Внедрение передовых энергосберегающих технологий выдвинуло на передовые рубежи
прогресса новое устройство бытового назначения - ультразвуковое стирающее устройство.
Стирка ультразвуком происходит за счет периодического формирования в объеме жидкости волн сжатия-разрежения,
возникающих в практически несжимаемой среде - воде. Белье, помещенное в такую жидкость,
подвергается интенсивному гидроакустическому воздействию. Гидроакустические волны инициируют появление
микроскопических пузырьков газа, которые способствуют отделению микрочастиц грязи из объема стираемого белья.
При образовании и последующем схлопывании (разрушении) пузырьков газа образуется озон, стерилизующий белье.
В ряде случаев, при большой энергии ультразвуковых колебаний, может наблюдаться
сонолюминесценция - свечение жидкости, особенно заметное в затемненном помещении.
Преимуществом стирки с использованием ультразвуковых колебаний является то,
что белье не деформируется, не истирается и не рвется.
Можно стирать даже шерстяные изделия и тонкое белье.
Помимо стирки и дезинфекции белья, можно обрабатывать овощи и фрукты,
предназначенные для консервации, обеззараживать воду.
Появившиеся на рынке ультразвуковые стирающие устройства (УЗСУ) типа "Бионика" [1]
представляют собой компактный электрический прибор массой 200 г.
"Бионика" состоит из сетевого адаптера - источника питания и собственно УЗСУ.
Само устройство в целях сохранения "ноу-хау" залито компаундом, и описание его
принципиальной схемы и значимых для воспроизведения характеристик не приводится.
Однако, имея полученные путем замеров и анализа режимов устройства вторичные характеристики,
можно представить одну из возможных схем УЗСУ в следующем виде (рис.1).
УЗСУ состоит из источника питания ( микросхема DA1), двух взаимосвязанных генераторов,
работающих на частотах 10 кГц и 1 МГц ( микросхема DD1 ), выходного каскада на транзисторе VT1
и активатора-излучателя, подключаемого к точкам С и D устройства. Источник питания в прототипе выполнен
нерегулируемым, рассчитанным на максимальную мощность, потребляемую от сети - 3 Вт,
что достаточно для стирки белья в объеме жидкости 10...25 литров.
Более целесообразным представляется обеспечить УЗСУ плавной регулировкой выходной мощности.
На рис.1 в разрыв между точками А и В включен регулируемый источник стабилизированного
постоянного тока (25...1000 мА).
На рис.2 показана схема регулируемого источника питания (5...13 В).
Генератор пакетов импульсов выполнен по традиционной схеме на микросхеме DD1 и особенностей не имеет.
Номиналы RC-элементов высокочастотной части генератора могут быть откорректированы
при настройке частоты в резонанс с частотой ультразвукового излучателя-активатора.
Микросхема DA1 и транзистор VT1 должны быть установлены на теплоотводящих пластинах.
Наиболее проблематичным в практической реализации УЗСУ является выбор ультразвукового
излучателя-активатора и обеспечение его гидроизоляции при одновременном достижении максимальной
отдачи энергии ультразвуковых колебаний в окружающую среду (жидкость).
Обычно в качестве ультразвукового излучателя используют пьезокерамику - титанат бария,
стронция, излучатели на ферритовых или пермаллоевых сердечниках, пьезокварцевые пластины (рис.3) [2-4],
что открывает широкое поле для эксперимента. Одним из интересных вариантов получения ультразвуковых
колебаний является просто пропускание импульсов электрического тока через воду с использованием системы
близко расположенных электродов, подключенных к точкам А и В устройства.
Периодическое прохождение импульсов тока между электродами вызовет акустическую
электростимулированную модуляцию раствора. В качестве электродов можно рекомендовать алюминий или графит.
При стирке должна быть обеспечена надежная развязка от питающей сети.
Емкость для стирки (ведро, таз) должны быть удалены от заземленных предметов и установлены на сухом полу.
Акустические колебания в стирающем растворе можно возбуждать и в диапазоне звуковых частот.
Эксперименты показали, что стирка в таких условиях происходит с приемлемым по сравнению с прототипом результатом.
Особенности стирки с применением УЗСУ - в стирающий раствор засыпают столько же стирающего порошка,
как и при ручной стирке, температура воды должна быть порядка 65°С. Белье должно свободно плавать в растворе,
изредка его следует помешивать деревянным щипцами. Сильно загрязненные участки белья рекомендуется
дополнительно намылить. Процесс стирки длится 30...40 минут или более
(в зависимости от КПД ультразвукового активатора). Полоскать белье можно также с использованием УЗСУ.
Следует отметить, что опыт оптимального использования УЗСУ появляется после нескольких стирок.
