Устройство стиральной машины

В этой статье мы расскажем о том, как устроена стиральная машина. Читатели, которых пугают технические подробности, могут ее пропустить. А тех, кто хочет узнать побольше об основных элементах конструкции машины и решится на чтение, не должно пугать слово «взрываем». «Взорванным видом» (англ. Exploded view) в технической документации принято называть изображение, на котором составные части прибора разнесены на некоторое расстояние друг от друга, чтобы их можно было получше рассмотреть.

Анатомия «фронталки»

Для начала посмотрим на «взорванный вид» машины с фронтальной загрузкой белья (рис. 1). Если снять верхнюю крышку 1, заднюю стенку корпуса 2 и отделить переднюю стенку 3 с загрузочным люком 4 (а заодно снять и боковые стенки корпуса), то нашему взору откроются компоненты машины. Прямо под крышкой машины находится блок электромагнитных клапанов 5. Задача электромагнитного клапана – в нужный момент впустить в машину воду, которая подведена к нему по заливному шлангу 6. Пройдя через узкий канал клапана, вода поступает в дозатор моющих средств 7. Сзади к дозатору подведены резиновые трубки для подачи воды, а спереди у него имеется выдвижной ящичек – это бункер 8, в отсеки которого мы засыпаем стиральный порошок для предварительной и основной стирки, а также дополнительные средства – отбеливатели и пр. В зависимости от текущего этапа стирки вода направляется в тот или иной отсек бункера с помощью специального раздаточного механизма.

Рис. 1. Стиральная машина с фронтальной загрузкой белья:
1 – верхняя крышка, 2 – задняя стенка корпуса, 3 – передняя стенка, 4 – загрузочный люк, 5 – блок электромагнитных клапанов, 6 – шланг залива воды, 7 – дозатор моющих средств, 8 – бункер дозатора, 9 – резиновый патрубок, 10 – бак, 11 – барабан, 12 – уплотнитель люка, 13 – пружина подвески бака, 14 – амортизатор, 15 – противовес, 16 – прессостат, 17 – сливной насос, 18 – нагревательный элемент (ТЭН), 19 – электромотор, 20 – панель управления, 21 – командоаппарат

Смыв моющее средство из бункера, вода (точнее, теперь это уже моющий раствор) по резиновому патрубку 9 поступает в бак 10 – ту емкость, в которой, собственно, и происходит стирка. Внутри бака вращается барабан 11, представляющий собой перфорированный цилиндр из нержавеющей стали. Белье в барабан закладывается через загрузочный люк 4, а чтобы после закрытия люка из машины не протекала вода, срез бака снабжен своего рода манжетой – резиновым уплотнителем 12.

О баках, барабанах и их особенностях у нас разговор впереди, а пока обратим внимание на то, каким образом бак подвешен к корпусу машины. Система подвески бака состоит из пружин 13 вверху и амортизаторов 14 снизу. Жесткость пружин и характеристики амортизаторов подбираются так, чтобы максимально компенсировать вибрации, возникающие при вращении барабана с бельем. А для того, чтобы стиральная машина при работе не «скакала» по ванной комнате, к баку крепится массивный противовес 15 из бетона или чугуна.

Требуйте долива воды

Процессом залива воды в бак управляет небольшой прибор 16 под названием прессостат. Его называют также реле уровня. Задача прессостата – обеспечить уровень воды в баке, необходимый для стирки загруженного в машину белья. Современные стиральные машины способны автоматически подстраивать объем заливаемой в бак воды под количество загруженного в барабан белья.
Воду нужно не только заливать в бак, но и сливать в канализацию после окончания стирки. Эту задачу выполняет сливной насос 17, расположенный под баком машины. В современных стиральных машинах насос обычно снабжен фильтром-уловителем, который задерживает мелкие предметы – пуговицы, скрепки, зубочистки и прочие вещицы, которые владелец машины забыл вынуть из карманов одежды перед стиркой. Для доступа к фильтру в цокольной части машины имеется небольшой лючок.

Сливной насос часто выполняет еще одну важную функцию: он обеспечивает рециркуляцию воды, направляя ее в верхнюю часть бака, а иногда и в бункер дозатора. Иногда для этого машина имеет дополнительный, рециркуляционный или подкачивающий насос.

Благодаря движению воды в придонной части бака все осевшие книзу нерастворившиеся крупицы стирального порошка поднимаются кверху, в результате порошок полностью растворяется и идет в дело, а не сливается в канализацию с грязной водой. А на белье в барабане изливается дополнительная порция моющего раствора, что способствует лучшему отстирыванию загрязнений. Не случайно подобные схемы именуются Эко-системами: ведь благодаря им в окружающую среду не попадают нерастворившиеся моющие средства.

«Фирменные» системы впрыска моющего раствора в бак носят специальные названия: Activa и Combiwash у стиральных машин Candy, «i-система» у машин Gorenje, Direct Spray у машин Electrolux, Aqua Spray у машин Hansa и т.д.

Еще одна порция раствора проливается на белье из специальных накладок в виде ребер на внутренней поверхности барабана. Они тоже выполняют сразу две функции: во-первых, зацепляя белье, перелопачивают его массу. А во-вторых, эти накладки очень часто делают полыми, с отверстиями по кромке ребра. Погружаясь в моющий раствор в нижней части бака, накладка наполняется этим раствором. Поднимаясь вверх, она проливает раствор на белье, орошая его дополнительным душем. «Система двойного действия», «душ-система» – такие названия дают производители стиральных машин подобным устройствам.

После того, как вода залита в бак машины, начинает свою работу термоэлектрический нагревательный элемент 18, или сокращенно ТЭН. Он прячется снизу, в узком зазоре между баком и барабаном, поэтому нам пришлось вытащить его наружу для всеобщего обозрения.

Крутите барабан!

Химическое воздействие на белье при стирке обеспечивает стиральный порошок, тепловое – ТЭН, а вот механическое воздействие осуществляется путем вращения барабана с бельем. Именно это вращение позволило переложить усилия хрупких женских рук на главную движущую часть машины – электрический мотор 19. Мотор, находящийся в нижней части корпуса, является вторым после ТЭНа потребителем электроэнергии.

Традиционным способом передачи крутящего момента от вала электромотора на вал барабана является ременная передача (рис. 2). Но при всей своей простоте такая передача не лишена недостатков: из-за трения о шкив барабана ремень постепенно изнашивается и время от времени требует замены. Кроме того, работа стиральной машины с ременной передачей сопровождается вибрациями, шумом и потерями энергии, да и компактностью такая трансмиссия не отличается.

Рис. 2. Ременная передача вращения от электромотора к барабану

Несколько лет назад на отечественном рынке появились стиральные машины с прямым приводом (часто для его обозначения используется аббревиатура DD, от английского Direct Drive – прямой привод). Такие машины выпускает южнокорейская корпорация LG (серия Intellowasher). Электродвигатель в них надет прямо на ось барабана. Отсутствие передаточных элементов делает привод машины компактным, значительно снижает уровень шума и вибраций, позволяет оптимизировать расход электроэнергии.

Мощный и надежный электродвигатель прямого привода состоит из статора с набранными на нем 36 катушками индуктивности и ротора, представляющего собой постоянный магнит (рис. 3). Двигатель не имеет щеток, работает тихо, а в сборе с баком и барабаном представляет собой компактную конструкцию.



Рис. 3. Электродвигатель прямого привода (LG)

Но каким бы ни был привод барабана – прямым или ременным – главная его задача состоит в том, чтобы обеспечить вращение барабана на двух основных режимах работы машины: стирке и отжиме. На этапе стирки барабан совершает медленные вращения попеременно то в одну, то в другую сторону.
Отжим же происходит с высокой скоростью, чтобы удалить из белья влагу с помощью центробежных сил. В современных стиральных машинах максимальная скорость вращения барабана при отжиме достигает 1600, 1800 и даже 2000 об./мин (такое рекордное значение скорости вращения достигнуто в стиральных машинах Gorenje семейства Premium Touch).

Прежде чем выйти на высокие обороты, машина постепенно увеличивает скорость вращения барабана, чтобы убедиться в том что белье равномерно распределено по его стенкам. Ведь неравномерность раскладки белья – так называемый дисбаланс загрузки – приведет к сильным биениям и вибрациям машины на высокой скорости вращения барабана, что может закончиться для машины плачевно.

Обнаружив дисбаланс загрузки, машина сбрасывает обороты барабана, центробежная сила перестает удерживать белье на его стенках, и происходит перераспределение белья в барабане. После этого машина делает новую попытку набора оборотов и переходит к вращению барабана на максимальной скорости только в том случае, когда белье равномерно, без дисбаланса, уложено по стенкам.

Кто всеми командует

Но кто же командует всеми компонентами стиральной машины? Кто дает сигнал ТЭНу – начинать нагрев воды, электромотору – набирать обороты, насосу – сливать воду? Еще раз взглянем на рис. 1. На панели управления 20 имеются рукоятки и кнопки, с помощью которых владелец машины задает нужные ему программы стирки. А отвечает за выполнение этих программ небольшой, но умный прибор – командоаппарат 21, иногда также именуемый таймером. Впрочем, командоаппарат стиральных машин, которые выпускались лет 15-20 назад, назвать умным прибором можно было с большой натяжкой. Электромеханический таймер тех времен представлял собой некое подобие музыкальной табакерки и состоял из набора кулачков с хитрыми вырезами. Поворачиваясь, кулачки то отводили, то опускали подпружиненные контакты всех электрических компонентов машины, включая или выключая их в нужное время. Различие с музыкальным автоматом состояло в том, что кулачки вращались не под действием заводной пружины, а приводились в движение шаговым электромоторчиком. Лет десять назад в электрические схемы стиральных машин стали широко внедряться электронные платы, и системы управления машинами стали гибридными, сочетая электромеханический командоаппарат и электронику. Сейчас чистой электромеханики на прилавках, пожалуй, уже и не встретить – без электронных компонентов не обходится уже ни одна, даже самая дешевая автоматическая стиральная машина.

А о дорогих изделиях и говорить нечего – в них все бразды управления давно взяли электронные модули. В их микропроцессорной памяти хранится огромное количество программ стирки, они умеют определять величину загрузки барабана бельем и не дают барабану слишком разгоняться, если белье распределено неравномерно. Они анализируют сигналы от многочисленных сенсоров, и знают, какова температура и жесткость воды в баке, прозрачен ли моющий раствор, хорошо ли прополоскалось белье. Они сами остановят машину, если прекратилась подача воды, произошла ее утечка или образовалась избыточная пена.
Значит, да здравствует электроника, долой электромеханику? Не надо спешить с таким заявлением, особенно в России. При всех несомненных плюсах электронного командоаппарата, у него есть и слабые стороны. Любая сервисная мастерская приведет вам примеры того, как «навороченная» стиральная машина последнего поколения начинала «глючить», будучи подключенной к электрической сети, где и вольт не всегда 220, и герц не ровно 50. К великому сожалению, состояние систем электроснабжения на российских просторах оставляет желать лучшего, и порой весьма состоятельный потребитель вынужден отказываться от машины с электронным управлением в пользу «стиралки» попроще, но без «капризов». Так что машинам со старым добрым электромеханическим таймером, принимая во внимание их более демократичные цены, еще предстоит радовать россиян надежной работой.

О баках и барабанах

Бак и барабан – вот неразлучная пара, своего рода «брюшная полость» стиральной машины. В барабан загружается белье, в бак поступает вода с растворенным в ней стиральным порошком, и через отверстия перфорации барабана проникает к белью.

Барабан стиральных машин всегда изготавливается из нержавеющей листовой стали. Вся боковая поверхность барабана (а в некоторых моделях машин – и задняя стенка) перфорирована. В машинах с вертикальной загрузкой белья на боковой поверхности барабана имеется люк, через створки которого барабан загружается бельем.

Что же касается баков стиральных машин, то они также часто изготавливаются из нержавеющей стали. Бак не обязательно может быть круглым. Например, фирменной отличительной чертой стиральных машин Candy является бак овальной формы. При неизменном качестве стирки в овальном баке сокращается объем заливаемой в него воды (меньше воды, не находящейся в контакте с бельем), снижаются расход моющего средства, время нагрева воды и расход электроэнергии. В последнее время все чаще для изготовления баков стиральных машин производителями используются современные полимерные материалы. Их несомненным плюсом являются легкость, отличная шумо- и теплоизоляция, коррозионная стойкость, экологичность. Бак обычно изготавливается из двух половинок, которые скрепляются болтами.

Материал бака может носить «фирменное» название: carboran – в стиральных машинах Electrolux, silitech – в машинах Candy, carferron – в машинах ВЕКО, polynox – в машинах Bosch-Siemens, fibran – в машинах Whirlpool, polytenax и carbotech – в машинах Gorenje. А баки стиральных машин ARDO производятся по уникальной технологии «policarbonat + inox» и совмещают в себе преимущества двух материалов – пластика и нержавеющей стали. Задняя стенка такого бака выполнена из нержавеющей стали, что повышает прочность и долговечность узла соединения с валом барабана, использование же материала policarbonat снижает уровень шума при работе машины и сокращает расход электроэнергии за счет лучших теплоизолирующих свойств пластика.

При всех достоинствах пластиковых баков они имеют и один недостаток – хрупкость. В зимнее время при крепком российском морозе к погрузке-разгрузке стиральных машин следует относиться с особой аккуратностью: сильный удар может привести к повреждению бака.

Во многих моделях стиральных машин (LG, Hansa и др.) бак расположен наклонно, под углом около 5° (рис. 4). Такой наклон, во-первых, облегчает загрузку белья в бак, а во-вторых, при вращении наклоненного к горизонту бака белье в нем совершает замысловатые пространственные перемещения, падая вниз не одной и той же стороной, а каждый раз другим боком. За счет этого улучшается отстирываемость белья.

Рис. 4. Наклонное расположение бака (стиральная машина Samsung)