Pralki automatyczne

1. Pralki automatyczne

Pralki automatyczne należą dziś do standardowego wyposażenia gospodarstw domowych. Dlatego warto się przyjrzeć, na jakiej zasadzie funkcjonują i co sprawia, że można je napełnić brudnymi ubraniami, zostawić i po pewnym czasie wyjąć ubrania uprane i tylko lekko wilgotne.

1.1 Pojęcie pralki

Pralka automatyczna jest maszyną napędzaną silnikiem elektrycznym wykonującą cały cykl swej pracy bez udziału człowieka. Automat posiada programowy cykl pracy.

1.2 Historia pralek

Pierwszą pralkę elektryczną zbudował J. King w 1851 roku. Już zasada tej pierwszej pralki odbiegała od naśladowania ręcznych czynności. Na Wystawie Światowej w Londynie w 1851 roku zaprezentowano pierwszy model pralki (o nazwie MacAlpine). Działała na parę i była "owocem 20 lat doświadczeń i ośmiu miesięcy eksperymentów". Między 1851 a 1870 rokiem tylko w Wielkiej Brytanii i USA zarejestrowano około 2000 patentów na pralki.
Sprzęt napędzany prądem elektrycznym zaczęto konstruować w 1899 roku, kiedy wynaleziono silnik elektryczny. Jak grzyby po deszczu pojawiły się odkurzacze, wentylatory i pralki. Jedną z pierwszych była pralka z bębnem z emaliowanego drewna zbudowana w 1907 roku przez Alvę Fishera.
W pralkach bębnowych, znanych od końca XIX wieku, są dwa bębny - wewnętrzny i zewnętrzny. Pierwszy od wewnątrz zaopatrzony jest w żebra, które w czasie jego obracania się podnoszą pranie ku najwyższemu punktowi bębna, przez co spada ono, co pewien czas z impetem do roztworu piorącego. Ponadto w ściankach bębna wewnętrznego znajdują się liczne otwory, przez które roztwór przepływa tam i z powrotem.
W pralkach wirnikowych, prostszych, ale piorących wolniej od poprzednich, organem roboczym jest wirnik (najczęściej stożek ze skrzydełkami), umieszczony na dnie nieruchomego naczynia. Powoduje on obracanie się prania w roztworze piorącym.
Przez lata pojawiały się różne rozwiązania konstrukcyjne: poziome lub pionowe ustawienie bębna, zmienna liczba obrotów, zamontowane na stałe mieszadła działające jak ręce... Z czasem pralki półautomatyczne zostały wyparte przez automatyczne.
Maszyna z 1934 roku sama regulowała temperaturę, dozowała proszek i płukała.
W 1937 roku w USA zbudowano pierwszą pralkę automatyczną (programowaną), która sama wykonuje czynności: prania, płukania, odwirowania. W pralce automatycznej nastawia się czasy poszczególnych czynności, temperaturę wody, szybkość obrotu itd.
Jako ciekawostkę można podać, że pralka firmy Miele z 1950 roku była napędzana węglem spalanym w specjalnej komorze pod bębnem.
Polską pralkę, nazwaną "Superautomat" zaczęła produkować w latach 70-tych fabryka "Polar" we Wrocławiu.

1.3 Podstawowe podzespoły i zasada ich działania

Podstawowym elementem konstrukcji pralki automatycznej jest bęben. Umożliwia on nie tylko pranie, ale też odwirowywanie bielizny, co sprawia, że po każdej kolejnej fazie płukania w tkaninie pozostaje jak najmniej wody z proszkiem. Bęben (wykonany z dziurkowanej blachy ze stali nierdzewnej) jest zawieszony na osi, zamocowanej na łożyskach w szczelnym zbiorniku, otwieranym od przodu lub z góry.
W modelach otwieranych od góry bęben zawieszony jest poziomo na dwóch łożyskach, zamocowanych symetrycznie po obu stronach bębna, a w jego ściance bocznej znajduje się klapka do ładowania bielizny. Istnieją również modele pralek z bębnem zamocowanym w pionie, otwartym od góry.
W omawianym typie pralki z ładowaniem od przodu, z tylnej ścianki bębna „wyrasta” oś, która przetknięta jest przez łożyska o dwóch średnicach, osadzone w tylnej ściance zbiornika i uszczelnione simmeringami.

Rys. 1 Schemat budowy pralki automatycznej

Zarówno zbiornik pralki jak i bęben mają z przodu otwór, służący do ładowania i wyjmowania bielizny. Aby woda ze zbiornika nie wylewała się podczas prania, stosuje się gumowy rękaw, łączący krawędź zbiornika z obudową pralki. Ponieważ zbiornik podczas prania i odwirowywania porusza się względem obudowy, rękaw ma budowę harmonijkową, czyli posiada pewien nadmiar gumy, zapobiegający jej naprężeniu. Do przedniej części rękawa dociskają się drzwiczki (posiadające własną uszczelkę), a ich szybka jest ukształtowana tak, że po zamknięciu wchodzi do środka pralki na cała głębokość rękawa i zrównuje się z przednią ścianką zbiornika.
Rękaw, w części wchodzącej do wnętrza zbiornika, jest tak uformowany, że szczelina pomiędzy nim a przednia ścianka bębna jest możliwie jak najmniejsza. Niekiedy zdarza się, że podczas prania są tam wciągane różne przedmioty – efekt schwytania pomiędzy rękaw a obracający się bęben.
Procesem prania zawiaduje programator, będący, mówiąc w uproszczeniu – rodzajem zegara włączającego kolejne funkcję. Obecnie programatory, są to urządzenia niemal całkowicie elektroniczne, dawniej były elektromechaniczne. W dawniejszych programatorach silnik krokowy napędzał zestaw kółek zębatych, którego ostatnim stopniem był obracający się pręt z nasadzonym całym pakietem krzywek, przypominający szaszłyk na rożnie. Krzywki te stanowiły oprogramowanie, gdyż obracając się powodowały zwieranie i rozwieranie poszczególnych styków, co umożliwiało uruchamianie poszczególnych procedur.
W fazie pierwszej, czerpania wody, programator daje sygnał do zaworu czerpalnego, czyli elektrozaworu. Zawór ten w stanie spoczynku jest zamknięty, a ciśnienie wody dociska jego grzybek do obudowy, dodatkowo uszczelniając go. Gdy przez cewkę elektromagnesu popłynie prąd, siła elektromagnetyczna staje się większa od siły nacisku wody, stalowa kotwica zostaje wciągnięta do środka cewki i grzybek zaworu odsuwa się od obudowy, wpuszczając wodę.

Rys. 2 Zawór czerpalny
Woda wpuszczona przez zawór dostaje się do rurki, którą spływa do pojemnika (szufladki) na proszek, miesza się z proszkiem i spływa dalej, gumową rura o konstrukcji harmonijkowej, do bębna. Zaworów czerpalnych bywa kilka (lub jeden o kilku położeniach) i w zależności od fazy prania, woda wpuszczana jest do różnych sekcji szufladki, do których można zawczasu wsypać proszek do prania wstępnego, zasadniczego, wybielacz lub zmiękczacz. Woda napełnia pralkę tak długo, aż zawór hydrostatyczny nie da sygnału, że został osiągnięty właściwy poziom wody. Niekiedy, gdy do pralki włoży się dużo chłonnych tkanin, po kilku obrotach bębna, woda wsiąka w tkaniny, poziom wody zmniejsza się i pralka daje do zaworu sygnał, że wody jest zbyt mało, co powoduje dalsze dopuszczanie wody.

Zawór hydrostatyczny działa na zasadzie barometru, którego membrana steruje zwarciem i rozwarciem styków. W pralkach, których istnieje opcja prania z oszczędzaniem wody lub prania w połowie wody, stosuje się kilka zaworów hydrostatycznych. W zależności od programu, nalewaniem zarządza ten czujnik, który jest odpowiedni dla danej opcji. Zamiast kilku hydrostatów stosuje się także pojedyncze modele z regulowaną elektronicznie siłą nacisku na membranę, a więc ten sam zawór obsługuje kilka poziomów napełniania. Właśnie działanie hydrostatu odpowiada za przelewanie pralki (poziom wody w pralce nie powinien przekraczać poziomu dolnej krawędzi drzwiczek).

Rys. 3 Hydrostat
W przedniej ściance pralki znajdują się dwa elementy, zwiększające bezpieczeństwo obsługi pralki: czujnik zamknięcia oraz zamek elektromagnetyczny. Pazur zamka zawiera styki czujnika zamknięcia po zatrzaśnięciu drzwiczek, co sprawia, że pralkę da się uruchomić dopiero, gdy jest dokładnie zamknięta. Z kolei zamek elektromagnetyczny (połączony z opóźniaczem czasowym w programatorze) pozwala na otwarcie pralki dopiero po ustaniu wszystkich czynności, czyli po ok. 2 minutach od wyłączenia.
Gdy zbiornik napełni się wodą, włącza się grzałka, zapewniająca pranie w odpowiedniej temperaturze. Załączeniem i wyłączeniem grzałki steruje regulator temperatury połączony z czujnikami. Czujniki temperatury są zazwyczaj dwa – jeden przeznaczony do zakresu 30º – 60º C i drugi – do 90º C. Zastosowanie osobnego regulatora temperatury, niezależnego od programatora, umożliwia takie kombinacje, jak np. długie pranie w niskiej temperaturze, lub krótkie pranie w wysokiej temperaturze.
W tym czasie silnik (zawieszony wahliwie pod zbiornikiem) zaczyna pracować. Ciężar samego silnika zapewnia stały i równomierny naciąg paska klinowego.
W zasadniczej fazie prania bęben wykonuje tzw. Ruchy rewersyjne, czyli obraca się po kilka obrotów w jedną i w drugą stronę. Ponieważ bęben wyposażony jest w blaszane, lub plastikowe garby wewnętrzne, bielizna nie ślizga się w nim, lecz przewraca, a woda z proszkiem opływa wszystkie włókna tkaniny, zabierając ze sobą brud.
Wreszcie dochodzi do płukania. Woda zostaje wypompowana – załącza się niewielki silnik asynchroniczny, napędzający pompę odśrodkową. Woda ze zbiornika przepływa przez filtr (stosowany po to, aby rozmaite włókna i resztki zapomnianych w kieszeniach ubrań np. biletów, banknotów, chusteczek higienicznych nie zakleiły łopatek wirnika pompy), po czym trafia do rury odpływowej i do kanalizacji.
Gdy poziom wody spadnie i przestanie ona wypływać ze zbiornika strumieniem, programator włącza obwód szybkich obrotów silnika. Aby pralka nie wędrowała po całej łazience lub kuchni w wyniku efektu mimośrodkowego (pranie nie rozkłada się symetrycznie), zbiornik jest zawieszony na sprężynach, a od dołu stabilizują go amortyzatory, wytłumiające drgania i chroniące przed nadmiernym rzucaniem i podskakiwaniem.

Rys. 4 Amortyzator

Są to zazwyczaj proste amortyzatory olejowe o działaniu symetrycznym, tj. ich siła tłumienia jest taka sama przy uginaniu, jak i powrocie. Aby skompensować objętość tłoczyska, rosnącą w miarę zagłębiania się tłoka w amortyzator, producenci często zostawiają w amortyzatorze nieco powietrza. Z punktu widzenia techniki nie jest to najszczęśliwsze rozwiązanie, gdyż prowadzi do spienienia oleju ( w amortyzatorach w pojazdach, aby tego uniknąć, stosuje się często tzw. Pływający tłok, czyli ruchome denko na sprężynie, kompensujące zmiany objętości i zapobiegające spienianiu oleju).

Sam zbiornik pralki jest ciężki, tak, jak i silnik, lecz masa ta nie wystarcza do skompensowania wirowania z prędkością 200 obrmin. Pięciu kilogramów bielizny nasączonej kilkoma kilogramami wody. W związku z tym do przedniej części zbiornika jest przykręcana żeliwna przeciwwaga. W pralkach kompaktowych o mniejszych wymiarach, aby zredukować głębokość pralki, przeciwwagę umieszcza się od dołu i są to zazwyczaj bloczki z cementu. Dlatego nawet niewielka pralka jest taka ciężka, a pełnowymiarowe ważą nawet ponad 60 kilo.

1.4 Najczęstsze usterki i przyczyny ich powstawania

Do najczęstszych usterek pralki automatycznej należy nie obracanie się bębna przy sprawnym silniku. Jest to spowodowane zerwaniem się lub ślizganiem paska klinowego. Należy wtedy wymienić pasek klinowy lub wyregulować naciąg paska na wsporniku regulacyjnym.
Przy zbyt głośnej pracy pralki należy sprawdzić, czy nie poluzowały się śruby mocujące bęben. W tym celu należy zdemontować zbiornik, wyjąć bęben i dokręcić śruby. Zbyt głośną pracę pralki mogą powodować również amortyzatory lub łożyska osi bębna. Należy wtedy wymienić łożyska lub amortyzatory na nowe.
Wyciek wody z pralki może być spowodowany nieszczelnością zbiornika, który wtedy należy wymienić. Wyciek może być również spowodowany zużytymi uszczelkami pierścieniowymi typu Simmera w pompie, które należy wówczas wymienić.
Gdy przecieka obudowa filtra należy ją wymienić na nową.
W przypadku, gdy stwierdzi się brudzenie bielizny smarem należy wymienić zużyte uszczelki typu Simmera przy łożyskach osi bębna.
Gdy są zakłócenia w prawidłowym przebiegu programu należy wymienić silniczek programatora lub cały programator.
Po zakończeniu naprawy pralki należy sprawdzić jej działanie na wszystkich programach oraz jej szczelność.