成鵬榮　白穎　高志堅(jiān)　袁鵬　鐘小燕

【摘 要】針對(duì)目前服裝或布料局部污點(diǎn)清洗效果差、效率低等問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種布料污點(diǎn)清洗器。首先，深入分析機(jī)器洗滌和人工洗滌在局部污點(diǎn)清洗問(wèn)題中所存在的不足，為滿足對(duì)布料局部污點(diǎn)的清洗要求，該布料污點(diǎn)清洗器分為上、下洗滌機(jī)構(gòu)和刷洗組件三部分;其次，對(duì)現(xiàn)有布料污點(diǎn)清洗器的不足進(jìn)行分析，對(duì)布料污點(diǎn)清洗器刷洗組件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而可以提高對(duì)于布料上的污點(diǎn)的清洗效果;最后，詳細(xì)介紹了該布料污點(diǎn)清洗器的工作原理。該布料污點(diǎn)清洗器為布料局部污點(diǎn)清洗問(wèn)題提供了一種新方法。

【關(guān)鍵詞】洗滌機(jī)構(gòu);刷洗組件;局部清潔;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： R197.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）05-0040-004

0 引言

目前服裝或布料清洗的途徑只有機(jī)器洗滌和手洗兩種途徑。我國(guó)人均淡水資源匱乏，機(jī)器洗滌過(guò)程存在生活用水較為突出的浪費(fèi)問(wèn)題[1]，特別是針對(duì)衣物局部污點(diǎn)清潔時(shí)，機(jī)器洗滌布料仍需要滿桶水運(yùn)轉(zhuǎn)洗滌，既浪費(fèi)用水又無(wú)法做到對(duì)局部有針對(duì)性的清洗。對(duì)于手洗而言，最突出的問(wèn)題是浪費(fèi)人力，當(dāng)下我國(guó)老年人口基數(shù)大，增長(zhǎng)速度快已成為不爭(zhēng)的事實(shí)[2]，如何節(jié)省人力一直是各界關(guān)注的熱點(diǎn)。此外，這兩種清洗途徑都很難把握清洗的面積，并且可能產(chǎn)生在對(duì)局部的污點(diǎn)進(jìn)行清洗的過(guò)程中造成污點(diǎn)周邊大面積的影響，加重污點(diǎn)的污染范圍。

針對(duì)上述的布料或服裝局部污點(diǎn)清洗所存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種布料污點(diǎn)清洗器。該裝置具備對(duì)不同大小的污點(diǎn)自動(dòng)匹配清洗面積，完成洗滌液洗滌、清水漂洗、加速風(fēng)干的一系列功能，起到節(jié)約水源、提高清洗效率和清洗效果、節(jié)省人力的目的。

1 布料污點(diǎn)清洗器機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

布料污點(diǎn)清洗器主要由分別位于布料污點(diǎn)處的上下面以?shī)A持布料的上洗滌機(jī)構(gòu)和下供液機(jī)構(gòu)，以及設(shè)于上洗滌機(jī)構(gòu)中的刷洗組件組成。布料污點(diǎn)清洗器的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1小密封環(huán)、2供液壺、3進(jìn)氣管、4承力塊、5小密封環(huán)、6中空管7、刷洗管、8環(huán)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(huán)、15刷頭、16蓄液壺、17布料、18永磁體、19供液管

1.1 上洗滌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(huán)形臺(tái)階、22上沉孔

上洗滌機(jī)構(gòu)包括蓄液壺（此處的“液”在使用洗滌劑洗滌布料的過(guò)程中對(duì)應(yīng)的是洗滌劑，在使用清水漂洗布料的過(guò)程中對(duì)應(yīng)的是清水）、設(shè)于蓄液壺內(nèi)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(shè)置于蓄液壺的頂壁和底壁。在中空管的底端設(shè)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(shè)有環(huán)形的磁性承力塊。中空管的管壁與蓄液壺的側(cè)壁之間形成環(huán)形空腔，在蓄液壺的頂部開設(shè)有一與環(huán)形空腔連通的抽氣管。抽氣管設(shè)于蓄液壺的頂部可以使抽氣管與蓄液壺的環(huán)形空腔內(nèi)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(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

1.2 下洗滌機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

下供液機(jī)構(gòu)包括一適于儲(chǔ)液（此處的儲(chǔ)液在使用洗滌劑洗滌布料的過(guò)程中對(duì)應(yīng)的是洗滌劑，在使用清水漂洗布料的過(guò)程中對(duì)應(yīng)的是清水）的供液壺、設(shè)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(shè)的環(huán)形的永磁體，以及設(shè)于供液壺內(nèi)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(nèi)液體的供液管;在供液壺的頂部且位于下沉孔的旁側(cè)開設(shè)有一與供液壺連通的進(jìn)氣管;永磁體適于與磁性承力塊磁吸。下洗滌機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

2供液壺、3進(jìn)氣管、18永磁體、23下沉孔、

24第一環(huán)形臺(tái)階

1.3 刷洗組件的設(shè)計(jì)

刷洗組件包括從中空管頂端部分插入于中空管內(nèi)的且內(nèi)部具有一貫通的管孔的刷管、設(shè)于刷管位于中空管外的上端部的握把、在握把內(nèi)部設(shè)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(huán)形空腔與穿孔;刷管適于在中空管內(nèi)擺動(dòng)和沿著中空管的軸向升降移動(dòng)。

2 機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)

機(jī)構(gòu)的優(yōu)化的目標(biāo)通常包括：壽命最長(zhǎng)、尺寸最小、質(zhì)量最輕、體積最小、機(jī)構(gòu)最優(yōu)等[6]。根據(jù)現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品優(yōu)化方法特征可分為結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)化優(yōu)化方法以及基于產(chǎn)品特征的優(yōu)化方法[7]。本次設(shè)計(jì)的改進(jìn)從機(jī)構(gòu)最優(yōu)的角度出發(fā)，選擇結(jié)構(gòu)化模塊設(shè)計(jì)方法提高機(jī)構(gòu)的通用性。

2.1 現(xiàn)有布料污點(diǎn)清洗器的弊端

現(xiàn)有的布料污點(diǎn)清洗器通用性差，即洗滌面積固定，對(duì)于紡織品上的大小不同的污點(diǎn)，無(wú)法區(qū)分處理。例如對(duì)于污點(diǎn)大小不同的兩種紡織品，同樣采用該類清洗裝置，就會(huì)出現(xiàn)洗滌面積接近相同，從而造成洗滌效率低下以及資源浪費(fèi)等問(wèn)題。其次，由于由于清水漂洗過(guò)程與洗滌劑清洗的過(guò)程采用的裝置結(jié)構(gòu)完全相同，使得清水漂洗的面積不能充分覆蓋污漬對(duì)應(yīng)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(diǎn)清洗器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

在上、下洗滌機(jī)構(gòu)中增加洗滌面積調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括：適于嵌套相連的三級(jí)密封環(huán);三級(jí)密封環(huán)包括通孔內(nèi)徑依次減小的第一密封環(huán)、第二密封環(huán)和第三密封環(huán);且第一密封環(huán)的通孔的孔壁上徑向設(shè)有適于支承第二密封環(huán)的環(huán)壁的臺(tái)階;第二密封環(huán)的通孔的孔壁上徑向設(shè)有適于支承第三密封環(huán)的環(huán)壁的臺(tái)階。

由于密封環(huán)對(duì)應(yīng)的通孔的內(nèi)徑不同，因此通過(guò)選擇不同內(nèi)徑的通孔對(duì)應(yīng)的密封環(huán)可以根據(jù)布料上的污點(diǎn)的大小進(jìn)行適應(yīng)性的匹配使用，這樣可以減少在對(duì)布料局部污點(diǎn)的清洗過(guò)程中造成對(duì)于污點(diǎn)周圍的布料的影響，提高對(duì)于污點(diǎn)清洗的針對(duì)性。而且在洗滌劑的清洗過(guò)程和清水的漂洗過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)密封環(huán)，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(duì)于洗滌劑洗滌過(guò)的布料的清水漂洗效果，提高布料污點(diǎn)處整體的清洗效率。

該布料污點(diǎn)清洗器，設(shè)計(jì)的刷洗組件的刷管適于在中空管內(nèi)擺動(dòng)和沿著中空管的軸向升降移動(dòng)從而實(shí)施對(duì)布料上的污點(diǎn)進(jìn)行磨刷，從而可以提高對(duì)于布料上的污點(diǎn)的清洗效果。

3 布料污點(diǎn)清洗器的工作原理

該裝置的工作原理分為三個(gè)階段，先是利用洗滌劑洗滌，接下來(lái)利用清水漂洗，最后風(fēng)干。

3.1 洗滌劑洗滌

將布料有污點(diǎn)的一面朝上以對(duì)準(zhǔn)上洗滌機(jī)構(gòu)，并將污點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)裝在上洗滌機(jī)構(gòu)上的小密封環(huán)的中心位置，再將上洗滌機(jī)構(gòu)與下供液機(jī)構(gòu)對(duì)接，依靠下供液機(jī)構(gòu)的永磁體與對(duì)上洗滌機(jī)構(gòu)的承力塊之間的磁吸引力，將布料夾緊于上洗滌機(jī)構(gòu)的小密封環(huán)與下供液機(jī)構(gòu)的小密封環(huán)之間。通過(guò)進(jìn)氣管往供液壺內(nèi)加適量洗滌劑并使洗滌劑液位高于供液管的進(jìn)液口（也可以通過(guò)下沉孔往供液壺內(nèi)加洗滌劑），用吸氣泵對(duì)著抽氣管抽氣，使蓄液壺的環(huán)形空腔產(chǎn)生負(fù)壓，蓄液壺的環(huán)形空腔內(nèi)的負(fù)壓通過(guò)連通管、穿孔、刷管傳導(dǎo)至中空管的內(nèi)部，再傳導(dǎo)至下供液機(jī)構(gòu)，使供液壺內(nèi)的洗滌劑通過(guò)供液管被吸上去，再穿過(guò)布料對(duì)布料上的握把污點(diǎn)沖洗。洗滌時(shí)，可以攪動(dòng)刷管，使刷頭反復(fù)磨擦布料上的污點(diǎn)，提高洗滌效果。穿過(guò)布料的洗滌劑通過(guò)刷管、穿孔、連通管被吸入蓄液壺的環(huán)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(shí)，取下上洗滌機(jī)構(gòu)并移開布料，可見布料上留下一塊直徑比小密封環(huán)的通孔內(nèi)徑略大的沾染洗滌劑的濕斑，倒掉蓄液壺以及供液壺內(nèi)的洗滌劑，通過(guò)進(jìn)氣管往供液壺內(nèi)加適量清潔水并使清潔水液位高于供液管的進(jìn)液口（也可以通過(guò)下沉孔往供液壺內(nèi)加清潔水），取下上洗滌機(jī)構(gòu)及下供液機(jī)構(gòu)上的小密封環(huán)，將布料上的洗滌劑濕斑對(duì)準(zhǔn)裝在上洗滌機(jī)構(gòu)的大密封環(huán)的中心位置，并將上洗滌機(jī)構(gòu)與下供液機(jī)構(gòu)對(duì)接。用吸氣泵對(duì)著抽氣管抽氣，使蓄液壺的環(huán)形空腔產(chǎn)生負(fù)壓，使供液壺內(nèi)的清潔水被吸上去，再穿過(guò)布料并將布料上的洗滌劑沖洗掉，穿過(guò)布料的清潔水通過(guò)刷管、穿孔、連通管被吸入蓄液壺的環(huán)形空腔。因?yàn)榇竺芊猸h(huán)的通孔的內(nèi)徑大于布料上的洗滌劑濕斑的直徑，所以漂洗時(shí)清潔水可以沖洗掉布料上的洗滌劑。

3.3 加速風(fēng)干

清潔水漂洗結(jié)束后，倒掉蓄液壺以及供液壺內(nèi)的清潔水，繼續(xù)用吸氣泵對(duì)著抽氣管抽氣，使空氣加速穿過(guò)布料并將布料上的清潔水吹干。

4 總結(jié)

針對(duì)衣物或布料的局部污點(diǎn)清理問(wèn)題，深入分析了現(xiàn)有洗滌方式的弊端，設(shè)計(jì)了一種包含上、下洗滌機(jī)構(gòu)以及刷洗組件的布料污點(diǎn)清洗器，詳細(xì)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(guò)大等問(wèn)題，為局部清潔工具的研制提供了理論支撐。

通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)優(yōu)化理論的深入研究，針對(duì)該布料污點(diǎn)清洗器，通過(guò)增加洗滌面積調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，提高裝置的通用性和清洗效果。為該布料污點(diǎn)清洗機(jī)構(gòu)盡快推向市場(chǎng)提供了可能。

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