БЫТОВОЙ ПРИБОР, ТАКОЙ КАК СТИРАЛЬНАЯ МАШИНА, С ПОТОКОМ ЖИДКОСТИ, ТАКОЙ КАК МОЮЩИЙ РАСТВОР, ВОКРУГ ТРУБЧАТОГО НАГРЕВАТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА
HOUSEHOLD DEVICE SUCH AS LAUNDRY WASHER WITH FLUID FLOW SUCH AS WASH LIQUID AROUND TUBULAR HEATER

Область техники
Изобретение относится к бытовому прибору, выполненному, предпочтительно, в виде стиральной машины, стирально-сушильной машины и т.п., причем во время процесса стирки на трубчатый нагревательный элемент поступает поток жидкости, например, стирального раствора.
Уровень техники
В бытовых приборах, в частности стиральных или стирально-сушильных машинах, трубчатый нагревательный элемент наиболее часто используется в качестве нагревательной системы, предназначенной для нагрева стирального раствора на соответствующем этапе работы стиральной машины до подходящей температуры, чтобы могло подействовать моющее средство, растворенное в стиральном растворе. На белье, помещенное в стиральный барабан, действует не только температура и моющее средство, но и передаваемое на него движение, в большинстве случаев - обратное движение стирального барабана, что позволяет получить оптимальный результат очистки.
В стиральной машине, у которой ось стирального барабана ориентирована, по существу, горизонтально, трубчатый нагревательный элемент устанавливают под стиральным барабаном, но внутри бака для стирального раствора, который, по существу, практически полностью окружает стиральный барабан, причем подходящие и, по существу, известные из уровня техники фиксаторы предусмотрены для трубчатого нагревательного элемента со всеми его отдельными нагревательными трубками. Расстояние от соответствующих стенок бака для стирального раствора до стирального барабана выбирают очень небольшим, чтобы стиральный раствор, находящийся внутри бака для стирального раствора, находился, по существу, внутри стирального барабана с перфорированной обечайкой. Однако на дне бака для стирального раствора, где расположен зафиксированный трубчатый нагревательный элемент, необходимо выполнить выемку, размеры которой позволят расположить в ней трубчатый нагревательный элемент и количество жидкости, например, стирального раствора, по меньшей мере, окружающей трубчатый нагревательный элемент. Это пространство внутри бака для стирального раствора, окружающее трубчатый нагревательный элемент, называют также карманом для нагревательного элемента, причем такой карман часто имеет асимметричную форму. По соображениям безопасности жидкость, например, раствор, всегда находится в пространстве, окружающем трубчатый нагревательный элемент, чтобы при запуске программы стирки, когда бак для стирального раствора еще не заполнен стиральным раствором надлежащим образом, трубки нагревательного элемента не могли прогореть. Иными словами, трубчатый нагревательный элемент всегда погружен в зумпф со стиральным раствором.
При частой стирке имеет место недостаток, заключающийся в нарастании на трубчатом нагревательном элементе известкового налета и в скоплении в пространстве, окружающем трубчатый нагревательный элемент, ворсинок, которые могут проходить через отверстия в обечайке стирального барабана во время выполнения процессов стирки, связанных с вращением барабана с высокой частотой, в том числе, в обратном направлении. При откачивании стирального раствора эти ворсинки не могут быть полностью удалены из этого пространства, так как в пространстве, окружающем трубчатый нагревательный элемент, всегда должно оставаться известное минимальное количество раствора. К сожалению, это приводит не только к нежелательному обызвествлению трубчатого нагревательного элемента, но и к прилипанию ворсинок к нагревательным трубкам трубчатого нагревательного элемента или осаждению ворсинок на трубчатом нагревательном элементе, в результате чего снижается КПД и срок службы трубчатого нагревательного элемента.
Кроме того, в бытовых приборах, в частности, стиральных и стирально-сушильных машинах, рядом с трубчатым нагревательным элементом и относящимися к нему нагревательными трубками может быть установлена экранирующая пластина, предназначенная для изоляции определенной области от теплового излучения. Такая экранирующая пластина описывается в патентной заявке DE 7023740 U, причем эта экранирующая пластина, в отличие от исходного уровня техники, не располагается в области зумпфа для стирального раствора вблизи от находящегося в нем трубчатого нагревательного элемента с нагревательными трубками.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является усовершенствование трубчатого нагревательного элемента с нагревательными трубками, установленного в известном бытовом приборе, например, стиральной машине, стирально-сушильной машине и т.п., таким образом, чтобы можно было в максимально возможной степени устранить упомянутое отложение извести и ворсинок.
Согласно изобретению, в бытовом приборе, выполненном, предпочтительно, в виде стиральной или стирально-сушильной машины, и содержащем стиральный барабан, установленный с возможностью вращения вокруг, по существу, горизонтальной оси и помещенный в бак для стирального раствора, окружающий стиральный барабан, по существу, со всех сторон, причем в область между обечайкой барабана, расположенной по его периметру, и нижней стенкой бака для стирального раствора, которая представляет собой дно, помещен трубчатый нагревательный элемент с нагревательными трубками, причем, по меньшей мере, при работе бытового прибора трубчатый нагревательный элемент окружен жидкостью, в частности, стиральным раствором, причем указанная жидкость, предпочтительно, может быть нагрета трубчатым нагревательным элементом на предварительно заданных этапах выполнения программы, а в жидкости сформирован поток, и причем в отдельных случаях между трубчатым нагревательным элементом и дном бака для стирального раствора может быть установлена экранирующая пластина, которая выполнена таким образом, чтобы обеспечивать задержку части потока жидкости в области под нагревательными трубками и направление ее в область, в которой находятся нагревательные трубки.
Учитывая, что при выполнении процесса обработки в бытовом приборе, например, стирки в стиральной машине, постоянный подъем белья захватами внутри барабана приводит к выводу жидкости или стирального раствора обратно из перфорации барабана и тем самым к формированию постоянного потока между обечайкой барабана и баком для стирального раствора, который ощутим также в области нагревательных трубок трубчатого нагревательного элемента, изобретение предусматривает усиление потока в области нагревательных трубок за счет блокировки потока, который имел бы место в области под нагревательными трубками, если бы не были приняты меры, предусматриваемые изобретением. В результате эффективно предотвращается образование известковых отложений и отложений ворсинок в области нагревательных трубок трубчатого нагревательного элемента.
Обнаружилось, что предусмотренное изобретением исполнение экранирующей пластины также способствует тому, что нагревательные трубки может обтекать, по существу, поток, отличающийся более высокой скоростью. Под этим подразумевается, что скорость потока жидкости, например, стирального раствора, будет увеличена по сравнению с ситуацией, в которой экранирующая пластина выполнена не в соответствии с изобретением. Таким образом, за счет повышения касательного напряжения между стиральным раствором и поверхностью нагревательного элемента в пограничном слое у стенки удается срывать налипшие ворсинки и известковые отложения или предотвратить их отложение.
В смысле изобретения признано выгодным такое исполнение экранирующей пластины, при котором экранирующая пластина в непосредственной близости, по меньшей мере, от одной из нагревательных трубок содержит, по меньшей мере, один участок, влияющий на характеристики потока.
Согласно следующему, более детальному варианту исполнения изобретения, экранирующая пластина содержит участки, влияющие на характеристики потока и расположенные по обеим сторонам от воображаемой линии симметрии, которая может быть ориентирована, в частности, параллельно оси вращения барабана.
Обнаружилось, что существуют альтернативные варианты исполнения описываемого изобретением участка экранирующей пластины, влияющего на характеристики потока.
В первом альтернативном варианте, по меньшей мере, один участок экранирующей пластины, влияющий на характеристики потока, содержит складку, в частности, формирующую треугольное сечение.
Во втором альтернативном варианте, по меньшей мере, один участок экранирующей пластины, влияющий на характеристики потока, содержит окаймление.
В третьем альтернативном варианте, по меньшей мере, один участок экранирующей пластины, влияющий на характеристики потока, содержит глубокую вытяжку.
Тем не менее изобретение допускает и другие альтернативные варианты, которые могут быть получены при сочетании общей теории и перечисленных выше примеров.
Экранирующая пластина как таковая может быть соединена с донным участком бака для стирального раствора разъемным или неразъемным образом. Если бак для стирального раствора выполнен из пластмассы, то пластина, предназначенная для неразъемного соединения с баком для стирального раствора, может быть введена во время процесса его изготовления, например, литья под давлением.
Кроме того, изобретение не требует использования отдельной экранирующей пластины. В этом случае предполагается, что действие экранирующей пластины должно быть воспроизведено.
Если бак для стирального раствора изготовлен из пластмассы, то дно этого пластмассового бака для стирального раствора должно иметь такую геометрическую форму, влияющую на характеристики потока, которую можно получить при помощи отдельной экранирующей пластины, причем, предпочтительно, область, воспроизводящая функции экранирующей пластины, изготовлена из устойчивой к высоким температурам пластмассы. Благодаря этому тепловое излучение, которое в ином случае могло бы быть ориентировано таким образом, чтобы исключить повреждение выполненной из обычной пластмассы конструкции, не сможет повредить конструкцию, которая теперь выдерживает эту тепловую нагрузку.
В варианте, предусматривающем придание дну пластмассового бака для стирального раствора геометрической формы, влияющей на характеристики потока, необходимо обратить внимание на то, что в непосредственной близости, по меньшей мере, от одной из нагревательных трубок следует предусмотреть, по меньшей мере, один участок, влияющий на характеристики потока.
При этом обнаружилось, что будет выгодно расположить участки, влияющие на характеристики потока, по обеим сторонам от воображаемой линии симметрии на дне бака для стирального раствора, причем эти участки будут иметь такую же форму, которую они имеют в альтернативных вариантах исполнения отдельной экранирующей пластины.
Если бак для стирального раствора изготовлен из металлического материала, например, металлического листа, то дно бака для стирального раствора должно иметь такую геометрическую форму, влияющую на характеристики потока, которая может быть получена при использовании отдельной экранирующей пластины.
При использовании бака для стирального раствора, изготовленного из металлического материала, также предусматривается, что к геометрической форме дна этого бака для стирального раствора, влияющей на характеристики потока, относится также, по меньшей мере, один участок, влияющий на характеристики потока и расположенный в непосредственной близости, по меньшей мере, от одной из нагревательных трубок.
При этом также обнаружилось, что выгоден вариант, в котором участки, влияющие на характеристики потока, могут быть выполнены по обеим сторонам от воображаемой линии симметрии на дне бака для стирального раствора, причем эти участки будут иметь такую же форму, которую они имеют в альтернативных вариантах исполнения отдельной экранирующей пластины. Тем не менее следует учитывать наличие известного ограничения, заключающегося в невозможности применения методов формования, которые могли бы привести к образованию нежелательного отверстия в баке для стирального раствора, изготовленном из металлического материала. Тем не менее в случае возникновения подобных нежелательных последствий не следует ожидать каких-либо проблем, связанных с тепловым излучением трубчатого нагревательного элемента и его нагревательных трубок.
Поскольку в объем изобретения входят также зависимые пункты формулы, связанные с независимым пунктом формулы, не следует рассматривать вышеприведенную цепочку взаимосвязей как ограничение описанного в заявке технического решения. С точки зрения специалиста, подходящими и исполнимыми могут быть и другие сочетания признаков, раскрываемых в пунктах формулы изобретения.
Краткое описание чертежей
Изобретение детально рассматривается ниже на основании схематичных вариантов исполнения. Одинаковые обозначения относятся к одинаковым или сопоставимым деталям. На фигурах изображено:
Фигура 1: важный фрагмент разреза бытового прибора, выполненного в виде стиральной машины, на котором изображена область стирального барабана и бака для стирального раствора, в которой расположены нагревательные трубки трубчатого нагревательного элемента и экранирующая пластина, описываемая изобретением.
Фигура 2: различные варианты исполнения описываемой изобретением экранирующей пластины, причем участки экранирующей пластины, влияющие на характеристики потока, образованы: на части a) фигуры - складкой, на части b) фигуры - окаймлением, на части c) фигуры - глубокой вытяжкой.
Осуществление изобретения
На фигуре 1 представлен важный фрагмент разреза бытового прибора, выполненного в виде стиральной машины, на котором показаны все детали, имеющие отношение к предлагаемому изобретению. Так, стиральный барабан 2 установлен с возможностью вращения вокруг оси 1 стирального барабана 2, ориентированной, по существу, по горизонтали. На разрезе не в масштабе показан только центр вращения оси, причем обечайка 4 стирального барабана 2 удалена от этого центра вращения оси 1 на радиус R. Ось вращения ориентирована, по существу, перпендикулярно плоскости сечения. Стиральный барабан 2 окружен, по существу, со всех сторон баком 3 для стирального раствора, в который может быть залита жидкость, например, стиральный раствор 8. Поскольку фигура 1 предназначена для иллюстрации наиболее важных признаков изобретения, на ней отсутствует часть стирального раствора, находящаяся внутри стирального барабана 2. Таким образом, на фигуре 1 основное внимание привлекает область 6, расположенная между обечайкой 4 стирального барабана 2, проходящей по периметру, и нижней стенкой бака 3 для стирального раствора, которая должна рассматриваться как дно 5. В этой области 6 находится трубчатый нагревательный элемент с нагревательными трубками 7 и 7′, причем в интересующем нас режиме работы бытового прибора трубчатый нагревательный элемент с нагревательными трубками 7 и 7′ окружен вышеупомянутой жидкостью, например, стиральным раствором 8. Эта жидкость, в частности, стиральный раствор, нагревается трубчатым нагревательным элементом с нагревательными трубками 7 и 7' при выполнении программы, в частности, предварительно заданных этапов программы. Поскольку стиральный барабан 2 вращается при работе стиральной машины, образуется поток 9 жидкости 8, исходно обозначенный несколькими стрелками. Между трубками 7 и 7′ трубчатого нагревательного элемента и дном 5 бака 3 для стирального раствора установлена экранирующая пластина 10, которая исходно служит для того, чтобы при работе нагревательного элемента с нагревательными трубками 7 и 7′ экранировать бак для стирального раствора, в частности, дно 5 бака 3 для стирального раствора, от тепла, выделяемого нагревательным элементом с нагревательными трубками 7 и 7′, тем более что в большинстве случаев выгодно изготавливать бак для стирального раствора из пластмассы, которая может быть чувствительна к теплу.
Кроме того, на фигуре 1 показан один из нескольких захватов 11, расположенных на внутренней стороне обечайки 4 стирального барабана 2. К показанным захватам относятся стрелки 12, указывающие, в каком направлении белье, помещенное в стиральный барабан, перемещается во время работы стиральной машины вместе с захваченным стиральным раствором. На фигуре видно, что поток 9 направлен в сторону, противоположную направлению 12 перемещения. За счет перемещения белья при помощи захватов 11 белье постоянно поднимается и снова падает вниз, в зависимости от того, с какой скоростью вращается стиральный барабан 2. Одновременно, за счет перемещения белья и захватов зачерпывается стиральный раствор, который впоследствии снова выливается из барабана и стекает в зазор между обечайкой бака для стирального раствора и барабаном, в результате чего образуется поток 9 стирального раствора 8, как показано на фигуре 1.
Обнаружено, что при постоянной стирке на трубках 7 и 7′ трубчатого нагревательного элемента откладывается известь, а в пространстве или области 5, окружающем трубчатый нагревательный элемент, накапливается множество ворсинок, которые могут отрываться от белья при его энергичном перемещении во время процессов стирки и выходить через сливные отверстия стирального барабана. В частности, при высоких температурах эти ворсинки могут связываться с известью, высвобождающейся из стирального раствора, и оседать в виде очень прочных слоев на нагревательной трубке нагревательного элемента. Концентрации ворсинок, особенно в области 5, способствует также то, что во время процессов откачивания стирального раствора 8 ворсинки не могут быть полностью удалены из области 5. Комбинированный материал из извести и ворсинок, оседающий на нагревательной трубке, в процессе работы трубчатого нагревательного элемента может привести к перегреву, снизить КПД и уменьшить срок службы трубчатого нагревательного элемента.
Для устранения этих недостатков изобретение предлагает особый, не очевидный путь. Было обнаружено, что экранирующая пластина 10 вместо традиционной гладкой формы должна иметь такую форму, чтобы часть потока 9 жидкости 8 могла быть заблокирована в области 13 и 13′ под нагревательными трубками 7 и 7′ и перенаправлена в область, в которой находятся нагревательные трубки. В связи с этим на фигуре 1 уже показано распределение потока 9, достигнутое в результате применения изобретения.
Особое исполнение экранирующей пластины 10 приводит также к тому, что нагревательные трубки 7 и 7′ может обтекать, по существу, поток 9, движущийся с увеличенной скоростью, чему способствуют суженные области 13 и 13′, и что может быть объяснено, в том числе, с учетом соответствующих законов гидродинамики в свете изобретения.
Чтобы получить суженные области 13 и 13′, необходимо, чтобы экранирующая пластина 10 содержала, по меньшей мере, один участок 14 или 14′, влияющий на характеристики потока, в непосредственной близости, по меньшей мере, от одной из нагревательных трубок 7 и 7′.
Следует заметить, что экранирующая пластина 10 содержит участки 14 и 14′, влияющие на характеристики потока, по обеим сторонам от воображаемой линии симметрии (не показанной на фигуре), которая ориентирована, в частности, параллельно оси 1 вращения барабана 2.
В отношении реализации экранирующей пластины можно отметить, что существуют различные альтернативные варианты a) - с) исполнения. Эти варианты исполнения показаны на частях a) - с) фигуры 2.
На части а) фигуры экранирующая пластина имеет обозначение 20. Предусмотрены влияющие на характеристики потока участки, образованные соответствующими складками 24 и 24′. При этом образуется почти треугольное сечение, которое можно легко привязать к изображению экранирующей пластины 10 с участками 14 и 14′, влияющими на характеристики потока, на фигуре 1. Кроме того, следует заметить, что конструкция экранирующей пластины 20 показана на фигуре лишь в той части, которая важна для иллюстрации изобретения. В остальном пластина может быть соединена с дном 5 бака 3 для стирального раствора разъемным образом, например, при помощи резьбового соединения, или неразъемным образом, например, при помощи пайки или заклепок. Если бак 3 для стирального раствора изготовлен из пластмассы, и выбрано неразъемное соединение с баком для стирального раствора, то экранирующую пластину 10 или 20 можно ввести на этапе изготовления бака 3 для стирального раствора, например, методом литья под давлением. В этом случае пластмасса бака для стирального раствора за счет сил адгезии будет удерживать экранирующую пластину.
На части b) фигуры экранирующая пластина имеет обозначение 30. Предусмотрены влияющие на характеристики потока участки, образованные соответствующим окаймлением 34 и 34′ экранирующей пластины. При установке такой экранирующей пластины на дно 5 бака 3 для стирального раствора получают резкий переход, который приводит к образованию очень сильного локального потока, имеющего очень высокую скорость. В результате обеспечивается высокая степень отрыва и отведения частиц извести и ворсинок. В этом случае конструкция экранирующей пластины 30 также показана на фигуре лишь в той части, которая важна для иллюстрации изобретения. Возможные варианты крепления совпадают с вариантами, описанными для фигуры 2а.
На части c) фигуры экранирующая пластина имеет обозначение 40. Предусмотрены влияющие на характеристики потока участки, образованные соответствующей глубокой вытяжкой 44 и 44′, то есть методом глубокой вытяжки. Например, участок, влияющий на характеристики потока, может быть образован соответствующим желобком. Тем самым происходит придание формы, выгодной с точки зрения изобретения для влияния на характеристики потока, благодаря чему можно обеспечить желаемую степень отрыва и отведения частиц извести и ворсинок. В этом случае конструкция экранирующей пластины 40 также показана на фигуре лишь в той части, которая важна для иллюстрации изобретения. Возможные варианты крепления совпадают с вариантами, описанными для фигуры 2а.
В варианте, несколько отличающемся от вариантов исполнения, описанных, в частности, на примере фигуры 2 а) - с), изобретение может быть также реализовано без использования экранирующей пластины как таковой. В этом случае дно 5 бака 3 для стирального раствора должно иметь геометрическую форму, влияющую на характеристики потока и совпадающую с вариантами, в которых применяют экранирующую пластину, например, с вариантами, показанными на фигуре 2 а) - с). При этом бак для стирального раствора может быть изготовлен из пластмассы или металлического материала/металлического листа. Если в качестве исходного материала выбрана пластмасса, то в области нагревательных трубок следует использовать другой полимерный материал, чтобы тепловое излучение, испускаемое нагревательными трубками в случае неправильного функционирования, не приводило к серьезному функциональному повреждению полимерного материала бака для стирального раствора. Если был выбран металлический материал, то при последующем придании формы, аналогичной вариантам, показанным на фигуре 2 а) - с), необходимо обратить внимание на то, чтобы в дне 5 бака для стирального раствора не образовались проломы или отверстия. То есть материал следует выбирать с учетом его пригодности к формованию, чтобы получить оптимальную геометрическую форму, влияющую на характеристики потока.
Кроме того, следует заметить, что описанный во всех вариантах исполнения изобретения участок 14, 14′, влияющий на характеристики потока, или предусмотренная для этого структура, влияющая на характеристики потока, может проходить на всю длину или на часть длины трубчатого нагревательного элемента с нагревательными трубками 7 и 7′, причем, в частности, должны быть охвачены области трубчатого нагревательного элемента, наиболее подверженные отложению на них извести.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 - ось, центр вращения
2 - стиральный барабан
3 - бак для стирального раствора
4 - обечайка стирального барабана
5 - дно бака для стирального раствора
6 - область с трубчатым нагревательным элементом
7, 7′ - нагревательные трубки
8 - стиральный раствор
9 - поток
10 - экранирующая пластина
11 - захват
12 - направление перемещения
13, 13′ - область под нагревательными трубками
14, 14′ - участок, влияющий на характеристики потока
20 - экранирующая пластина, первый альтернативный вариант, фиг. 2
24, 24′ - складка
30 - экранирующая пластина, второй альтернативный вариант, фиг. 2
34, 34′ - окаймление
40 - экранирующая пластина, третий альтернативный вариант, фиг. 2
44, 44′ - глубокая вытяжка
R - радиус удаления обечайки.