具有蜂窝、柔性摩擦洗涤机构的洗衣机 【技术领域】
本发明涉及家用电动洗衣机，确切地说涉及洗衣机洗涤结构。
背景技术
传统的洗衣机按洗涤方式分有搅拌式、波轮式、滚筒式和其它洗涤方式洗衣机四种。
洗衣机的性能与洗涤机构密切相关。洗衣机的洗涤结构是指洗涤衣物时，所有与衣物接触的结构。主要有洗涤桶、波轮、搅拌叶、提升叶板、棱、斜筋、网孔以及毛屑收集器等。
现有洗衣机优缺点分析：
现有洗衣机洗涤机构的材料来看：现有洗衣机采用的洗涤结构材料一般都是PP聚丙烯材料或不锈钢材料。不锈钢材料的硬度和强度比聚丙烯材料都高。普通衣物的硬度低于聚丙烯材料。衣物在洗涤过程中，不可避免地会与洗涤结构相接触。由于PP材料和不锈钢材料的硬度大大高于衣物，容易造成衣物硬性损伤。如果洗涤桶和波轮表面粗糙，摩擦系数大，就会产生刮、削、挂、刺等破坏作用，加重衣物的磨损。滚筒洗衣机筒壁上虽有高密度网孔结构，但由于不锈钢与衣物之间摩擦作用小，洗涤效果并不明显。
所以洗衣机洗涤机构应当采用柔性材料较好。但是并非所有柔性材料都适合制造洗涤机构。例如洗衣球专利(ZL 02218344.2)，其采用二次发泡海绵材料。
优点：海绵材料从原理上可减少一定的磨损，
但存在以下缺陷：
1、强度低，使用寿命短。
2、洗涤结构效率低、洗涤效果增加不明显。洗衣球整个球体只有半个球面用于摩擦。其内部结构主要用于支撑摩擦面，没有洗涤作用。
3、副作用较大。由于洗衣球采用海绵材料，水不易脱尽，容易吸纳污垢和毛发，霉变和清洁问题难以解决。
4、洗涤容量减少，使用数量受限。洗衣球占有不小的的体积，数量多会减少洗涤容量。
二、从现有洗衣机洗涤机构的结构来看：大多数采用高硬度材料的洗衣机，其结构设计受到限制；少数采用柔性材料的洗衣机，在材料选择和结构设计上还不够深入。
首先，采用高硬度材料的洗衣机，其洗涤结构多采用光滑圆弧表面，以降低对衣物的硬性损伤。棱、斜筋和提升叶板等结构，摩擦系数很小，其主要作用是产生搓揉和棒击效果，摩擦洗涤作用微弱。波轮洗衣机洗涤机构表面存在很多光滑块状面，这些光滑块状面会产生“水膜效应”，降低洗涤效果。
“水膜效应”是指在洗涤过程中，衣物与洗涤机构作相对运动，当衣物纤维间隙很小时，水不易快速透过纤维间隙，此时易在衣物与洗涤机构光滑块状面之间形成平行运动的薄薄的一层水流层流。即″水膜效应″。水膜效应不仅存在于水中运动的衣物与洗涤机构之间，也存在于水中相互摩擦的衣物之间。现有洗涤结构，都存在明显的水膜效应。因为洗涤结构多块状平面，这些块状平面光滑而不透水，水膜效应由此产生。衣物越厚，水流穿透、搓揉、冲击、漂洗作用越弱，水膜效应也越明显，这就是厚重衣物洗净率不高地主要原因。
滚筒洗衣机虽有高密度网孔结构，但其作用主要是利于降低脱水转速，保持脱水效果，并不能特别加强洗涤效果。因为对于卧式滚筒翻转洗涤而言，在转速超过55-60转/分时，衣物会黏附于筒壁，没有相对运动，失去洗涤作用。在转速低于55-60转/分时，由于网孔为不锈钢材料，表面光滑，摩擦系数小，动摩擦力小，因此摩擦洗涤效果不佳。
【发明内容】
本发明的目的是，提供一种减少衣物洗涤损伤、提高洗净率的具有蜂窝、柔性摩擦洗涤机构的洗衣机。
实现上述发明目的的技术解决方案如下：
1、具有蜂窝、柔性摩擦洗涤机构的洗衣机，包括机壳、电动机和洗涤机构，洗涤机构有一个可以带动水和衣物旋转洗涤的洗涤筒，在筒壁上分布有若干个斜筋，在筒底正上方安装一个波轮；其特征在于：
A、所述的洗涤内筒、斜筋、波轮所用材料均为柔性高分子材料；所述高分子材料为线性低密度聚乙烯，氯乙烯-丙烯腈共聚物和聚氨酯橡胶其中一种；
B、洗涤筒的内壁、斜筋和波轮的构造为蜂窝孔结构；
C、在洗涤时，洗涤筒和波轮的旋转都按照六段层进式洗涤程序异步进行；波轮也可固定不动，只通过洗涤筒旋转来洗涤衣物；
2、根据上述1所述的具有蜂窝、柔性摩擦洗涤机构的洗衣机，其特征在于：所述线性低密度聚乙烯，氯乙烯-丙烯腈共聚物和聚氨酯橡胶其中一种的柔性高分子材料的技术条件为：洛氏硬度范围为R55-R75，拉伸强度为30-400兆帕，热变形温度高于65℃度，含水率小于0.5％。
3、根据上述1所述的具有蜂窝、柔性摩擦洗涤机构的洗衣机，其特征在于：所述的筒壁上的蜂窝孔为正六边形孔，其正六边形边长L的范围为1-3毫米，正六边形壁厚d的范围为0.1-3毫米，蜂窝孔深度H的范围为1-5毫米，贯通筒壁。
4、根据上述1所述的具有蜂窝、柔性摩擦洗涤机构的洗衣机，其特征在于：所述的斜筋上的蜂窝孔为正六边形孔，其正六边形边长L的范围为1-3毫米，蜂窝孔壁厚度d的范围为0.1-3毫米，蜂窝孔深度H的范围为11-25毫米，贯通斜筋和筒壁；斜筋突出高度为10-20毫米，宽度10-20毫米，斜筋截面形状为半椭圆，筒壁上分布两个以上斜筋。
5、根据上述1所述的具有蜂窝、柔性摩擦洗涤机构的洗衣机，其特征在于：所述的波轮，其上的蜂窝孔为正六边形孔，其正六边形边长L的范围为1-3毫米，蜂窝孔壁厚度d的范围为0.1-3毫米，贯通波轮。
6、根据上述1所述的具有蜂窝、柔性摩擦洗涤机构的洗衣机，其特征在于：所述的六段层进式洗涤程序是指洗涤筒和波轮各自的一个工作周期分为六段，前三段和后三段旋转方向相反；分为启动水流，主洗涤水流，过渡水流，接着反向旋转，依次是启动水流，主洗涤水流，过渡水流，循环往复；每段工作时间为0.7-8秒，停止时间0.6-2.8秒。
本发明技术方案也可用于现有洗衣机洗涤机构的改造。
本发明所述的洗涤筒竖直安装，在洗涤时可以带动水和衣物一起在水平面上旋转，为立式滚筒驱动方式。
本发明保留原设计的优点，在材料和结构的设计上对存在的不足作了进一步的完善。另外，根据摩擦洗涤技术的特点，还设计了专用洗涤程序，提供更好的洗涤效果。改进如下：
1、采用柔性高分子材料制造洗涤机构，具有比衣物柔软，强度高的优点。它克服了硬性材料对结构设计的限制，使结构设计更加灵活多变。
2、蜂窝结构设计。既用于充当容器，又产生强摩擦洗涤作用，结构设计效率高，洗涤性能也大幅提高。同时，高强度材料弥补了洗衣球专利使用寿命不足的缺陷。
3、采用六段层进式洗涤程序。利用长周期同向间歇水流使衣物贴壁运动并产生褶皱，达到翻转更新洗涤的目的。同时这种程序与短周期往复程序比较，具有能效高，减少反冲电流的作用，延长电机寿命。
本实用新型的有益技术效果体现在下述几各方面：
1、虽然洗涤程序减少了搓揉效果，但同时也减少了水流对冲造成的能量损耗，水流强度更高，而且洗涤机构采用蜂窝结构，摩擦系数提高了数倍乃至数十倍，因此洗净比可大幅提升。经对比实验表明，标准洗涤布经原理论证机型洗涤三次，反光率可达到60％-65％，而原型机只达到51％-54％。
2、所有洗涤机构都采用了柔性材料，磨损率低。
3、采用摩擦洗涤作用，不单纯依赖水流作用，可以合理缩减水量。
4、采用高摩擦洗涤内筒，洗涤能力大大增强，因此洗涤时间可合理缩短。
5、采用高摩擦网格洗涤内筒，与光滑搓洗棱等结构比较，更利于漂洗出化学残留物，漂洗性能优于各类洗衣机。
6、蜂窝孔发挥脱水孔作用，洗涤机构全部采用蜂窝结构，大幅提高脱水效果。
7、由于水流作用很难穿透厚重衣物，翻转困难，搓揉效果也不明显，因此，洗涤厚重衣物是现有洗衣机的一个弱项。相反，本技术不单纯依赖水流作用，它在水流作用的基础上，主要依靠筒的强摩擦作用，翻转和洗涤衣物，使厚重衣物的洗涤效果有了本质改善。
8、洗涤内筒全部采用蜂窝结构，污垢无处沉积。解决清洁和霉变问题。
9、采用六段层进式水流，减少了水流的对冲搓揉，降低震动和噪音，延长电机寿命。
10、本发明采用的材料强度高，拉伸强度为30-400兆帕，耐磨耗，使用寿命长。
【附图说明】
图1为本发明洗涤内筒壁结构展开示意图，
图2为一个单元蜂窝孔示意图，
图3为洗净率与摩擦系数关系图，
图4为磨损率与摩擦系数关系图，
图5为洗磨比与摩擦系数的关系图。
【具体实施方式】
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1：
本实施例是在波轮洗衣机的基础上，洗涤内筒壁和波轮均采用聚氨酯材料制造。内筒壁和波轮上均布蜂窝孔。蜂窝孔为正六边形孔，其正六边形边长L为3mm，正六边形壁厚d为0.3mm，蜂窝孔深度H为2.5mm，见图1、图2。筒壁上布有斜筋，其上的蜂窝孔为正六边形孔，其正六边形边长L为2毫米，蜂窝孔壁厚度d为0.3毫米，蜂窝孔深度H为20毫米，贯通斜筋和筒壁；斜筋突出高度为15毫米，宽度20毫米，与筒口夹角为30度，斜筋截面形状为半椭圆，分布间距为10厘米，筒壁上分布两个以上斜筋。内筒壁和波轮均采用长周期往复，六段层进式水流洗涤程序旋转。波轮与内筒旋转方向相反。分为启动水流，工作时间为1.2秒，停止时间为0.9秒；主洗涤水流，工作时间为4秒，停止时间为1.5秒；过渡水流，工作时间为0.9秒，停止时间为1.2秒；接着反向旋转，同样是启动水流，工作时间为1.2秒，停止时间为0.9秒；主洗涤水流，工作时间为4秒，停止时间为1.5秒；过渡水流，工作时间为0.9秒，停止时间为1.2秒。
由图3、4、5可见，在洗涤水流速度很小时，处于洗涤性能低效区，磨损率虽然很小，但是衣物间相互摩擦很小，因此洗净率更小，此时当洗涤水流速度增加时洗净率增加的幅度大于磨损率增加的幅度，但加速度会越来越小；洗涤水流处于中间速度时，处于洗涤性能工作区，洗净比与磨损率同步增长；当水流速度超过临界大速度值后，衣物处于洗涤破坏区，随着速度的增加，磨损率迅速增加，而且幅度越来越大于洗净比增加的幅度。
当水流速度较小，处于洗涤低效区时，摩擦系数越大，洗净率曲线上升斜率越大；当水流处于洗涤工作区时，洗净率缓慢增长。当摩擦系数很小时，则洗净率理论上限值低；当摩擦系数较大时，则洗净率理论上限值较高。摩擦系数并非越高越好。在工作区范围内，可实现高洗净率，高洗磨比，宽水流速度范围；在破坏区时，虽然可实现高洗净率，高洗磨比，但合适的水流速度范围将变得很狭窄，对电机的驱动能力以及洗涤结构的洗涤均匀性要求很高。在实际设计时，可根据不同的功能要求，选择合适的摩擦系数。
实施例2：
本实施例是在洗衣机的内筒壁上均布纤维网格，网格密度为每平方分米400-1600个，纤维材料为氯乙烯丙烯腈共聚物。内筒壁设有透水孔，毛屑收集器和斜筋。采用长周期往复，六段层进式水流洗涤程序：分为启动水流，工作时间为1.2秒，停止时间为0.9秒；主洗涤水流，工作时间为3秒，停止时间为1.8秒；过渡水流，工作时间为0.9秒，停止时间为1.2秒；接着反向旋转，同样是启动水流，工作时间为1.2秒，停止时间为0.9秒；主洗涤水流，工作时间为3秒，停止时间为1.8秒；过渡水流，工作时间为0.9秒，停止时间为1.2秒。
实施例3：
本实施例是在滚筒洗衣机的基础上，洗涤内筒壁采用聚氨酯材料制造，外衬不锈钢筒。筒壁共厚5毫米。其内筒壁上均布蜂窝孔。蜂窝孔为正六边形孔，其正六边形边长L为2.5mm，壁厚d为0.3mm，蜂窝孔深度H为5mm，贯通筒壁。筒壁上只设斜筋，其上的蜂窝孔为正六边形孔，其正六边形边长L的范围为2毫米，蜂窝孔壁厚度d的范围为0.3毫米，蜂窝孔深度H的范围为20毫米，贯通斜筋和筒壁；斜筋突出高度为15毫米，宽度20毫米，与筒口夹角为30度，斜筋截面形状为半椭圆，分布间距为10厘米，筒壁上分布两个以上斜筋。见图1、图2。内筒采用长周期往复，六段层进式水流洗涤程序旋转：分为启动水流，工作时间为1.2秒，停止时间为0.9秒；主洗涤水流，工作时间为3秒，停止时间为1.8秒；过渡水流，工作时间为0.9秒，停止时间为1.2秒；接着反向旋转，同样是启动水流，工作时间为1.2秒，停止时间为0.9秒；主洗涤水流，工作时间为3秒，停止时间为1.8秒；过渡水流，工作时间为0.9秒，停止时间为1.2秒。
实施例4：
本实施例是在搅拌式洗衣机的基础上，洗涤内筒壁和搅拌叶均采用聚氨酯材料制造。内筒壁和搅拌叶上均布蜂窝孔。蜂窝孔为正六边形孔，其边长L为3mm，壁厚d为0.3mm，蜂窝孔深度H为2.5mm，见图1、图2。筒壁上布有斜筋，其上的蜂窝孔为正六边形孔，其正六边形边长L为2毫米，蜂窝孔壁厚度d为0.3毫米，蜂窝孔深度H为20毫米，贯通斜筋和筒壁；斜筋突出高度为15毫米，宽度20毫米，与筒口夹角为70度，斜筋截面形状为半椭圆，分布间距为10厘米，筒壁上分布两个以上斜筋。搅拌叶采用长周期往复，六段层进式水流洗涤程序旋转。分为启动水流，工作时间为1.6秒，停止时间为1.0秒；主洗涤水流，工作时间为5秒，停止时间为1.8秒；过渡水流，工作时间为0.9秒，停止时间为0.9秒；接着反向旋转，同样是启动水流，工作时间为1.6秒，停止时间为1.0秒；主洗涤水流，工作时间为5秒，停止时间为1.8秒；过渡水流，工作时间为0.9秒，停止时间为0.9秒。