洗碗机结构设计

目 录摘要Abstract第一章 绪论11.1课题的提出及其研究的意义 11.2家用洗碗机综述 2 1.2.1洗碗机的分类 3 1.2.2家用洗碗机的基本结构 3 1.2.3家用洗碗机的工作原理 7 1.2.4国外洗碗机的发展历程及其代表性产品 10 1.2.5国内洗碗机的发展历程及几个洗碗机品牌的特点 13 1.3课题研究的主要工作 16第二章 超声波清洗 17 2.1声波 17 2.2超声波清洗及特点19第三章 结构设计 21 3.1总体方案设计21 3.2重要部件的设计22 3.2.1超声清洗系统 22 3.2.2喷臂冲洗系统 24 3.2.3水位系统 25 3.3结构总成 26第四章 总结与展望 28 4.1总结 284.2前景展望29参考文献 30致 谢 31摘要 随着人们生活品质的提高和工作节奏的加快，人们选择家电的标准也由原来的单一追求功能实现而逐步转向以节能、安全、环保为根本目标。改革开放以来，我国家电产品普及程度已经相当高，然而家用洗碗机却一直是一块存在巨大市场潜力而又未被开发的领域。这主要是由于传统的洗碗机产品不能适应中餐餐具的洗涤要求，并且洗涤时间长，能耗大。针对这种问题，提出将超声清洗技术应用于家用洗碗机领域，开发出一款节能环保型家用超声洗碗机。 针对超声清洗和餐具洗涤各自的特点，以及使用要求，对这款洗碗机在整体结构做出了全新的设计。结构方面，采用不锈钢清洗槽;通过对超声系统、多方位喷淋系统和水位控制系统的设计，使结构更紧凑、易控制，且清洗效果更好; 洗涤工艺方面，通过铝箔腐蚀法，分析超声洗涤槽内的相对空化强度，给超声清洗参数的选择提供依据，继而通过正交试验优选出超声洗涤参数和洗涤流程，最后选定超声功率300w、扫频、清洗时间9min、室温以及由45热水冲洗(5min)超声洗(9min)60水冲洗(5min)的洗涤流程为最佳洗涤流程。 关键词: 超声清洗;喷臂;结构设计Abstract With the development of standard of living and quickening of working rhythm, the criterion to choose electrical household appliances has been changed from only pursuing functional realization primarily to regarding energy-conservation, security, environmental protection as basic goal, progressively. Since the reform and opening-up, the popularization of our electrical household products has already reached to quite high degree. However, the field of home dishwasher has had enormous market potential but undeveloped field all the time. It is mainly because the traditional dishwasher products cant meet the needs of washing of Chinese tableware, washing time is long and energy consumption is great. Aimed at these problems, ultrasonic cleaning technology is applied in the field of home dishwasher. And an ultrasonic dishwasher with energy-conservation and environmental protection was encouraged to research and develop. Aimed at the characteristics of ultrasonic rinse and tableware cleaning and the instructions for use, a bran-new design is made in one aspects of the dishwasher: the bulk structure. In the aspect of structure, the cleaning trough is made of the stainless steel; structure is more compact, control is easier and the cleaning effect is better through the designs of ultrasonic system, multi-orientation spray system and the control system of water level; In the aspect of cleaning technique, the intensity of relative cavitation in the cleaning trough is analyzed by the method of corroding aluminum foil, which provided the basis for the choice of ultrasonic cleaning parameter. Then ultrasonic cleaning parameter and cleaning procedure are confirmed excellently through the method of orthogonal experimental design. The best parameter is ultrasonic power 300w, swept cleaning time 9 min, room temperature and the cleaning procedure is sprinkling with 45 hot water(5 min.)rinse with ultrasonic(9 min.) sprinkling with 60 hot water(5 min.). KEY WORDS: Ultrasonic rinse; gushing arm; structure design III第一章 绪论1.1课题的提出及其研究的意义 随着人们生活品质的提高和工作节奏的加快，选购家用电器为自己减轻家务，享受更多的休闲时间，己经是不争的时尚。洗碗是一个家庭每天必须做的家务，尤其在中国，人们喜欢饭后马上洗碗，这无疑给家庭带来了更大的负担。洗碗过程是先用洗洁剂去油污，再用清水冲洗，然后擦干放入消毒柜中消毒。这个过程简单枯燥，而且对手也有很大的伤害。因而，洗碗机被称为是继洗衣机之后“对人手第二次解放”，是作为具有“餐后革命，迈向健康新生活”的美誉的新一代时尚家电，能够使人们从繁琐的家务劳动中解脱出来。 目前，国外一些发达国家家用洗碗机的普及率已到达3040，特别在美、德、法等西方发达国家的普及率高达6070。东南亚国家也在以每年20的增幅发展。而在我国，自80年代末第一台台式洗碗机问世以来，洗碗机市场便陷入了两难的境地，市场销售远比不上彩电、电冰箱、洗衣机等产品。 造成这种情况的原因有很多。从客观方面来说，产品自身有许多不足。首先是现在的洗碗机生产线基本上是从国外引进的，虽在结构性能上做了一定的改进，但还是有不适合我国餐具的情况，洗涤效果也不尽人意。这是洗碗机不能进入普通百姓家庭的主要原因之一。其次是洗碗时间长，耗电量大。洗碗机要经过一清二洗三消毒的工序。对一台适合35口之家的台式洗碗机，选择标准洗涤，完成洗碗、消毒、烘干也要40分钟左右，比手洗时间要长得多。且洗碗机的功率从600W2300W不等，如加上其它家用电器一起运作，令一般住宅的电表承受不起，电费也相当可观。第三是价格高。国内己有的洗碗机品牌，像小天鹅、美的、海尔、澳柯玛等，最低价格都在1000元以上。再加上现有的洗碗机都需专用的洗涤剂，不仅价格高，而且对环保也不利。再则是结构设计、使用材料有缺陷。台式洗碗机多为塑料内胆，时间一长，内胆不仅有异味，而且变得油腻不易清洗，出现“洗碗机洗碗，人洗洗碗机”的烦恼。而柜式洗碗机又比台式洗碗机不仅价钱高而且占空间大，居民因住房条件限制，给洗碗机腾出一块空“地”实属不易。而且洗碗机市场不仅取决于洗碗机本身的价格和功能，与人们的饮食结构、卫生习惯、思想观念等多种因素密切相关，要想叩开中国人的厨房之门还要在实用、适合国情上多动脑筋。 针对以上情况，采用超声波清洗并配合喷臂冲洗，而不用添加任何洗涤剂，来达到洗净的目的，这样既经济又环保。同时也相信会对洗碗机更为普及地进入中国市场起到一定的促进作用。1.2家用洗碗机综述 洗碗机又称洗碟机或餐具清洗机，是一种代替人工洗涤碗、碟、杯、盘、勺、筷等餐具的家用电器。它集洗涤、消毒、烘干和储存于一体。具有造型美观新颖、使用方便、省时省力、清洁卫生和不需要特殊安装等优点，越来越受到广大消费者的青睐，成为现代家庭的好帮手。1.2.1洗碗机的分类 现有的洗碗机种类繁多，款式多样。按餐具的装取方式的不同分为顶开门式(上掀盖式)和前开门式(推拉式);按洗涤方式的不同分为叶轮式、喷臂式、超声波式及水流式;按控制方式的不同分为机械控制式和电脑控制式;按洗碗机的外形的不同分为柜式和台式:按自动化程度的高低的不同分为普通型(P)、半自动型(B)和全自动型(Q)三大类型。1.2.2家用洗碗机的基本结构 尽管家用洗碗机种类繁多，但主要还是由机壳、机门、内胆、控制机构、清洗系统、漂洗剂供料装置以及碗篮等部件组成。图1-1为海尔WQP4-2型洗碗机的基本结构示意图。 （1）机壳 机壳多用塑料或薄钢板制成。塑料机壳多用于顶开门式洗碗机如海尔WQP3-1型、澳柯玛WQP4-3型洗碗机等。塑料机壳优点是整机重量轻，永不生锈，制作成本低，缺点是机械强度较低，久用易老化，耐热性能差等。薄钢板机壳多用于前开门式洗碗机，如海尔WQP4系列、WQP6系列以及WQP 12系列、小天鹅WQP-4100型和美的WP5A和WP5B型洗碗机等。薄钢板机壳优点是机械强度高，整机牢固，缺点是使用年限长会氧化锈蚀，制作成本较高等。 图1-1 WQP4-2型洗碗机结构示意图 1-门锁 2-手把 3-电源开关 4-底脚 5-操作板 6-电源插头 7-进水口 8-洗涤箱 9-上喷淋臂 10-下喷淋嘴 11-密封条12-过滤网13-门 14-排气口15-排水管16-进水管17-碗篮 （2）机门 机门为双层结构，采用冷轧薄钢板冲压而成，表面喷涂白色环氧树脂，不会生锈。对于上开式洗碗机机门设置在机壳上方;而前开式机门则设置在机壳的正前方。机门柜边一般装有门控开关，关门接通电源，开门切断电源。有的洗碗机的机门还设置透明观察窗，便于随时观察机内洗涤情况。 （3）内胆 也就是清洗槽，它有不锈钢和塑料两种。对于不锈钢内胆，其优点是耐用，耐高温，不老化，不枯油，易清洁等，但用久了之后会腐蚀。塑料内胆的特点与塑料机壳类同，且用久之后有异味。 （4）控制结构 控制结构包括程控器和选择开关。 程控器 洗碗机采用的程控器有机械式(电动式)和电脑式两种。它是全自动洗碗机控制系统的核心。对于机械式程控器，用计时同步电机作动力，通过多组齿轮减速带动多个特定功能的记忆凸轮转动。由于组合开关的杠杆压住凸轮外缘，凸轮转动时使组合开关的触点按设定程序接通或断开电源，从而使进水电磁阀、水位开关、清洗泵电机、排水泵电机和加热器等做出相应动作，自动完成进水洗涤漂洗消毒排水余热烘干等程序，洗涤完后自动关机。而电脑式程控器则一般采用8031芯片处理器作为基本硬件，外加控制电路像电源电路、输出控制电路、开关控制电路、进水和排水电路以及蜂鸣器电路等，再编制相应的软件来实现洗涤的过程。在接通水源、电源，挂好排水管，放置好所要洗涤的餐具，设置洗涤程序后，洗碗机在微电脑程控器的控制下，自动完成整个清洗程序。当最后一次排水终了，蜂鸣器蜂鸣，自动断电、断水，洗碗机洗碗结束。 选择开关 选择开关通常有电源开关，对于采用电脑式程控器的洗碗机有洗涤程序的选择开关，一般有标准洗、冲洗、强洗等。对于采用机械式程控器的洗碗机有温度选择开关。用户可根据不同的脏污程度选择不同的洗涤程序或温度。 （5）清洗系统 清洗系统包括清洗装置和进、排水装置，由清洗泵电机、旋转喷臂、加热器、水位开关、电机过滤器、储水槽、臭氧发生器、进水电磁阀、排水泵电机、排水电磁阀、进水管、排水管等组成。 进水阀 它是由主阀体、线圈、阀芯、膜片、弹簧和先导阀腔等部件组成。其工作原理是在进水电磁阀的线圈不通电时，铁心受弹簧力和自身重力作用下压，其端部的橡胶膜压住橡皮膜中心的导流孔。此时，自来水进入到橡皮膜的上方，膜片受水压而把出水口堵住。当进水电磁阀的线圈通电时，电磁力克服弹簧弹力和铁心重力将铁心向上提升，从而膜片中心的导流孔敞开。自来水在自身的压力作用下，通过导流孔进入洗碗机内。 水位开关 洗碗机一般有高、低和保护三个水位。低水位开关的常闭触点与进水阀相接，而常开触点与洗涤电动机和加热器相接，当注水达到所设定的水位时，常闭触点断开，常开触点闭合，注水结束，加热洗涤开始。高水位的作用是，当水位超过所设定的水位(洗碗机的最高水位)时，高水位开关的常开触点闭合，接通排水泵，把过量的水排出;当水位恢复到规定水位时，常开触点复位，停止排水。洗碗机的水位开关一般有压力式、浮力式和液位传感器式三种类型。W QP4-2只有一个水位开关，当水位到时，停止进水，它为浮力式的。 排水 它由罩极式电动机、叶轮、风叶和密封部件等组成。 排水电磁阀 台式洗碗机一般采用电磁阀进行排水。排水电磁阀不通电时，堵头受弹簧力作用而堵住出水口，不排水;电磁阀通电时，电磁力克服弹簧力作用并通过拉杆将堵头提起，打开出水口，排水。 喷臂喷水装置 它主要由空心转轴和喷臂等部件组成。喷臂采用高强度ABS工程塑料注塑成腔体，其工作面设有不规则和不同方向的喷水口，清洗泵将热水压入喷臂腔体内，再经喷水口喷出。喷臂由于受水的反作用力而转动，从三维方向射出水柱对餐具进行清洗。 加热器 加热器为不锈钢方环状电热管，它安装在机座上面，其作用是对水进行快速加热和利用余热烘干餐具。 （6）漂洗剂供料装置 漂洗剂供料装量由漂洗分配器和旋盖组成，安装在内胆壁上。使用前将漂洗剂注入漂洗分配器内，旋好旋盖，根据水质的硬度调好供应量档次，在洗涤过程中，能定时定量自动释放漂洗剂。一次添加可多次使用。漂洗剂的作用是提高餐具光亮度。此外，在机门内设置凹坑供投放洗涤剂之用，使用时根据餐具多少和脏污程度而加入适量洗涤剂，洗涤时能自动溶解水中。洗涤剂的作用既起到分解污垢的作用又能达到强化灭菌效果。(海尔WQP4-2型无) （7）碗篮 采用细钢丝制成，表面涂覆高强度无毒尼龙涂层，提高抗氧化和防腐蚀的能力，其底部两侧装有滚轮，嵌入内胆导轨，可以方便推入和拉出碗篮。1.2.3家用洗碗机的工作原理 其工作原理是通过控制保护系统及电路的切换实现各系统的功能的。首先是自动进水，到一定水位停止进水，洗涤泵电机对水加压，加热器对水加热，电机驱动洗涤泵使水在一定压力下从上下喷臂的喷水孔喷出，由于喷臂受到喷水的反作用力而不断地沿轴心均匀地反方向转动，喷臂不断将带有洗涤剂或漂洗剂的热水以一定的压力由上向下从三维方向均匀密集地喷射到餐具表面，进行强力冲洗;同时热水对食物残渣进行浸泡膨化，洗涤剂对污垢与残油污乳化分解并杀菌消毒。然后，污水经排水泵排出，最后利用高温余热完成餐具的烘干。下面具体讲述电脑程控全自动洗碗机的工作原理。图1-2 (a), 1-2 (b)为洗涤液循环图。图1-2 ( a)清洗液循环图(无软水装置)1- 过滤芯 2-进水电磁问 3-储水槽 6-过滤芯 7-洗涤泵8-电机 9-下喷臂 10-上喷臂 11-排水泵 12 -电机洗涤液循环示意图如图1-2 (a)所示。选择好洗涤程序后，程控器进水电磁阀2接通，具有一定压力（0.030.6Mpa）的自来水通过管接头处的过滤芯1流入储水槽3。当储水槽中的水到达一定量时，压力开关控制电磁阀2关闭，停止进水。在进水过程中，程控器又控制洗涤泵7、电机8动作，获得压能的洗涤液分别从上下喷臂的喷嘴中喷出，由于喷射水流的反力矩作用，使上下喷臂在喷水洗涤时不断绕同心枢轴旋转。其中，两个喷臂的旋转方向相反。不断改变方向的喷射水流对碗碟表面进行全方位冲刷，洗涤完毕后，排水泵11、电机12动作，将洗涤液排出机外。漂洗过程与洗涤过程相同，只是周期有所不同。对于有软水装置的洗碗机，其洗涤液循环图如1-2 (b)所示。 图1-2 (b)清洗液循环图(有软水装置) 1-过滤芯 2-进水电磁阀 3-呼吸器 3.1-定量水箱4-软水装置4.1-盐化池 4.2-离子交换器 5-电磁阀 6-过滤芯 7-洗涤泵 8-电机 9-下喷臂10-上喷臂11-排水泵12-电机当程控器电磁阀2接通后，具有一定压力的自来水通过过滤芯1流入呼吸器3。在呼吸器中，一路水流入定量水箱3.1，另一路流过呼吸器至离子交换器4.2;在离子交换器中，原水中的钙镁离子被置换出。所以流入储水槽13的水则为软化水，当储水槽中的水达到一定量时，压力开关控制电磁阀2关闭，停止进水。其后过程与1-2（a）相同。此外，此系统在洗涤开始时，程控器控制洗涤剂供料装置动作并打开洗涤剂盒，洗涤剂自动进入机内与水混合。在最后一次漂洗完成后，程控器控制电磁阀5接通，呼吸器水箱3.1中的定量水在重力作用下流入盐化池4.1，与此时同时，4.1中的盐溶液伽aCl)流入离子交换器 4.2，以便使其中的离子交换树脂再生，为下一次的洗涤做准备，而残液则由排水泵排出。1.2.4国外洗碗机的发展历程及其代表性产品 洗碗机诞生于欧美，起源于1850年的美国，英文名词为“Dishwasher，但作为正式家电产品应用于家庭是在1929年德国Miele公司制造出欧洲第一台电动家用洗碗机。但其外形简单、功能单一，并且噪声大，洗涤性能也不如意，所以在此后相当一段时期里，洗碗机产品并没有形成家用市场。1954年，美国GE公司生产了第一台自动台式洗碗机，不仅洗涤性能有了提高，整机体积外形也有了改观。1978年Miele公司又制造出世界上第一台微电脑控制型洗碗机，它的家用性能得到了更好的体现，于是越来越多的洗碗机开始进入了西方家庭。在亚洲，最早从事洗碗机工业研究并开发的是日本。从八十年代起，工业设计研究活动在日本己相当广泛，不少公司的设计中心从事产品设计、创造新概念，在厨房家电的开发上也及时地把欧美先进的洗碗机制造技术运用在本土，但在工业设计上却并没有照搬欧美的外观造型，而是考虑本民族的习俗重新设计。到了九十年代的中后期，己发展成具有自己独特风格的日式家用洗碗机微电脑全自动台式洗碗机。 目前，美国为世界上洗碗机普及率最高的国家，同时也是洗碗机的生产大国，其产量占世界首位，近年来一直保持在300万台以上。主要生产公司有GE、Whirlpool、Design and Manufacturing、WCI和Maytag等。目前流行的有Maytag公司和GE公司生产的模糊控制洗碗机。这种洗碗机采用了模糊控制逻辑技术和精密传感装置，因而具有两大特点:智能化和节电节水。智能化被称为“灵巧一按”，不需要人们作任何洗碗过程和水温选择，而全靠洗碗机自行判断和决策，而且节电节水效益也很明显。平均每次耗水6.5加仑。而美国其它洗碗机平均为9加仑。耗电年平均为44美元，比现在的DOE标准节约21。 号称世界家电王国的日本，在1960年松下电器公司开发出日本第一台洗碗机后，一直处于停滞不前状态，经过几十年对洗碗机的改进，更新后，日本洗碗机市场逐渐成形，还研制了洗碗机专用的洗净剂。目前主要生产洗碗机的公司有松下、三菱、日立、三洋、夏普和TOTO等。其发展方向是小型、高性能、缩短洗净时间和降低运转噪声等。下面对日本市场上的几种较新的产品作一简单介绍。 松下公司的NP-33S2型洗碗机，此洗碗机是在以往产品采用的左右二排成对喷嘴的基础上增加了对机内中央部位进行集中清洗的星形喷嘴，它可以一边旋转一边清洗，从而提高了洗净度。且采用了温度传感器，可把在配管内存留的温度低的水排出，而利用温度高的水。还首创在排气口内安装了静音装置，实现了低噪声化，对于排气通路，采用迷宫状曲线形状，把机内洗涤噪声通过多个减震壁加以反射衰减。此外餐具筐架改用全面透明的尼龙涂层的不锈钢材料。 三洋电机公司的DW-S200型。此洗碗机的外壳、内胆、餐具筐架三个部件均采用不锈钢材料。在水流的通路上安装了超声波发生器。采用超声波喷射水流，大大加强了洗涤性能。且其机型较小，门为上下开的结构，即上下可同时打开。其洗涤程序除“标准程序”、“快速程序”、“高温程序”外，还有专为预洗用的“预洗程序”，为精细干燥用的“干燥60分程序”，以及单独进行干燥的“干燥程序”等等。 TOTO公司EDU300型。此机型薄小，却有40件、6人份的大容量，且设有上下两个可以单独工作的餐具筐架。采用了18个喷嘴的冲击洗和类似手洗水流的“浸泡”、“水流冲洗”、“用冲击水流冲掉粘附在餐具上的污物”三阶段洗。 东芝公司DWS-32A型。该产品的特点是洗净和排水用泵一体化。 在欧洲，洗碗机普及率为2060。其中德国的洗碗机生产量和销售量为欧洲最高。而普及率最高的是在瑞士，19%年就已经达到了51%。现德国有像Bosch、Bauknecht、Miele、AEG、Brown Boeri、 Blomberg和Siemens等20家洗碗机生产厂。意大利有像Candy、 Zanussi、Delonghd和MerIoni等21家。法国有Thomson和Moulinex等公司。英国有Denwoodsmeg和Russell等。西班牙有Fagor、BRS、 Ikellsa和Painsa等。瑞典有Electrolux等。像德国Siemens公司的SN型洗碗机，设计迷人，能自动显示工作时间，装有节约式洗涤剂分配盒。其喷水温度可根据碗碟的污垢度不同合理选用。意大利Candy公司研制的Ecosys tem型洗碗机，其特点是取消了水槽顶部的喷洒，用特殊吸音板在水槽和门内侧之间加了内衬，噪声降低到37分贝。英国Smeg公司出售的改良的洗碗机，增加了可收缩的篮子，重新设置了放置刀具的篮子。装有降落式的门、LED显示装置和观测洗涤过程的控制器。还装有该公司专门开发的“Smeg Orkital”装置，可使水流至碗具的任何地方。西班牙Fagor公司生产的Fagor系列洗碗机有嵌装式(LV-99EB、LV-98E、LVE-95E和LVE-92E )、落地式(LVE-981/IB和LVE-921/IB)和便轻式(LVE-91)等。装用高效硬水软化器、上网架高度调节装置、盐份调节器、盐份指示器、助冲洗水位观察窗、安全压力计、防水回流装置、运行指示灯、不锈钢桶和内门等，对部件采取防锈保护。1.2.5国内洗碗机的发展历程及几个洗碗机品牌的技术特点 我国洗碗机的开发和生产起步较晚。80年代末，中国第一台台式洗碗机问世，曾兴起了洗碗机市场，当时有万家乐、水仙、京美、意百纳等品牌生产销售洗碗机。影响较广的是广东顺德粤海洗碗机有限公司生产的万家乐牌。但在当时中国人民生活水平所限下，国产洗碗机价格在1000多元/台还是一件奢侈品，产品滞销致使生产厂家陆续停产。近年来，多数城市家庭已经达到小康生活水平，洗碗机生产需求再度兴起。90年代后期，我国正式建立了大规模生产流水线，开始引进生产家用洗碗机。刚开始，只是借用或摹仿进口机的外形结构，后来逐渐形成了自己的工业设计。1998年中国第一台柜式全自动洗碗机在小天鹅诞生，目前具有主要生产线的除了小天鹅外还有海尔、美的、澳柯玛等著名公司。下面对国内现有的几家较大洗碗机生产公司的产品技术特点作一比较。 1.海尔洗碗机 它有4系列、6系列、12系列以及三合一等型号的洗碗机。 4系列洗碗机 包括WQP4-2、WQP4-3和WQP4-2000A三个型号。采用了上下双喷淋器，全包络洗涤技术，使餐具上部和下部能同时受到喷射水流的直接冲击，能获得较好的洗净度。由于采用了上下喷淋技术，洗涤速度较快，最快洗涤程序只有6分钟。且其过滤网设置在洗碗机前侧，方便用户进行清洁工作。还采用了臭氧消毒，提供了较好的健康保障。同时配有自动报警系统，当运行有故障或门没有锁好就会发出警报蜂鸣声。此外，还有开门保护功能。 6系列洗碗机 包括WQP6-2、WQP6-2B、WQP6-3型。均使用了800MM高度的国情化设计。内胆采用正方形设计，使喷射覆盖的面积比例最大。对设有的上下两个餐具架，可设置单层洗功能，省水省电。且采用内循环式干燥系统，消除了湿热空气对环境的影响。利用新型磁化技术，能有效节能防垢、溶垢。设有溢水保护系统，更安全可靠。采用臭氧消毒，健康更保障。 12系列洗碗机 包括WQP12-AFM、WQP12-AFM2、WQP12-BFE、WQP12-CBE、WQP12-ABM、WQP12-ABM2等型。均采用节能单层洗，节水节电。设有水质软化装置，避免了洗涤时高温水的结垢。有专为餐具油性较少时设的经济洗涤按钮。设有预约洗涤时间。采用优化的洗涤系统及高效加热系统，达到A级节能。 三合一型洗碗机 型号为WX04-4W，此洗碗机集洗涤、消毒、储藏三合为一，刚刚投入市场。 2.小天鹅洗碗机 包括WQPB-4501、 WQPB-4502、WQPB-4503、WQP8-4504、WQP8-8001、WQP12-6001等型。均有洗涤、烘干、消毒、软化水、贮存五大功能。具有上下排水功能，专用的碗篮设计，不锈钢内胆。有强力洗、标准洗、轻柔洗、漂洗、快速洗、预洗等六个洗涤程序。对WQP8一4501、WQP8一4504、WQP12-6001型还有经济洗涤程序。 3.美的洗碗机 有柜式洗碗机和台式洗碗机。 柜式洗碗机包括WQP8-8002、WQP8-8002A、WQP8-8002B、WQP8-8206、WQPB-8206A、WQPB-8206B、WQPB-8010、WQP12-8008等型。均采用高层扇形三层喷洗，最高喷水速度为7.2米/秒，没有清洗死角，最高水温为75 0C，且具有自动排渣功能。对于WQP8 - 8002系列，配置了软水器(其中WQPB-8002A为磁化器)，机械程控器，且利用余热干燥。对于WQPB-8206系列，配置了软水器(其中WQPB-8206A型无)，电子程控器。为强制干燥，臭氧消毒(其中WQP8 - 8206B采用余热干燥)。对于WQP8一8010型，为纯平面板，可加贴装饰板，配有软水器和机械程控器，利用余热干燥，采用不锈钢碗篮。 台式洗碗机包括WPSA, WPSB, WPSD, WPSE, WPSF等型。其最高水温可达80以上，能分解各种油渍，利用余热干燥，节约用电。最高喷水速度为7.8米/秒。除WPSD型采用电子程控器外，其余均用机械程控器，除WPSA型外均为透明视窗。 4.澳柯玛洗碗机 包括WQP12-5、WQP9-1、WQP9-2三个型号柜式洗碗机。均按国家标准(IEC)设计，全自动控制，装有软水器，对不同硬度的水进行软化处理，防止水垢的产生。有上下喷臂，超强力立体式冲刷洗涤。采用特殊静音设计，利用高温消毒。 5.温岭市康力洗碗机 此公司生产家用的WQP4-001型台式洗碗机，WQP10-002型立式洗碗机，WQP4-006(弧面方形)、WQP4-996(直面方形)立式多功能冼碗。对于WQP4-001和WQP 10-002型洗碗机，有洗碗、消毒、烘干功能，采用三维喷射方式，标准洗涤时间为23分钟。对于立式多功能家用洗碗机，具有水槽水池功能，洗碗消毒功能，储藏烘干功能，开水热水功能，食物垃圾处理功能。一机多用，节约成本，可减少购买消毒柜、饮水机、热水器等。还配备微电脑，全自动与手动结合，即可组合又可单独使用。此外该公司还生产WQP50-005型工业中型洗碗机和WQP600-007型工业流程洗碗机。 6.天津Hobart(霍巴特)洗碗机 它包括台下式FE-60、GF-20型，提拉式AM-2、AM-3型，通道式C-44B、C-44E、C64B型，长龙式FT-110型，加热器式TYP-180、TYP-260型等等，但均为商业用洗碗机，在此不作介绍。 以上对洗碗机的结构、工作原理以及发展历程做了简单介绍，现给出本论文的主要工作。1.3课题研究的主要工作 本文研究的主要目的是研制开发出一台新型家用全自动洗碗机的样机，因而计划完成如下工作: 1)洗碗机的结构设计与制作。主要包括洗涤槽和超声部分的设计与加工;喷臂冲洗系统、进水和排水系统、加热系统以及消毒系统等功能部件的设计与布置;洗碗机外围框架的设计等。第二章 超声波清洗 从1951年世界上的第一台超声波清洗机问世以来，超声波清洗已经成为很多工业产品必不可少的清洗工艺环节，其应用范围极其广泛。进入70年代，先进国家己将超声波清洗应用于电子线路板、电子零件、精密机械、硅片、磁头、轴承、发动机、液压气动元件、光学元件、饰品等。 进入90年代，科学技术的巨大变革也促使超声波清洗技术快速发展，其性能和应用领域获得前所未有的突破:大型的、连续化的超声波清洗设备改变了传统的小型设备形象;化学合成技术极大地丰富了传统的超声波清洗工艺软件;新的应用领域不断扩展;超声波带来更多有利于环境保护的清洗手段超声波清洗技术需要重新被人们认识。2.1声波 声波，也就是通常所说的声音，是一种机械波，它只能在气体、液体、固体等介质中传播。声源(就是发出最初的振动的物体)通过振动使周围的介质获得能量并开始离开原来的位置运动起来。声波的传播过程也就是介质内稠密和稀疏的交替过程，可以用体积元内的压强、温度、密度以及质点速度等物理量来表述这样的疏密变化过程，进而描述声场的性质。 通常用声压来描述声波的一些性质。设体积元受声扰动后声强由原来的P。变成P，则由声扰动产生的压强为: p=P-Po (2-1) P就叫声压。声压一般是时间和空间的函数，即p=p (x, y, z, t)。一个空间具有了声压，这个空间就叫声场。声场中某一时刻的声压值叫瞬时声压。在一定时间间隔内最大的瞬时声压值叫峰值声压。如果声压随时间的变化规律为简谐规律，则峰值声压也就是声压的振幅。在一定时间间隔中，瞬时声压对时间取均方根值，称为有效声压: (2-2)式中，下脚符号“e”代表有效值;T代表取平均值的时间间隔，通常是一个周期或是一个比周期大得多的时间间隔。一般用电子仪表测出来的数值就是有效声压，因而习惯上所说的声压就是指有效声压。声压的大小反映了声波的强弱大小，声压的单位为Pa。 另一个概念是声强。声强是表示声波性质的一种方法。单位时间通过垂直于声波传播方向的单位面积上的平均声能就是声强，它与声压幅值成正比;在相同质点速度幅值的情况下，声强与介质的阻抗特性成正比。也就是说，假设空气和水中有两列相同频率、相同速度幅值的声波，由于水的阻抗特性比空气的大得多，这时水中的声强要比空气中的声强约大3600倍。 超声波是波的一种，它的定义是相对于人的耳朵而言的、人耳能听到的声音范围很窄，只有1620000Hz左右。频率低于16Hz的声音称为次声波，频率高于20KHz的声音称为超声波。虽然超声波是一种人听不见的声波，但是它的作用却是在人们第一次发现超声时难以想象的。超声波技术己经在各种领域取得了辉煌的进展，显示了其巨大的应用生命力。2.2超声波清洗及特点通常的超声波清洗装置使用的是在208OkHz频率范围的超声，但近年来为了在半导体器件制造过程中达到清洗晶片的目的，一种兆赫级超声清洗装置也研究成功。这种兆赫级超声清洗装置主要用于清洗硅片、陶瓷、光掩膜，也用于清除光致抗蚀剂、脱蜡等等方面。它能提供0.8MHz、波长为1.5mm的超声波，足可以清洗掉直径小到O.5um的微粒。超声波清洗的原理：当超声波经过液体介质时，将以极高的频率压迫液体介质振动，使液体分子产生正负交变的冲击波。当声强达到一定数值时，液体中急剧生长微小空化气泡并瞬时强烈闭合，产生强烈的微爆炸和冲击波使被清洗物表面的污物遭到破坏，并从被清洗表面脱落下来。虽然每个空化气泡的作用并不大，但每秒钟有上亿个空化气泡在作用，就具有很好的清洗效果。因为超声波可以穿透固体物质而使整个液体介质振动并产生空化气泡，因此这种清洗方式不存在清洗不到的死角，而且业内证明超声波清洗的洁净度高。 超声波清洗的特点是速度快、质量高、易于实现自动化。它特别适用于表面形状复杂的工件，如对精密工件上的空穴、狭缝、凹槽、微孔及暗洞等处，通常的洗刷方法难以奏效，利用超声却可以得到良好的效果，效果的比较如下表: 表2-1清洗效果比较 在很多场合下，可以用水剂代替有机溶剂进行清洗，或降低酸、碱的浓度。在一些难以清洗并有损人体健康的场合，如核工业及医疗中的放射性污物等，就可以使用超声清洗。在大型工业生产中，还可以比较方便的实现遥控或自动化。 超声波清洗的另一个特点就是对质地较硬、声反射强的材料，如金属、玻璃、塑料等，其清洗效果较好;而对质地较软、声吸收较大的材料，如橡胶、布料等，清洗效果就要差一些。第三章 结构设计3.1总体方案设计 超声洗碗机主要由进水、排水系统，超声清洗系统，喷臂冲洗系统，消毒系统，加热系统等组成。其系统构成图如3-1所示。进水系统由进水电磁阀与水位开关组成;排水系统由排水电磁阀、排水泵以及水位开关组成;消毒系统采用臭氧发生器产生的臭氧进行消毒;加热系统是由功率为1100W的加热器和最高允许温度为90的限温器组成;根据餐具的装取方式的不同门有顶开式和前开式两种。由于超声清洗时要求的水位较高，有350mm左右，对前开式而言，高水位产生的大压力会增加门的密封的难度，因而采取顶开式，这样容易满足密封要求，同时也减少了洗碗机所占的横向面积。 图3-1洗碗机系统构成图下面介绍各重要部件的设计。3.2重要部件的设计3.2.1超声清洗系统超声波清洗系统由三个核心部分组成，即清洗槽、超声波发生器和超声波换能器。其结构示意图如3-2所示。 图3-2超声清洗系统结构示意图1-洗涤泵进水孔 2-洗涤泵排水孔 3-排水泵进水孔 4-臭氧发生器输出口 5-排水孔 6-超声波换能器 7-清洗槽 8-超声波发生器 9-洗涤泵出水孔 10-进水孔 11-洗涤泵排水孔1.超声清洗槽超声清洗槽的主要作用是容纳清洗液和将要清洗的器件。根据洗碗机的要求，现来确定清洗槽的结构。 (1)尺寸清洗槽的尺寸大小是最主要的指标。对于家用洗碗机，一般面向3 -5口之家，因而根据能合理放置35个碗，48个盘子，35个杯子，若干筷子、刀叉等餐具的碗篮的尺寸结构，来选择清洗槽的尺寸。 (2)几何形状 由于超声波的作用区域主要就是在洗涤槽内，所以洗涤槽的几何形状会影响到超声波声场在其中的分布。根据清洗量，洗涤槽设计为470410420mm的长方体这种对称结构，超声声场在其中的分布会比较均匀，使洗涤槽的各个角落都能取得较好的清洗效果。为了防止残渣堵塞洗涤泵和排水泵，确保清洗过程正常进行，清洗槽底部向外凸出一小长方体槽，底部与它之间加过滤网。洗涤泵和排水泵的进水口在此小长方体内，这样就可以阻拦残渣。同时，加热器放置在此小长方体内，确保热的均匀性和可靠性。为保证消毒效果最好，臭氧发生器的输出口即臭氧的出口放在洗涤槽的底部，使臭氧充分溶解在水中。 (3)槽壁的厚度 由于超声水化腐蚀的影响，所以超声波洗涤槽的槽壁总是或多或少有一定的损耗。虽然这种损耗比较小，但是随着时间的增长会使超声清洗的一些参数发声变化，所以选择316#, 2mm不锈钢板，此种钢板耐腐蚀性能较好，而且与换能器的粘结强度好。清洗槽的结构图如3-3所示。 图3-3清洗槽结构图3.2.2喷臂冲洗系统为了保证冲洗的充分性，清洗泵出水口连接两个喷臂，分别安装在洗涤槽底部和侧面，即图3-2中的2和11两孔处， 图3-4喷臂冲洗系统结构示意图从水平和垂直方向上对餐具进行清洗。管路采用PVC材料的管和头，并用PVC胶进行密封。PVC即聚氯乙烯，它有强度高、造价低、可回收利用、性能受环境影响小、安全卫生等特点。喷臂系统的结构示意图如3-6所示。3.2.3水位系统进、排水系统中最重要部分的就是采用何种水位开关来检测所需水位，使结构最简单，使用的部件最少，控制也较容易。而干簧管外加磁铁组成的结构刚好满足要求。超声清洗和喷臂冲洗的水位要求不一样，超声清洗水位保证在350mm高左右，而喷臂冲洗所需水位为30mm左右的高度。对于排水是否完成的检测，同样选择水位开关作为检测的信号，它的安装高度保证不高于清洗槽的最低处，水位系统的结构示意图如3-5所示，其中标3处与图3-2中3处相接。为防止水位开关所在的管道在进水时成为密闭端，用针管开小孔使管道内、外气压相通，保证水位开关的正常。 图3-5水位系统结构示意图3.3结构总成 根据上面设计的各部件，洗碗机系统的整体结构示意图如3-6所示。其中限温器通过导热性好的密封盖与加热器相贴，当发生空烧时，有效进行保护。图3-6 洗碗机总体结构示意图第四章 总结与展望4.1总结 洗碗机生产技术在国外已经比较成熟，但它主要适合国外以碟、盘等扁平状的餐具。而我国是以碗为主要餐具的国家，碗具类型、规格、式样五花八门，碗的凹度大，且比较油腻。现有洗碗机大多采用喷臂式，水流较强，但是冲刷点还是有可能不能遍布碗壁各处，洗涤效果并不如洗碗机生产厂家标榜的那样好，且均需专用的洗涤剂。 迄今为止，超声波清洗技术在家用洗碗机的应用在我国还属空白。在世界上人口最多的中国，洗碗机有很广阔的消费市场，尤其是无需任何洗涤剂的超声波洗碗机。因此，本课题所作的研究工作具有非常重要的意义。 现把设计中具有的优点和创新之处总结如下: 1.洗涤方式独特。采用超声波清洗，在洗涤过程中不需加入任何洗涤剂，避免了洗涤剂对环境的污染，省去了冲洗洗净剂和购买专用洗涤剂的麻烦，节约时间，也省电。同时，除超声清洗外，还配备喷臂冲洗，使清洗更加彻底避免了清洗死角。此外，在超声清洗的排水过程中，加上喷臂的转动，这解决了超声清洗存在的油污会重新豁附餐具的缺点。这是本设计最突出的优点; 2.喷洗形式的独特。与市场上现有的上、下双喷臂洗碗机不同的是，此洗碗机的喷臂分别装在洗涤槽的底部和侧面，不单单从垂直方向上对餐具进行清洗，而且从水平方向也进行冲洗: 3.选材新颖。采用不锈钢清洗槽。长期使用洗碗机也不易有异味，且容易清洗。4.2前景展望 本课题所研制的洗碗机是比较成功的，实现了设计目标，但同时也还存在一些缺陷，因此所作的工作还有很多需要进一步的研究。1.造价高。由于超声波发生器和换能器的价格较贵，造成超声波洗碗机的造价较高，这是急需解决的问题; 2.对于洗碗过程中的食物残渣，虽洗碗机中设有过滤装置，但最终还是需要人工把它拿出，这并不能体现出洗碗机的全自动化。因而可以考虑在洗碗机内设置电机带动带有刀片的转动装置，搅碎食物残渣，使其能排出而不会堵塞下水管道; 3.此洗碗机仅作为洗碗，可适当考虑让其与洗瓜果蔬菜结合起来，达到一机多用，这样更易得到消费者的认可，有利于此类产品的普及。 超声波家用洗碗机是一个崭新的产品，随着人们对生活品质要求的越来越高，环保型的超声波家用洗碗机将会成为继洗衣机后消费的又一大热点，因而它的市场前景将是非常广阔。由于它的坏保、高效等优点，终究有一天会普及全国。参考文献：30