布料污点清洗器的优化设计

2019-04-22成鹏荣白颖高志坚袁鹏钟小燕

科技视界 2019年5期

成鹏荣　白颖　高志坚　袁鹏　钟小燕

【摘要】针对目前服装或布料局部污点清洗效果差、效率低等问题，设计了一种布料污点清洗器。首先，深入分析机器洗涤和人工洗涤在局部污点清洗问题中所存在的不足，为满足对布料局部污点的清洗要求，该布料污点清洗器分为上、下洗涤机构和刷洗组件三部分;其次，对现有布料污点清洗器的不足进行分析，对布料污点清洗器刷洗组件进行了优化设计，从而可以提高对于布料上的污点的清洗效果;最后，详细介绍了该布料污点清洗器的工作原理。该布料污点清洗器为布料局部污点清洗问题提供了一种新方法。

【关键词】洗涤机构;刷洗组件;局部清洁;优化设计

中图分类号： R197.3 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）05-0040-004

0 引言

目前服装或布料清洗的途径只有机器洗涤和手洗两种途径。我国人均淡水资源匮乏，机器洗涤过程存在生活用水较为突出的浪费问题[1]，特别是针对衣物局部污点清洁时，机器洗涤布料仍需要满桶水运转洗涤，既浪费用水又无法做到对局部有针对性的清洗。对于手洗而言，最突出的问题是浪费人力，当下我国老年人口基数大，增长速度快已成为不争的事实[2]，如何节省人力一直是各界关注的热点。此外，这两种清洗途径都很难把握清洗的面积，并且可能产生在对局部的污点进行清洗的过程中造成污点周边大面积的影响，加重污点的污染范围。

针对上述的布料或服装局部污点清洗所存在的问题，设计了一种布料污点清洗器。该装置具备对不同大小的污点自动匹配清洗面积，完成洗涤液洗涤、清水漂洗、加速风干的一系列功能，起到节约水源、提高清洗效率和清洗效果、節省人力的目的。

1 布料污点清洗器机构设计

布料污点清洗器主要由分别位于布料污点处的上下面以夹持布料的上洗涤机构和下供液机构，以及设于上洗涤机构中的刷洗组件组成。布料污点清洗器的总体结构如图1所示。

1小密封环、2供液壶、3进气管、4承力块、5小密封环、6中空管7、刷洗管、8环形空腔、9连通管、10握把、11波纹管、12抽气管、13中空管、14大密封环、15刷头、16蓄液壶、17布料、18永磁体、19供液管

1.1 上洗涤机构设计

4承力块、6中空管7、刷洗管、9连通管、10握把、11波纹管、12抽气管、13中空管、15刷头、16蓄液壶、20穿孔、21第二环形台阶、22上沉孔

上洗涤机构包括蓄液壶（此处的“液”在使用洗涤剂洗涤布料的过程中对应的是洗涤剂，在使用清水漂洗布料的过程中对应的是清水）、设于蓄液壶内部且沿着蓄液壶的高度方向布置的顶端和底端均为开口状的中空管;中空管的顶端和底端分别贯穿设置于蓄液壶的顶壁和底壁。在中空管的底端设有与中空管一体贯通的上沉孔。在蓄液壶的底部且围绕上沉孔嵌设有环形的磁性承力块。中空管的管壁与蓄液壶的侧壁之间形成环形空腔，在蓄液壶的顶部开设有一与环形空腔连通的抽气管。抽气管设于蓄液壶的顶部可以使抽气管与蓄液壶的环形空腔内的液面的高度差尽可能大，以防止液体被吸入抽气管中。上洗涤机构结构示意图如图2所示。

1.2 下洗涤机构设计

下供液机构包括一适于储液（此处的储液在使用洗涤剂洗涤布料的过程中对应的是洗涤剂，在使用清水漂洗布料的过程中对应的是清水）的供液壶、设于供液壶顶部的且与供液壶连通的下沉孔、在供液壶的顶部且围绕下沉孔嵌设的环形的永磁体，以及设于供液壶内的且沿供液壶的高度方向布置的两端均为开口状的适于吸取供液壶内液体的供液管;在供液壶的顶部且位于下沉孔的旁侧开设有一与供液壶连通的进气管;永磁体适于与磁性承力块磁吸。下洗涤机构结构示意图如图3所示。

2供液壶、3进气管、18永磁体、23下沉孔、

24第一环形台阶

1.3 刷洗组件的设计

刷洗组件包括从中空管顶端部分插入于中空管内的且内部具有一贯通的管孔的刷管、设于刷管位于中空管外的上端部的握把、在握把内部设置的适于与刷管的管孔连通的穿孔，以及连接于蓄液壶的顶部与握把的穿孔的连通管;连通管适于连通环形空腔与穿孔;刷管适于在中空管内摆动和沿着中空管的轴向升降移动。

2 机构改进设计

机构的优化的目标通常包括：寿命最长、尺寸最小、质量最轻、体积最小、机构最优等[6]。根据现有的国内外产品优化方法特征可分为结构模块化设计方法、系统化优化方法以及基于产品特征的优化方法[7]。本次设计的改进从机构最优的角度出发，选择结构化模块设计方法提高机构的通用性。

2.1 现有布料污点清洗器的弊端

现有的布料污点清洗器通用性差，即洗涤面积固定，对于纺织品上的大小不同的污点，无法区分处理。例如对于污点大小不同的两种纺织品，同样采用该类清洗装置，就会出现洗涤面积接近相同，从而造成洗涤效率低下以及资源浪费等问题。其次，由于由于清水漂洗过程与洗涤剂清洗的过程采用的装置结构完全相同，使得清水漂洗的面积不能充分覆盖污渍对应的洗涤剂的洗涤面积，即不能将污渍洗涤留下的洗涤剂充分漂洗掉。

2.2 布料污点清洗器的结构改进

在上、下洗涤机构中增加洗涤面积调节机构，该机构包括：适于嵌套相连的三级密封环;三级密封环包括通孔内径依次减小的第一密封环、第二密封环和第三密封环;且第一密封环的通孔的孔壁上径向设有适于支承第二密封环的环壁的台阶;第二密封环的通孔的孔壁上径向设有适于支承第三密封环的环壁的台阶。

由于密封环对应的通孔的内径不同，因此通过选择不同内径的通孔对应的密封环可以根据布料上的污点的大小进行适应性的匹配使用，这样可以减少在对布料局部污点的清洗过程中造成对于污点周围的布料的影响，提高对于污点清洗的针对性。而且在洗涤剂的清洗过程和清水的漂洗过程中，通过调节密封环，可以使得清水漂洗面积大于洗涤剂的洗涤面积，从而可以提高对于洗涤剂洗涤过的布料的清水漂洗效果，提高布料污点处整体的清洗效率。

该布料污点清洗器，设计的刷洗组件的刷管适于在中空管内摆动和沿着中空管的轴向升降移动从而实施对布料上的污点进行磨刷，从而可以提高对于布料上的污点的清洗效果。

3 布料污点清洗器的工作原理

该装置的工作原理分为三个阶段，先是利用洗涤剂洗涤，接下来利用清水漂洗，最后风干。

3.1 洗涤剂洗涤

将布料有污点的一面朝上以对准上洗涤机构，并将污点对准装在上洗涤机构上的小密封环的中心位置，再将上洗涤机构与下供液机构对接，依靠下供液机构的永磁体与对上洗涤机构的承力块之间的磁吸引力，将布料夹紧于上洗涤机构的小密封环与下供液机构的小密封环之间。通过进气管往供液壶内加适量洗涤剂并使洗涤剂液位高于供液管的进液口（也可以通过下沉孔往供液壶内加洗涤剂），用吸气泵对着抽气管抽气，使蓄液壶的环形空腔产生负压，蓄液壶的环形空腔内的负压通过连通管、穿孔、刷管传导至中空管的内部，再传导至下供液机构，使供液壶内的洗涤剂通过供液管被吸上去，再穿过布料对布料上的握把污点冲洗。洗涤时，可以搅动刷管，使刷头反复磨擦布料上的污点，提高洗涤效果。穿过布料的洗涤剂通过刷管、穿孔、连通管被吸入蓄液壶的环形空腔。

3.2 清水漂洗

待完成洗涤剂的洗涤后，用清洁水漂洗时，取下上洗涤机构并移开布料，可见布料上留下一块直径比小密封环的通孔内径略大的沾染洗涤剂的湿斑，倒掉蓄液壶以及供液壶内的洗涤剂，通过进气管往供液壶内加适量清洁水并使清洁水液位高于供液管的进液口（也可以通过下沉孔往供液壶内加清洁水），取下上洗涤机构及下供液机构上的小密封环，将布料上的洗涤剂湿斑对准装在上洗涤机构的大密封环的中心位置，并将上洗涤机构与下供液机构对接。用吸气泵对着抽气管抽气，使蓄液壶的环形空腔产生负压，使供液壶内的清洁水被吸上去，再穿过布料并将布料上的洗涤剂冲洗掉，穿过布料的清洁水通过刷管、穿孔、连通管被吸入蓄液壶的环形空腔。因为大密封环的通孔的内径大于布料上的洗涤剂湿斑的直径，所以漂洗时清洁水可以冲洗掉布料上的洗涤剂。

3.3 加速风干

清洁水漂洗结束后，倒掉蓄液壶以及供液壶内的清洁水，继续用吸气泵对着抽气管抽气，使空气加速穿过布料并将布料上的清洁水吹干。

4 总结

针对衣物或布料的局部污点清理问题，深入分析了现有洗涤方式的弊端，设计了一种包含上、下洗涤机构以及刷洗组件的布料污点清洗器，详细描述了其合理的工作原理，有效的解决了局部污渍清除困难、消耗水资源过大等问题，为局部清洁工具的研制提供了理论支撑。

通过对机构优化理论的深入研究，针对该布料污点清洗器，通过增加洗涤面积调节机构，提高装置的通用性和清洗效果。为该布料污点清洗机构盡快推向市场提供了可能。

【参考文献】

[1]田文凯，侯保灯，陈海涛，肖伟华.居民生活需水精细化管理必要性分析与对策建议[J].水电能源科学，2018，36（10）：49-52.

[2]王胜今，舒莉.积极应对我国人口老龄化的战略思考[J].吉林大学社会科学学报，2018，58（06）：5-14+203.

[3]陈崔龙，周进.离心机均匀布料洗涤装置的研制算[J].有色设备，2009（5）：8-10;

[4]赖圣凌，李兴华.浅谈鞋子内部清洗机构的设计[J].装备制造技术，2013（4）：125-128;

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[6]陈奕.机械结构优化研究与实践[J].组合机床与自动化加工技术，2007（6）：35-38.