关于洗碗机双向旋转喷洗系统的研究

刘波

摘要：在现代发展过程中，人们基本生存需要得到满足的同时，开始更加关注自身的生活质量。因此，洗碗机成为家庭生活中的新宠。为提高洗碗机的工作效果，就需要对其双向旋转喷洗系统进行分析，进而为用户提供更好的清洗服务。基于此，本文首先对洗碗机喷洗系统进行阐述，其次分析洗碗机“一”字型喷洗系统的相关内容，最后对双向旋转喷洗系统展开详细分析，以期为该领域的后续研究提供参考。

关键词：洗碗机；双向旋转；喷洗系统

前言：科技实力和国民经济水平的提升使得社会公众对于生活质量的要求不断提高，智能家用电器设备的市场也不断扩大。洗碗机不但可以清洗厨具上的油污，还能够烘干并消毒餐具，它的出现可以解决许多家庭餐后清洁脏污厨具的不便问题。为全面提高洗碗机的整体性能，就需要将双向旋转喷洗系统应用在其中，不断革新技术，优化产品性能，才能够满足用户需要，并增强产品竞争力。因此，本文的研究具有一定的现实意义。

1. 洗碗机喷洗系统的概述

为了满足用户对于清洗餐具的洁净性和卫生性要求，减少受潮湿环境影响的细菌滋生，洗碗机最后通常要对厨具进行烘干和消毒处理^[1]。同时，用户也更加注重洗碗机的清洁程度能否优于手洗，保持器具的光洁度等。目前洗碗机市场的设备类型种类繁多，可以满足消费者对于机器内部容量，打开方式，安装位置，清洗方式等各种要求，洗碗机包括抽屉式，水槽式等各类样式，但用于清洁餐具的水流喷洗原理差异不大。大部分洗碗机喷洗系统的工作原理都是利用旋转喷臂喷射水流，并通过水流作用和喷射方式清洗厨具油污。洗碗机内部通常会根据不同产品的清洗原理提前安排餐具的摆放位置，如果用户不能按照要求摆放好餐具，可能会导致清洁不彻底，影响设备的清洁效果。此外，洗碗机喷洗系统对于死角的覆盖性，出水量和清洗时长都会影响消费者的选择和使用者的体验，也是有关产业需要面临的挑战。因此，喷洗系统的功能是否全面有效决定着洗碗机能否满足市场需求和行业发展。

2. 洗碗机“一”字型喷洗系统

   1. 运动分析

洗碗机广泛应用的喷洗系统是“一”字型喷洗系统，其工作原理则需要利用“一”字型喷臂^[2]。喷臂翼上的喷孔可以喷射水流，通过喷臂翼有规律性的圆周水平运动，可以将水流更加均匀地覆盖在厨具上。而洗涤过程中喷臂持续旋转的关键并非是电能，而是水流作用，喷射孔喷出的水流在触及餐具后会对喷臂形成反向的作用力，从而推动喷臂继续转动。喷射水流与餐具摆放位置必须形成一定夹角，这样水流可以从水平和垂直两个角度对喷臂形成作用力，每一个喷射口都可以在水平方向形成推力，多个喷射孔的作用力综合在一起构成喷臂转动所需的转矩，是喷并完成水平方向的所需清洗效果的运动轨迹。喷射孔越处在远端，对喷臂的反作用力越强，因此，喷翼上方距离越近的喷射孔夹角越小。

此外，为了使洗碗机喷臂的工作效率更高，水流喷射和清洁力更加均匀，喷射水流不论是朝向哪一角度，都通常需要朝同一方向喷射，使喷臂受到的作用力更加平稳。然而，部分类型的洗碗机会在喷臂上设计出一到两处的反作用力，也就是少量的反方向喷射孔，主要目的是为了覆盖清洁死角并从其他角度清洗餐具，实现更好的清洗效果。这一设计初衷虽然照顾到清洗过程，但也不能忽视其对于喷臂反作用力的不良影响，一旦反向喷射水流过多，喷臂正常旋转的动力就难以保证，只能扩大喷射孔的夹角以增强喷臂所需作用力，然而夹角过大会影响餐具的清洁效果和洗碗机的工作效率，因此需要设计者反复试验并平衡二者关系。

1. 2. 喷洗分析

“一”字型由于需要借助喷射孔喷射水流的反作用力维持持续运转，因此喷射孔的设计多为同向，以便更好地保障运转动力的平稳性和持续性，喷臂的转动方向可以是顺时针或是逆时针。而考虑到反向孔对于喷臂动力的影响，每条力臂的反向水流只能有一到两处。因此，设计者应当从用户的实际需求出发，结合餐后厨具的脏污特点，在餐具的摆放位置和方向上设计迎水与背水面。使用后的厨具餐具在开口方向明显存在更多油污，清洁难度更高，也更符合用户的清理和使用需要。因此应当将碗口朝向洗碗机喷臂的迎水面，这一方向的喷射孔更多，水流更大，清洁力更强，更有利于实现餐具清洁。反之，碗碟的底部应当朝向洗碗机的背水面，这一方向的喷射孔较少，还需要借助反射等水流作用完成清洁过程^[3]。

3. 洗碗机双向旋转喷洗系统的研究分析

   1. 基于双喷臂的双向旋转喷洗系统

      1. 运动分析

双向旋转喷洗系统顾名思义是同时拥有两种方向的喷臂，并且喷臂的运动方向相反。两个喷臂的位置分别位于垂直方向的不同水平高度，在洗碗机启动后同时运动喷射水流，实现对餐具的清洗效果。喷臂的运动和清洗原理与一字型喷臂大致相同，同样要考虑到餐具不同的清洗角度，但是不再需要在同一条喷臂上设置反方向的喷射孔，因为另一条反向运行的喷臂和喷射的水流已经可以满足这一效果，设计者也不需要在喷臂的运行作用力和餐具的清洁程度之间权衡。同时，两条喷臂虽然同时运行，但运动速度会略有不同，这样喷臂所带动的水流对于餐具的清洗部位就会不断变化，清洗角度更加全面，效果更好。

1. 1. 2. 喷洗分析

上下两条喷臂各自执行着不同的清洗任务，但上层喷臂所喷射的水流受到的阻碍更小，清洁力更强。因此，双向旋转喷洗系统中的上层喷臂通常会设置更多的喷射孔，并承担更多的洗涤任务，负责对主要以及顽固性油污进行清洁。下层喷臂的运动方向则与之相反，它所承担的任务于反向喷射孔类似，主要照顾餐具的其他部位和少量油污，因此喷射孔的设置较少。但喷射水流的方向和力量仍然是由于喷射孔的圆周运动形成，因此距离喷射位置越近的区域，餐具的洗涤效果更好。此外，喷射孔的间距和位置同样会影响到餐具的洗涤效果，喷射孔之间的距离越近，喷射孔中间所受到较弱水流作用的洗涤区域就越小，清洁效果就越好，反之喷射孔相距过远会影响餐具的清洁程度。因此，为了尽量保证餐具洗涤的全面有效，双向旋转喷臂系统需要设置更多的喷射孔，特别是承担更多洗涤任务的上层喷臂。

1. 2. 基于长臂卫星喷臂的双向旋转喷洗系统

      1. 运动分析

卫星喷臂的名字反映出双向喷洗系统的运行规律与天体运行类似，卫星喷臂如同天体的卫星一般，在保持公转方向与主喷臂运转方向一致的同时还要完成自身的反向自转^[4]。正是由于这一特点，在设置卫星喷臂喷射孔位置的时候，必须考虑主喷臂方向，并保持二者喷射孔朝向相反。在洗碗机运转过程中两个喷臂需要同时对相反方向喷射水流，为喷臂提供不同方向的作用力，而卫星喷臂的运转过程更为复杂，因此对于餐具的清洗效果更加均匀。

1. 1. 2. 喷洗分析

如图1所示，这一喷洗系统是基于长臂卫星喷臂设计的双向旋转喷洗系统。

主喷臂的喷射水流需要照顾到餐具清洗的其他角度，因此喷射孔的设计距离中心轴较远，而且需要避开上下两层喷臂已经重复交叠的区域，也就是从II段到四

IV段的位置，主喷臂的喷射范围是I段的位置，主喷臂所运行的方向与卫星喷臂正好相反，它的方向为顺时针，则卫星喷臂为逆时针。卫星喷臂的水流覆盖范围分别为II段III段和IV段，II段的水流喷射方向与III段相反，III段水流的喷射方向与主喷臂的方向相同，而IV段与II段相同，水流喷射方向都与主喷臂相反。通过对每一段喷洗方向的长度计算可以得知，想要实现目标区域内餐具完成双向喷洗流程的效果，需要将卫星喷臂的取值范围确定在哪一区间。

图1 基于长臂卫星喷臂的双向旋转喷洗系统

此外，结合图中双向旋转喷洗系统的运行情况分析可以看出，这一喷射系统与一字型喷臂相比并不需要额外增加喷射孔的数目，却可以更加满足用户需求，实现更加优越的清洁效果和工作效率^[5]。由于I段喷射孔的运行轨迹始终不变，所以其产生的洗涤效果也不会发生较大的变化。而卫星喷臂喷射孔在靠外情况时会做驱动，靠内时则更多倾向洗涤功能，在两个喷臂相互重合并满足一定范围之内的要求时，才会出现反向孔作用。在其余位置运转时，仍然以正向喷洗为主。也正因为如此，在此喷臂系统当中的喷洗能够形成较为系统的优化效果。而卫星喷臂上的反向孔则能够实现全方位、无覆盖的喷洗，有效提升整体的喷洗效果。除此之外，尽管喷射孔的分布较为分散，但其总长度并没有发生过多改变，因而不需额外增加孔数则可以进行反向喷洗。

1. 1. 3. 测试分析

在整体测试过程中，主要依据我国对洗碗机的相关标准进行对比研究。在规定了基本的实验条件、方法并确保其能够满足国家标准的基础上，还使用了相同情况的餐具和污染物，在最大程度上确保实验客观条件的一致性。随后，对这些餐具进行两次实验测试，第一次采用“一”字型喷臂，第二次则使用基于长臂卫星喷臂的双向旋转喷洗系统。如图2所示，为具体的测试结果。

图2 对比测试结果

通过对比分析测试结果可以发现，基于长臂卫星喷臂的双向旋转喷洗系统能够呈现出更好的清洗效果，整体洗净指数要比“一”字型喷臂高。这也可以表明，双向旋转喷洗系统的清洗能力更强，在相同条件下能够实现更高水平的清洗功能。与此同时，也能够减少部分洗涤时间，有效改善用户的实际体验。

结论：通过文章的分析和研究可以得知，为提高洗碗机的工作效果，就需要对其双向旋转喷洗系统进行分析，进而为用户提供更好的清洗服务。基于此，本文主要对洗碗机“一”字型喷洗系统、基于双喷臂的双向旋转喷洗系统和基于长臂卫星喷臂的双向旋转喷洗系统展开分析，对于提高洗碗机整体性能具有重要意义。

参考文献：

1. 张朴.喷淋式洗碗机洗涤性能影响因素研究[J].日用电器,2019,26(09):121-123.

2. 黎铭峰,王豪杰,王松波,黄书庆,徐术荣.关于洗碗机双向旋转喷洗系统的研究[J].家电科技,2021,32(S1):169-172.

3. 黎铭峰,王豪杰,徐术荣,黄书庆.实现环带区域均匀覆盖的洗碗机喷臂技术研究[J].机电产品开发与创新,2021,34(05):36-39.

4. 黎铭峰,徐术荣,王豪杰.实现正方形区域高覆盖的洗碗机喷臂运行轨迹探究[J].家电科技,2021,24(05):84-88.

5. 邹涵,耿其东,曹佳铭,马宇,王旭.小型家用智能洗碗机设计[J].科技风,2021,45(04):25-26.