способ стирки текстильных изделий и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ стирки текстильных изделий путем регулирования вибрационного воздействия на жидкость с загрязненным изделием, отделение загрязнений от изделий, отличающийся тем, что вибрационное воздействие регулируют в диапазоне частот 46 680 Гц и амплитуде 0,4 4,3 мм до образования однородной мелкодисперсной газожидкостной среды.

2. Устройство для стирки текстильных изделий, содержащее бак для перемешивания жидкости с изделием, связанный с виброприводом, регулятор частоты и амплитуды колебаний, подключенный к виброприводу, отличающееся тем, что в него введен датчик давления, установленный в полости бака на уровне зеркала перемешиваемых сред с возможностью взаимодействия чувствительного элемента датчика с жидкостью, а регулятор частоты и амплитуды колебаний содержит последовательно включенные генератор тактовых импульсов, вентиль, реверсивный счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, а также содержит блок задержки, дифференциальный усилитель, преобразователь напряжения в частоту, элемент И НЕ, компаратор и согласующий преобразователь, первый вход которого подключен к выходу датчика давления, а выход к первому входу дифференциального усилителя и через компаратор к первому входу элемента И - НЕ, второй вход которого подключен к выходу блока задержки, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а второй вход к выходу согласующего преобразователя, выход элемента И НЕ подключен к второму входу вентиля, выход цифроаналогового преобразователя к второму входу дифференциального усилителя, выход которого через преобразователь напряжения в частоту связан с вторым входом согласующего преобразователя, причем выход преобразователя напряжения в частоту является выходом регулятора частоты и амплитуды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к стирке текстильных изделий и может быть использовано при стирке изделий из синтетических, натуральных и смешанных тканей.

Известно техническое решение, содержащее бак для перемещения жидкости с изделием, функционально связанный с узлом колебания (см. авт.св-во СССР N 827647, кл. D 06 F 7/04, опублик. 1981).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного технического решения, относится сравнительно низкая степень надежности из-за конструктивных особенностей, обуславливающих наличие в устройстве подвижных элементов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству в группе изобретений по совокупности признаков является устройство для стирки текстильных изделий, содержащее бак для перемешивания жидкости с изделием, связанный с виброприводом, регулятор частоты и амплитуды колебаний, подключенный к виброприводу [1]

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному способу в группе изобретений по совокупности признаков является способ стирки текстильных изделий путем регулирования вибрационного воздействия на жидкость с загрязненным изделием и отделение загрязнений от изделия [1]

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного технического решения, принятого за прототип, относится некачественная очистка текстильных изделий от загрязнений при стирке, необходимость применения моющих средств в значительном количестве, а также существенные временные затраты на процесс стирки, при котором не используется технология, интенсифицирующая процесс отделения загрязнений от изделия.

Сущность заявленной группы изобретений заключается в следующем.

Единая задача, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в повышении эффективности отделения загрязнений при машинной стирке текстильных изделий, снижении энергоемкости процесса стирки, улучшении экологической обстановки в результате снижения или полного отказа от использования химических моющих средств в процессе стирки.

Единый технический результат, который может быть получен при осуществлении группы изобретений, заключается в интенсификации отделения загрязнений от текстильных изделий за счет стирки в режиме вибродиспергирования многофазных (водовоздушных) гомогенизированных сред, в увеличении безремонтного срока службы стиральных машин за счет снижения износа их деталей и узлов, в устранении возможности износа и механических повреждений текстильных изделий в процессе стирки.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе стирки текстильных изделий путем регулирования вибрационного воздействия на жидкость с загрязненным изделием и отделение загрязнений от изделия, вибрационное воздействие регулируют в диапазоне частот 46-680 Гц и амплитуды 0,4-4,3 мм до образования однородной мелкодисперсной газожидкостной среды.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается также тем, что в известное устройство для стирки текстильных изделий, содержащее бак для перемешивания жидкости с изделие, связанный с виброприводом, регулятор частоты и амплитуды колебаний, подключенный к виброприводу, введен датчик давления, установленный в полости бака на уровне зеркала перемешиваемых сред с возможностью взаимодействия чувствительного элемента датчика с жидкостью, а регулятор частоты и амплитуды колебаний содержит последовательно включенные генератор тактовых импульсов, вентиль, реверсивный счетчик импульсов, аналоговый преобразователь, а также содержит блок задержки, дифференциальный усилитель, преобразователь напряжения в частоту, элемент И-НЕ, компаратор и согласующий преобразователь, первый вход которого подключен к выходу датчика давления, а выход подключен к первому входу дифференциального усилителя и через компаратор подключен к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого подключен к выходу блока задержки, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а второй вход к второму выходу вентиля, выход аналогового преобразователя подключен ко второму входу дифференциального усилителя, выход которого через преобразователь напряжения в частоту связан со вторым входом согласующего преобразователя, причем выход преобразователя напряжения в частоту является выходом регулятора частоты и амплитуды.

На фиг.1 изображена принципиальная блок-схема устройства для стирки текстильных изделий; на фиг.2 блок-схема регулятора частоты и амплитуды колебаний.

Устройство для стирки предложенной конструкции состоит из следующих основных элементов.

Бак 1, снабженный герметичной крышкой 2, предназначенный для стирки в воде 3 загрязненных текстильных изделий, выполнен из жесткого инертного к воздействию жидкостей материала в виде полого цилиндрического сосуда с днищем.

Уровень наполнения бака 1 водой составляет 0,83-0,92 высоты его внутренней полости (с учетом равенства площади сечения бака по его высоте) или его объема. Оставшуюся часть объема бака в верхней его части занимает воздушная полость 4.

В полости бака 1 на уровне зеркала перемешиваемых сред установлен датчик 5 давления, с возможностью взаимодействия жидкости 3 с чувствительным элементом датчика 5.

Вибропривод 6 может быть выполнен в виде стандартного электромагнитного или магнитострикционного вибратора. Выход датчика 5 электрически связан со входом регулятора частоты и амплитуды колебаний 7. Выход регулятора 7 частоты и амплитуды колебаний электрически подключен к входу вибропривода 6, с которым жестко связан бак 1.

Таким образом осуществляется функциональная связь между баком 1 и виброприводом 6 в замкнутой электрической цепи: вибропривод 6 регулятор 7 частоты и амплитуды колебаний датчик 5 давления. Последний отслеживает изменение фазового состава газожидкостной среды, образующейся при интенсивном вибрационном воздействии вибропривода 6 на бак 1 с его содержимым. При этом система: вибропривод 6, бак 1 с газожидкостной средой 3-4, датчик 5 давления, регулятор 7 частоты и амплитуды колебаний и вновь вибропривод 6 образуют замкнутую схему последовательно взаимодействующих друг с другом элементов, т.е. образуют автогенератор колебаний, в котором частото-задающим элементом является объект вибровоздействия газожидкостная среда с размещенным в ней объектом текстильным изделием.

Заполнение бака 1 водой 3 и ее слив осуществляется посредством соответственно сливного 8 и наливного 9 патрубков.

Регулятор 7 частоты и амплитуды колебаний содержит (фиг.2) генератор 10 тактовых импульсов, который через вентиль 11 соединен с входом реверсивного счетчика 12 импульсов. Выходы счетчика 12 импульсов подключены к соответствующим входам аналогового преобразователя 13.

Выход датчика 5 давления подключен к первому входу согласующего преобразователя (фазового детектора) 14, выходы которого подключены к входу компаратора 15, инвертирующему входу дифференциального усилителя 16 и к первому входу блока 19 задержки.

К второму входу согласующего преобразователя (фазового детектора) 14 обратной связью подключен выход преобразователя 17 напряжения в частоту.

Неинвертирующий вход дифференциального усилителя 16 соединен с выходом аналогового преобразователя 13, а выход подключен к входу преобразователя 17 напряжения в частоту.

Между компаратором 15 и вентилем 11 включена схема элемента И-НЕ 18, а выход генератора 10 соединен также с вторым входом блока 19 задержки. Выход блока 19 задержки подключен к входу элемента И-НЕ 18.

В компаратор 15 подается (либо формируется непосредственно в компараторе) сигнал, соответствующий заданному значению давления Р_о в баке 1. Выход преобразователя 17 напряжения в частоту является выходом регулятора 7 частоты и амплитуды колебаний и соединен с виброприводом 6.

Устройство для стирки текстильных изделий работает следующим образом.

Под воздействием одиночного импульсного возмущения, например, в виде динамического импульса от вибратора 6 при включении питания модулированный сигнал с выхода регулятора частоты и амплитуды колебаний 7 поступает на вход обмотки электрического вибропривода 6. Под воздействием этого сигнала вибрационный элемент вибропривода 6 приводится в движение, совершая возвратно-поступательные перемещения в указанных выше диапазонах частот и амплитуд, передавая их на жестко закрепленный бак 1 с жидкостью 3.

Воспринимаемые датчиком 5 давления колебания жидкости 3 в баке 1 передаются в виде электрических импульсов, поступают на вход регулятора 7 частоты и амплитуды колебаний, которые после усиления и модуляции трансформируются виброприводом 6 из электрических колебаний в механические. Механические колебания вибрационного элемента вибропривода 6 передаются жидкости 3, находящейся в баке 1.

Регулятор 7 частоты и амплитуды колебаний выдает на своем выходе гармонический сигнал с переменной частотой, изменяющейся в диапазоне от f_макс до f_мин. Этот сигнал, поступающий на вибропривод 6, вынуждает вибрационный элемент вибропривода 6 с размещенным на нем баком 1 колебаться с частотой и амплитудой сигнала. При приближении частоты колебаний в области частот, соответствующих оптимальному режиму резонансного виброперемешивания, в жидкости 3, колеблющейся в баке 1, повышается динамическая и статическая составляющие давления. Это ведет к изменению выходного сигнала датчика 5 давления. По достижению выходным сигналом датчика 5 заданного значения напряжения, соответствующего давлению Р_о, регулятор 7 вырабатывает команду на фиксацию частоты f_o, после чего ЭБН переходит в режим непрерывного слежения за процессом виброперемешивания.

Регулятор 7 частоты и амплитуды колебаний работает следующим образом.

Генератор 10 тактовых импульсов выдает непрерывную последовательность импульсов с частотой f_n, которые, проходя через первоначально открытый вентиль 11, изменяют показания счетчика 12 от некоторого занесенного в него кода N до нуля. Число N соответствует максимальной частоте колебаний бака 1 f_макс и может изменяться благодаря смене кода, предварительно заносимого в счетчик 12. Аналоговый преобразователь 13, подключенный к выходам счетчика 12, преобразует код в счетчике в напряжение пилооразной формы, изменяющееся от U_макс до 0, где U_макс N х К_ц (где К_ц коэффициент преобразования блока 13). Период напряжения пилообразной формы составляет Т N/f_n и выбирается, исходя из выбираемого процесса стирки (например, в зависимости от наличия в воде моющих средств или их дозировки).

Напряжение с выхода аналогового преобразователя 13 поступает на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 16. С выхода усилителя 16 пилообразное напряжение следует на вход преобразователя 17 напряжения в частоту. Напряжение с формой, близкой к синусоидальной, с выхода блока 17 поступает на вход вибропривода 6. Частота колебаний бака 1 с жидкостью 3 изменяется при этом от f_максU_макс х К_п (где К_п коэффициент преобразования блока 17) до 0 соответственно изменению пилообразного напряжения. Амплитуда сигнала, подаваемого на вибропривод 6, при этом неизменна.

При изменении частоты от f_макс к f_мин на некоторой частоте f_n>f_p наблюдаются кратковременные пульсации давления по амплитуде, превосходящие амплитуду установившихся колебаний на резонансной частоте f_p. Природа этих пульсаций объясняется неустановившимся движением образующихся мелких газовых пузырьков от верхней части к дну бака 1. После некоторой выдержки на частоте f_n весь объем бака 1 равномерно насыпается мельчайшими газовыми пузырьками и давление снижается.

Эти пульсации давления могут привести к ложному срабатыванию регулятора 7 частоты и амплитуды колебаний и его неустойчивой работе. Для исключения возможности ложных срабатываний в регуляторе 7 предусмотрен блок 19 задержки, который имеет порог срабатывания больший, чем U_р, но меньший, чем амплитуда пульсаций, за счет чего блок 19 задержки исключает влияние пульсаций давления на частоте f_n.

По мере изменения частоты колебаний бака 1 с жидкостью 3 изменяется динамическое и статическое давление в объеме образующейся газожидкостной среды, достигая своего максимума при некоторой частоте f_p. Соответственно изменению давления изменяется и выходной сигнал датчика 5 давления. Как только напряжение сигнала датчика 5 достигает значения U_о, что соответствует давлению Р_о, при частоте f_o, достаточно близкой к f_p, срабатывает компаратор 15, подключенный к выходу согласующего преобразователя 14. Функцией блока 14 является преобразование выходного сигнала датчика 5 давления в постоянное напряжение, пропорциональное давлению Р_о. Поэтому, если датчик 5 является датчиком статического давления, то в состав блока 14 входит усилитель постоянного тока и сглаживающий фильтр, а если датчик 5 является датчиком динамического давления, то в блок 14 должны входить усилитель переменного тока, выпрямитель и сглаживающий фильтр.

После срабатывания компаратора 15 его выходной сигнал изменяется от уровня логического нуля до уровня логической единицы и на выходе элемента И-НЕ 18 оказывается низкий потенциал. Этим низким потенциалом закрывается вентиль 11 и счет импульсов в счетчике 12 прекращается. В счетчике остается код, соответствующий частоте f_o. Регулятор 7 частоты и амплитуды колебаний переходит в режим слежения.

Частота f_o несколько отличается от частоты f_p, соответствующей максимуму давления. Это отличие вызвано необходимостью работы регулятора 7 частоты и амплитуды колебаний на скате амплитудно-частотной характеристики давления, оно не сказывается на качестве стирки, поскольку частота принадлежит к области, в которой наблюдается режим резонансного виброперемешивания.

Способ стирки текстильных изделий заключается в следующем.

После возникновения колебаний поверхности жидкости 3 в баке, связанного с рабочим элементом вибропривода 6, совершающего возвратно-поступательные перемещения вдоль оси бака 1, которая может совпадать с вертикальной осью, вибровоздействие на жидкость продолжают до захвата жидкостью 3 пузырьков воздуха 4. В процессе продолжения вибровоздействия на бак 1 с жидкостью 3, которое ведут в диапазоне частот 46-680 Гц и в диапазоне амплитуд 0,4-4,3 мм, формирующаяся в баке 1 газожидкостная среда продолжает перемешиваться до образования однородной мелкодисперсной гомогенизированной многофазной системы "газ-жидкость", в которой находится изделие.

Время образования указанной системы в баке 1 после начала вибровоздействия не превышает 1,5-2 мин. В результате активного взаимодействия однородной мелкодисперсной гомогенизированной многофазной системы "газ-жидкость" (мельчайших газовых пузырьков, обладающих высокими поверхностно-активными свойствами) с загрязненным изделием в течение 5-7 мин в зависимости от степени загрязнения изделия посторонние не связанные на химическом или межмолекулярном уровне (например, красители тканей) частицы отделяются от волокон текстильного изделия в окружающую активную от непрерывного вибрационного воздействия водовоздушную мелкодисперсную гомогенизированную среду.

После отделения измельченные частицы загрязнений, отделенные в процессе стирки от изделия, удаляют из бака. Это можно осуществить выпуском загрязненной воды через сливной патрубок 8 либо осуществлением дегазации образованной водовоздушной смеси с удалением пузырьков газа в виде загрязненной пены.

После дегазации загрязненную вспененную часть жидкости из верхней части бака удаляют, при этом можно полностью заменить воду в баке 1 и с новой порцией чистой воды повторить процесс уже в режиме полоскания текстильных изделий (при меньшем времени вибровоздействия).