промежуточном объеме между стенкой бака и барабаном для белья. Управление закачкой воды в стиральный бак и опорожнением вмещенной жидкости, приводом барабана, нагревом стиральной жидкости и комбинирование процессами стирки осуществляется от контроллера. Основные типы классических стиральных машин, обеспечивающих механическую стирку, не исключают высокого расхода воды, электроэнергии и моющих средств.
Известен бытовой прибор для ухода за бельем с системой управления в виде стиральной машины (патент RU № 2701256 от 25.09.2019. Бюл. № 27). В целях обеспечения более эффективного процесса ухода за бельем в известном бытовом приборе реализована возможность передачи текучей среды по введенному трубопроводу с перекачивающим устройством, предназначенным для прокачивания моющей жидкости из бака для стирального раствора через сливное отверстие и прокачивания откачанной моющей жидкости через трубопровод и впускное сопло обратно в барабан для белья, расположенный в баке для стирального раствора, для повторного смачивания белья в барабане. Система управления процессами стирки стиральной машины в периоды, когда уровень стирального раствора в баке опускается ниже критического от работы системы повторного смачивания белья и перекачивающее устройство начинает захватывать смесь моющей жидкости с воздухом, останавливает процесс вращения барабана до повышения соответствующего его работе уровня и повторного запуска процесса механической стирки.
Недостатком известного бытового прибора в виде стиральной машины является использование дополнительного механического устройства перекачки стирального раствора, снижающего надежность, усложняющего эксплуатацию и увеличивающего время стирки за счет периодических остановок из-за выкачки воды из нижней части бака ниже критического уровня и ожидания, когда она после смачивания белья стечет обратно для нормальной работы.
Известна стиральная машина, в частности стиральная машина для прачечной, содержащая ультразвуковое устройство для стирки ткани (патент RU № 2575758 от 20.02.2016. Бюл. № 5). Пьезоэлектрический резонатор ультразвукового устройства предпочтительно приклеен к металлической диафрагме ультразвукового преобразователя. Ультразвуковая стирка делает возможным удаление очень маленьких частиц грязи. Но стирка ткани посредством одного или более ультразвуковых преобразователей также требует действия, выполняемого обычным средством для стирки, таким как вращающийся барабан. В целях интенсификации стирки и повышения надежности с предупреждением разрушения барабана для белья и бака для стирки от постоянного воздействия колебаний, сгенерированных как посредством имплозии (лопания) кавитационных пузырьков, так и посредством функционирования действия ультразвуковых преобразователей, имеющий, по меньшей мере, одно отверстие для размещения ультразвукового преобразователя, упомянутое отверстие содержит виброизолятор, а также, по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь расположенный около нагревательных элементов, для обеспечения отделения известковых отложений стиральной жидкости на упомянутых элементах.
Недостатком известной стиральной машины является повышенный расход воды, присущий классическим стиральным машинам барабанного типа, и повышенное затухание акустической энергии при использовании металлической диафрагмы.
Известна стиральная машина (патент RU № 2714950 от 21.02.2020. Бюл. № 6). В известной стиральной машине перед осуществлением основной стирки белья с функциями классической стиральной машины барабанного типа, в целях интенсификации, предполагается ручная стирка и замачивание белья. Для этого стиральная машина имеет вмонтированную мойку, расположенную на основном корпусе и емкость для воды, выполненную углубленной для содержания воды, причем емкость для воды включает в себя часть для замачивания, в которой замачивают белье, и часть для оттирки, выполненную с возможностью оттирки и ручной стирки белья.
Недостатками стиральной машины с ручной стиркой при оптимизации процессов использования воды требует ее увеличенного расхода, при этом увеличенное количество трубопроводов и устройств обеспечения перепусков стиральных растворов и воды снижают надежность работы и усложняют ее прямое применение, а вмонтированное устройство для ручной стирки увеличивает габариты стиральной машины и затрудняет уход и использование.
Преимущество интенсификации стирки реализовано в стиральной машине с повышенной эффективностью стирки (патент RU № 2372425 от 10.11.2009. Бюл. № 31). С целью снижения расхода воды и моющего средства известно снабжение стиральных машин системой рециркуляции, которая использует применяемую для стирки жидкость из бака для подачи ее обратно в бельевой барабан, за счет чего ограниченный объем жидкости повторно заливает белье, подвергаемое стирке, повышая ее интенсификацию без применения оптимальной ручной стирки. Известная стиральная машина содержит бак для воды, бак для стирки, установленный в баке для воды, привод для вращения бака для стирки и устройство для циркуляции воды для стирки, подающее воду для стирки, находящуюся в баке для воды, в бак для стирки через впрыскивающее сопло, соединенное с выпускным отверстием циркуляционной трубы для воды, проходящей от клапана для переключения проточных каналов на сливной трубе от водоотливного насоса, без использования дополнительного перекачивающего устройства.
Недостатком известной стиральной машины является использование дополнительной системы циркуляции воды для стирки, с усложненным эксклюзивным трехходовым клапаном, снижающей надежность и усложняющей эксплуатацию стиральной машины.
Наиболее близкой по использованию с преимуществами интенсификации стирки является стиральная машина (патент KR 20140120547 A от 14.10.2014). В прототипе для улучшения смачивания белья, на внешней цилиндрической поверхности вращающегося стирального барабана установлены плицы в виде отдельных черпаков с впускным отверстием в сторону вращения и выпускным отверстием в стиральный барабан, размещенные параллельно оси вращения. Причем для прямого и обратного вращения стирального барабана используются разные плицы.
Недостатками прототипа являются использование плиц сложной конструкции, снижающих технологичность изготовления барабана и надежность работы устройства стиральной машины, уменьшенная область захвата воды в рядах черпаков из-за размещения плиц прямого и плиц обратного вращения при снижении эффективности их применения из-за холостого тормозящего вращение стирального барабана плицами, не участвующими в захвате воды.
Задачей изобретения является разработка стиральной машины барабанного типа с улучшенным смачиванием стиральным раствором белья, находящегося в стиральном барабане, при уменьшении времени стирки, сниженном расходе воды и моющего средства, без снижения надежности и с возможной новаторской интенсификацией стирки.
Эта задача решена в изобретении признаками, раскрытыми в пунктах формулы изобретения.
Для технического решения задачи заявленного изобретения используется стиральная машина барабанного типа с волновой интенсификацией, содержащая основной корпус с дверцей, перфорированный цилиндрический вращающийся барабан с загрузочным люком, предназначенный для размещения белья, на внешней цилиндрической поверхности которого установлены плицы, размещенные параллельно оси вращения барабана, бак для воды, в котором с возможностью вращения размещен вращающийся барабан, нагревательные элементы, контроллер, управляющий выполнением процесса наполнения и слива воды из бака, процесса стирки белья, процесса полоскания белья, процесса отжима белья и индикатор, соединенный с контроллером, а основание цилиндрического вращающегося барабана с загрузочным люком выполнено в виде сходящихся малыми основаниями усеченных конусов. Для интенсификации стирки в основной корпус встроен магнетрон, управляемый контроллером, предназначенный для генерирования микроволновой энергии и волновод, с ответвителем, предназначенный для подачи генерируемой микроволновой энергии в барабан с размещенным бельем. Причем выход волновода направлен через отверстие в баке для воды, герметизированное радиопрозрачной вставкой, на стирающееся белье, размещенное во вращающемся барабане, через боковую поверхность усеченного конуса, выполненного из радиопрозрачного материала, при этом ось направленности генерируемой энергии перпендикулярна образующей усеченного конуса из радиопрозрачного материала, дверца основного корпуса выполнена с защитой от микроволнового излучения. Волновод оснащен ответвителем к которому подключен измеритель проходящей мощности, соединенный с контроллером.
В основной корпус стиральной машины может быть встроен генератор электрических колебаний, управляемый контроллером, предназначенным для генерирования ультразвуковой частоты, причем генератор электрических колебаний, соединен, по крайней мере, с одним ультразвуковым, с герметизирующей мембраной, преобразователем, предназначенным для стирки белья, с установкой на герметичный виброизолятор в отверстии бака для воды.
На фиг. 1 показан символический разрез стиральной машины барабанного типа с волновой интенсификацией, в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано в разрезе на фигуре 1, стиральная машина барабанного типа с волновой интенсификацией содержит основной корпус 1 с дверцей 2, перфорированный цилиндрический вращающийся барабан 3 с загрузочным люком 4, предназначенный для размещения белья, бак для воды 5, в котором с возможностью вращения размещен вращающийся барабан 3, нагревательные элементы 6, контроллер 7, управляющий выполнением процесса наполнения и слива воды из бака 5, процесса стирки белья, процесса полоскания белья, процесса отжима белья и индикатор 8, соединенный с контроллером 7. На внешней цилиндрической поверхности вращающегося барабана 3 установлены плицы 9, размещенные параллельно оси 11 вращения барабана 3, с боковыми бустерами 10, упрочняющие крепеж плиц 9 к барабану 3, причем основание цилиндрического вращающегося барабана 3 с загрузочным люком 4 выполнено в виде сходящихся малыми основаниями усеченных конусов 12 и 13, не менее одного радиопрозрачного.
У стиральной машины барабанного типа с волновой интенсификацией в основной корпус 1 может быть встроен, управляемый контроллером 7 магнетрон 18, предназначенный для генерирования микроволновой энергии и волновод 19, для подачи генерируемой микроволновой энергии в барабан 3 с размещенным бельем. Причем выход волновода 19 направлен через отверстие 21 в баке для воды 5, герметизированное радиопрозрачной вставкой 22, на стирающееся белье, размещенное во вращающемся барабане 3, через боковую поверхность усеченного конуса 13, выполненного из радиопрозрачного материала, при этом ось направленности 23 генерируемой энергии перпендикулярна образующей усеченного конуса 13 из радиопрозрачного материала. Дверца 2 основного корпуса 1 выполнена с защитой от микроволнового излучения. Волновод 19 оснащен ответвителем 20, к которому подключен измеритель проходящей мощности (на фиг. 1 его нет), соединенный с контроллером 7.
У стиральной машины барабанного типа с волновой интенсификацией в основной корпус 1 может быть встроен, управляемый контроллером 7 генератор электрических колебаний 14, предназначенный для генерирования ультразвуковой частоты, причем генератор электрических колебаний 14, соединен с, по крайней мере одним, ультразвуковым, с герметизирующей мембраной, преобразователем 15, предназначенным для стирки белья, установленным на герметичном виброизоляторе 16 в отверстии 17 бака для воды 6.
Работа стиральной машины барабанного типа с волновой интенсификацией управляется контроллером 7 по заданной программе.
Предлагаемая стиральная машина работает по обычной схеме следующим образом. В барабан 3, фиг. 1, помещают через загрузочный люк 4 изделия для стирки, закрывают дверцу 2 корпуса 1 и включают стиральную машину для работы по выбранной программе, под управлением контроллера 7 с отображением процессов на индикаторе 8. Далее происходит заполнение бака для воды 5 водой до установленного уровня с классическим процессом загрузки моющего средства, которое смывается из отсека моющих средств в бак для воды 5. После заполнения бака для воды 5 водой включается вращение перфорированного цилиндрического барабана 3 и подогрев воды от нагревательных элементов 7. Плицы 9, размещенные параллельно оси 11 вращения барабана 3, с боковыми бустерами 10 и поверхностью барабана 3 образуют своеобразные черпаки, увлекают жидкостной волной стиральный раствор с набранного уровня жидкости в баке для воды 5 в сторону вращения барабана 3, который поднимаясь и разливаясь по поверхности барабана 3 через перфорации протекает вниз, то есть внутрь барабана 3, дополнительно смачивая стирающееся белье, разрешая проблему по уменьшению стирального раствора с моющим средством при установленной концентрации и сокращая время его растворения интенсификацией смешивания. Усеченный конус 12, с направлением сужения с основания по образующей от поверхности внутрь барабана 3, на малых оборотах барабана 3 при стирке, направляет протекший через перфорации стиральный раствор в среднюю часть барабана 3, а усеченный конус 13, на больших оборотах барабана 3 при отжиме, сдвигает стирающееся белье в сторону крепления барабана 3 к оси привода, уменьшая механическую нагрузку узла крепления оси агрегата и облегчая работу электродвигателя, в том числе снижая энергопотребление.
Стирка может осуществляться и путем объемного нагрева белья, пропитанного стиральным раствором, зачастую состав которого является щелочной средой, микроволновой энергией, что сокращает время процесса стирки в 1,5-2,5 раза (https://www.dissercat.com/content/razrabotka-teklmologii-shchelochnoi-varki-lnyanogo-volokna-v-svch-pole-pri-proizvodstve-vaty). На сегодняшний день не обнаружено реакций, стимулированных СВЧ-излучением, которые не протекали бы в обычных условиях, однако нагрев значительно отличается, что приводит к необычным эффектам, как объемные источники тепла в твердом материале (https://cyberleninka.ru/article/n/hirnicheskie-aspekty-razvitiya-tehnologii-svch-ii-primenenie-mikrovolnovogo-izlucheniya-v-himii/viewer).
Для реализации СВЧ-стирки в основной корпус встроен магнетрон 18, управляемый контроллером 7, предназначенный для генерирования микроволновой энергии и волновод 19, с ответвителем 20, предназначенный для подачи генерируемой микроволновой энергии в барабан 3 с размещенным бельем. При этом выход волновода 19 направлен через отверстие 21 в баке для воды 5, герметизированное радиопрозрачной вставкой 22, на стирающееся белье, размещенное во вращающемся барабане 3, через боковую поверхность усеченного конуса 13, выполненного из радиопрозрачного материала. При этом ось направленности 23 генерируемой энергии перпендикулярна образующей усеченного конуса 13 из радиопрозрачного материала. Такое устройство обеспечивает минимальное переотражение микроволновой энергии и ее затухание в диэлектрике, используемом в качестве радиопрозрачного материала, при распространении на участке от волновода 19 до мокрого белья в барабане 3 с чередованием сред распространения электромагнитных волн СВЧ диапазона. При этом дверца 2 основного корпуса 1 выполнена с защитой от микроволнового излучения, для локализации микроволновой энергии внутри корпуса стиральной машины, а к ответвителю 20 подключен измеритель проходящей мощности, соединенный с контроллером 7 для обеспечения контроля работы СВЧ-тракта и блокирования работы магнетрона от случаев аварийных режимов, при загрузках белья с хорошо проводящими включениями, провоцирующими электрические разряды внутри барабана для стирки.
Осуществление процесса СВЧ-стирки с включением магнетрона 18 оптимально к применению во второй половине процесса стирки при подогретом моющем растворе от нагревательных элементов 7, сокращая за счет микроволновой интенсификации общее время процесса стирки. При вращении барабана 3, стирающееся белье, смоченным перемещающееся внутри барабана вокруг оси 11, будет чередующимися частями объема белья попадать под прямой луч от волновода 19 и постоянно подотраженные от металлических стенок барабана рассеянного излучение, обеспечивая охват облучением всей загрузки белья.
Процесс стирки с использованием ультразвуковых колебаний в жидкости дополнительно способствует более полному растворению моющего средства с образованием моющего раствора или эмульсии. Поэтому, в одном из режимов работы, в начальный период стирки, может быть использован встроенный генератор электрических колебаний 14, управляемый контроллером 7, предназначенный для генерирования ультразвуковой частоты. Кроме этого акустическое волновое воздействие на жидкость сопровождается кавитационными пузырьками, обеспечивающими отслоение грязи и вымывающее действие на загрязненное белье, то есть ультразвуковую стирку воздействием акустических волн, что может повлечь использование ультразвуковой генерации и в другие периоды процесса стирки. Для этого генератор электрических колебаний 14, соединен, по крайней мере с одним ультразвуковым, с герметизирующей мембраной, преобразователем 15. Преобразователь 15, для повышения эффективности работы и уменьшения воздействия на бак для воды 5 установлен на герметичном виброизоляторе 16, в отверстии 17 бака для воды 5, что в комплексе повышает активность использования и надежность работы стиральной машины.
Из показанного на фигуре 1 и описанных некоторых вариантах осуществления технических решений специалистам в данной области техники понятно, что возможны другие измененные версии осуществления без отхода от принципов и сущности настоящего изобретения, объем которого определен в формуле изобретения.
Из раскрытого в содержании, новизна в части устройства по предложенному техническому решению стиральной машины барабанного типа с волновой интенсификацией усматривается в сочетании отличительных признаков и свойств как в заявленном изобретении из технической, научной литературы и патентной документации не выявлено, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
Промышленная применимость заявленного изобретения основывается на широком использовании стиральных машин при востребованности реализаций с сокращенным временем процессов стирки, уменьшения при стирке используемой воды, моющих средств и электроэнергии, что многосторонне раскрыто в рассматриваемых версиях технических решений.