способ стирки и дезинфекции, устройство для его осуществления и насадка на источник потока моющей жидкости

Формула изобретения

1. Способ стирки и дезинфекции путем воздействия на объекты стирки, погруженные в моющую жидкость, переменным электрическим полем, отличающийся тем, что на моющую жидкость непрерывно воздействуют механическими колебаниями с частотой, выбранной из диапазона 20 Гц 14 кГц, создаваемыми находящимся в ней телом с антиадгезионной поверхностью, вызывающими на границе раздела с жидкостью экзоэлектронную эмиссию, что создает в моющей жидкости переменное электрическое поле вышеуказанной частоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что механические колебания формируют под воздействием потока моющей жидкости, проходящей через тело с развитой антиадгезионной поверхностью.

3. Вибратор для стирки и дезинфекции, создающий в моющей жидкости переменное электрическое поле, отличающийся тем, что вибратор выполнен на основе электромеханического преобразователя, загерметизированного синтетическим полимером с антиадгезионными свойствами с образованием тела произвольной формы и габаритов и подключенного к источнику переменного напряжения с частотой колебаний, выбранной из диапазона 20 Гц 14 кГц, при этом синтетический полимер выбран из группы, характеризующейся прочностью связи с полированной металлической поверхностью при отслаивании до 17 H/см², а частота источника переменного напряжения выбрана из условия обеспечения минимального поглощения механических колебаний используемыми полимерами.

4. Вибратор по п.3, отличающийся тем, что в качестве синтетического полимера с антиадгезионными свойствами применен резиноподобный кремнийорганический полимер.

5. Вибратор по пп.3 и 4, отличающийся тем, что в качестве электромеханического преобразователя использован пьезоэлектрический преобразователь.

6. Вибратор по п.5, отличающийся тем, что он снабжен корпусом, охватывающим тело по периметру, при этом по меньшей мере одна из торцевых по отношению к периметру поверхностей выполнена открытой.

7. Насадка на источник потока моющей жидкости, создающая в потоке моющей жидкости переменное электрическое поле низкой напряженности, отличающаяся тем, что она выполнена в форме цилиндра, заполненного закрепленным в нем телом с развитой антиадгезионной поверхностью, структура которого достаточна для пропускания потока моющей жидкости, создающей колебания тела указанной структуры.

8. Насадка по п.7, отличающаяся тем, что в качестве тела с развитой антиадгезионной поверхностью использован наполнитель из резиноподобного кремнийорганического полимера с пористой структурой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бытовой техники, а более точно касается способа стирки и дезинфекции и реализующих его устройств, которые могут быть использованы в стиральных машинах вибрационного типа.

Широко известно использование для целей стирки и дезинфекции энергии колебаний, передаваемых моющему раствору в виде внутренних волн, разнообразных по величине и направлению, способствующих перемешиванию содержимого емкости стиральной машины и воздействующих на объект стирки, способствуя более эффективному отрыву от них загрязняющих частиц.

Для создания колебаний моющей (дезинфицирующей) жидкости используют различные типы вибрации, действие которых основано на использовании высокочастотного электрического поля, электромагнитного поля, ультразвуковых колебаний.

Например, широко известны вибраторы, которые инициируют волны под воздействием электромагнитного поля сверхвысокочастотного диапазона, при этом волны, переходя границу раздела двух сред (воздух/вода), преобразуются в ударные, и, распространяясь в емкости стиральной машины, способствуют проникновению стирающего агента в материал объекта стирки. Взаимодействие волны с загрязнениями и моющим агентом происходит не только на макроуровне, но и на молекулярном, поскольку диполи воды колеблются с частотой изменения направления поля, разрушая при этом загрязнения на поверхности и в глубине материала.

Не меньший эффект отстирывания образуется от воздействия вибратора, формирующего синусоидальные волны малой амплитуды, при этом в моющей жидкости возникает кавитационная каверна, происходит бурление моющей жидкости с выделением пузырей растворенных в ней газов, которые, разрушаясь, наносят стираемым изделиям микрогидравлические удары, обеспечивая их интенсивную очистку.

Недостатком вибраторов, основанных на создании в моечной жидкости высокочастотного кавитационного эффекта, является сложность конструкции, обусловленная наличием высокочастотного генератора в системе питания вибратора, а также вредное воздействие ультразвуковой частоты на обслуживающий персонал и повышенный износ стираемых текстильных изделий за счет разрушения вместе с частицами грязи как красителей, так и основы изделий.

Одним из эффективных и безопасных для обслуживающего персонала является импульсное воздействие на белье путем наложения на моющую жидкость переменных электромагнитных полей с возбуждением в ней вихревых индукционных токов [1]

Вибратор состоит из диэлектрической диафрагмы, размещенной в днище емкости для моющей жидкости, стержневого магнитопровода, установленного соосно с диафрагмой и имеющего электрическую обмотку, соединенную с источником переменного тока, и ферромагнитных элементов, соединенных с концами стержневого магнитопровода и образующих с последним электрические контуры, охватывающие полость емкости и обмотку магнитопровода в радиально осевых плоскостях.

Под воздействием импульсов переменного тока в обмотке магнитопровода создается переменный магнитный поток, который возбуждает в моющей жидкости индукционные токи. Индукционные токи активизируют моющую жидкость и в виде электроосмотических импульсов ионов воды и моющих средств проходят через поры белья, вымывая из них загрязнения. Одновременно на загрязненные ионы действуют силы Лоренца, направленные радиально, которые создают механические импульсы воздействия на жидкость и белье. Указанные физические факторы интенсифицируют процесс и обеспечивают стирку белья в течение 30 секунд.

Основным недостатком указанного известного вибратора является его статическая установка в одной стиральной машине, сложность конструкции и невозможность его автономного использования.

Существенным недостатком указанного известного способа и реализующего его вибратора является то, что для возбуждения вихревых токов в моющей жидкости требуется использование достаточно мощного электромагнитного поля, которое приводит к большим энергозатратам и необходимости экранирования, что также усложняет конструкцию.

Известна насадка на источник потока моющей жидкости для создания в потоке слабого электрического тока [2]

Однако эта насадка не обеспечивает достаточной активации моющей жидкости.

В основу изобретения положена задача создания способа стирки и дезинфекции и реализующих его устройств, в котором формирование переменного электрического поля в моющей эмиссии при аномально низком трении в жидких средах, что привело бы к эффективному удалению загрязнений при минимальных энергозатратах.

Это достигается тем, что в способе стирки и дезинфекции путем воздействия на объекты стирки, погруженные в моющую жидкость, переменным электрическим полем согласно изобретению на моющую жидкость непрерывно воздействуют механическими колебаниями, с частотой, выбранной из диапазона 20 Гц 14 кГц, создаваемыми находящимся в ней телом с антиадгезионной поверхностью, вызывающими на границе раздела с жидкостью экзоэлектронную эмиссию, что создает в моющей жидкости переменное электрического поле вышеуказанной частоты.

Указанные механические колебания могут быть сформированы под воздействием потока моющей жидкости, проходящей через тело с развитой антиадгезионной поверхностью.

Это также достигается тем, что вибратор для стирки и дезинфекции, создающий в моющей жидкости переменное электрического поле, согласно изобретению выполнен на основе электромеханического преобразователя, загерметизированного синтетическим полимером с антиадгезионными свойствами с образованием тела произвольной формы и габаритов и подключенного к источнику переменного напряжения с частотой колебаний, выбранной из диапазона 20 Гц 14 кГц, при этом синтетический полимер выбирают из группы, характеризующейся прочностью связи с полимерованной металлической поверхностью при отслаивании до 17 Н/см², а частоту источника переменного напряжения выбирают из условий обеспечения минимального поглощения механических колебаний используемых полимерами.

Целесообразно в качестве синтетического полимера с антиадгезионными свойствами использовать резиноподобный кремнийорганический полимер.

Применение этого материала обусловлено его инертностью, возможностью работы в широком температурном диапазоне без выделения вредных химических соединений, высокой электрической прочностью (15 кВ/мм) в условиях повышенной влажности (до 100%) и хорошими антиадгезионными свойствами.

Также целесообразно электромеханический преобразователь выполнить пьезоэлектрическим, что позволяет обеспечить компактность, широкий температурный диапазон (до 200^oC), малую инерционность и низкую себестоимость.

Вполне технологично вибратор снабдить корпусом, охватывающим тело из синтетического полимера по периметру, оставляя открытой по меньшей мере одну из торцевых по отношению к периметру поверхностей. Применение корпуса целесообразно как с точки зрения использования его в качестве технологической детали, так и для обеспечения крепежа и придания жесткости конструкции.

Далее оказалось целесообразным при формировании механических колебаний под воздействием потока моющей жидкости, проходящей через тело с развитой антиадгезионной поверхностью, выполнить насадку на источник потока моющей жидкости в форме цилиндра, заполненного закрепленным в нем телом с развитой антиадгезионной поверхностью и структурой, достаточной для пропускания потока моющей жидкости, создающей колебания тела указанной структуры.

Наполнителем насадки может служить резиноподобный кремнийорганический полимер с пористой структурой.

Использование вышеуказанной насадки позволяет проводить полоскание белья моющей жидкостью, обработанной действием слабого электрического поля, возникающего под влиянием экзоэлектронной эмиссии.

На фиг. 1 изображен вибратор для стирки и дезинфекции в поперечном разрезе; на фиг. 2 то же с цилиндрическим корпусом; на фиг. 3 насадка для стирки и дезинфекции в поперечном разрезе.

Способ стирки и дезинфекции заключается в следующем.

В моющую жидкость с погруженными в нее объектами стирки помещают, например, вибратор, загерметизированный синтетическим полимером с андгезионными свойствами с образованием тела с антиадгезионной поверхностью. Вибратор создает механические колебания с частотой, выбранной из диапазона 20 Гц 14 кГц. На границе раздела вибрирующего тела с жидкостью возникает экзоэлектронная эмиссия, вызывающая в моющей жидкости переменное электрическое поле вышеуказанной частоты.

Переменное электрическое поле низкой напряженности может быть сформировано под воздействием потока моющей жидкости, проходящей через тело с развитой антиадгезионной поверхностью и вызывающей механические колебания тела.

Реализующий указанный способ вибратора для стирки и дезинфекции выполнен, например, в форме шайбы 1 (фиг. 1) из синтетического полимера с антиадгезионными свойствами, которым загерметизирован находящийся внутри шайбы 1 электромеханический преобразователь, выполненный в виде пьезопреобразователя 2, подключенного посредством токопровода 3, электрошнура 4 и вилки 5 к источнику переменного напряжения.

Этот источник может быть выполнен автономным в виде аккумуляторной батареи с преобразователем постоянного напряжения в переменное или в виде преобразователя механической энергии в электрическую по типу магнето. Однако преимущество имеет источник питания, в качестве которого может быть использована промышленная сеть путем подключения пьезопреобразователя 2 к сети с помощью вилки 5 со шнуром 4. При этом частота источника соответствует частоте промышленной сети 50-60 Гц.

Пьезопреобразователь 2, загерметизированный синтетическим полимером с антиадгезионными свойствами с образованием тела с цилиндрической боковой поверхностью (фиг. 2), может быть закреплен в корпусе 6, имеющем по меньшей мере одну из торцевых плоскостей открытой. В этом случае методы крепления (крепежные детали, внутренняя конфигурация корпуса 6, нанесение на внутреннюю поверхность корпуса 6 адгезионного подслоя), форма, габариты, а также материал корпуса 6 должны отвечать конкретной технологической задаче. В конкретном примере выполнения, изображенного на фиг. 2, открыты обе торцевые плоскости шайбы 1.

Антиадгезионная поверхность синтетического полимера в периодическом соприкосновении с жидкой средой создает движение с крайне низким коэффициентом трения, что способствует явлению экзоэлектронной эмиссии при аномально низком трении в жидких средах.

При этом синтетический полимер выбирают из группы, характеризующейся прочностью связи с полированной металлической поверхностью при отслаивании до 17 Н/см².

Частоту колебаний источника переменного напряжения выбирают из условий обеспечения минимального поглощения механических колебаний используемым полимером.

Одним из преимущественных вариантов является выбор в качестве синтетического полимера резиноподобного кремнийорганического полимера, имеющего величину указанной прочности связи 6 Н/см².

В представленной ниже таблице 1 сведены примеры синтетических полимеров с антиадгезионными свойствами, используемых при формировании вибратора, их параметры и зависимость создаваемой в моющем растворе напряженности электрического поля от частоты колебаний источника переменного напряжения.

Насадка на источник потока моющей жидкости, создающая в потоке переменное электрическое поле низкой напряженности, выполнена в форме цилиндрического корпуса 7 (фиг. 3), заполненного закрепленным в нем наполнителем 8 в виде тела с развитой антиадгезионной поверхностью, структура которого достаточна для пропускания потока моющей жидкости.

С двух сторон насадка ограничена сетками 9, 10 и крышками 11, 12 с центральными отверстиями, стрелками указан поток жидкости.

Синтетический полимер, герметизирующий электромеханический преобразователь и применяемый в качестве наполнителя в насадке, может быть выбран из таких материалов, как полистирол, полиэтилен, фторопласт, фтор-каучук, резиноподобный кремнийорганический полимер, и должен удовлетворять следующим требованиям: электрическая прочность при температуре до 100^oC жидкой среды pH= 12, прочность связи с полированной металлической поверхностью при отслаивании до 17 Н/см².

Вибратор для стирки и дезинфекции работает следующим образом.

Вибратор помещают в резервуар с моющей жидкостью и объектами стирки (фиг. 1). При использовании в качестве источника питания промышленной сети вибратор подключают к сети с помощью вилки 5 со шнуром 4. На поверхности пьезоэлектрического преобразователя 2, параллельных продольной оси X, возникает переменное электрическое поле с частотой колебаний, равной частоте промышленной сети, возбуждающее в силу пьезоэффекта механические колебания в пьезопреобразователе 2, направленные перпендикулярно продольной оси X, которые воспринимаются синтетическим полимером шайбы 1 и передаются моющей жидкости.

За счет того, что синтетический полимер обладает антиадгезионными свойствами, адгезионные связи "вода-полимер" чрезвычайно слабы и сила трения между поверхностью колеблющегося вибратора и жидкой среды аномально низка. На границе раздела двух сред возникает экзоэлектронная эмиссия, обусловленная разрывом адгезионных связей. В моющем растворе возникает электрическое поле, вызывающее электроосмотическое явление, при котором ионы раствора, проходя через поры белья, вымывают из них загрязнения.

В варианте исполнения насадки на источник потока моющей жидкости (фиг. 3) работа устройства происходит следующим образом. Моющая жидкость, проходя через развитую пористую антиадгезионную поверхность синтетического полимера наполнителя 8, подвергается действию электронов вследствие разрыва адгезионных связей "вода-полимер". Движение жидкости по антиадгезионной поверхности является движением с аномально низким коэффициентом трения. Моющая жидкость, попадая через насадку в резервуар с бельем, оказывается заряженной до определенного потенциала, что создает электроосмотическое явление, способствующее более эффективному вымыванию загрязнений при минимальных энергозатратах.

Величина электризации моющего раствора незначительна и не оказывает заметного влияния на красители ткани и износ изделий, но ее вполне достаточно для удаления бытовых загрязнений.

Сравнительно недавно было обнаружено, что даже незначительная электризация раствора существенно увеличивает скорость электросмотических процессов. Так, например, было обнаружено, что электрический шум 5-20 мВ, наложенный на сигнал 150 мВ, подаваемый на канал мембраны клетки, усиливает ток ионов в сотни раз. Кроме того, шум перестраивает структуру белка. Нарушение структуры белка приводит к гибели микроорганизмов, что дает дезинфецирующий эффект.

Способ получения переменного электрического поля в моющей жидкости при помощи воздействия на нее механических колебаний по сравнению с известными способами является менее энергоемким и дает дополнительный дезинфецирующий эффект.

Вибратор по сравнению с известным ранее является менее сложным, менее энергоемким и более технологичным. Эффект глубинной стирки при небольших энергозатратах и без наличия кавитационных пузырьков позволяет щадящим образом обрабатывать стираемые изделия, что особенно важно для изделий из шерстяных и искусственных волокон. Применение широкого диапазона частот источника питания и конструкционных материалов позволяет использовать устройство для создания электрического поля в любых агрессивных жидких средах в температурном диапазоне +20^oC +250^oC.

Устройство найдет применение для стирки и дезинфекции широкого спектра белых и окрашенных текстильных изделий в быту, промышленности и медицинских учреждениях.