CN102140747B - 一种匀动力洗涤方法及洗衣机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种匀动力洗涤方法及洗衣机，该洗衣机包括盛水的外桶、设于外桶内放置衣物的内桶、可转动的波轮及控制内桶和波轮转动的驱动装置，匀动力是指在洗衣机洗衣过程中，衣物受波轮离心力、衣物与波轮作用力、衣物与水流作用力及衣物与衣物之间作用力的合力的影响，在随波轮转动的同时，于内桶底沿波轮向波轮中心移动向上到达顶点后，衣物向外周翻滚并沿内桶壁落下到内桶底，在翻转过程中衣物以一定频率由中心向外一圈推动一圈逐层均匀抖动翻转，额定负载的60％以下，翻转一次时间小于1分钟，大于额定负载的60％小于满载情况，翻转一次时间为1min-3min，满载情况，翻转一次时间为4min-5min，本发明洗衣机提高了衣物洗净比和洗涤均匀度。
Description
技术领域
本发明涉及一种洗涤方式及洗衣机，尤其是一种改变衣物洗涤翻转路径的匀动力洗涤方法及具有该洗涤方法的洗衣机。
背景技术
目前，波轮洗衣机的洗涤方式是通过波轮转动或者波轮和内桶同时转动形成的特殊水流来翻动洗涤物运动，并在翻动的过程中对其施加作用力，使其通过自身摩擦、与波轮和内桶壁的摩擦，反复进行洗涤达到洗净的目的。波轮洗衣机中的波轮，形状千变万化，如碟形波轮、棒式波轮、碗式波轮等，但不管波轮的形状如何改变，其最终的目的无一例外都是为了提高洗净度和降低衣物的缠绕，而高洗净度和低缠绕率又相互矛盾，往往是洗净度提高了，缠绕的厉害，要不就是缠绕小了，洗净度也小了。现有波轮洗衣机，洗涤耗水量大，洗涤时间长，洗涤用洗涤剂量多，衣物易缠绕打结，造成洗涤不均匀，易变形；或者，洗涤物通过内桶旋转产生离心力形成的水流冲击力来进行洗涤，通常洗涤物是作为一个整体来完成洗涤的过程。水流虽然也起到冲刷的效果，但是不足把洗涤物松散开，而是使洗涤物形成一团，整体缠绕在一起。
为了提高洗净度，就需要洗涤时波轮转动角度大且转速快，受离心力作用的水流带动洗涤物高速的顺着一个方向运动，但是最终会导致洗涤物缠绕在一起，使洗涤物被撕拉受到破坏，尤其是高档衣物，更容易受损；并且，洗涤过程中单靠水流的作用，运动形式单一、固定，洗涤物在内桶中的翻转效率低，需要进行更多次的洗涤才能完成对整个洗涤物的洗涤效果。
另外，当此类洗衣机运转时，波轮旋转或摆动，形成环形的水流，由于衣物在洗涤桶内的移动取决于流体运动或流体动力，因此，为了实现所需的环形翻转模式，同样必须要使具有底部波轮的自动洗衣机充满洗涤液，其中加入到洗涤桶中的洗涤液的高度必须要足以完全浸没装入到洗涤滚筒中去的织物，这样就会需要消耗大量的水，另外，由于水量大，为了达到足够的洗涤剂浓度，就必须加大洗涤剂量，洗涤成本高，对水资源也造成一定的污染。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种衣物以匀动翻转洗涤以提高洗净比和均匀度的洗涤方法。
本发明的另一目的在于提供具有该匀动力洗涤方法的洗衣机。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种匀动力洗涤方法，所述的匀动力是指在洗衣机洗衣过程中，衣物受波轮离心力、衣物与波轮作用力、衣物与水流作用力及衣物与衣物之间作用力的合力的影响，在随波轮转动的同时，于内桶底沿波轮向波轮中心移动向上到达顶点后，衣物向外周翻滚并沿内桶壁落下到内桶底；在翻转过程中衣物以一定频率由中心向外一圈推动一圈逐层均匀抖动翻转，该频率为衣物在额定负载的60％以下时，翻转一次时间小于1min，大于额定负载的60％小于满载情况，翻转一次时间为1min-3min，满载情况时，翻转一次时间为4min-5min。上述翻转状态为由中心向外近似同圆周一圈推动一圈均匀抖动翻转，从上部向下看，类似于由中心向外层层开花，即中心衣物翻转到次外圈，再由次外圈抖动翻转到再次外圈，一直翻转到内桶壁后，沿内桶壁滑到桶底。
本发明洗涤衣物由中心向外圈逐层均匀抖动翻转，其中，均匀是指分布均匀，包括在洗涤过程中衣物翻动时的均匀分布，具体为，在衣物随波轮转动过程及衣物随水流翻转过程中，以一定频率抖动翻转，抖动翻转包括衣物与衣物之间松动、脱离缠绕的翻转及衣物自身抖散的翻转；抖动的频率与电机转速、正反转时间和正反转之间的停顿时间有关，翻转一次即为翻转一周期，衣物由底部沿波轮向中心移动向上到达顶点后，衣物向外周翻滚并沿内桶壁落下到内桶底，再向中心移动，上述轨迹为一周期。
所述的洗衣机添加的水量满足浸湿衣物、且衣物上浮不能脱离与波轮上表面的接触，根据衣物负载添加的水量为超过洗衣机波轮中心高度80mm-300mm。
低负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心高度80mm-150mm，中负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心高度150mm-220mm，重负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心高度220mm-300mm。
该洗衣机，包括盛水的外桶、设于外桶内放置衣物的内桶、可转动的波轮及控制内桶和波轮转动的驱动装置，所述的洗衣机波轮为一个周围低、逐渐向中心隆起的圆盘状结构，波轮上设有能够引导衣物向中心移动的突起，突起由波轮中心向外沿径向放射状分布，突起呈层叠梯次状结构，中心高向外沿渐低，使得衣物在波轮转动形成的水流冲击作用下、突起本身的摩擦力、推动力和波轮转动中产生对衣物的离心力共同作用下，随波轮转动的同时沿着突起向上运动至波轮中心的顶部。
所述的突起有3-6个，突起的宽度从中心向外越来越宽，突起的上表面从波轮中心隆起处以相切的方式往外变低延伸，最后以弧形相交于圆盘面的周围较低处，距圆盘的外边缘有3mm-10mm。
所述突起在波轮表面构成的轮廓为多段圆弧曲线相切构成的在径向延伸的“八”字型结构，突起的两侧为与波轮表面平滑过渡的斜坡，斜坡与两两突起之间波轮表面之间的倾斜夹角为90°～120°，其中距波轮中心1/4-2/3的一段斜坡的倾斜夹角为110°～120°。
突起的高度为波轮直径的1/10-1/9，突起占波轮总面积的1/5-1/2。
上述结构更好地使得衣物在波轮转动形成的水流冲击作用下，突起本身的摩擦力、推动力和波轮转动中产生对衣物的离心力共同作用下向波轮中心移动。
两两突起之间的波轮表面上设有多个通孔，按照径向和圆周方向均匀分布，所述的通孔为圆孔，圆孔直径为3mm-5mm，或者，所述的通孔为长圆孔，长圆孔宽度为3mm-5mm，长宽比为1.5-2.5。该通孔的设置为了更好地增加衣物与波轮表面的静摩擦力和改变衣物与水流之间的作用力。
本发明所述洗衣机低负载衣物重量为0kg～2kg，中负载衣物重量为3kg～5kg，重负载衣物重量为6kg～8kg。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
本发明所述的洗衣机洗涤衣物时，通过波轮对衣物的作用，运动形式不再单一，衣物从波轮外部沿波轮到达波轮中心最顶点后，由于衣物上升比较高，在重力、离心力和周围衣物的作用下外翻到最外围内桶底处；衣物在内桶中运动时摩擦均匀，使得衣物均匀度大于95％，洗净比大于0.9，现有洗衣机的洗净比一般为0.7-0.8，均匀度最高为80％；由于波轮对衣物也有一定的作用力，因此衣物对水的依赖性降低，达到相同浓度的洗涤溶液需要的洗涤剂用量较少，节约用水的同时也相对节省了洗涤剂的用量，减少了排水的污染，每次洗涤大概能节约30％-50％的用水。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
图1是本发明所述洗衣机内桶和波轮结构断面示意图；
图2是本发明所述洗衣机洗涤衣物匀动翻转轨迹示意图；
图3是本发明所述洗衣机洗涤衣物匀动翻转状态示意图；
图4是本发明所述波轮结构示意图；
图5是本发明所述突起结构示意图；
图6是本发明所述洗涤方法衣物在内桶底部波轮外面的受力示意图；
图7是本发明所述洗涤方法衣物在两个突起之间区域时受力示意图；
图8是本发明所述洗涤方法衣物顺着突起向波轮中心往上运动时受力示意图；
图9是本发明所述洗涤方法衣物顺着突起向波轮中心最顶端运动时受力示意图；
图10是本发明所述洗涤方法衣物顺着内桶底部倒角处往下运动时受力示意图。
具体实施方式
本发明所述的洗衣机包括盛水的外桶、设于外桶内放置衣物的内桶1、可转动的波轮2及控制内桶和波轮转动的驱动装置，如图1和图2所示，波轮2上设有能够引导衣物向中心移动的突起3，衣物向波轮中心4移动向上到达顶点后，以层叠同心圆状外翻的方式向外周翻滚并沿内桶壁落下到内桶底，如图3所示，本发明衣物以一定频率由中心向外一圈一圈逐层抖动翻转，是指以波轮中心为中心的近似同一圆周上，衣物呈多个层叠状均匀分布，向外翻转并推动外层圆周上呈多个层叠状均匀分布的衣物再向外抖动翻转，依次推动翻转直到最外层碰撞内桶壁，沿内桶壁落下到内桶底，衣物负载在额定负载的60％以下，翻转一次时间小于1min，大于额定负载的60％小于满载情况，翻转一次时间为1min-3min，满载情况，翻转一次时间为4min-5min。翻转的过程中，衣物均匀分布，使得每次翻转，衣物任一位置都能与其它衣物或波轮或内桶摩擦，从而提高洗净比。
本发明洗涤衣物由中心向外圈逐层均匀抖动翻转，其中，均匀是指分布均匀，包括在洗涤过程中衣物翻动时的均匀分布，具体为，在衣物随波轮转动过程及衣物随水流翻转过程中，以一定频率抖动翻转，抖动翻转包括衣物与衣物之间松动、脱离缠绕的翻转及衣物自身抖散的翻转；抖动的频率与电机转速、正反转时间和正反转之间的停顿时间有关。
突起3由波轮中心4向外沿径向放射状分布，突起3的上表面从波轮中心4隆起处以相切的方式往外变低延伸，最后以弧形相交于波轮的周围较低处，距波轮外边缘的距离L为3mm-10mm(参阅图5)。
如图4所示，本发明所述的洗衣机波轮2为一个周围低、逐渐向中心隆起的圆盘状结构，所述的突起3有3-6个，突起3的宽度从波轮中心4向外越来越宽，突起的形状类似鲸鱼的尾鳍。突起3在波轮中心4的高度为波轮直径的1/10-1/9，突起3占波轮总面积的1/5-1/2。所述突起在波轮表面构成的轮廓为多段圆弧曲线相切构成的在径向延伸的“八”字型结构，突起的两侧为与波轮表面平滑过渡的斜坡，斜坡与两两突起之间波轮表面之间的倾斜夹角为90°～120°，其中距波轮中心1/4-2/3的一段斜坡的倾斜夹角为110°～120°。两两突起之间的波轮表面上设有多个通孔6，按照径向和圆周方向均匀分布以增加衣物与波轮表面的静摩擦力和改变衣物与水流之间的作用力。所述的通孔为圆孔，圆孔直径为3mm-5mm，或，所述的通孔为长圆孔，长圆孔宽度为3mm-5mm，长宽比为1.5-2.5。
如图5所示，突起两侧斜坡根据距离波轮中心的远近分为外斜坡31、中间斜坡32、内斜坡33，外斜坡31和内斜坡33与波轮表面倾斜角β、γ为100°～110°，中间斜坡32与波轮表面倾斜角θ为120°。
上述结构更好地使得衣物在波轮转动形成的水流冲击作用下，突起本身的摩擦力、推动力和波轮转动中产生对衣物的离心力共同作用下向波轮中心移动。
如图2所示，本发明所述洗衣机的洗涤方式为，洗衣机洗衣过程中，衣物受波轮离心力、衣物与波轮作用力、衣物与水流作用力及衣物与衣物之间作用力的合力的影响，在随波轮转动的同时，衣物向波轮中心移动向上到达顶点后，以层叠状抖动外翻的方式向外周翻滚并沿内桶壁落下到内桶底，再受诸力影响向波轮中心移动，洗衣机根据衣物负载的变化，对水位、转速和洗涤时间作出相应变化以使得衣物在对应时间内完成完整的翻转动作。
在本发明洗涤方法中，当衣物运动到波轮中心4顶部的时候，衣物运动方式为，衣物沿着惯性向上运动，短暂上抛后在离心力和底层衣物的作用下做外翻转运动直至到达内桶1周壁远离波轮中心的位置，然后衣物在内桶转动产生的向心力及在其下层的衣物向下的拉力的共同作用下，运动至内桶1底部。其运动轨迹如图2所示，在整个运动中，衣物的每个部位都进行受力和运动，受力不大但是频率较高且比较均匀。在洗涤过程中，这样周期性的进行作用，磨损力小，而对污垢的去除效果好，上述运动是衣物负载量与用水量的大小达到最佳的时候所呈现的运动方式。
具体地，上述衣物翻转洗涤分为前、后半个运动周期，前半个运动周期为：当衣物在内桶1底部并远离波轮中心运动时，衣物在波轮2转动形成的水流冲击作用下、突起3本身的摩擦力、推动力和波轮2转动中产生对衣物的离心力共同作用下，随波轮转动的同时沿着突起3向上运动至波轮中心4的顶部。
后半个运动周期为：在衣物运动到波轮中心4顶部的过程中，其受到下面将要向上运动的衣物给予的向上的推力作用和水流的冲击作用；在衣物运动到波轮中心4顶部时，其由于惯性继续向上运动，同时其受到自身的重力作用和下面已经落下的衣物给予的拉力和扭力及波轮转动中产生的离心力，衣物在短暂上抛后做向外翻转运动直至到达内桶1底部远离波轮中心的位置，衣物翻转一次即为上述一周期。
如图6-10所示，衣物在内桶底和波轮的不同位置处受力各不相同，其具体分析如下。
A、当衣物在内桶1底部的波轮2外面时，衣物受能使衣物随着波轮运动的来自波轮2的静摩擦力ΔF静摩擦、使衣物向上运动的来自于在波轮2上面的衣物的作用力ΔF衣物、使衣物有向内桶底部和内桶边沿运动趋势的来自被波轮2搅拌的溢到波轮2和内桶1之间的水流的作用力ΔF水、阻止衣物运动趋势的来自衣物和内桶1之间的摩擦力ΔF摩擦 力，衣物自身和垂直其上的衣物的合重力G的作用力。浮力ΔF浮在此处对衣物运动影响极小，可以忽略，如图6所示，波轮顺时针转动，衣物所受力为：
ΔF合＝ΔF摩擦力+ΔF静摩擦+ΔF水+ΔF衣物+G
此时衣物的运动轨迹为，衣物随波轮2转动的同时沿着波轮2向上运动。
B、当衣物在两个突起3之间区域时，其所受力为：
ΔF合＝ΔF摩擦力+ΔF离+ΔF推+ΔF静摩擦+ΔF水+ΔF衣物+G+ΔF浮
ΔF摩擦力为垂直高度较低的衣物给予的摩擦力，ΔF离为波轮2在转动的过程形成的离心力，ΔF推为突起3对衣物的推力，ΔF静摩擦为波轮2在启动的过程中给予衣物的静摩擦力，ΔF水为在波轮2推动下形成的水流的作用力，ΔF衣物为垂直高度较高的衣物给予的扭力和阻力，G为垂直高度比其高的衣物和自身的合重力。洗涤过程中波轮2在不停的停止又启动，来自波轮2的静摩擦力不停的作用给衣物，使其持续向上运动，受力情况如图7所示，该状态为波轮顺时针转动。
C、当衣物顺着突起3由外向中心往上运动时，其受力为：
ΔF合＝ΔF摩擦力+ΔF静摩擦+ΔF水+ΔF衣物+G+ΔF离+ΔF推+ΔF波轮叶
ΔF摩擦力为在上升过程中来自周围衣物的摩擦力，G为其自身和垂直高度比其高的并压在其上的衣物的合重力，该过程中靠下面的衣物给予的向上的推力ΔF推和波轮2在启动过中的静摩擦力ΔF静摩擦，水流的作用力ΔF水，ΔF衣物为垂直高度较高的衣物给予的扭力和阻力，ΔF离为随着波轮转动产生的离心力，ΔF波轮叶为突起给予的推力，受这些力的作用使衣物往上运动，受力情况如图8所示，该状态为波轮逆时针转动。
D、当衣物顺着突起3向波轮中心4最顶端运动时，其受力为：
ΔF合＝ΔF摩擦力+G+ΔF推+ΔF离+ΔF衣物+ΔF水
此处摩擦力ΔF摩擦力为波轮2给衣物的摩擦力，由于衣物将要脱离波轮2，摩擦力很小，衣物主要受下面衣物给予的向上的推力ΔF衣物，随波轮转动产生的ΔF离和突起给予的推力ΔF推，ΔF水为水流的冲击力，衣物保持这个运动趋势，直至脱离波轮2；当运动到最顶端时衣物脱离波轮，由于自身的重力作用，衣物做短暂的类似抛物运动；由于抖动频率的限制，外圈衣物刚向外翻转还没有碰到内桶壁，另一部分衣物由中心又受力外翻，推动该外圈继续向外，以此类推，最终形成由中心向外一圈一圈逐层抖动翻转；最外圈在衣物的作用和随着波路转动产生的离心力作用下运动到远离波轮中心的内桶壁处，受力情况如图9所示，该状态为波轮逆时针转动。
E、当衣物落下后，其顺着内桶1底部倒角处往下运动，衣物受到垂直高度低于其的衣物的拉力ΔF拉、垂直高度高于其的衣物的压力ΔF压和内桶转动过程中的向心力ΔF向，此处衣物受到斜向下的合力ΔF合的作用，直至内桶1底部，受力情况如图10所示，该状态为波轮逆时针转动。
通过上述A-E五个过程的描述，可以得出衣物的一个完整的运动轨迹，如图2所示。
本发明所述的洗衣机添加的水量满足浸湿衣物、且衣物上浮不能脱离与波轮上表面的接触，根据衣物负载添加的水量为超过洗衣机波轮中心高度80mm-300mm。
具体的，低负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心高度80mm-150mm，中负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心高度150mm-220mm，重负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心高度220mm-300mm。该洗涤方式针对不同负载的衣物都能更好的节约洗涤用水。如下表：
本发明所述的洗衣机洗涤衣物时，通过波轮对衣物的作用，运动形式不再单一，洗涤均匀；衣物在内桶中运动时摩擦均匀，使得衣物均匀度大于95％，洗净比大于0.9，现有洗衣机的洗净比一般为0.7-0.8，均匀度最高为80％；由于波轮对衣物也有一定的作用力，因此衣物对水的依赖性降低，达到相同浓度的洗涤溶液需要的洗涤剂用量较少，节约用水的同时也相对节省了洗涤剂的用量，减少了排水的污染，每次洗涤大概能节约30％-50％的用水。
Claims (10)
1.一种匀动力洗涤方法，其特征在于：所述的匀动力是指在洗衣机洗衣过程中，衣物受波轮离心力、衣物与波轮作用力、衣物与水流作用力及衣物与衣物之间作用力的合力的影响，在随波轮转动的同时，于内桶底沿波轮向波轮中心移动向上到达顶点后，衣物向外周翻滚并沿内桶壁落下到内桶底；在翻转过程中衣物以一定频率由中心向外一圈推动一圈逐层均匀抖动翻转，该频率为衣物在额定负载的60％以下时，翻转一次时间小于1min，大于额定负载的60％小于满载情况，翻转一次时间为1min-3min，满载情况时，翻转一次时间为4min-5min。
2.根据权利要求1所述的匀动力洗涤方法，其特征在于：所述的洗衣机添加的水量满足浸湿衣物、且衣物上浮不能脱离与波轮上表面的接触，根据衣物负载添加的水量为超过洗衣机波轮中心顶部高度80mm-300mm。
3.根据权利要求2所述的匀动力洗涤方法，其特征在于：低负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心顶部高度80mm-150mm，中负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心顶部高度150mm-220mm，重负载衣物时添加的水量为超过洗衣机波轮中心顶部高度220mm-300mm。
4.一种具有如权利要求1-3任一所述洗涤方法的洗衣机，包括盛水的外桶、设于外桶内放置衣物的内桶、可转动的波轮及控制内桶和波轮转动的驱动装置，其特征在于：所述的洗衣机波轮为一个周围低、逐渐向中心隆起的圆盘状结构，波轮上设有能够引导衣物向中心移动的突起，突起由波轮中心向外沿径向放射状分布，突起呈层叠梯次状结构，中心高向外沿渐低，使得衣物在波轮转动形成的水流冲击作用下、突起本身的摩擦力、推动力和波轮转动中产生对衣物的离心力共同作用下，随波轮转动的同时由波轮外沿顺着突起向上运动至波轮中心的顶部。
5.根据权利要求4所述的洗衣机，其特征在于：所述的突起有3-6个，突起的宽度从中心向外越来越宽，突起的上表面从波轮中心隆起处以相切的方式往外变低延伸，最后以弧形相交于圆盘面的周围较低处，距圆盘的外边缘有3mm-10mm。
6.根据权利要求4所述的洗衣机，其特征在于：所述突起在波轮表面构成的轮廓为多段圆弧曲线相切构成的在径向延伸的“八”字型结构，突起的两侧为与波轮表面平滑过渡的斜坡，斜坡与两两突起之间波轮表面之间的倾斜夹角为90°～120°，其中距波轮中心1/4-2/3的一段斜坡的倾斜夹角为110°～120°。
7.根据权利要求4所述的洗衣机，其特征在于：突起的高度为波轮直径的1/10-1/9，突起占波轮总面积的1/5-1/2。
8.根据权利要求4所述的洗衣机，其特征在于：两两突起之间的波轮表面上设有多个通孔，按照径向和圆周方向均匀分布以增加衣物与波轮表面的静摩擦力和改变衣物与水流之间的作用力。
9.根据权利要求8所述的洗衣机，其特征在于：所述的通孔为圆孔，圆孔直径为3mm-5mm。
10.根据权利要求8所述的洗衣机，其特征在于：所述的通孔为长圆孔，长圆孔宽度为3mm-5mm，长宽比为1.5-2.5。
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