способ ультразвуковой стирки текстильных изделий

Формула изобретения

Способ ультразвуковой стирки текстильных изделий путем воздействия на моечную жидкость с загрязненным изделием модулированными низкочастотными ультразвуковыми колебаниями с интенсивностью ниже порога кавитации, отличающийся тем, что поочередно производят воздействия, по крайней мере, двумя источниками ультразвуковых колебаний, расстояния между которыми равны нечетному числу полуволн ультразвуковых колебаний, причем время каждого воздействия одинаково и кратно периоду модуляции этих колебаний.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бытовой технике, в частности к стирке текстильных изделий.

Известен способ стирки текстильных изделий [патент РФ №2144585, МПК⁷ D06F 7/04, D06F 19/00, опубл. 20.01.2000 г.], заключающийся в том, что на моечную жидкость с загрязненным изделием одновременно воздействуют ультразвуковыми колебаниями основного вибрационного пьезоэлемента, и с помощью дополнительных пьезоэлементов синхронно и синфазно - электромагнитными сверхвысокочастотными и ультразвуковыми колебаниями.

Вследствие синфазной работы всех вибрационных пьезоэлементов создают интерференционное поле с чередующимися максимумами и минимумами интенсивности, которые остаются неподвижными в пространстве моечной жидкости. В этом поле множество областей с минимальной интенсивностью снижают качество стирки и увеличивают время стирки, снижая, в свою очередь, ее экономичность.

Известен способ стирки текстильных изделий [патент РФ №2116396, МПК⁶ D06F 19/00, опубл. 27.07.1998. Бюл. №21], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что воздействуют на моечную жидкость с загрязненным изделием модулированными низкочастотными ультразвуковыми колебаниями, интенсивность которых устанавливают ниже порога кавитации.

Отделение загрязнений достигается за счет создания низкочастотных вибрационных колебаний, локализованных на поверхности загрязненных волокон текстильных изделий. При этом в способе особенности распространения ультразвуковых волн в емкости с ограниченным объемом приводят к образованию в объеме жидкости ультразвукового интерференционного поля с чередующимися максимумами и минимумами интенсивности поля. Характерное для интерференции распределение интенсивностей с чередующимися максимумами и минимумами остается неподвижным в пространстве и это является причиной того, что качество стирки, длительность стирки и, соответственно, ее экономичность определяются в первую очередь интенсивностью ультразвукового поля в тех местах, где эта интенсивность минимальна, а таких мест в пространстве стирки образуется множество. Избежать этого недостатка в известном способе можно периодическим перемешиванием стираемых текстильных изделий, но это требует либо дополнительных затрат ручного труда, либо усложнения конструкции стирающего устройства с дополнительными энергетическими затратами, что снижает его экономичность.

Задачей изобретения является повышение экономичности стирки за счет сокращения времени стирки и повышения ее качества.

Поставленная задача решена за счет того, в способе стирки текстильных изделий, также как в прототипе, воздействуют на моечную жидкость с загрязненным изделием модулированными низкочастотными ультразвуковыми колебаниями с интенсивностью ниже порога кавитации. Согласно изобретению, поочередно производят воздействия, по крайней мере, двумя источниками ультразвуковых колебаний, расстояния между которыми равны нечетному числу полуволн ультразвуковых колебаний, причем время каждого воздействия одинаково и кратно периоду модуляции этих колебаний.

Интерференция волн - это сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных точках пространства получается усиление или ослабление интенсивности результирующей волны. Интерференция характерна для всяких волн, в том числе и для ультразвуковых, которые распространяются в жидкости [Ультразвук. Энциклопедия. / Под ред. Голямина И.П., М.: Советская энциклопедия, 1979. - С.150]. В емкости с моечной жидкостью образуется огромное количество волн, отраженных от различных точек границы раздела двух сред (вода-воздух, вода-стенка емкости и т.д.), а это неизбежно вызывает интерференцию волн. Размеры и расположение областей максимумов и минимумов интерференционного поля зависят от длины волны, размеров и конфигурации емкости с моечной жидкостью, а также от местоположения источников ультразвуковых колебаний.

При поочередном воздействии модулированными низкочастотными ультразвуковыми колебаниями с интенсивностью ниже порога кавитации источниками, расстояния между которыми равны нечетному числу полуволн ультразвуковых колебаний, максимумы и минимумы интенсивности интерференционного поля, образующегося в моечной жидкости, меняют свое местоположение за счет поочередного изменения местоположения акустического центра излучаемого ультразвукового поля. Чтобы не нарушался закон модуляции, время воздействия каждого источника ультразвуковых колебаний устанавливают кратным периоду модуляции этих колебаний. В результате, более равномерное распределение интенсивности ультразвуковых колебаний в пространстве моечной жидкости обеспечивает и более равномерное отстирывание различных участков текстильного изделия, что сокращает время стирки текстильного изделия, повышает ее качество и исключает необходимость в периодическом перемешивании белья во время стирки. Количество поочередно воздействующих источников ультразвуковых колебаний должно быть не менее двух, однако с увеличением их числа качество стирки и ее экономичность повышаются за счет еще более равномерного распределения интенсивности ультразвуковых колебаний в пространстве моечной жидкости.

Устройство для осуществления заявляемого способа содержит активатор 1 (см. чертеж), внутри герметичного корпуса которого к его плоским стенкам без зазора прикреплены вибрационные элементы пьезокерамического типа 2, подключенные через электронный коммутатор 3 к генератору ультразвуковых электрических колебаний 4 (ГУЭК). Генератор ультразвуковых электрических колебаний 4 (ГУЭК) подключен к низкочастотному модулятору колебаний 5. Модулятор колебаний 5, в свою очередь, соединен с электронным коммутатором 3.

Материал корпуса активатора 1, например полиамид или поликарбонат, химически нейтрален по отношению к моечной жидкости. Вибрационные элементы 2 пьезокерамического типа выполнены в виде дисков диаметром 23 мм. Расстояние между стенками, на которые крепятся вибрационные элементы 2, равно 7,5 мм, что составляет половину длины волны ультразвуковых колебаний при частоте 100 кГц. Вибрационные элементы 2 пьезокерамического типа могут крепиться и на одной стенке при условии, что расстояние между их центрами также составляет половину длины волны.

Электронный коммутатор 3 выполнен на основе управляемых электронных ключей типа 155КТЗ. Генератор ультразвуковых электрических колебаний 4 выполнен по схеме автогенератора с индуктивной связью и работает на частоте 100 кГц.

Для стирки активатор 1 помещают в емкость с жидкостью, в которой растворено моющее средство и находится белье, подлежащее стирке.

Электронный коммутатор 3 по очереди с частотой 50 Гц подключает вибрационные элементы 2 к генератору ультразвуковых электрических колебаний 4 (ГУЭК). С помощью модулятора 5 колебания этого генератора модулируются низкой частотой 100 Гц со 100% глубиной модуляции. Для простоты технической реализации низкая частота модуляции 100 Гц получена путем удвоения частоты электрической сети. Электронный коммутатор 3 управляется электрическими колебаниями от модулятора 5 для обеспечения кратности времени работы вибрационных элементов 2 периоду модуляции и в данном случае каждый вибрационный элемент 2 подключается к генератору ультразвуковых электрических колебаний 4 (ГУЭК) на время, равное одному периоду модуляции.

Вибрационные элементы 2 через плоские стенки активатора 1 излучают модулированные ультразвуковые колебания в моечную жидкость.

Электронная часть стирающего устройства выполнена в корпусе размером 80×50×40, который конструктивно совмещен со штепсельной вилкой для электрической сети. Вибрационные элементы 2 электрически связаны с электронной частью стирающего устройства гибким влагозащищенным четырехпроводным кабелем, что обеспечивает мобильность устройства и возможность его использования, в любой емкости для стирки.

К вибрационным элементам 2 подводится электрическая мощность от генератора ультразвуковых колебаний 4 (ГУЭК) не более 1,2 Вт и плотность потока мощности, создаваемая вибрационными элементами 2 в моечной жидкости составляет 0,22 Вт/см², что ниже порога кавитации.

Высокое качество стирки и сокращение времени стирки обеспечивается равномерным распределением ультразвуковой энергии в пространстве моечной жидкости. Экспериментально установлено, что при стирке стандартных испытательных полос производства фирмы ЕМРА (Швейцария) время стирки предложенным способом сокращается на 30% и составляет 40 мин при температуре 60°С и 0,5% концентрации эталонного моющего раствора, а для получения такого же качества стирки известным способом стирки без переключения источников ультразвуковых колебаний (по прототипу) требуется 60 мин стирки.