專利名稱：水力自動洗碗碟機的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種自動洗碗碟機，特別是一種依靠水力而不耗電能或耗電量很少的自動洗碗碟機。
目前有的家用自動洗碗碟機由洗滌泵，排水泵，加熱器，碗碟架，進、排水管，噴臂，過濾器，程序控制裝置等部分組成，使用時裝進碗碟架里的待洗碗碟不動，靠洗滌泵帶動噴水器將水噴出以清洗碗碟，而整個過程是通過一定的輸入程序控制完成的，其使用條件要求用220伏、50赫的交流電源及水壓不低于0.5公斤力/厘米2和水溫不超過40℃的水源。這種洗碗機雖然能通過一定的程序實行自動清洗碗碟，但這種機的缺點是消耗電能和電氣配件多，生產成本高，且維修和保養也麻煩，難以普及使用。
現使用的另一種轉刷式洗碗機的主要構造是在裝有熱水的長方形水箱上部呈水平方向安裝一對附帶刷毛的平行轉軸，依靠這些互相咬合的刷毛除去餐具的油污和渣滓，它的主要缺點是仍需用人的雙手拿著餐具清洗，而無法減輕人們的勞動強度。
本發明的任務是在于建立一種不用電或只需消耗很少電量的自動清洗碗碟的裝置。
本發明的原動力主要是通過自來水流出時具有一定的動量，轉化成外合力直接作用于轉子碗碟架上而獲得的。這樣不但能充分利用自來水為人類服務，而且與現有技術相比具有生產制造工藝簡單，成本低，同時還可以完全或很大限度地節省電能。根據水力學中恒定流(總流)能量方程Z1+P1ya1V122g=Z2+P2y+a2V222g+hw......(1)]]>式中Z1和Z2分別為斷面1-1形心和斷面2-2形心離基準面0-0的高程，P1和P2分別為斷面1-1和斷面2-2的壓強，
V1和V2分別為斷面1-1和斷面2-2的平均流速，γ為液體的重度，α1和α2分別為斷面1-1和斷面2-2的動能校正系數。
g為重力加速度。
現假定一水塔的水面斷面1距用戶管子出口斷面2的高度為h，將基準面取在管子出口斷面2上，雖然小塔中水位在變化，但和整個水塔高度相比，壓強變化是不大的與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]]>求得用戶管子出口處的流速為V2=2gh(2)]]>又根據恒定流動量方程
式中ρ為液體的密度，∑F為作用在液流上外力的合力，Q為液體的流量，β1和β2分別為斷面1和斷面2的動量校正系數，通常采用β1＝β2＝1，V1和V2分別為液流在斷面1和斷面的平均速度。
以水塔的水面斷面1和用戶管子出口斷面2為進出口斷面作控制面，由式(3)得
(4)由理論力學導出當剛體以角加速度ε作勻變速轉動時，有ω＝ω0+εt(5)
式中φ0、ω0分別為剛體的初位置角和初角速度，φ、ω分別為剛體任一時刻的位置角和角速度，t為作用時間，
ε為角加速度。
作用于轉動剛體上的力成力偶的功可以通過力或力偶對于轉軸之矩的功來計算。
即
式中W為作用于剛體上的力或力偶的功，M2為剛體對于轉軸Z的力矩成力偶矩，φ為剛體的位置角。
定軸轉動剛體的動能為T＝ 1/2 JZω2(8)式中T為轉動剛體的動能，JZ為剛體對于轉軸Z的轉動慣量，ω為剛體的角速度。
本發明的水力自動洗碗碟機，其特征是只用一個具有定軸轉動的碗碟架，依靠多個分支水管朝一定的方向將水同時噴射到碗碟架特定部位，這些液流作用后所產生的力矩或力偶矩使碗碟架轉動，碗碟架上裝有自由擺動的毛刷。由于水力直接或間接作用于轉動的碗碟上，加上毛刷的協助清洗，達到一定的轉速的碗碟很快就被洗干凈。
應用功能原理重力和彈力之外的力對物體做的功等于物體的機械能的增量。
即∑W＝E2-E1＝△E(9)當忽略一切摩擦阻力而只考慮液流上外力的合力作用時，以碗碟架為研究對象，外力對碗碟架的功只有液流作用于碗碟架的力或力偶對于轉軸之矩的功，而碗碟架在外力作用下動能的增量就是其機械能的增量。
由式(7)、(8)、(9)得
設碗碟架的半徑為R0，液流噴射到碗碟架上距轉軸Z的距離為R，碗碟架在合力∑F作用下由靜止以角加速度ε作勻變速轉動，經t秒后獲得角速度ω，由式(3)、(4)并考慮φ0和ω0初始狀態勻為0，得
現以四根分支水管均布于碗碟架的四周，每根分支水管開有二個截面積勻為A的小孔，水流同時從這些小孔噴射到碗碟架上，形成4對方向一致的力偶，作用于碗碟架上的總力偶矩為MZ＝∑F·2R+∑F·2R+∑F·2R+∑F·2R＝8∑FR (12)每個小孔的流量為Q＝AV2(13)將式(11)和(12)代入式(10)，得8∑FRt＝JZω(14)現把碗碟架看作圓柱繞其軸心Z轉動，碗碟架連同碗碟的總質量為M，則其轉動慣量為JZ＝ 1/2 MR02(15)由式(2)、(4)、(13)、(14)、和(15)并考慮力∑F是垂直于Z軸作用于碗碟架，∑F與V2方向一至，求得h=MR02ω32pARgt(16)]]>根據實現情況設定R0和R分別為280mm和200mm，小圓孔的截面積A為8mm2，碗碟連架總質量為10kg，碗碟連架由靜止開始轉動經25秒后轉速達到n＝300rpm，即ω＝10πrad/s，將以上數據代入式(16)，得h=10kg·(0.28m)2·10πrad/s32·1000kg/m3·8·10-6m2·0.2m·9.8m/s2·25s=1.96m]]>計算結果表明，只要位置水頭有近2米高，則碗碟連架在這一水力的作用下不到半分鐘就獲得轉速為300rpm，實驗證明，運用這一轉速配合毛刷就足可以將碗碟清洗干凈。而自來水的設計要求是，一般的自來水位置水頭不低于2米，所以這種洗碗機適用于普通的自來水源。在沒有自來水的地方可用不小于2米水頭的給水設備帶動或照下面所術的改進措施進行。
以下將結合附圖對發明作進一步詳細描述。
圖1是本發明旋轉剖視圖。
圖2是圖1洗碗機取下蓋后的俯視圖。
圖3是本發明在自來水頭過小或無自來水的地方使用另一實施例動力部分局部剖面圖。
圖1和圖2，轉子碗碟架(1)兩端裝有滾動軸承(5)被分別固定在機體(12)和平衡架(2)上，轉子碗碟架下部設有碗室(16)，盆碟室(17)，湯匙、筷子室(15)等，這些依照待洗碗碟外型設置的各室，可用塑料注塑成網狀，也可用金屬絲或纖維絲做成網狀，使碗碟隨架轉動時不會相互碰撞，也不至于因轉動而自身作離心運動。碗碟架的上部設有洗滌劑槽(3)，軟繩(7)的下端系著放射狀毛刷(8)、上端系在洗滌劑槽(3)開的小孔上，洗滌劑通過小孔沿著軟繩流到放射狀毛刷上，轉子碗碟架(1)的上端還沒有連軸接頭(6)。冷水入口(9)和熱水入口(10)分別接冷，熱水源，機體(12)內沿碗碟架四周設置多根分支水管(13)，每根分支水管勻開有噴水孔(11)，這些噴水孔的方向垂直作用于轉子碗碟架(1)上，并且作用力矩的方向使轉子碗碟架朝同一方向轉動，機體(12)的上下端分別設有蓋(4)和排水口(14)。
使用時，將待洗的碗碟和湯匙、筷子按各室位置放好，并在洗滌劑槽上放入適量的洗碗劑，蓋上蓋后，打開熱水閥，在熱水的作用下使轉子碗碟架緩慢轉動，此時放射狀毛刷(8)將隨之擺動，洗碗劑沿著軟繩到達放射狀毛刷后隨之擺動而灑到碗碟上，然后打開冷水閥，使轉子碗碟架轉速加快，加上擺動的放射狀毛刷(8)的配合清洗作用，碗碟很快被清洗干凈。上述如沒有熱水源設施，可單用冷水沖洗，此時洗滌的時間要稍長些，同樣達到洗凈碗碟的效果。沖洗時間的長短應視使用水源水頭大小而定，實驗證明，一般的自來水源(指水源水頭不少于2米)其洗滌時間較現有自動洗碗機洗滌時間要短。
圖3是本發明在自來小源水頭過水或無自來水的地方使用所采取的增加措施。此時只要將圖1中的蓋(3)加裝圖3所示的電動機(18)，電動機的轉動帶動轉子碗碟架轉動從而將碗碟清洗干凈，同時電動機(18)的轉軸與連軸接頭(6)可快速裝拆。
權利要求
1.水力自動洗碗碟機，依靠水力作動力，本發明的特征是，待洗的碗碟放在一個能自由轉動的轉子碗碟架(1)上，轉子碗碟架(1)的周圍設置與冷、熱水源相通的多根分支水管(13)，每根分支水管開有噴水孔(11)，在水流合外力的作用下，轉子碗碟架將按設定的方向轉動，同時放射狀毛刷(8)隨之擺，一方向將洗滌劑灑在碗碟上，另一方面配合清洗碗碟，在自來水頭過小或無自來水的地方，本發明設置了電動機(18)實現自動清洗碗碟。
2.按權利要求1所術的自動洗碗碟機，其特征是，所說的轉子碗碟架(1)是一圓柱形，下部按照碗、盆、碟、湯匙和筷子的不同形狀分別設置碗室(16)，盒碟室(17)和湯匙筷子室(15)，上部通過軟繩(7)的橋梁作用將洗滌劑槽(3)與放射狀毛刷(8)連貫起來。
3.按權利要求1或2所述的自動洗碗碟機，其待征是，所說分別與冷、熱水源相通的分支水管(13)是同轉子碗碟架(1)的轉軸Z相平行設置的，噴水孔(11)垂直于Z軸，并且各噴水孔對轉子碗碟架所產生的力矩方向相同。
4.按權利要求1或2或3所述的自動洗碗碟機，其特征是，所說轉子碗碟架(1)的兩端通過滾動軸承(5)安裝在機體(12)和平衡架(2)之間，平衡架(2)可與轉子碗碟架(1)一起從機體(12)里取出。
5.按權利要求1至4所述的自動洗碗碟機，其特征是，所說的碗室(16)，盆碟室(17)，湯匙筷子室(15)是用塑膠、纖維或金屬絲做成網狀結構。
全文摘要
一種水力自動洗碗碟機，包含有轉子碗碟架(1)，放射狀毛刷(8)、機體(12)、碗室(16)、盆碟室(17)、湯匙筷子室(15)、分支水管(13)、噴水孔(11)，依靠自來水力作動力源，具有生產制造工藝簡單，生產成本低，節省電能，使用安裝方便，保養和維修容易等特點，一般的自來水源(水頭不低于2米)就可使用，增加設施后無自來水的地方亦可使用，是現代家庭理想的普及型自動餐具清洗機。
文檔編號A47L15/37GK1055477SQ9010187
公開日1991年10月23日 申請日期1990年4月4日 優先權日1990年4月4日
發明者張宇 申請人:張宇