Теплообменник посудомоечных машин Bosch и Siemens

Кроме ионного обмена в декальцификаторе посудомоечных машин для смягчения воды в других видах бытовой техники, например, в стиральных машинах, могут применяться специальные добавки к воде (калгон, антикальк и др.). К недостаткам данных добавок относится вредное воздействие кислотных компонентов на детали, узлы, автоматику, резиновые сальники бытовой техники, приводящее к выходу ее из строя, ухудшение экологии вследствие кислотных испарений.

Физический метод смягчения водопроводной воды применяется в в магнитных преобразователях воды «Magic». Основным элементом «Magic» является многополюсный магнит цилиндрической формы, создающий аксиально-симметричное магнитное поле. В осевом направлении «Magic» имеется отверстие для потока воды. Молекулы воды образуют диполи с положительным и отрицательным зарядами. Диполи связаны друг с другом водородными связями и образуют кластеры, т.е. структуру, внутри которой могут располагаться ионы кальция и другие включения. При движении воды через магнитное поле диполи попадают в резонанс из-за их взаимодействия с переменными полюсами магнита, водородные связи кластерных образований разрушаются, а освободившиеся включения, в том числе карбонат кальция, выпадают в осадок. Начинается рост кристаллов карбоната кальция в осадке без нагрева воды. К ТЭНу поступает умягченная вода без солей кальция, а кристаллы карбоната кальция уносятся током воды на слив или в дренаж. На ТЭНе не образуется накипь.

Использование «Magic» дает следующие преимущества:

• увеличивается срок службы бытовой техники, и снижаются расходы ремонт;

• уменьшается время мойки и нагревания и, следовательно, расход энергии;

• улучшается качество мойки;

• уменьшается расход моющих средств при мойке;

• обеспечивается экологическая чистота.

Изогнутая лопасть верхнего распылителя:

Чтобы повысить качество мойки, были специально рассчитаны размер, угол и перепад давления каждой водяной струи. Давление в основании верхнего распылителя приблизительно 1,13 х 10⁵ Па, заставляет его вращаться с частотой 17 - 27 оборотов в минуту. Верхний распылитель имеет наклон относительно вертикальной оси (6): это гарантирует, что вода достигает всех частей верхней корзины, которая длиннее на 50 мм и на 10% вместительнее нижней. Когда под напором воды распылитель вращается, он колеблется относительно горизонтали, тем самым, радиус его действия увеличивается на 2%.

Преимущества нижнего пластикового распылителя:

1. Меньше шум [1 дб(А)], благодаря более плавному движению распылителя над монтажной муфтой.

2. Монолитная изогнутая лопасть распылителя (патент Мерлони) расширяет радиус его действия, повышая, таким образом, эффективность мойки.

3. Рабочее давление в основании нижнего распылителя 1,26 х 10⁵ Па, частота вращения (33 - 43) оборотами в минуту.

Посудомоечная машина не только моет посуду, но и сушит ее. За показатели процесса сушки машине присваивается отдельный класс эффективности. После того как закончена мойка, находящаяся в корзинах машины посуда ополаскивается водой — вначале холодной, а затем горячей (65–70 ^оС). Программа работы машины включает в себя заключительную операцию — сушку.

Рис. 1.30. Пассивная конденсационная система сушки

Рис. 1.31. Активная конденсационная система сушки

Рис. 1.32. Система сушки Turbo Dry (посудомоечные машины Electrolux)

Если пар конденсируется прямо в полости машины, говорят о статической сушке посуды, происходящей за счет остаточного тепла. Конденсат стекает вниз по боковым стенкам полости и в дальнейшем удаляется из машины с помощью сливного насоса.

Во многих посудомоечных машинах имеется специальная емкость — конденсационная камера. В зависимости от того, каким способом горячий воздух с парами воды поступает в эту камеру, говорят о различных системах конденсационной сушки:

а) пассивной;

б) активной;

в) форсированной («турбо»).

Самая простая система конденсационной сушки — пассивная (рис. 1.30). Она основана на естественной циркуляции воздуха в полости машины. В нижней части конденсационной камеры есть круглое отверстие, через которое в камеру входит горячий влажный воздух. Камера плоская, с развитой поверхностью внутренних каналов, расположена вплотную к наружной боковой стенке машины, через которую отдает тепло, передается в окружающую среду. Проходя по изогнутым каналам, горячий воздух постепенно остывает, а сконденсированная в камере влага стекает по каналам вниз, и в дальнейшем сливается из машины.

В посудомоечных машинах с активной конденсационной системой сушки конденсационная камера больше по размерам. Конструктивно она может быть объединена с дозатором системы регенерации. В каналах такой камеры для лучшей конденсации пара организован противоток пара и поступающей в машину холодной воды. Горячий воздух входит в конденсационную камеру не только через отверстие в нижней части полости машины, но и по специальному воздуховоду, расположенному «под потолком» рабочей полости (рис. 1.31), который также служит конденсатором влаги. В целях интенсификации процесса сушки в верхнем воздуховоде установлен вентилятор, который позволяет направить горячий воздух в канал воздуховода (рис. 1.32). В этом случае горячий влажный воздух поступает в конденсационную камеру по каналам навстречу охлаждающей воде. Благодаря наличию вентилятора подобные форсированные системы сушки содержат в своем имени элемент «турбо» (Turbo Dry). Сушка происходит в замкнутом объеме без притока воздуха извне. Замкнутой является и полость посудомоечных машин. Во время сушки посуды в теплообменник поступает холодная водопроводная вода. Посуда сушится быстро и эффективно. Существуют и другие компоновки посудомоечных машин. В них вентилятор и конденсационная камера расположены на дверце машины (Ariston). На боковой стенке имеется воздухозаборник, через который в полость машины поступает холодный наружный воздух (рис. 1.33).

Рис. 1.33. Система сушки Turbo Dry (посудомоечные машины Ariston)

Выход воздуха из полости машины спереди. Контур циркуляции воздуха не замкнут. Воздухозаборник находится на левой стенке машины, горячий воздух уходит в конденсационную камеру под потолком полости, а вентилятор с двойной крыльчаткой установлен внизу, у правой стенки машины (рис. 1.34). Такая система сушки носит название Jet Dry.

Рис. 1.34. Система сушки Jet Dry (посудомоечные машины Whirlpool)

Благодаря диагональному направлению потока воздуха обеспечивается наиболее полное обтекание воздухом каждой тарелки или чашки и, как следствие, сокращение длительности цикла сушки. Посудомоечные машины с такими системами достигают класса «А» эффективности сушки посуды.

Основные компоненты посудомоечной машины.

Фильтр

Перед тем как поместить тарелки и ложки в корзины, с них необходимо счистить остатки пищи. Конструкция машины должна быть такой, чтобы загрязнения, смытые с одной тарелки, не осели на другой, а были удалены из полости машины. Если в процессе мойки на фильтре оседают смываемые с посуды загрязнения, то можно повторно использовать уже подогретую воду, а не сливать ее в канализацию и тратить энергию на подогрев новой порции воды.

Для решения этих задач в днище машины имеется фильтровальный узел (рис. 1.35). Он состоит из нескольких частей: основного фильтра 1, представляющего собой плоскую решетку из нержавеющей стали, и вложенных друг в друга сливного фильтра 2 и микрофильтра 3. На решетке основного фильтра и в цилиндре сливного фильтра задерживаются наиболее крупные загрязнения, смытые с посуды.

Рис. 1.35. Фильтровальный узел:

1 — основной фильтр, 2 — сливной фильтр, 3 — микрофильтр

Микрофильтр улавливает более мелкие частицы. После каждой мойки фильтры извлекаются из машины и очищаются от накопившихся загрязнений, после чего промываются под струей воды. В более сложных моделях посудомоечных машин применяется самоочищающийся микрофильтр. Принцип его работы показан на рис. 1.36.

Рис. 1.36. Работа самоочищающегося микрофильтра:

1 — захват крупных частиц сливным фильтром, 2 — захват мелких частиц микрофильтром, 3 — вращение микрофильтра, 4 — слив мелких частиц в канализацию

Микрофильтр находится на оси нижнего коромысла и может вращаться. Когда через фильтровальный узел протекает вода, крупные частицы задерживаются сливным фильтром (1). Более мелкие частицы, улавливаются сеткой микрофильтра (2). Микрофильтр приводится во вращение потоком дополнительно подающейся к нему воды (3). Благодаря этому мелкие частицы не оседают на сетке микрофильтра, а находятся во взвешенном состоянии. При включении сливного насоса эти частицы сливаются с грязной водой в канализацию. Удаление остатков пищи со дна полости машины в фильтр возможно с помощью динамического эффекта. Для этого электронная система управления включает сливной насос в импульсный режим, который создает волны в придонном слое воды. Такой прием применяется, например, в посудомоечных машинах Whirlpool и именуется «волновой эффектор» (рис. 1.37).

Рис. 1.37. Создание «волнового эффекта» для удаления остатков пищи со дна полости машины (Whirlpool)

Нагревательный элемент

Посудомоечная машина подключается к холодной воде, а подогрев воды до необходимой температуры производится с помощью ТЭНа. В посудомоечных машинах применяются ТЭНы двух типов: трубчатый и проточный. Длинный изогнутый трубчатый ТЭН (рис. 1.38) расположен в полости машины у самого ее днища. Обычно он проходит вдоль двух сторон полости и захватывает третью.

Рис. 1.38. Трубчатый ТЭН

В последнее время все чаще применяется другой тип ТЭНа — так называемый проточный ТЭН (рис. 1.39).

Рис. 1.39. Проточный ТЭН

Вода протекает внутри него, как через трубу. ТЭН снабжен системой защитного отключения, в случае повышения его температуры выше установленной. Проточный ТЭН обладает рядом неоспоримых преимуществ:

1. Он компактен и размещается не в баке машины, а под его днищем, где располагаются все остальные агрегаты машины.

2. Удобство уборки машины после окончания мойки: открывается доступ к любой точке полости.

3. Исключается попадание на ТЭН остатков пищи, смытой с посуды.

4. Исключается термическая деформация пластмассовой посуды, помещаемой в нижнюю корзину.

Насос

Этот компонент посудомоечной машины установлен под днищем. Насос нагнетает подающуюся в машину воду к вращающимся коромыслам, а после окончания программы сливает отработанную воду в канализацию, удаляя вместе с ней все растворимые загрязнения и мельчайшие остатки пищи. В ряде моделей машин обе эти функции выполняет один насос, но иногда машина имеет два насоса: основной (нагнетательный) и сливной.

На рис. 1.40 показаны основные функциональные элементы посудомоечной машины, рассмотренные выше. За своевременное открытие и закрытие клапана, включение и отключение нагревательного элемента и насоса отвечает командоаппарат. В старых посудомоечных машинах применялись электромеханические командоаппараты. Он представлял собой сложный переключатель, контакты которого поочередно замыкались и размыкались при вращении многочисленных кулачков.

В современных посудомоечных машинах применяются электронные командоаппараты на микропроцессорной основе.

Лекция

Информация в командоаппарат в кодированном виде поступает от датчиков, установленных во всех значимых элементах машины, включая моющий раствор. Датчики постоянно или с определенной периодичностью отсылают информацию в процессор, который на основе полученных данных выбирает дальнейшие действия. В полностью автоматических посудомоечных машинах применяются технологии оптического диагностирования воды. Инфракрасный датчик прозрачности с помощью фотоэлемента непрерывно контролирует воду при ополаскивании посуды на предмет наличия в воде взвешенных частиц пищи или не растворившихся зерен моющего средства (рис. 1.41).

Рис. 1.41. Инфракрасный датчик прозрачности воды AquaSensor I (посудомоечные машины Bosch):

а — вода прозрачна, б — вода недостаточно прозрачна

Работа системы контроля прозрачности воды на основе датчика второго поколения AquaSensor II показана на рис. 1.42. Этот датчик имеет уже не один, а два оптических фотоэлемента и замечает не только взвешенные в воде частицы, но и цветовые примеси, например остатки кофе. Если вода прозрачна, система управления допускает ее повторное использование, сводя тем самым до минимума расход потребляемой машиной воды. Если же прозрачность воды недостаточна, в машину начинает поступать чистая вода, а грязная сливается в канализацию. Еще одна новинка из области высоких технологий — датчик OptoSensor, применяемый в посудомоечных машинах Siemens серии HiSense (рис. 1.43). Установленный в дверце посудомоечной машины, этот инфракрасный датчик позволяет определить степень жесткости воды по количеству известковых осаждений на внешней поверхности световода, скрученного в двойное кольцо. Луч, идущий внутри световода, претерпевает многократные отражения от его стенок, и характер отражения меняется, если на внешней поверхности в точках отражения луча есть известковые осаждения. Получив информацию от датчика, система управления выдает команду на подачу в воду дополнительной порции регенерирующей соли. В последних моделях посудомоечных машин Whirlpool применяются двойные оптические датчики состояния моющего раствора (рис. 1.44). Датчик генерирует два сигнала: первый сигнал получается при прохождении луча сквозь воду и дает информацию об ее загрязненности; второй сигнал формируется при отражении луча от твердой

Рис. 1.42. Работа системы контроля прозрачности воды на основе датчика Aqua Sensor II:

1 — вода в полости машины еще чистая,

2 — датчик зарегистрировал загрязненность воды,

3 — подается сигнал на запирающий электроклапан,

4 — клапан закрывается, и использованная вода перестает использоваться повторно.

5 — в машину набирается чистая вода, а грязная сливается из машины.

поверхности и свидетельствует о степени осаждения частиц загрязнений из раствора. Каждые 10 сек датчик передает обновленный сигнал на микропроцессор системы управления (рис. 1.45).

В соответствии с заложенными в систему алгоритмами происходит корректировка рабочих параметров машины. Результатом является оптимизация затрат электроэнергии, расхода воды и времени мойки. Машина с такой системой управления не допускает перерасхода ни моющего средства, ни регенерирующей соли. Органы управления современных посудомоечных машин позволяют определять количество загруженной в машину посуды. Это делается с помощью небольшого прибора — тахогенератора, установленного на валу насоса. Датчик считает число оборотов вала. Если возрастает число оборотов вала, то это значит, что поступающая в машину вода оседает каплями на поверхности посуды, а насос работает на смеси воды с пузырьками воздуха. «Не связанной» воды в этой смеси тем меньше, чем больше в машине посуды. Такая система автоматического определения загрузки машины позволяет подобрать расход воды в зависимости от количества посуды.

Программа мойки — это последовательность циклов подачи в машину воды (с подогревом до определенной температуры) и слива этой воды в канализацию. Из дозатора, расположенного на внутренней стороне дверцы, в полость машины во время цикла мойки подается моющее средство, а в конце ополаскивания — специальный ополаскиватель (вещество, облегчающее стекание воды с посуды благодаря уменьшению сил поверхностного натяжения).

Пример программы «интенсивной мойки», предназначенной для мытья сильно загрязненной посуды (например, пригорелой сковороды, очень грязных кастрюль или противней). Программа включает в себя:

1. Предварительную мойку, при температуре (45 ^оС).

2. Основную мойку, которая выполняется при температуре 65 ^оС.

3. Ополаскивание холодной водой.

4. Ополаскивание горячей водой при 65 ^оС.

5. Ополаскивание горячей водой при 70 ^оС.

6. Завершает программу сушка.

Пример программы мойки «нормально загрязненной» посуды:

1. Предварительная мойка выполняется в холодной воде.

2. Ополаскивание посуды холодной водой.

3. Ополаскивание посуды горячей водой.

Перечень основных типов программ, которые имеются практически во всех посудомоечных машинах, дан в табл. 1.9

(количество циклов и значения температуры могут варьироваться в зависимости от конкретной модели машины). Во многих моделях посудомоечных машин программы повседневной мойки слабо загрязненной посуды, требующие небольших затрат времени, воды и электроэнергии, носят на звания «Эко», «Био» (с применением биологически активных моющих средств, содержащих ферменты) и т.д. В дополнение к основным программам мойки существует ряд специальных программ, которые можно задействовать при необходимости. Программа «Половинная загрузка» дает возможность мытья посуды только в одной корзине (обычно верхней). Эта программа применяется, когда нужно помыть небольшое количество слегка загрязненной посуды.

Рис. 1.43. Датчик OptoSensor (посудомоечные машины Siemens):

а — интенсивность луча без рассеивания на поверхности волновода, б — интенсивность луча с рассеиванием

Рис. 1.44. Двойной оптический датчик состояния моющего раствора (Whirlpool)

Рис. 1.45 – Датчик загрязнения посудомоечной машины Ariston EVO III

Рис. 1.46. Пример программы мойки сильно загрязненной посуды (Hansa)

Рис. 1.47. Пример программы мойки нормально загрязненной посуды

Рис. 1.45. Работа электронной системы управления:

1 — формирование двух сигналов от оптического датчика,

2 — периодическая передача сигналов на микропроцессор,

3 — корректировка рабочих параметров,

4 — оптимизация затрат электроэнергии, расхода воды и времени мойки.

В последние годы в ряде моделей посудомоечных машин появилась функция «антибактериальная мойка», предназначенная для предотвращения развития бактерий на посуде, которая уже давно загружена в машину. В этом режиме посуда выдерживается при температуре не менее 66^оС в течение, как минимум, 10 мин.

В конструкции современных посудомоечных машин предусмотрен целый набор дополнительных функций, делающих пользование ей удобным. Естественно, чем шире этот набор, тем дороже машина. Очень многие посудомоечные машины имеют функцию отсроченного начала работы (на 2, 4, 6, вплоть до 24 ч, в зависимости от модели). Назначение этой функции — перенос работы машины на ночные часы, когда во многих странах тариф на электроэнергию ниже, чем днем. К дополнительным функциям относятся также подсветка внутренней полости машины, которая включается при открытии дверцы, и делает удобной загрузку и выгрузку посуды. Некоторые модели оснащены также блокиратором дверцы, который не позволяет детям открыть дверцу, звуковым сигналом окончания работы, световыми индикатора ми хода выполнения программы.

33