Тест-прилад для перевірки мийної і вибілювальної здатності синтетичних мийних засобів

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию, предназначенному для проверки моющей и отбеливающей способности синтетических моющих средств (C MC) в диапазоне температур от плюс 20 до плюс 95°С. Прибор может быть использовай в лабораторных условиях НИИ и заводов химической промышленности, занимающихся разработкой рецептур и производством CMC и отбеливателей с целью установления их эффективности, контроля качества и выработки рекомендаций по применению. Известна стиральная машина, содержащая стиральный барабан и расположенный в нем перфорированный барабан, установленный с возможностью вращения относительно горизонтально расположенной оси, электродвигатель, смонтированный на внешней поверхности стирального барабана в нижней части стирального барабана со стороны его крышки [Авт.св. СССР № 459547, кл. D 06 F 39/04, опублик. 1975]. Область применения такой стиральной машины (и подобных ей) ограничена функциональным назначением, она не может эффективно использоваться при лабораторных исследованиях CMC и отбеливателей из-за большого энергопотребления, низкой пропускной способности, длительного выхода на рабочий режим и т.п. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является тестприбор для проверки моющей и отбеливающей способности CMC, содержащий водяной термостат в- форме параллелепипеда, снабженный проемом для загрузки и выгрузки, примыкающую к проему поворотную крышку, съемно установленную в термостате с возможностью вращения относительно горизонтально расположенной оси вставку коробчатой формы, .содержащую две боковые стенки, каждая из которых снабжена цапфами, а одна - зубчатым колесом, четыре продольные стенки с гнездами, несущую раму, размещенные на раме соосно с гнездами подпружиненные опоры, включающие пружину, нажимную шайбу и стержень пружины, размещенные в гнездах вставки герметично закрываемые крышками посредством стяжных проволочных хомутов восемь цилиндрических сосудов для стирки исследуемых объектов, взаимодействующи х с подпружиненными опорами, смонтированные в нижней части термостата трубчатые электронагреватели (ТЭНы) для нагрева воды, с которой сосуды периодически контактируют при вращении вставки, телескопический приводной вал с приводной шестерней, взаимодействующей с зубчатым колесом вставки, привод вала, каркас для размещения составных частей прибора, облицовки, отводной рукав для слива воды, задатчик и регулятор температуры, пусковую и сигнальную аппаратуру и блокировочное устройство [Ersatzteilliste Linitest-7421, Original Hanau Quazzlampen GMBH (прототип)]. Данный прибор широко известен на мировом рынке и является технически наиболее совершенным изделием, а фирма изготовитель - ведущим производителем в данной области. В бывшем СССР не планировалось производство подобной продукции по ряду причин: узость внутреннего рынка (потребность в приборах на тот период составляла 50-70 шт.), отсутствие перспектив по сбыту продукции на внешнем рынке из-за жесткой конкуренции ведущи х производителей (ФРГ, США, Италия), что делало экономически невыгодной организацию серийного производства. Поэтому потребность в приборах удовлетворялась за счет импорта. Известно, например, наличие одного прибора Linitest-7421 во ВНИИхимпроекте(Киев). Прибор Linitest-7421 имеет следующие недостатки: 1) в рабочем состоянии сосуды для стирки исследуемых объектов занимают такое положение в гнездах вставки, при котором перемычка стяжного хомута и ось вращения фиксирующего хомута перпендикулярны оси вращения вставки. Такое положение сосудов определяется взаимным расположением конструктивных элементов сосудов и вставки. Поскольку стяжной хомут располагается эквидистантно обводу сосуда, то наибольший радиус поверхности, ометаемой съемной вставкой, определяется точками хомута, наиболее удаленными от оси вращения. Описанное положение хомута дает максимальный радиус вращения из всех возможных вариантов установки хомутов, что нежелательно, т.к. это увеличивает габариты термостата и, следовательно, массу изделия, с одной стороны, а, с др угой, ·-приводит к необоснованному перерасходу электроэнергии при работе изделия из-за необходимости нагревания избыточного количества воды и материала термостата; 2) съемная вставка имеет сложную конструкцию, отличающуюся значительным числом деталей и большой трудоемкостью при изготовлении. Например, несущая рама вставки состоит из четырех одинаковых штампованных фигурных пластин, склепываемых с боковыми и продольными стенками; подпружиненная опора включает четыре детали: опорную шайбу, пружину, шти фт, стержень пружины с отверстием под штифт. Для обеспечения жесткости конструкции рама вставки должна изготавливаться из пластин достаточной толщины, что нерационально из-за увеличения массы. Для изготовления вставки необходимо иметь большую номенклатуру сложной штамповой оснастки, что удорожает изготовление в условиях мелкосерийного производства. Кроме того, подпружиненные опоры целесообразно выполнять легкосьемными, особенно, на этапе опытного производства, когда приходится уточнять жесткость пружин. В прототипе замена пружин может быть произведена только в случае полностью разобранной вставки, что нерационально и трудоемко; 3) в описанном приборе возможно поступление брызг воды наружу при работе изделия через зазор между прилегающими поверхностями поворотной крышки и облицовки, что нежелательно из-за увеличения затрат времени по уходу за прибором, Целесообразно уменьшить такое поступление воды. Целью полезной модели является уменьшение габаритов и массы, повышение экономичности при эксплуатации, а также I упрощение конструкции. Для достижения поставленной цели тест-прибор для проверки моющей и отбеливающей способности CMC, содержащий водяной термостат в форме параллелепипеда, снабженный проемом для загрузки и выгрузки, примыкаемую к проему поворотную крышку, съемно установленную в термостате на опорах с возможностью вращения относительно горизонтально расположенной оси вставку коробчатой формы, содержащую две боковые стенки, каждая из которых снабжена цапфами, а одна - зубчатым колесом, четыре продольные стенки с гнездами, несущую раму, размещенные на раме соосно с гнездами подпружиненные опоры, включающие пружину, нажимную шайбу и стержень пружины, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в поперечном направлении рамы, размещенные в гнездах герметично закрываемые крышками посредством стяжных проволочных хомуто в цилиндрические сосуды для проведения проверки моющей и отбеливающей способности CMC, взаимодействующие с подпружиненными опорами, смонтированные в нижней части термостата трубчатые электронагреватели для нагрева воды в термостате, с которой периодически контактируют сосуды при вращении вставки, телескопический приводной вал с приводной шестерней, взаимодействующей с зубчатым колесом вставки, привод вала, каркас для размещения составных частей прибора, облицовки, отводной рукав для слива воды, задатчик и регулятор температуры, пусковую и сигнальную аппаратуру и блокировочное устройство, несущая рама вставки выполнена трубчатой и снабжена площадками для размещения подпружиненных опор, отверстие, с которым взаимодействует стержень пружины, выполнено резьбовым, стержни пружин снабжены резьбовым концом и гладкой частью, Диаметр которой меньше внутреннего диаметра резьбы, плоскость перемычки стяжного хомута крышки сосудов при установке последних во вставку образует с продольной осью вставки угол (4050)°, преимущественно 45°. Вставка выполнена сварной посредством контактной точечной сварки. Длина резьбового конца стержня пружин составляет (0,5...0,7)d, где d - диаметр резьбы стержня. Поворотная крышка снабжена двойными стенками, разделенными воздушным промежутком, и жестким экраном, соприкасающимся по высоте со стенками термостата. Прибор, с целью удобства в эксплуатации, снабжен таймером, дополненным звуковой сигнализацией. Технических решений со сходными признаками не обнаружено, на основании чего можно сделать вывод о том, что заявленное техническое решение обладает новизной (является новым) и является промышленно применимым (см.ниже). На фиг. 1 изображен прибор без вставки, общий вид; на фиг. 2 - общий вид вставки. Прибор содержит сварной термостат 1 в форме параллелепипеда, окруженный с боков и снизу слоем теплоизоляции и заканчивающийся проемом для загрузки-выгрузки вставки 2, установленной съемно на опорах 3 с возможностью вращения вокруг горизонтально расположенной оси и несущей сосуды 4, примыкаемую к проему поворотную крышку 5, привод 6, лицевую панель 7, отводной рукав 8, каркас 9, облицовки 10-13, опорные ножки 14, герметично установленные ТЭНы 15. Крышка 5 имеет двойные стенки, разделенные воздушным промежутком с целью уменьшения выпадения конденсата на наружной поверхности и скрепленную с ними по периметру массивную окантовку 16, имеющую трапецеидальное сечение, которая своей скошенной поверхностью прилегает к ответной поверхности облицовки 17. Окантовка крышки по высоте снабжена экраном 18, предотвращающим проникновение брызг воды от вращения вставки в зазор между крышкой и облицовкой 17 Вставка 2 состоит из рамы, выполненной в виде вала 19, изготовленного из трубы с наружным диаметром 32 мм и толщиной стенки 1,5 мм, цапф 20 из неметаллического материала, например, фторопласта или полиамида, двух боковых стенок 21, зубчатого колеса 22, промежуточного кольца 23, четырех стенок 24 с двумя полыми гнездами в каждой из них для размещения сосудов 4. Гнезда в стенках 24 выполнены симметрично краям стенок и снабжены отбортовкой, которая после сборки вставки обращена вовнутрь ее. На валу с обеспечением соосности с гнездами в стенках 24 предусмотрены площадки для размещения подпружиненных опор, снабженные центральным резьбовым отверстием. Площадки могут выполняться в виде выштамповок (обжимок вала) или в виде круговых накладок 25 (как в описываемом исполнении), привариваемых к валу 19 контактной точечной сваркой (в этом случае резьбовое отверстие выполняется и в стенке вала, и в накладке). Сосуды 4 состоят из полой цилиндрической емкости 26, изготовленной из коррозионностойкой стали, уплотнения 27 для моющего раствора, крышки 28. стяжного проволочного хомута 29 для обеспечения уплотнения крышки, фиксирующего хомута 30, двух цилиндрических выступов 31, размещенных в диаметрально противоположных точках сосудов. В стенках 24 вставки предусмотрены сквозные пазы 32, которые позволяют сосудам 4 беспрепятственно перемещаться при установке в гнезде, а также отверстия 33, которые облегчают циркуляцию воды через вставку при ее вращении и которыми можно воспользоваться при выемке вставки из термостата. В отбортовках стенок 24 по форме выступов 31 сосудов в диаметрально противоположных точках выполнены выборки, позволяющие фиксировать сосуды 4 в рабочем положении. Плоскость расположения этих выборок смещена на некоторый угол от плоскости расположения пазов 32, например, на угол (30...40)° по ходу или против хода часовой стрелки. На валу 19 по месту расположения площадок смонтированы подпружиненные опоры 34, каждая из которых состоит из пружины сжатия 35, стержня пружины 36 и шайбы 37. Стержень пружины имеет цилиндрическую головку и гладкую цилиндрическую часть, заканчивающуюся резьбовым концом длиной (0,5...0,7)d, где d - наружный диаметр резьбы, равный диаметру резьбы отверстий в площадках. Длину нарезки стержня целесообразно выполнять в пределах указанной, т.к. всякое неоправданное увеличение ее вызывает необходимость увеличения диаметра вала вставки из-за возможного взаимного упирання стержней при установке сосудов в гнезда вставки. Диаметр гладкой цилиндрической части стержня выполнен меньше внутреннего диаметра резьбы. Это сделано с той целью, чтобы стержень мог беспрепятственно перемещаться в отверстии площадки и стенки вала вставки и через связанную с ним шайбу 37 нагружать или разгружать пружину сжатия 35. Помимо всего прочего, диаметр вала вставки, размеры пружины, ее характеристика, длина стержня пружины, диаметр и высота сосудов при заданном их объеме, принятом в мировой практике, расположение выступов 31 по высоте сосудов, поперечное сечение вставки так увязаны между собой, что геометрические размеры термостата минимальны, а усилие сжатия пружины в рабочем состоянии не превосходит (35...40) Н. Последнее связано с удобством обслуживания и необходимостью установки всех сосудов во вставку при проведении исследований за время, не превышающее 120 с. При сборке стержень пружины ввинчивается в резьбовое гнездо на проход, при этом обеспечивается предварительное натяжение пружины, Под воздействием внешнего усилия, передаваемого от руки, оператора через сосуд, стержень пружины может беспрепятственно перемещаться, сжимая пружину, при снятии усилия стержень под воздействием усилия предварительного натяжения пружины перемещается в противоположном направлении, при этом заплечики резьбового конца стержня 36 упираются в стенку вала барабана, препятствуя дальнейшему перемещению стержня. Шайба 37 и стержень 36 могут, при необходимости, выполняться за одно целое путем неразъемного соединения. По дуге от паза до выборки каждая отбортовка продольной стенки может снабжаться скосами для облегчения проворачивания сосудов. Боковые стенки 21 имеют квадратную форму в плане и снабжены бортами по периметру и центральным отверстием с отбортовкой. По этим отверстиям стенки сопрягаются с расточкой вала до упора, чем обеспечивается стабильность геометрических размеров вставки. Стенки 21 при сборке соединяются с валом 19 и со стенками 2 контактной точечной сваркой, образуя неразъемную конструкцию. Цапфы 20 устанавливаются в расточке вала с натягом. Расположение выборок на отбортовке стенок, фиксирующих выступов 31 на поверхности сосудов и ориентация перемычки стяжного хомута на сосуде увязаны между собой так, что плоскость перемычки стяжного хомута крышки сосудов при размещении последних в гнездах вставки в рабочем состоянии занимает угловое положение (40...50)°, преимущественно 45°, к продольной оси вставки. Увеличение угла до значений, больших 50°, приводит к снижению эффекта, уменьшение за предел 40° приводит к затруднениям при установке сосудов (стяжные хомуты накладываются друг на друга при угле 15°). Тэны 15 размещены на передней и задней стенках термостата. Привод вставки состоит из асинхронного электродвигателя 38 и круглоременной передачи. Ведомый шкив 39 ременной передачи укреплен жестко на приводном валу 40, который вращается в шарикоподшипниках 41. Вал 40 - полый, внутри неготелескопически установлен вал 42. Привод установлен на плите 43 рамы 44. Для обеспечения натяжения ремня плита снабжена пазами. Рама 44 жестко установлена на каркасе. На одном конце вала 42 установлена шестерня 45, взаимодействующая с колесом 22 вставки, на другом - шаровая ручка 46. Для фиксации вала 42 в крайних положениях вал 40 снабжен шариковым замком 47. На проходе через стенку резервуара вал 42 герметизируется гермопроходником, состоящим из втулки 48, прокладки 49 и гайки 50. Втулка 48 изготавливается из материала с малым коэффициентом трения и по месту сопряжения с валом снабжена винтовой канавкой. Гермопроходник может быть выполнен также и в виде стандартной манжеты по ГОСТ 8752-79, при этом для ее установки в стенке резервуара должно быть предусмотрено соответствующее гнездо. На лицевой панели 7 размещены блокировочный микропереключатель 52, сигнальные лампы 54 с арматурой, тумблеры 55, кнопка 59, ЭКТ 53, таймер 51, если он предусматривается комплектацией. Электроконтактный термометр заканчивается магнитным приспособлением, служащим для настройки термометра на требуемую температуру срабатывания. На панели 56 размещено электрооборудование (не показано). Прибор работает следующим образом. В термостат 1 заливают необходимое количество воды. Подвижные контакты ЭКТ 53 с помощью магнитного приспособления настраивают на срабатывание при требуемой температуре нагрева воды в термостате. Прибор включают при закрытой крышке 5. Сосуды 4 подготавливают к работе по программе испытаний, регламентированной соответствующими стандартами. Например, при стирке образцов искусственно загрязненной ткани по методике, приведенной в ГОСТ 25644-88 и ОСТ6-15-1574 87, в сосуды 4 с раствором CMC помещают шарики 57 и диски 58 для турбулизации потока CMC. Размеры шариков, их количество, материал (это же относится и к дискам) соответствуют требованиям, сложившимся в международной практике (это позволяет производить сертификацию CMC, отбеливателей при поставках на экепорт). При достижении заданной температуры ТЭНы автоматически обесточиваются; а поддержание достигнутой температуры с этого момента времени производится в режиме позиционного регулирования одним ТЭНом. Открывают крышку 5, при этом срабатывает блокировочный микропереключатель 52 и обесточивает цепи питания электродвигателя 38. Подготовленные сосуды 4 герметично закрывают крышками 28 с помощью стяжного проволочного хомут 29, поворачивая вниз до упора вокруг оси 59 фиксирующий хомут 30, и устанавливают в гнезда вставки, придерживаясь следующего порядка, Заводят сосуды β гнезда вставки, так чтобы выступы 31 на сосудах 4 совместились с пазами на панели 24, и, сжимая пружину 35, поворачивают сосуды вправо до тех пор, пока выступы 31 сосудов не совместятся с выборками в отбортовке. В таком положении сосуды фиксируются сжатой пружиной. При наличии таймера задают необходимую продолжительность работы электродвигателя и включают его. При отсутствии таймера продолжительность работы электродвигателя устанавливают по секундомеру или по песочным часам. Вставка с сосудами начинает вращаться. Шарики и диски совершают при этом в сосудах сложные движения, турбулизируя поток раствора CMC. По истечении заданного времени двигатель автоматически останавливается, о чем оператору может сообщаться звуковым сигналом (при отсутствии таймера двигатель отключают тумблером). После этого открывают крышку 5 (при этом цепи питания электродвигателя блокируются), извлекают сосуды, а из них - образцы тканей для оценки моющей и отбеливающей способности раствора CMC (анализ производят по известным методикам). Далее процесс повторяется в описанном порядке при этой или другой температуре. Преимущества предлагаемого прибора перед известным заключается в следующем: 1) в результате выполнения рамы вставки трубчатой из конструкции вставки исключаются четыре массивные фигурные пластины, что упрощает конструкцию, уменьшает расход материалов и массу прибора. Это особенно важно для мелкосерийного производства, т.к. при этом исключаются расходы на проектирование, изготовление и отработку штамповой оснастки (вырубного и гибочного штампов для получения пластин); 2) в отличие от известных конструкция предлагаемого прибора упрощена также путем исключения шти фтов из числа деталей, входящи х в состав подпружиненных опор, за счет конструктивных особенностей стержней пружин и направляющих отверстий в раме. Благодаря принятой конструкции подпружиненная опора стала легкосъемной, а конструктив вставки (боковые и продольные стенки, вал, промежуточное кольцо), в отличие от прототипа, можно стало выполнять неразъемным, используя контактную точечн ую сварку. При этом отпала надобность в крепеже (заклепках), в выполнении крепежных отверстий с помощью оснастки (в изготовлении самой оснастки) и т.д., т.е. конструкция существенно упрощается и удешевляется производство (в прототипе вставка выполнена разъемной из условия сборки и необходимости последующей разборки); 3) в предлагаемом приборе сосуды 4 располагаются в гнездах вставки так, что плоскости перемычек стяжных хомутов герметизации крышек сосудов составляют с продольной осью вставки угол (40....50)° (оптимально 45°), что привело к уменьшению радиуса сметания наиболее удаленных от оси вращения точек вставки (в данном случае - стяжного хомута крышек сосудов) при* мерно на 5 мм (в пересчете на диаметр - 10 мм), что позволило уменьшить геометрические размеры термостата и всего прибора, массу изделия, а также уменьшить объем водяной бани термостата на 0,7 л. Сокращение объема водяной бани термостата и его материалоемкости привело к сокращению времени выхода прибора на заданный температурный режим, а следовательно, к сокращению энергопотребления на проведение проверок, т.е. к повышению экономичности прибора; 4) снабжение поворотной крышки 5 по высоте сечения экраном 18 позволило практически исключить поступление брызг воды наружу из проема, что важно с точки зрения повышения электробезопасности и удобства при эксплуатации прибора (уменьшается время по уходу за прибором); 5) применение в приборе таймера со звуковой сигнализацией упрощает обслуживание прибора, создает благоприятную обстановку на рабочем месте и в то же время позволяет производительно его использовать. Сравнивая конструкцию предлагаемого прибора с прототипом, можно отметить, что она упрощена также путем исключения червячного редуктора из состава привода. Габариты прибора, емкость и масса термостата уменьшены также за счет применения малогабаритных ТЭНов мощностью 1 кВт и размещения их на передней и задней стенках термостата. Результаты сравнительных испытаний приборов предлагаемой конструкции и прототипа при одинаковом объеме рабочих сосудов представлены в таблице. Испытания показали надежность действия всех узлов прибора и возможность проведения на нем проверок моющей и отбеливающей способности CMC и отбеливателей. Нами изготовлен и поставлен в январе 1996 г. прибор предлагаемой конструкции Первомайскому ГП "Химпром" (Харьковская обл., тел. (8)05748-52116), что позволило потребителю отказаться от закупки подобного в ФРГ, стоимость которого на рынке оценивается в 30000 DM. Стоимость поставленного прибора существенно меньше. Прибор может найти также применение в технологии крашения, например, при разработке и испытаниях рецептур красителей на водной основе. В этом случае должна быть применена съемная вставка иной конструкции. В предлагаемой комплектации прибор может быть использован для определения устойчивости окраски текстильных материалов к стирке и к валке.