水力自动洗碗碟机的制作方法
专利名称：水力自动洗碗碟机的制作方法
技术领域：
本发明属于一种自动洗碗碟机，特别是一种依靠水力而不耗电能或耗电量很少的自动洗碗碟机。
目前有的家用自动洗碗碟机由洗涤泵，排水泵，加热器，碗碟架，进、排水管，喷臂，过滤器，程序控制装置等部分组成，使用时装进碗碟架里的待洗碗碟不动，靠洗涤泵带动喷水器将水喷出以清洗碗碟，而整个过程是通过一定的输入程序控制完成的，其使用条件要求用220伏、50赫的交流电源及水压不低于0.5公斤力/厘米2和水温不超过40℃的水源。这种洗碗机虽然能通过一定的程序实行自动清洗碗碟，但这种机的缺点是消耗电能和电气配件多，生产成本高，且维修和保养也麻烦，难以普及使用。
现使用的另一种转刷式洗碗机的主要构造是在装有热水的长方形水箱上部呈水平方向安装一对附带刷毛的平行转轴，依靠这些互相咬合的刷毛除去餐具的油污和渣滓，它的主要缺点是仍需用人的双手拿着餐具清洗，而无法减轻人们的劳动强度。
本发明的任务是在于建立一种不用电或只需消耗很少电量的自动清洗碗碟的装置。
本发明的原动力主要是通过自来水流出时具有一定的动量，转化成外合力直接作用于转子碗碟架上而获得的。这样不但能充分利用自来水为人类服务，而且与现有技术相比具有生产制造工艺简单，成本低，同时还可以完全或很大限度地节省电能。根据水力学中恒定流(总流)能量方程Z1+P1ya1V122g=Z2+P2y+a2V222g+hw......(1)]]>式中Z1和Z2分别为断面1-1形心和断面2-2形心离基准面0-0的高程，P1和P2分别为断面1-1和断面2-2的压强，
V1和V2分别为断面1-1和断面2-2的平均流速，γ为液体的重度，α1和α2分别为断面1-1和断面2-2的动能校正系数。
g为重力加速度。
现假定一水塔的水面断面1距用户管子出口断面2的高度为h，将基准面取在管子出口断面2上，虽然小塔中水位在变化，但和整个水塔高度相比，压强变化是不大的与水塔相通的管子中水流都常看作恒定流。因此由式(1)可列出能量方程h+0+0=0+0+V222g+0]]>求得用户管子出口处的流速为V2=2gh(2)]]>又根据恒定流动量方程
式中ρ为液体的密度，∑F为作用在液流上外力的合力，Q为液体的流量，β1和β2分别为断面1和断面2的动量校正系数，通常采用β1＝β2＝1，V1和V2分别为液流在断面1和断面的平均速度。
以水塔的水面断面1和用户管子出口断面2为进出口断面作控制面，由式(3)得
(4)由理论力学导出当刚体以角加速度ε作匀变速转动时，有ω＝ω0+εt(5)
式中φ0、ω0分别为刚体的初位置角和初角速度，φ、ω分别为刚体任一时刻的位置角和角速度，t为作用时间，
ε为角加速度。
作用于转动刚体上的力成力偶的功可以通过力或力偶对于转轴之矩的功来计算。
即
式中W为作用于刚体上的力或力偶的功，M2为刚体对于转轴Z的力矩成力偶矩，φ为刚体的位置角。
定轴转动刚体的动能为T＝ 1/2 JZω2(8)式中T为转动刚体的动能，JZ为刚体对于转轴Z的转动惯量，ω为刚体的角速度。
本发明的水力自动洗碗碟机，其特征是只用一个具有定轴转动的碗碟架，依靠多个分支水管朝一定的方向将水同时喷射到碗碟架特定部位，这些液流作用后所产生的力矩或力偶矩使碗碟架转动，碗碟架上装有自由摆动的毛刷。由于水力直接或间接作用于转动的碗碟上，加上毛刷的协助清洗，达到一定的转速的碗碟很快就被洗干净。
应用功能原理重力和弹力之外的力对物体做的功等于物体的机械能的增量。
即∑W＝E2-E1＝△E(9)当忽略一切摩擦阻力而只考虑液流上外力的合力作用时，以碗碟架为研究对象，外力对碗碟架的功只有液流作用于碗碟架的力或力偶对于转轴之矩的功，而碗碟架在外力作用下动能的增量就是其机械能的增量。
由式(7)、(8)、(9)得
设碗碟架的半径为R0，液流喷射到碗碟架上距转轴Z的距离为R，碗碟架在合力∑F作用下由静止以角加速度ε作匀变速转动，经t秒后获得角速度ω，由式(3)、(4)并考虑φ0和ω0初始状态匀为0，得
现以四根分支水管均布于碗碟架的四周，每根分支水管开有二个截面积匀为A的小孔，水流同时从这些小孔喷射到碗碟架上，形成4对方向一致的力偶，作用于碗碟架上的总力偶矩为MZ＝∑F·2R+∑F·2R+∑F·2R+∑F·2R＝8∑FR (12)每个小孔的流量为Q＝AV2(13)将式(11)和(12)代入式(10)，得8∑FRt＝JZω(14)现把碗碟架看作圆柱绕其轴心Z转动，碗碟架连同碗碟的总质量为M，则其转动惯量为JZ＝ 1/2 MR02(15)由式(2)、(4)、(13)、(14)、和(15)并考虑力∑F是垂直于Z轴作用于碗碟架，∑F与V2方向一至，求得h=MR02ω32pARgt(16)]]>根据实现情况设定R0和R分别为280mm和200mm，小圆孔的截面积A为8mm2，碗碟连架总质量为10kg，碗碟连架由静止开始转动经25秒后转速达到n＝300rpm，即ω＝10πrad/s，将以上数据代入式(16)，得h=10kg·(0.28m)2·10πrad/s32·1000kg/m3·8·10-6m2·0.2m·9.8m/s2·25s=1.96m]]>计算结果表明，只要位置水头有近2米高，则碗碟连架在这一水力的作用下不到半分钟就获得转速为300rpm，实验证明，运用这一转速配合毛刷就足可以将碗碟清洗干净。而自来水的设计要求是，一般的自来水位置水头不低于2米，所以这种洗碗机适用于普通的自来水源。在没有自来水的地方可用不小于2米水头的给水设备带动或照下面所术的改进措施进行。
以下将结合附图对发明作进一步详细描述。
图1是本发明旋转剖视图。
图2是图1洗碗机取下盖后的俯视图。
图3是本发明在自来水头过小或无自来水的地方使用另一实施例动力部分局部剖面图。
图1和图2，转子碗碟架(1)两端装有滚动轴承(5)被分别固定在机体(12)和平衡架(2)上，转子碗碟架下部设有碗室(16)，盆碟室(17)，汤匙、筷子室(15)等，这些依照待洗碗碟外型设置的各室，可用塑料注塑成网状，也可用金属丝或纤维丝做成网状，使碗碟随架转动时不会相互碰撞，也不至于因转动而自身作离心运动。碗碟架的上部设有洗涤剂槽(3)，软绳(7)的下端系着放射状毛刷(8)、上端系在洗涤剂槽(3)开的小孔上，洗涤剂通过小孔沿着软绳流到放射状毛刷上，转子碗碟架(1)的上端还没有连轴接头(6)。冷水入口(9)和热水入口(10)分别接冷，热水源，机体(12)内沿碗碟架四周设置多根分支水管(13)，每根分支水管匀开有喷水孔(11)，这些喷水孔的方向垂直作用于转子碗碟架(1)上，并且作用力矩的方向使转子碗碟架朝同一方向转动，机体(12)的上下端分别设有盖(4)和排水口(14)。
使用时，将待洗的碗碟和汤匙、筷子按各室位置放好，并在洗涤剂槽上放入适量的洗碗剂，盖上盖后，打开热水阀，在热水的作用下使转子碗碟架缓慢转动，此时放射状毛刷(8)将随之摆动，洗碗剂沿着软绳到达放射状毛刷后随之摆动而洒到碗碟上，然后打开冷水阀，使转子碗碟架转速加快，加上摆动的放射状毛刷(8)的配合清洗作用，碗碟很快被清洗干净。上述如没有热水源设施，可单用冷水冲洗，此时洗涤的时间要稍长些，同样达到洗净碗碟的效果。冲洗时间的长短应视使用水源水头大小而定，实验证明，一般的自来水源(指水源水头不少于2米)其洗涤时间较现有自动洗碗机洗涤时间要短。
图3是本发明在自来小源水头过水或无自来水的地方使用所采取的增加措施。此时只要将图1中的盖(3)加装图3所示的电动机(18)，电动机的转动带动转子碗碟架转动从而将碗碟清洗干净，同时电动机(18)的转轴与连轴接头(6)可快速装拆。
权利要求
1.水力自动洗碗碟机，依靠水力作动力，本发明的特征是，待洗的碗碟放在一个能自由转动的转子碗碟架(1)上，转子碗碟架(1)的周围设置与冷、热水源相通的多根分支水管(13)，每根分支水管开有喷水孔(11)，在水流合外力的作用下，转子碗碟架将按设定的方向转动，同时放射状毛刷(8)随之摆，一方向将洗涤剂洒在碗碟上，另一方面配合清洗碗碟，在自来水头过小或无自来水的地方，本发明设置了电动机(18)实现自动清洗碗碟。
2.按权利要求1所术的自动洗碗碟机，其特征是，所说的转子碗碟架(1)是一圆柱形，下部按照碗、盆、碟、汤匙和筷子的不同形状分别设置碗室(16)，盒碟室(17)和汤匙筷子室(15)，上部通过软绳(7)的桥梁作用将洗涤剂槽(3)与放射状毛刷(8)连贯起来。
3.按权利要求1或2所述的自动洗碗碟机，其待征是，所说分别与冷、热水源相通的分支水管(13)是同转子碗碟架(1)的转轴Z相平行设置的，喷水孔(11)垂直于Z轴，并且各喷水孔对转子碗碟架所产生的力矩方向相同。
4.按权利要求1或2或3所述的自动洗碗碟机，其特征是，所说转子碗碟架(1)的两端通过滚动轴承(5)安装在机体(12)和平衡架(2)之间，平衡架(2)可与转子碗碟架(1)一起从机体(12)里取出。
5.按权利要求1至4所述的自动洗碗碟机，其特征是，所说的碗室(16)，盆碟室(17)，汤匙筷子室(15)是用塑胶、纤维或金属丝做成网状结构。
全文摘要
一种水力自动洗碗碟机，包含有转子碗碟架(1)，放射状毛刷(8)、机体(12)、碗室(16)、盆碟室(17)、汤匙筷子室(15)、分支水管(13)、喷水孔(11)，依靠自来水力作动力源，具有生产制造工艺简单，生产成本低，节省电能，使用安装方便，保养和维修容易等特点，一般的自来水源(水头不低于2米)就可使用，增加设施后无自来水的地方亦可使用，是现代家庭理想的普及型自动餐具清洗机。
文档编号A47L15/37GK1055477SQ9010187
公开日1991年10月23日 申请日期1990年4月4日 优先权日1990年4月4日
发明者张宇 申请人:张宇
技术领域：
本发明属于一种自动洗碗碟机，特别是一种依靠水力而不耗电能或耗电量很少的自动洗碗碟机。
目前有的家用自动洗碗碟机由洗涤泵，排水泵，加热器，碗碟架，进、排水管，喷臂，过滤器，程序控制装置等部分组成，使用时装进碗碟架里的待洗碗碟不动，靠洗涤泵带动喷水器将水喷出以清洗碗碟，而整个过程是通过一定的输入程序控制完成的，其使用条件要求用220伏、50赫的交流电源及水压不低于0.5公斤力/厘米2和水温不超过40℃的水源。这种洗碗机虽然能通过一定的程序实行自动清洗碗碟，但这种机的缺点是消耗电能和电气配件多，生产成本高，且维修和保养也麻烦，难以普及使用。
现使用的另一种转刷式洗碗机的主要构造是在装有热水的长方形水箱上部呈水平方向安装一对附带刷毛的平行转轴，依靠这些互相咬合的刷毛除去餐具的油污和渣滓，它的主要缺点是仍需用人的双手拿着餐具清洗，而无法减轻人们的劳动强度。
本发明的任务是在于建立一种不用电或只需消耗很少电量的自动清洗碗碟的装置。
本发明的原动力主要是通过自来水流出时具有一定的动量，转化成外合力直接作用于转子碗碟架上而获得的。这样不但能充分利用自来水为人类服务，而且与现有技术相比具有生产制造工艺简单，成本低，同时还可以完全或很大限度地节省电能。根据水力学中恒定流(总流)能量方程Z1+P1ya1V122g=Z2+P2y+a2V222g+hw......(1)]]>式中Z1和Z2分别为断面1-1形心和断面2-2形心离基准面0-0的高程，P1和P2分别为断面1-1和断面2-2的压强，
V1和V2分别为断面1-1和断面2-2的平均流速，γ为液体的重度，α1和α2分别为断面1-1和断面2-2的动能校正系数。
g为重力加速度。
现假定一水塔的水面断面1距用户管子出口断面2的高度为h，将基准面取在管子出口断面2上，虽然小塔中水位在变化，但和整个水塔高度相比，压强变化是不大的与水塔相通的管子中水流都常看作恒定流。因此由式(1)可列出能量方程h+0+0=0+0+V222g+0]]>求得用户管子出口处的流速为V2=2gh(2)]]>又根据恒定流动量方程
式中ρ为液体的密度，∑F为作用在液流上外力的合力，Q为液体的流量，β1和β2分别为断面1和断面2的动量校正系数，通常采用β1＝β2＝1，V1和V2分别为液流在断面1和断面的平均速度。
以水塔的水面断面1和用户管子出口断面2为进出口断面作控制面，由式(3)得
(4)由理论力学导出当刚体以角加速度ε作匀变速转动时，有ω＝ω0+εt(5)
式中φ0、ω0分别为刚体的初位置角和初角速度，φ、ω分别为刚体任一时刻的位置角和角速度，t为作用时间，
ε为角加速度。
作用于转动刚体上的力成力偶的功可以通过力或力偶对于转轴之矩的功来计算。
即
式中W为作用于刚体上的力或力偶的功，M2为刚体对于转轴Z的力矩成力偶矩，φ为刚体的位置角。
定轴转动刚体的动能为T＝ 1/2 JZω2(8)式中T为转动刚体的动能，JZ为刚体对于转轴Z的转动惯量，ω为刚体的角速度。
本发明的水力自动洗碗碟机，其特征是只用一个具有定轴转动的碗碟架，依靠多个分支水管朝一定的方向将水同时喷射到碗碟架特定部位，这些液流作用后所产生的力矩或力偶矩使碗碟架转动，碗碟架上装有自由摆动的毛刷。由于水力直接或间接作用于转动的碗碟上，加上毛刷的协助清洗，达到一定的转速的碗碟很快就被洗干净。
应用功能原理重力和弹力之外的力对物体做的功等于物体的机械能的增量。
即∑W＝E2-E1＝△E(9)当忽略一切摩擦阻力而只考虑液流上外力的合力作用时，以碗碟架为研究对象，外力对碗碟架的功只有液流作用于碗碟架的力或力偶对于转轴之矩的功，而碗碟架在外力作用下动能的增量就是其机械能的增量。
由式(7)、(8)、(9)得
设碗碟架的半径为R0，液流喷射到碗碟架上距转轴Z的距离为R，碗碟架在合力∑F作用下由静止以角加速度ε作匀变速转动，经t秒后获得角速度ω，由式(3)、(4)并考虑φ0和ω0初始状态匀为0，得
现以四根分支水管均布于碗碟架的四周，每根分支水管开有二个截面积匀为A的小孔，水流同时从这些小孔喷射到碗碟架上，形成4对方向一致的力偶，作用于碗碟架上的总力偶矩为MZ＝∑F·2R+∑F·2R+∑F·2R+∑F·2R＝8∑FR (12)每个小孔的流量为Q＝AV2(13)将式(11)和(12)代入式(10)，得8∑FRt＝JZω(14)现把碗碟架看作圆柱绕其轴心Z转动，碗碟架连同碗碟的总质量为M，则其转动惯量为JZ＝ 1/2 MR02(15)由式(2)、(4)、(13)、(14)、和(15)并考虑力∑F是垂直于Z轴作用于碗碟架，∑F与V2方向一至，求得h=MR02ω32pARgt(16)]]>根据实现情况设定R0和R分别为280mm和200mm，小圆孔的截面积A为8mm2，碗碟连架总质量为10kg，碗碟连架由静止开始转动经25秒后转速达到n＝300rpm，即ω＝10πrad/s，将以上数据代入式(16)，得h=10kg·(0.28m)2·10πrad/s32·1000kg/m3·8·10-6m2·0.2m·9.8m/s2·25s=1.96m]]>计算结果表明，只要位置水头有近2米高，则碗碟连架在这一水力的作用下不到半分钟就获得转速为300rpm，实验证明，运用这一转速配合毛刷就足可以将碗碟清洗干净。而自来水的设计要求是，一般的自来水位置水头不低于2米，所以这种洗碗机适用于普通的自来水源。在没有自来水的地方可用不小于2米水头的给水设备带动或照下面所术的改进措施进行。
以下将结合附图对发明作进一步详细描述。
图1是本发明旋转剖视图。
图2是图1洗碗机取下盖后的俯视图。
图3是本发明在自来水头过小或无自来水的地方使用另一实施例动力部分局部剖面图。
图1和图2，转子碗碟架(1)两端装有滚动轴承(5)被分别固定在机体(12)和平衡架(2)上，转子碗碟架下部设有碗室(16)，盆碟室(17)，汤匙、筷子室(15)等，这些依照待洗碗碟外型设置的各室，可用塑料注塑成网状，也可用金属丝或纤维丝做成网状，使碗碟随架转动时不会相互碰撞，也不至于因转动而自身作离心运动。碗碟架的上部设有洗涤剂槽(3)，软绳(7)的下端系着放射状毛刷(8)、上端系在洗涤剂槽(3)开的小孔上，洗涤剂通过小孔沿着软绳流到放射状毛刷上，转子碗碟架(1)的上端还没有连轴接头(6)。冷水入口(9)和热水入口(10)分别接冷，热水源，机体(12)内沿碗碟架四周设置多根分支水管(13)，每根分支水管匀开有喷水孔(11)，这些喷水孔的方向垂直作用于转子碗碟架(1)上，并且作用力矩的方向使转子碗碟架朝同一方向转动，机体(12)的上下端分别设有盖(4)和排水口(14)。
使用时，将待洗的碗碟和汤匙、筷子按各室位置放好，并在洗涤剂槽上放入适量的洗碗剂，盖上盖后，打开热水阀，在热水的作用下使转子碗碟架缓慢转动，此时放射状毛刷(8)将随之摆动，洗碗剂沿着软绳到达放射状毛刷后随之摆动而洒到碗碟上，然后打开冷水阀，使转子碗碟架转速加快，加上摆动的放射状毛刷(8)的配合清洗作用，碗碟很快被清洗干净。上述如没有热水源设施，可单用冷水冲洗，此时洗涤的时间要稍长些，同样达到洗净碗碟的效果。冲洗时间的长短应视使用水源水头大小而定，实验证明，一般的自来水源(指水源水头不少于2米)其洗涤时间较现有自动洗碗机洗涤时间要短。
图3是本发明在自来小源水头过水或无自来水的地方使用所采取的增加措施。此时只要将图1中的盖(3)加装图3所示的电动机(18)，电动机的转动带动转子碗碟架转动从而将碗碟清洗干净，同时电动机(18)的转轴与连轴接头(6)可快速装拆。
权利要求
1.水力自动洗碗碟机，依靠水力作动力，本发明的特征是，待洗的碗碟放在一个能自由转动的转子碗碟架(1)上，转子碗碟架(1)的周围设置与冷、热水源相通的多根分支水管(13)，每根分支水管开有喷水孔(11)，在水流合外力的作用下，转子碗碟架将按设定的方向转动，同时放射状毛刷(8)随之摆，一方向将洗涤剂洒在碗碟上，另一方面配合清洗碗碟，在自来水头过小或无自来水的地方，本发明设置了电动机(18)实现自动清洗碗碟。
2.按权利要求1所术的自动洗碗碟机，其特征是，所说的转子碗碟架(1)是一圆柱形，下部按照碗、盆、碟、汤匙和筷子的不同形状分别设置碗室(16)，盒碟室(17)和汤匙筷子室(15)，上部通过软绳(7)的桥梁作用将洗涤剂槽(3)与放射状毛刷(8)连贯起来。
3.按权利要求1或2所述的自动洗碗碟机，其待征是，所说分别与冷、热水源相通的分支水管(13)是同转子碗碟架(1)的转轴Z相平行设置的，喷水孔(11)垂直于Z轴，并且各喷水孔对转子碗碟架所产生的力矩方向相同。
4.按权利要求1或2或3所述的自动洗碗碟机，其特征是，所说转子碗碟架(1)的两端通过滚动轴承(5)安装在机体(12)和平衡架(2)之间，平衡架(2)可与转子碗碟架(1)一起从机体(12)里取出。
5.按权利要求1至4所述的自动洗碗碟机，其特征是，所说的碗室(16)，盆碟室(17)，汤匙筷子室(15)是用塑胶、纤维或金属丝做成网状结构。
全文摘要
一种水力自动洗碗碟机，包含有转子碗碟架(1)，放射状毛刷(8)、机体(12)、碗室(16)、盆碟室(17)、汤匙筷子室(15)、分支水管(13)、喷水孔(11)，依靠自来水力作动力源，具有生产制造工艺简单，生产成本低，节省电能，使用安装方便，保养和维修容易等特点，一般的自来水源(水头不低于2米)就可使用，增加设施后无自来水的地方亦可使用，是现代家庭理想的普及型自动餐具清洗机。
文档编号A47L15/37GK1055477SQ9010187
公开日1991年10月23日 申请日期1990年4月4日 优先权日1990年4月4日
发明者张宇 申请人:张宇
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