布料污點清洗器的優化設計

成鵬榮　白穎　高志堅　袁鵬　鐘小燕

【摘 要】針對目前服裝或布料局部污點清洗效果差、效率低等問題，設計了一種布料污點清洗器。首先，深入分析機器洗滌和人工洗滌在局部污點清洗問題中所存在的不足，為滿足對布料局部污點的清洗要求，該布料污點清洗器分為上、下洗滌機構和刷洗組件三部分;其次，對現有布料污點清洗器的不足進行分析，對布料污點清洗器刷洗組件進行了優化設計，從而可以提高對于布料上的污點的清洗效果;最后，詳細介紹了該布料污點清洗器的工作原理。該布料污點清洗器為布料局部污點清洗問題提供了一種新方法。

【關鍵詞】洗滌機構;刷洗組件;局部清潔;優化設計

中圖分類號： R197.3 文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）05-0040-004

0 引言

目前服裝或布料清洗的途徑只有機器洗滌和手洗兩種途徑。我國人均淡水資源匱乏，機器洗滌過程存在生活用水較為突出的浪費問題[1]，特別是針對衣物局部污點清潔時，機器洗滌布料仍需要滿桶水運轉洗滌，既浪費用水又無法做到對局部有針對性的清洗。對于手洗而言，最突出的問題是浪費人力，當下我國老年人口基數大，增長速度快已成為不爭的事實[2]，如何節省人力一直是各界關注的熱點。此外，這兩種清洗途徑都很難把握清洗的面積，并且可能產生在對局部的污點進行清洗的過程中造成污點周邊大面積的影響，加重污點的污染范圍。

針對上述的布料或服裝局部污點清洗所存在的問題，設計了一種布料污點清洗器。該裝置具備對不同大小的污點自動匹配清洗面積，完成洗滌液洗滌、清水漂洗、加速風干的一系列功能，起到節約水源、提高清洗效率和清洗效果、節省人力的目的。

1 布料污點清洗器機構設計

布料污點清洗器主要由分別位于布料污點處的上下面以夾持布料的上洗滌機構和下供液機構，以及設于上洗滌機構中的刷洗組件組成。布料污點清洗器的總體結構如圖1所示。

1小密封環、2供液壺、3進氣管、4承力塊、5小密封環、6中空管7、刷洗管、8環形空腔、9連通管、10握把、11波紋管、12抽氣管、13中空管、14大密封環、15刷頭、16蓄液壺、17布料、18永磁體、19供液管

1.1 上洗滌機構設計

4承力塊、6中空管7、刷洗管、9連通管、10握把、11波紋管、12抽氣管、13中空管、15刷頭、16蓄液壺、20穿孔、21第二環形臺階、22上沉孔

上洗滌機構包括蓄液壺（此處的“液”在使用洗滌劑洗滌布料的過程中對應的是洗滌劑，在使用清水漂洗布料的過程中對應的是清水）、設于蓄液壺內部且沿著蓄液壺的高度方向布置的頂端和底端均為開口狀的中空管;中空管的頂端和底端分別貫穿設置于蓄液壺的頂壁和底壁。在中空管的底端設有與中空管一體貫通的上沉孔。在蓄液壺的底部且圍繞上沉孔嵌設有環形的磁性承力塊。中空管的管壁與蓄液壺的側壁之間形成環形空腔，在蓄液壺的頂部開設有一與環形空腔連通的抽氣管。抽氣管設于蓄液壺的頂部可以使抽氣管與蓄液壺的環形空腔內的液面的高度差盡可能大，以防止液體被吸入抽氣管中。上洗滌機構結構示意圖如圖2所示。

1.2 下洗滌機構設計

下供液機構包括一適于儲液（此處的儲液在使用洗滌劑洗滌布料的過程中對應的是洗滌劑，在使用清水漂洗布料的過程中對應的是清水）的供液壺、設于供液壺頂部的且與供液壺連通的下沉孔、在供液壺的頂部且圍繞下沉孔嵌設的環形的永磁體，以及設于供液壺內的且沿供液壺的高度方向布置的兩端均為開口狀的適于吸取供液壺內液體的供液管;在供液壺的頂部且位于下沉孔的旁側開設有一與供液壺連通的進氣管;永磁體適于與磁性承力塊磁吸。下洗滌機構結構示意圖如圖3所示。

2供液壺、3進氣管、18永磁體、23下沉孔、

24第一環形臺階

1.3 刷洗組件的設計

刷洗組件包括從中空管頂端部分插入于中空管內的且內部具有一貫通的管孔的刷管、設于刷管位于中空管外的上端部的握把、在握把內部設置的適于與刷管的管孔連通的穿孔，以及連接于蓄液壺的頂部與握把的穿孔的連通管;連通管適于連通環形空腔與穿孔;刷管適于在中空管內擺動和沿著中空管的軸向升降移動。

2 機構改進設計

機構的優化的目標通常包括：壽命最長、尺寸最小、質量最輕、體積最小、機構最優等[6]。根據現有的國內外產品優化方法特征可分為結構模塊化設計方法、系統化優化方法以及基于產品特征的優化方法[7]。本次設計的改進從機構最優的角度出發，選擇結構化模塊設計方法提高機構的通用性。

2.1 現有布料污點清洗器的弊端

現有的布料污點清洗器通用性差，即洗滌面積固定，對于紡織品上的大小不同的污點，無法區分處理。例如對于污點大小不同的兩種紡織品，同樣采用該類清洗裝置，就會出現洗滌面積接近相同，從而造成洗滌效率低下以及資源浪費等問題。其次，由于由于清水漂洗過程與洗滌劑清洗的過程采用的裝置結構完全相同，使得清水漂洗的面積不能充分覆蓋污漬對應的洗滌劑的洗滌面積，即不能將污漬洗滌留下的洗滌劑充分漂洗掉。

2.2 布料污點清洗器的結構改進

在上、下洗滌機構中增加洗滌面積調節機構，該機構包括：適于嵌套相連的三級密封環;三級密封環包括通孔內徑依次減小的第一密封環、第二密封環和第三密封環;且第一密封環的通孔的孔壁上徑向設有適于支承第二密封環的環壁的臺階;第二密封環的通孔的孔壁上徑向設有適于支承第三密封環的環壁的臺階。

由于密封環對應的通孔的內徑不同，因此通過選擇不同內徑的通孔對應的密封環可以根據布料上的污點的大小進行適應性的匹配使用，這樣可以減少在對布料局部污點的清洗過程中造成對于污點周圍的布料的影響，提高對于污點清洗的針對性。而且在洗滌劑的清洗過程和清水的漂洗過程中，通過調節密封環，可以使得清水漂洗面積大于洗滌劑的洗滌面積，從而可以提高對于洗滌劑洗滌過的布料的清水漂洗效果，提高布料污點處整體的清洗效率。

該布料污點清洗器，設計的刷洗組件的刷管適于在中空管內擺動和沿著中空管的軸向升降移動從而實施對布料上的污點進行磨刷，從而可以提高對于布料上的污點的清洗效果。

3 布料污點清洗器的工作原理

該裝置的工作原理分為三個階段，先是利用洗滌劑洗滌，接下來利用清水漂洗，最后風干。

3.1 洗滌劑洗滌

將布料有污點的一面朝上以對準上洗滌機構，并將污點對準裝在上洗滌機構上的小密封環的中心位置，再將上洗滌機構與下供液機構對接，依靠下供液機構的永磁體與對上洗滌機構的承力塊之間的磁吸引力，將布料夾緊于上洗滌機構的小密封環與下供液機構的小密封環之間。通過進氣管往供液壺內加適量洗滌劑并使洗滌劑液位高于供液管的進液口（也可以通過下沉孔往供液壺內加洗滌劑），用吸氣泵對著抽氣管抽氣，使蓄液壺的環形空腔產生負壓，蓄液壺的環形空腔內的負壓通過連通管、穿孔、刷管傳導至中空管的內部，再傳導至下供液機構，使供液壺內的洗滌劑通過供液管被吸上去，再穿過布料對布料上的握把污點沖洗。洗滌時，可以攪動刷管，使刷頭反復磨擦布料上的污點，提高洗滌效果。穿過布料的洗滌劑通過刷管、穿孔、連通管被吸入蓄液壺的環形空腔。

3.2 清水漂洗

待完成洗滌劑的洗滌后，用清潔水漂洗時，取下上洗滌機構并移開布料，可見布料上留下一塊直徑比小密封環的通孔內徑略大的沾染洗滌劑的濕斑，倒掉蓄液壺以及供液壺內的洗滌劑，通過進氣管往供液壺內加適量清潔水并使清潔水液位高于供液管的進液口（也可以通過下沉孔往供液壺內加清潔水），取下上洗滌機構及下供液機構上的小密封環，將布料上的洗滌劑濕斑對準裝在上洗滌機構的大密封環的中心位置，并將上洗滌機構與下供液機構對接。用吸氣泵對著抽氣管抽氣，使蓄液壺的環形空腔產生負壓，使供液壺內的清潔水被吸上去，再穿過布料并將布料上的洗滌劑沖洗掉，穿過布料的清潔水通過刷管、穿孔、連通管被吸入蓄液壺的環形空腔。因為大密封環的通孔的內徑大于布料上的洗滌劑濕斑的直徑，所以漂洗時清潔水可以沖洗掉布料上的洗滌劑。

3.3 加速風干

清潔水漂洗結束后，倒掉蓄液壺以及供液壺內的清潔水，繼續用吸氣泵對著抽氣管抽氣，使空氣加速穿過布料并將布料上的清潔水吹干。

4 總結

針對衣物或布料的局部污點清理問題，深入分析了現有洗滌方式的弊端，設計了一種包含上、下洗滌機構以及刷洗組件的布料污點清洗器，詳細描述了其合理的工作原理，有效的解決了局部污漬清除困難、消耗水資源過大等問題，為局部清潔工具的研制提供了理論支撐。

通過對機構優化理論的深入研究，針對該布料污點清洗器，通過增加洗滌面積調節機構，提高裝置的通用性和清洗效果。為該布料污點清洗機構盡快推向市場提供了可能。

【參考文獻】

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