Стиральная машина: история и развитие

Стиральная машина: принцип работы, виды и преимущества автоматической стирки. Электрические приборы для чистки одежды с использованием воды и порошка.

35 мин чтения

100%

Источник: Washing machine — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Стиральная машина (стиральная машина, машина для стирки белья, стиралка или просто стиральная машина) – это машина, предназначенная для стирки одежды. Современные бытовые приборы используют электричество для автоматической чистки белья. Этот термин обычно применяется к машинам, использующим воду, в отличие от химчистки (которая использует альтернативные чистящие жидкости и выполняется специализированными компаниями) или ультразвуковых очистителей. Пользователь добавляет в воду для стирки моющее средство, которое продается в жидком, порошкообразном виде или в виде обезвоженных листов.

Мытье вручную

Для ручной стирки необходимо замачивать, выбивать, оттирать и полоскать грязные ткани. До появления водопровода в домах приходилось носить всю воду, необходимую для стирки, кипячения и полоскания белья, из насоса, колодца или родника. Воду для стирки носили в руках, нагревали на огне, а затем переливали в таз. Это означало, что количество теплой мыльной воды было ограничено, и ее использовали повторно: сначала для стирки наименее загрязненной одежды, затем – для все более грязного белья. Удаление мыла и воды из одежды после стирки было отдельным этапом. Сначала белье полоскали чистой водой. После полоскания мокрую одежду скручивали в рулон и выжимали вручную, чтобы удалить воду. Весь процесс часто занимал целый рабочий день, не считая сушки и глажки.

Ранние машины

Ранним примером машинной стирки является практика валки сукна. В валяльной мельнице ткань отбивали деревянными молотами, известными как валяльные колодки или валяльные молоты. Первый английский патент в категории стиральных машин был выдан в 1691 году. Рисунок ранней стиральной машины появился в январском выпуске британского журнала "The Gentleman's Magazine" за 1752 год. Конструкция стиральной машины Якоба Кристиана Шеффера была опубликована в 1767 году в Германии. В 1782 году Генри Сиджиер получил британский патент на вращающуюся барабанную стиральную машину, а в 1790-х годах Эдвард Битам продавал многочисленные "патентные стиральные мельницы" в Англии. Одним из первых нововведений в технологии стиральных машин стало использование закрытых контейнеров или тазов с желобками, выступами или лопастями, облегчающими чистку и трение одежды. Пользователь стиральной машины использовал палку, чтобы прижимать и вращать одежду вдоль текстурированных стенок таза или контейнера, перемешивая ее для удаления грязи и ила. Эта примитивная технология перемешивания была ручной, но все же более эффективной, чем стирка одежды вручную. Дальнейшие усовершенствования стиральной техники были сделаны в виде вращающегося барабана. Эти ранние патентные конструкции состояли из барабанной стиральной машины с ручным приводом для вращения деревянных барабанов. Несмотря на простоту технологии, это был важный этап в истории стиральных машин, поскольку он представил идею "приводимых в движение" стиральных барабанов. С началом замены традиционных деревянных барабанов металлическими, барабан можно было вращать над открытым огнем или закрытой топкой, повышая температуру воды для более эффективной стирки. Лишь в XIX веке в конструкциях стиральных машин стали использовать паровую энергию. В 1862 году на Лондонской выставке 1862 года была представлена запатентованная "компаундная ротационная стиральная машина с роликами для отжима или размягчения" Ричарда Лансдейла из Пендлтона, Манчестера. Первый патент США под названием "Стирка одежды" был выдан Натаниэлю Бриггсу из Нью-Гэмпшира в 1797 году. Из-за пожара в Патентном бюро в 1836 году описание устройства не сохранилось. Изобретение стиральной машины также приписывается деревне Уотервлиет Шейкеров, поскольку патент был выдан Амосу Ларкому из Уотервлиета, Нью-Йорк, в 1829 году, но неясно, был ли Ларком Шейкером. Устройство, объединявшее стиральную машину с механизмом для отжима, появилось только в 1843 году, когда канадец Джон Э. Тернбулл из Сент-Джона, Нью-Брансуик, запатентовал "Стиральную машину для одежды с отжимными валами". В 1850-х годах Николас Беннетт из общества Шейкеров Маунт-Либан в Нью-Либане, Нью-Йорк, изобрел "стиральную мельницу", но в 1858 году он передал патент Дэвиду Паркеру из деревни Шейкеров Кентербери, где он был зарегистрирован как "Усовершенствованная стиральная машина". Маргарет Колвин усовершенствовала ротационную стиральную машину Triumph, которая была выставлена в Женском павильоне на Международной выставке столетия 1876 года в Филадельфии. На той же выставке Шейкеры завоевали золотую медаль за свою машину. Алве Фишеру ошибочно приписывают изобретение электрической стиральной машины. В Патентном бюро США указано, по крайней мере, один патент, выданный до патента США Фишера № 966677 (например, патент США Вудроу № 921195). "Изобретатель" электрической стиральной машины остается неизвестным. Продажи электрических стиральных машин в США достигли 913 000 единиц в 1928 году. Однако высокий уровень безработицы в годы Великой депрессии снизил продажи; к 1932 году количество отгруженных единиц сократилось примерно до 600 000. Предполагается, что первая прачечная самообслуживания в Соединенных Штатах открылась в Форт-Уорте, штат Техас, в 1934 году. Ею руководил Эндрю Кляйн. Посетители использовали монетоприемные автоматы для аренды стиральных машин. Термин "прачечная самообслуживания" встречается в газетах уже в 1884 году, и они получили широкое распространение во время Великой депрессии. В Англии в течение всего XIX века были созданы общественные прачечные и бани. Конструкция стиральных машин улучшилась в 1930-х годах. Механизм теперь был заключен в корпус, и больше внимания уделялось электрической и механической безопасности. Были введены центрифуги для замены опасных ручных отжимов. К 1940 году 60% из 25 000 000 домов, подключенных к электросети, в Соединенных Штатах имели электрическую стиральную машину. Многие из этих машин были оснащены ручным отжимом, хотя встроенные центрифуги были не редкостью.

An early example of washing by machine is the practice of fulling. In a fulling mill, the cloth was beaten with wooden hammers, known as fulling stocks or fulling hammers. The first English patent under the category of washing machines was issued in 1691. A drawing of an early washing machine appeared in the January 1752 issue of The Gentleman's Magazine, a British publication. Jacob Christian Schäffer's washing machine design was published in 1767 in Germany. In 1782, Henry Sidgier was issued a British patent for a rotating drum washer, and in the 1790s, Edward Beetham sold numerous "patent washing mills" in England. One of the first innovations in washing machine technology was the use of enclosed containers or basins that had grooves, fingers, or paddles to help with the scrubbing and rubbing of the clothes. The person using the washer would use a stick to press and rotate the clothes along the textured sides of the basin or container, agitating the clothes to remove dirt and mud. This crude agitator technology was hand powered, but still more effective than actually hand washing the clothes. More advancements were made to washing machine technology in the form of the rotating drum design. These early design patents consisted of a drum washer that was hand cranked to make the wooden drums rotate. While the technology was simple enough, it was a milestone in the history of washing machines, as it introduced the idea of "powered" washing drums. As metal drums started to replace the traditional wooden drums, it allowed for the drum to turn above an open fire or an enclosed fire chamber, raising the water temperature for more effective washes. It would not be until the 19th century that steam power would be used in washing machine designs. In 1862, a patented "compound rotary washing machine, with rollers for wringing or mangling" by Richard Lansdale of Pendleton, Manchester, was shown at the 1862 London Exhibition. The first United States Patent, titled "Clothes Washing", was granted to Nathaniel Briggs of New Hampshire in 1797. Because of the Patent Office fire in 1836, no description of the device survives. The invention of the washing machine is also attributed to Watervliet Shaker Village, as a patent was issued to an Amos Larcom of Watervliet, New York, in 1829, but it is not certain that Larcom was a Shaker. A device that combined a washing machine with a wringer mechanism did not appear until 1843 when Canadian John E. Turnbull of Saint John, New Brunswick patented a "Clothes Washer With Wringer Rolls". During the 1850s, Nicholas Bennett of the Mount Lebanon Shaker Society at New Lebanon, New York, invented a "wash mill", but in 1858 he assigned the patent to David Parker of the Canterbury Shaker Village, where it was registered as the "Improved Washing Machine". Margaret Colvin improved the Triumph Rotary Washer, which was exhibited in the Women's Pavilion at the Centennial International Exhibition of 1876 in Philadelphia. At the same Exhibition, the Shakers won a gold medal for their machine. Alva J. Fisher has been incorrectly credited with the invention of the electric washer. The US Patent Office shows at least one patent issued before Fisher's US patent number 966677 (e. g. Woodrow's US patent number 921195). The "inventor" of the electric washing machine remains unknown. US electric washing machine sales reached 913,000 units in 1928. However, high unemployment rates in the Depression years reduced sales; by 1932 the number of units shipped was down to about 600,000. It is presumed that the first laundromat in the United States opened in Fort Worth, Texas, in 1934. It was run by Andrew Klein. Patrons used coin in the slot facilities to rent washing machines. The term "laundromat" can be found in newspapers as early as 1884 and they were widespread during the Depression. England established public washrooms for laundry along with bathhouses throughout the 19th century. Washer design improved during the 1930s. The mechanism was now enclosed within a cabinet, and more attention was paid to electrical and mechanical safety. Spin dryers were introduced to replace the dangerous power mangle/wringers of the day. By 1940, 60% of the 25,000,000 wired homes in the United States had an electric washing machine. Many of these machines featured a power wringer, although built in spin dryers were not uncommon.

Автоматические машины

Bendix Home Appliances, дочерняя компания Avco, представила первую бытовую автоматическую стиральную машину в 1937 году, подав заявку на патент в том же году. Avco лицензировала название у Bendix Corporation, компании, не имеющей с ней иной связи. По внешнему виду и механическим деталям эта первая машина была похожа на современные автоматические стиральные машины с фронтальной загрузкой. Несмотря на наличие многих базовых функций современных машин, она не имела подвески барабана и поэтому должна была быть закреплена к полу, чтобы предотвратить перемещение во время работы. Из-за используемых компонентов машина также была дорогой. Например, в руководстве по эксплуатации стиральных машин Bendix (опубликованном 1 ноября 1946 года) указано, что изменение скорости вращения барабана обеспечивалось двухступенчатой коробкой передач, изготовленной по стандарту повышенной прочности (похожей на автоматическую коробку передач автомобиля, хотя и меньшего размера). Таймер также, вероятно, стоил дорого, поскольку миниатюрные электродвигатели были дороги в производстве. Ранние автоматические стиральные машины обычно подключались к водопроводу через временные соединения к кранам раковины. Позже стало нормой постоянное подключение к горячему и холодному водоснабжению, поскольку появились специальные водопроводные выводы для прачечных. Большинство современных европейских стиральных машин с фронтальной загрузкой теперь имеют только подключение к холодной воде ("холодный налив") и полностью полагаются на внутренние электрические нагреватели для нагрева воды. Многие из первых автоматических машин были оборудованы монетоприемниками и устанавливались в прачечных подвалов многоквартирных домов.

Вторая мировая война и после

После нападения на Перл-Харбор производство стиральных машин в США было приостановлено на время Второй мировой войны в пользу производства военной техники. Однако многим американским производителям бытовой техники было разрешено проводить исследования и разработки стиральных машин в военные годы. Многие воспользовались этой возможностью, чтобы разработать автоматические машины, понимая, что они представляют будущее отрасли. В конце 1940-х и начале 1950-х годов большое количество американских производителей представили конкурирующие автоматические машины (в основном с верхней загрузкой). Компания General Electric также представила свою первую автоматическую модель с верхней загрузкой в 1947 году. Эта машина обладала многими функциями, которые используются в современных моделях. Другая ранняя модель автоматической стиральной машины, произведенная компанией The Hoover Company, использовала картриджи для программирования различных циклов стирки. Эта система, получившая название "Keymatic", использовала пластиковые картриджи с пазами и гребнями по краям, напоминающими ключи. Картридж вставлялся в слот на машине, и механический считыватель соответственно управлял машиной. Несколько производителей выпускали полуавтоматические машины, требующие вмешательства пользователя на одном или двух этапах цикла стирки. Распространенный полуавтоматический тип (доступный от Hoover в Великобритании, по крайней мере, до 1970-х годов) включал две ванны: одну с агитатором или импеллером для стирки и другую, меньшую, для отжима воды или центрифугирования. С момента своего появления автоматические стиральные машины использовали электромеханические таймеры для последовательного управления процессами стирки и отжима. Электромеханические таймеры состоят из серии кулачков на общем валу, приводимого в движение небольшим электродвигателем через редуктор. В нужный момент цикла стирки каждый кулачок активирует переключатель для включения или выключения определенной части механизма (например, двигателя сливного насоса). Один из первых таких таймеров был изобретен в 1957 году Уинстоном Л. Шелтоном и Грешемом Н. Дженнингсом, оба инженера General Electric. На устройство был получен патент США № 2870278. В ранних электромеханических таймерах двигатель работал с постоянной скоростью на протяжении всего цикла стирки, хотя пользователь мог сократить отдельные этапы программы, вручную поворачивая регулятор. Однако к 1950-м годам спрос на большую гибкость цикла стирки привел к внедрению более сложных электрических таймеров в дополнение к электромеханическому таймеру. Эти новые таймеры обеспечивали большую вариативность функций, таких как время стирки. В такой конструкции электродвигатель таймера периодически отключается, чтобы дать одежде возможность пропитаться, и включается только перед включением или выключением микропереключателя для следующего этапа процесса. Полностью электронные таймеры стали широко распространены лишь десятилетия спустя. Несмотря на высокую стоимость автоматических стиральных машин, производителям было трудно удовлетворить спрос. Хотя во время Корейской войны наблюдался дефицит материалов, к 1953 году продажи автоматических стиральных машин в США превысили продажи машин с отжимом. В Великобритании и большей части Европы электрические стиральные машины стали популярными только в 1950-х годах. Это было во многом связано с экономическим воздействием Второй мировой войны на потребительский рынок, который полностью восстановился только к концу 1950-х годов. Первые электрические стиральные машины были однобаковыми машинами с отжимом, поскольку полностью автоматические стиральные машины были дорогими. В 1960-х годах машины с двумя баками ненадолго стали популярными, чему способствовала низкая цена стиральных машин Rolls Razor. Стиральные машины с двумя баками имеют два бака, один больше другого. Меньший бак фактически является вращающимся барабаном для центрифугирования, а в большем баке находится только агитатор. Некоторые машины могли перекачивать использованную воду для стирки во второй бак для временного хранения, а затем перекачивать ее обратно для повторного использования. Это делалось не для экономии воды или моющего средства, а потому, что нагрев воды был дорогим и занимал много времени. Автоматические стиральные машины не стали доминирующими в Великобритании до 1970-х годов, и к тому времени они были почти исключительно с фронтальной загрузкой. В ранних автоматических стиральных машинах любые изменения скорости импеллера/барабана достигались механическими средствами или с помощью реостата в цепи питания двигателя. Однако с 1970-х годов электронное управление скоростью двигателя стало обычной функцией в более дорогих моделях.

After the attack on Pearl Harbor, US domestic washer production was suspended for the duration of World War II in favor of manufacturing war material. However, numerous US appliance manufacturers were permitted to undertake the research and development of washers during the war years. Many took the opportunity to develop automatic machines, realizing that these represented the future of the industry. A large number of US manufacturers introduced competing automatic machines (mainly of the top loading type) in the late 1940s and early 1950s. General Electric also introduced its first top loading automatic model in 1947. This machine had many of the features that are incorporated into modern machines. Another early form of automatic washing machine manufactured by The Hoover Company used cartridges to program different wash cycles. This system, called the "Keymatic", used plastic cartridges with key like slots and ridges around the edges. The cartridge was inserted into a slot on the machine and a mechanical reader operated the machine accordingly. Several manufacturers produced semi automatic machines, requiring the user to intervene at one or two points in the wash cycle. A common semi automatic type (available from Hoover in the UK until at least the 1970s) included two tubs: one with an agitator or impeller for washing, plus another smaller tub for water extraction or centrifugal rinsing. Since their introduction, automatic washing machines have relied on electromechanical timers to sequence the washing and extraction process. Electromechanical timers consist of a series of cams on a common shaft driven by a small electric motor via a reduction gearbox. At the appropriate time in the wash cycle, each cam actuates a switch to engage or disengage a particular part of the machinery (for example, the drain pump motor). One of the first was invented in 1957 by Winston L. Shelton and Gresham N. Jennings, then both General Electric engineers. The device was granted US Patent 2870278. On the early electromechanical timers, the motor ran at a constant speed throughout the wash cycle, although the user could truncate parts of the program by manually advancing the control dial. However, by the 1950s demand for greater flexibility in the wash cycle led to the introduction of more sophisticated electrical timers to supplement the electromechanical timer. These newer timers enabled greater variation in functions such as the wash time. With this arrangement, the electric timer motor is periodically switched off to permit the clothing to soak and is only re energized just before a micro switch being engaged or disengaged for the next stage of the process. Fully electronic timers did not become widespread until decades later. Despite the high cost of automatic washers, manufacturers had difficulty meeting the demand. Although there were material shortages during the Korean War, by 1953 automatic washing machine sales in the US exceeded those of wringer type electric machines. In the UK and most of Europe, electric washing machines did not become popular until the 1950s. This was largely because of the economic impact of World War II on the consumer market, which did not properly recover until the late 1950s. The early electric washers were single tub, wringer type machines, as fully automatic washing machines, were expensive. During the 1960s, twin tub machines briefly became popular, helped by the low price of the Rolls Razor washers. Twin tub washing machines have two tubs, one larger than the other. The smaller tub in reality is a spinning drum for centrifugal drying while the larger tub only has an agitator in its bottom. Some machines could pump used wash water into a separate tub for temporary storage and to later pump it back for re use. This was done not to save water or soap, but because heated water was expensive and time consuming to produce. Automatic washing machines did not become dominant in the UK until well into the 1970s and by then were almost exclusively of the front loader design. In early automatic washing machines, any changes in impeller/drum speed were achieved by mechanical means or by a rheostat on the motor power supply. However, since the 1970s electronic control of motor speed has become a common feature on the more expensive models.

Сокращение расходов и современное развитие

Со временем производители автоматических стиральных машин приложили немало усилий, чтобы снизить затраты. Например, дорогостоящие редукторы больше не требуются, поскольку скорость двигателя можно регулировать электронным способом. Некоторые модели можно управлять через Wi-Fi и оснащены барабанами с углом наклона для облегчения загрузки. Даже в некоторых дорогих стиральных машинах внешний барабан машин с фронтальной загрузкой часто (но не всегда) изготавливается из пластика (он также может быть изготовлен из металла, но это дорого). Это затрудняет замену основных подшипников, так как пластиковый барабан обычно нельзя разделить на две половины, чтобы извлечь внутренний барабан и получить доступ к подшипнику. Многие бытовые стиральные машины с фронтальной загрузкой обычно оснащены бетонным блоком для гашения вибраций. Также применяются снижение или регулирование скорости двигателя, использование гидравлических подвесок вместо пружинных, а также свободно перемещающиеся стальные шарики или жидкость, заключенные в кольцо, установленное сверху и снизу барабана, для компенсации веса белья и уменьшения вибрации. Большинство новых машин теперь используют бесколлекторный двигатель постоянного тока (BLDC) с прямым приводом, где статорная сборка крепится к задней части внешней пластиковой барабанной сборки, а коаксиальный ротор – к валу внутреннего барабана. Двигатель BLDC устраняет необходимость в шкиве, ремне и натяжителе ремня. Впервые он был применен в стиральных машинах Fisher & Paykel в 1991 году, а патент No. 20150207371 был выдан в США в 2011 году. С тех пор другие производители последовали этому примеру. Некоторые стиральные машины с таким типом двигателя теперь поставляются с 10-летней гарантией. Используемый тип двигателя – outrunner, благодаря его компактной конструкции, переменной скорости и высокому крутящему моменту. Ротор соединяется с внутренней емкостью через центр. Он может быть изготовлен из металла или пластика.

Верхняя нагрузка

Стиральная машина с верхней загрузкой и вертикальной осью долгое время была основной конструкцией в Соединенных Штатах и Канаде. В этой конструкции одежда помещается в вертикально установленную перфорированную корзину, расположенную внутри водонепроницаемого бака, с ребристым водяным насосом-перемешивателем в центре дна корзины. Загрузка одежды осуществляется через верхнюю часть машины, которая обычно, но не всегда, закрыта крышкой на петлях.

Агитация

Во время стирки наружная ванна заполняется водой, достаточной для полного погружения и свободного перемещения одежды в корзине. Движение агитатора выталкивает воду наружу между лопастями к краю ванны. Затем вода движется наружу, вверх по бокам корзины, к центру, а затем вниз к агитатору, чтобы повторить процесс, образуя циркуляцию, похожую на форму тора. Направление агитатора периодически меняется, поскольку непрерывное движение в одном направлении привело бы к вращению воды вокруг корзины вместе с агитатором, а не к ее перекачиванию по траектории в форме тора. Некоторые стиральные машины дополняют перекачивающее действие агитатора большим вращающимся винтом на валу над агитатором, чтобы облегчить перемещение воды вниз в центре корзины. Поскольку агитатор и барабан являются отдельными элементами в стиральной машине с верхней загрузкой, ее механизм по своей сути сложнее, чем у машины с фронтальной загрузкой. Производители разработали несколько способов управления движением агитатора во время стирки и полоскания отдельно от высокоскоростного вращения барабана, необходимого для отжима. Хотя стиральная машина с верхней загрузкой может использовать универсальный двигатель или бесщеточный двигатель постоянного тока, для таких машин обычно используются более дорогие, тяжелые, но более энергоэффективные и надежные индукционные двигатели. Альтернативой конструкции с осциллирующим агитатором является конструкция ванны с импеллером, впервые разработанная компанией Hoover в своей долгой серии стиральных машин Hoovermatic с верхней загрузкой. В ней импеллер (зарегистрированный торговой маркой Hoover как "Pulsator") установлен сбоку ванны и вращается в одном направлении, создавая быстрое течение воды в ванне, которое тянет одежду по тороидальной траектории. Конструкция с импеллером имеет преимущество в механической простоте – для привода Pulsator требуется только односкоростной двигатель с ременным приводом, без необходимости в коробках передач или сложной электронике, но имеет недостаток в виде меньшей загрузки по отношению к размеру ванны. Машины Hoovermatic в основном производились в формате с двумя ваннами для европейского рынка (где они конкурировали с линией Supermatic от Hotpoint, которая использовала конструкцию с осциллирующим агитатором) до начала 1990-х годов. Некоторые промышленные машины для испытания тканей до сих пор используют принцип стирки Hoover. Множество различных способов, которыми производители решали одну и ту же проблему на протяжении многих лет, является хорошим примером различных подходов к решению одной и той же инженерной задачи с разными целями, производственными возможностями и опытом, а также различными патентными ограничениями.

During the wash cycle, the outer tub is filled with water sufficient to fully immerse and suspend the clothing freely in the basket. The movement of the agitator pushes water outward between the paddles towards the edge of the tub. The water then moves outward, up the sides of the basket, towards the center, and then down towards the agitator to repeat the process, in a circulation pattern similar to the shape of a torus. The agitator direction is periodically reversed because continuous motion in one direction would just lead to the water spinning around the basket with the agitator rather than the water being pumped in the torus shaped motion. Some washers supplement the water pumping action of the agitator with a large rotating screw on the shaft above the agitator, to help move water downwards in the center of the basket. Since the agitator and the drum are separate and distinct in a top loading washing machine, the mechanism of a top loader is inherently more complicated than a front loading machine. Manufacturers have devised several ways to control the motion of the agitator during the wash and rinse separately from the high speed rotation of the drum required for the spin cycle. While a top loading washing machine could use a universal motor or DC brushless motor, it is conventional for top loading washing machines to use more expensive, heavy, and more electrically efficient and reliable induction motors. An alternative to the oscillating agitator design is the impeller type washtub pioneered by Hoover on its long running Hoovermatic series of top loading machines. Here, an impeller (trademarked by Hoover as a "Pulsator") mounted on the side of the tub spins in a constant direction and creates a fast moving current of water in the tub which drags the clothes through the water along a toroidal path. The impeller design has the advantage of mechanical simplicity – a single speed motor with belt drive is all that is required to drive the Pulsator with no need for gearboxes or complex electrical controls, but has the disadvantage of lower load capacity in relation to tub size. Hoovermatic machines were made mostly in twin tub format for the European market (where they competed with Hotpoint's Supermatic line which used the oscillating agitator design) until the early 1990s. Some industrial garment testing machines still use the Hoover wash action. The many different ways manufacturers have solved the same problem over the years is a good example of many different ways to solve the same engineering problem with different goals, different manufacturing capabilities and expertise, and different patent encumbrances.

Реверсионный двигатель

В большинстве современных стиральных машин с верхней загрузкой, если двигатель вращается в одном направлении, редуктор приводит в движение активатор; если двигатель вращается в другом направлении, редуктор блокирует активатор и вращает барабан и активатор вместе. Аналогично, если двигатель насоса вращается в одну сторону, он перекачивает мыльную воду; в другом направлении он откачивает воду из машины во время отжима. Механически эта система очень проста.

Передача с изменением режима

В некоторых стиральных машинах с вертикальной загрузкой двигатель работает только в одном направлении. Во время стирки трансмиссия преобразует вращение в возвратно-поступательное движение, приводящее в действие активатор. Во время отжима таймер включает электромагнит, который задействует муфту, блокирующую вращение двигателя с барабаном, обеспечивая цикл отжима. В очень популярной линейке Filter Flo от General Electric (изображена справа) использовался вариант этой конструкции, где двигатель менял направление вращения только для откачки воды из машины. Та же муфта, которая позволяет тяжелому барабану, полному мокрой одежды, "проскальзывать" при разгоне до скорости двигателя, также допускает "проскальзывание" во время стирки для включения деликатного режима для тонких тканей. Whirlpool (Kenmore) разработала популярную конструкцию, демонстрирующую сложные механизмы, которые можно использовать для создания различных движений от одного двигателя с помощью так называемого механизма "wig wag", который использовался на протяжении десятилетий, пока современные системы управления не сделали его устаревшим. В механизме Whirlpool выступающая подвижная деталь колеблется в такт с движением стирки. К этой выступающей подвижной детали прикреплены два соленоида, соединенные проводами с таймером. Во время цикла двигатель работает непрерывно, а соленоиды на "wig wag" обеспечивают стирку или отжим. Несмотря на то, что провода, управляющие соленоидами, подвергаются износу и обрывам соединений из-за их постоянного движения, а соленоиды работают во влажной среде, где коррозия может их повредить, эти машины были на удивление надежными.

Реверсионный двигатель с трансмиссией с изменением режима

Некоторые стиральные машины с вертикальной загрузкой, особенно компактные модели для небольших квартир, используют гибридный механизм. Двигатель меняет направление вращения каждые несколько секунд, часто с паузой между сменами направления, для осуществления стирки. Отжим выполняется за счет включения муфты в трансмиссии. Для слива воды в таких машинах обычно используется отдельный моторизованный насос. Эти машины могут быть легко реализованы с использованием универсальных двигателей или более современных бесщеточных двигателей постоянного тока, но в старых моделях, как правило, применяется индукционный двигатель с конденсаторным пуском, с паузой между сменами направления стирки.

Передняя загрузка

Стиральные машины с фронтальной загрузкой или с горизонтальной осью являются доминирующей конструкцией в Европе и в большинстве стран мира. В Соединенных Штатах и Канаде большинство стиральных машин "премиум-класса" относятся к этому типу. Кроме того, большинство коммерческих и промышленных стиральных машин по всему миру имеют конструкцию с горизонтальной осью. В этой схеме внутренний и внешний барабаны устанавливаются горизонтально, а загрузка осуществляется через дверцу на передней панели машины. Дверца часто, но не всегда, оснащена прозрачным окном. Перемешивание белья обеспечивается вращением барабана вперед и назад, а также силой тяжести. Одежда поднимается лопастями на внутренней стенке барабана и затем падает вниз. Это движение разрыхляет волокна ткани и проталкивает воду с моющим средством сквозь белье. Поскольку для стирки не требуется, чтобы одежда свободно плавала в воде, необходимо лишь достаточное количество воды для ее увлажнения. Поскольку требуется меньше воды, стиральные машины с фронтальной загрузкой обычно используют меньше моющего средства, а многократное падение и складывание белья при вращении легко образуют большое количество пены. Стиральные машины с фронтальной загрузкой контролируют расход воды за счет поверхностного натяжения воды и капиллярного впитывания, которое это создает в структуре ткани. Стиральная машина с фронтальной загрузкой всегда заполняется до одного и того же низкого уровня воды, но большая куча сухой одежды, находящаяся в воде, впитывает влагу, что приводит к снижению уровня воды. Затем стиральная машина доливает воду, чтобы поддерживать первоначальный уровень. Поскольку для этого процесса впитывания воды неподвижной кучей ткани требуется время, почти все стиральные машины с фронтальной загрузкой начинают процесс стирки с медленного вращения одежды под струей воды, поступающей в барабан и наполняющей его, чтобы быстро насытить одежду водой. По сравнению со стиральными машинами с верхней загрузкой, в стиральную машину с фронтальной загрузкой можно загрузить больше белья, вплоть до полного объема барабана при использовании цикла стирки хлопка. Это связано с тем, что влажная ткань обычно занимает меньше места, чем сухая, и стиральные машины с фронтальной загрузкой могут самостоятельно регулировать количество воды, необходимое для правильной стирки и полоскания. Однако чрезмерная загрузка стиральной машины с фронтальной загрузкой может привести к тому, что ткань будет прижиматься к небольшому зазору между дверцей загрузки и передней частью барабана, что потенциально приведет к потере вещей между барабаном и внешней емкостью, а в серьезных случаях – к разрыву одежды и заклиниванию барабана.

The front loading or horizontal axis clothes washer is the dominant design in Europe and in most parts of the world. In the United States and Canada, most "high end" washing machines are of this type. In addition, most commercial and industrial clothes washers around the world are of the horizontal axis design. This layout mounts the inner drum and outer drum horizontally, and loading is through a door at the front of the machine. The door often but not always contains a transparent window. Agitation is supplied by the back and forth rotation of the cylinder and by gravity. The clothes are lifted by paddles on the inside wall of the drum and then dropped. This motion flexes the weave of the fabric and forces water and detergent solution through the clothes load. Because the wash action does not require the clothing to be freely suspended in water, only enough water is needed to moisten the fabric. Because less water is required, front loaders typically use less soap, and the repeated dropping and folding action of the tumbling can easily produce large amounts of foam or suds. Front loaders control water usage through the surface tension of water, and the capillary wicking action this creates in the fabric weave. A front loader washer always fills to the same low water level, but a large pile of dry clothing standing in water will soak up the moisture, causing the water level to drop. The washer then refills to maintain the original water level. Because it takes time for this water absorption to occur with a motionless pile of fabric, nearly all front loaders begin the washing process by slowly tumbling the clothing under the stream of water entering and filling the drum, to rapidly saturate the clothes with water. Compared to top loading washers, clothing can be packed more tightly in a front loader, up to the full drum volume if using a cotton wash cycle. This is because wet cloth usually fits into a smaller space than dry cloth, and front loaders can self regulate the water needed to achieve correct washing and rinsing. However, extreme overloading of front loading washers pushes fabrics towards the small gap between the loading door and the front of the wash basket, potentially resulting in fabrics lost between the basket and outer tub, and in severe cases, tearing of clothing and jamming the motion of the basket.

Механические аспекты

Фронтальные стиральные машины механически проще, чем машины с верхней загрузкой, при этом основной двигатель (универсальный двигатель или двигатель с приводом переменной частоты) обычно соединяется с барабаном через рифменный приводной ремень и большой шкив, без необходимости в коробке передач, сцеплении или кривошипе. Принцип работы фронтальной стиральной машины лучше подходит для двигателя, способного изменять направление вращения при каждом обороте барабана; универсальный двигатель более шумный, менее эффективный и имеет меньший срок службы, но лучше справляется с задачей изменения направления вращения каждые несколько секунд. Некоторые модели, например, от LG, используют двигатель, напрямую соединенный с барабаном, что устраняет необходимость в ремне и шкиве. Однако фронтальные стиральные машины имеют свои технические сложности из-за горизонтального расположения барабана. Например, в машине с верхней загрузкой вода удерживается внутри бака исключительно силой тяжести, в то время как в фронтальной машине необходимо плотно запечатывать дверцу уплотнительной манжетой, чтобы предотвратить протекание воды на пол во время цикла стирки. Эта дверца заблокирована запорным устройством на протяжении всего цикла стирки, поскольку открытие дверцы во время работы машины может привести к выплескиванию воды. Если эта блокировка нарушена по какой-либо причине, машина немедленно останавливается, даже если это произошло в середине цикла. В большинстве машин блокировка обычно дублируется, чтобы предотвратить открытие при полном баке водой или во время отжима. В фронтальных машинах без смотрового окна в дверце существует риск случайного защемления ткани между дверцей и барабаном, что может привести к разрыву и повреждению одежды во время стирки и отжима. Почти все фронтальные стиральные машины для бытового использования также оснащены складчатой гибкой манжетой вокруг дверного проема, чтобы удерживать одежду внутри барабана во время стирки. Если бы эта манжета не использовалась, мелкие предметы одежды, такие как носки, могли бы выскользнуть из барабана вблизи дверцы и попасть в узкую щель между внешним и внутренним барабанами, засорив слив и, возможно, заблокировав вращение внутреннего барабана. Для извлечения потерянных предметов из пространства между барабанами может потребоваться полная разборка передней части стиральной машины и извлечение всего внутреннего барабана. Коммерческие и промышленные фронтальные стиральные машины, используемые предприятиями (описанные ниже), обычно не оснащаются манжетой, а вместо этого требуют, чтобы все мелкие предметы помещались в сетчатый мешок для предотвращения их потери вблизи отверстия барабана.

Front loading washers are mechanically simple compared to top loaders, with the main motor (a universal motor or variable frequency drive motor) normally being connected to the drum via a grooved pulley belt and large pulley wheel, without the need for a gearbox, clutch or crank. The action of a front loading washing machine is better suited to a motor capable of reversing direction with every reversal of the wash drum; a universal motor is noisier, less efficient, and does not last as long, but is better suited to the task of reversing direction every few seconds. Some models, such as those by LG, use a motor directly connected to the drum, eliminating the need for a belt and pulley. But front load washers suffer from their own technical challenges, due to the drum lying sideways. For example, a top loading washer keeps water inside the tub merely through the force of gravity pulling down on the water, while a front loader must tightly seal the door with a gasket to prevent water dripping onto the floor during the wash cycle. This access door is locked shut with an interlocking device during the entire wash cycle since opening the door with the machine in use could result in water gushing onto the floor. If this interlock is broken for any reason, such a machine stops operation, even if this failure happened mid cycle. In most machines, the interlock is usually doubly redundant to prevent either opening with the drum full of water or being opened during the spin cycle. For front loaders without viewing windows on the door, it is possible to accidentally pinch the fabric between the door and the drum, resulting in tearing and damage to the pinched clothing during tumbling and spinning. Nearly all front loader washers for the consumer market also use a folded flexible bellows assembly around the door opening, to keep clothing contained inside the drum during the tumbling wash cycle. If this bellows assembly were not used, small articles of clothing such as socks could slip out of the wash drum near the door, and fall down the narrow slot between the outer and inner drums, plugging the drain and possibly jamming rotation of the inner drum. Retrieving lost items from between the outer drum and inner drum can require complete disassembly of the front of the washer and pulling out the entire inner wash drum. Commercial and industrial front loaders used by businesses (described below) usually do not use the bellows, and instead, require all small objects to be placed in a mesh bag to prevent loss near the drum opening.

Дизайн вариантов и гибридов

Существует множество вариантов двух основных конструкций. Стиральные машины с верхней загрузкой в Азии используют импеллеры вместо мешалок. Импеллеры похожи на мешалки, за исключением того, что у них отсутствует центральная стойка, поднимающаяся в середине барабана стиральной машины.

Верхний загрузчик горизонтальной оси

Некоторые стиральные машины с верхней загрузкой в остальном очень похожи на стиральные машины с фронтальной загрузкой и горизонтальной осью барабана. У них есть барабан, вращающийся вокруг горизонтальной оси, как у машины с фронтальной загрузкой, но вместо передней дверцы имеется поднимающаяся крышка, обеспечивающая доступ к барабану, который закрывается на защёлку. Бельё загружается, крышка и защёлка закрываются, и машина работает и отжимает, как машина с фронтальной загрузкой. Эти машины обычно уже, но выше машин с фронтальной загрузкой, имеют меньшую вместимость и предназначены для использования в условиях ограниченного пространства, что часто встречается в Европе. Они обладают дополнительными преимуществами: их можно загружать стоя (но для разгрузки пользователю приходится наклоняться, а не приседать или сидеть); им не требуется резиновый уплотнитель, подверженный износу; и вместо одного подшипника с одной стороны барабана, они имеют пару симметричных подшипников, по одному с каждой стороны, что предотвращает асимметричную нагрузку на подшипники и потенциально увеличивает срок их службы.

Комбо-сушильник

Существуют также комбинированные стирально-сушильные машины, которые объединяют циклы стирки и полный цикл сушки в одном барабане, избавляя от необходимости перекладывать мокрую одежду из стиральной машины в сушильную. По сути, эти машины удобны для стирки на ночь (комбинированный цикл значительно дольше), но эффективная вместимость для стирки больших объемов белья существенно снижается. Процесс сушки, как правило, потребляет значительно больше энергии, чем использование двух отдельных приборов, поскольку комбинированная стирально-сушильная машина должна не только сушить одежду, но и высушивать сам барабан. Эти машины более распространены в регионах с ограниченным пространством, таких как Европа и Япония, поскольку они могут быть установлены в небольших помещениях, выполнять как стирку, так и сушку, и многие из них могут работать без специальных инженерных коммуникаций. В этих машинах функции стирки и сушки часто имеют разную производительность, при этом сушильная функция обычно имеет наименьшую производительность. Эти комбинированные машины не следует путать с установками, где сушилка расположена над стиральной машиной, или с прачечными комплексами, которые представляют собой единый прибор, предлагающий компромисс между комбинированной стирально-сушильной машиной и полноценной стиральной машиной, расположенной рядом с сушильной машиной, или сушилкой, установленной над стиральной машиной. В прачечных комплексах обычно сушилка расположена над стиральной машиной, а управление обеими машинами осуществляется с единой панели управления. Часто органы управления проще, чем на комбинированной стирально-сушильной машине или на отдельных стиральной и сушильной машинах. Некоторые реализации запатентованы патентами США US6343492B1 и US6363756B1.

Циклы стирки

Первые стиральные машины просто осуществляли стирку, когда в них загружали одежду и мыло, наполняли горячей водой и включали. Со временем машины становились всё более автоматизированными, сначала с помощью сложных электромеханических контроллеров, а затем – полностью электронных; пользователи загружают одежду в машину, выбирают подходящую программу с помощью переключателя, запускают машину и возвращаются, чтобы извлечь чистую и слегка влажную одежду по окончании цикла. Контроллер запускает и останавливает множество различных процессов, включая насосы и клапаны для наполнения и слива барабана водой, нагрева и вращения с разной скоростью, используя различные комбинации настроек для разных типов тканей. Более длительные циклы стирки могут повысить эффективность использования воды и энергии (за счет меньшего объема воды, требуемого для нагрева). В период с 2011 по 2021 год средняя продолжительность цикла австралийской стиральной машины (включая полоскание и отжим) для машин с фронтальной загрузкой увеличилась с 99 до 144 минут, а для машин с вертикальной загрузкой – с 55 до 59 минут на одну загрузку.

Мытье

Многие стиральные машины с фронтальной загрузкой оснащены внутренними электрическими нагревательными элементами для нагрева воды для стирки, вплоть до температуры, близкой к кипению, при необходимости. Скорость химического воздействия моющего средства и других средств для стирки значительно возрастает с повышением температуры, согласно уравнению Аррениуса. Стиральные машины с внутренними нагревателями могут использовать специальные моющие средства, разработанные для высвобождения различных химических компонентов при разных температурах, что позволяет эффективно удалять различные типы пятен и загрязнений с одежды по мере нагрева воды электрическим нагревателем. Однако стирка при более высоких температурах требует больше энергии, и многие ткани и эластичные материалы могут быть повреждены. Температуры, превышающие допустимые, приводят к нежелательной деактивации ферментов при использовании биологических моющих средств. Многие машины подключаются только к холодной воде и нагревают ее до рабочей температуры уже внутри. Если нагрев воды обходится дешевле или сопровождается меньшими выбросами углекислого газа, чем при использовании электричества, то использование холодной воды для стирки неэффективно. Стиральные машины с фронтальной загрузкой требуют использования моющих средств с низким пенообразованием, поскольку вращение барабана насыщает белье воздухом, что может привести к образованию избыточной пены и переливу. Однако благодаря эффективному расходу воды и моющего средства проблему пены в стиральных машинах с фронтальной загрузкой можно решить, просто уменьшив количество используемого моющего средства, не снижая при этом эффективность стирки.

Промывание

Стиральные машины проводят несколько полосканий после основной стирки, чтобы удалить большую часть моющего средства. Современные стиральные машины используют меньше горячей воды из-за экологических соображений, однако это привело к проблеме некачественного полоскания во многих стиральных машинах, представленных на рынке, что может вызывать проблемы у людей, чувствительных к моющим средствам. На сайте Allergy UK рекомендуется повторить цикл полоскания или запустить весь цикл стирки повторно без моющего средства. В ответ на жалобы многие стиральные машины позволяют пользователю выбирать дополнительные циклы полоскания, что увеличивает расход воды и продолжительность цикла. Например, Bosch в своей программе для аллергиков включает дополнительный трехминутный цикл полоскания водой, чтобы тщательно удалить остатки моющего средства и любые аллергены.

Свернуть

Передние загрузочные машины отжимают в несколько этапов цикла: после основной стирки, после каждого полоскания и на заключительном высокоскоростном отжиме. Некоторые из этих отжимов могут отсутствовать в зависимости от выбранного цикла. Более высокие скорости отжима, а также барабаны большего диаметра, удаляют больше воды, что ускоряет сушку. С другой стороны, можно уменьшить необходимость глажки, отказавшись от отжима в стиральной машине. Если после стирки и отжима используется сушильная машина с нагревом, то расход энергии снижается, если из одежды удалено больше воды. Однако более быстрый отжим может сильнее мять вещи. Кроме того, механический износ подшипников резко возрастает с увеличением скорости вращения, что сокращает срок их службы. Первые машины отжимали при 300 об/мин и, из-за отсутствия какой-либо механической подвески, часто сильно тряслись и вибрировали. В 1976 году большинство стиральных машин с фронтальной загрузкой отжимали со скоростью около 700 об/мин или меньше. Сегодня большинство машин отжимают со скоростью 1000–1600 об/мин. Большинство машин имеют регулируемую скорость отжима, в диапазоне от 300 до 2000 об/мин, в зависимости от модели. Отдельные отжимные машины, без функции стирки, доступны для специализированных задач. Например, небольшая высокоскоростная центрифуга может быть установлена в раздевалках общественных бассейнов, чтобы значительно высушить мокрые купальники до слегка влажного состояния после ежедневного использования.

Промывка

Многие домашние стиральные машины используют пластиковый, а не металлический, внешний корпус для удержания воды для стирки; со временем на пластиковом баке может накапливаться налет. Некоторые производители рекомендуют пользователям регулярно проводить техническое обслуживание или "очищающую" стирку, чтобы более эффективно очистить внутреннюю часть стиральной машины от плесени, бактерий, въевшегося моющего средства и различных загрязнений, чем при обычной стирке.

Очищающая стирка выполняется без белья, на самой горячей программе стирки, с добавлением таких веществ, как белый уксус, 100 граммов лимонной кислоты, моющее средство с отбеливающими свойствами или специализированное средство для чистки стиральных машин. Первый набор воды поступает в сливной бак, поэтому машине дают наполниться примерно 30 секунд, прежде чем добавлять чистящие средства.

Установка и предотвращение наводнений

Гибкие резиновые шланги обычно используются для подключения стиральной машины к водопроводу здания. Эти шланги часто подвергаются постоянному давлению воды и со временем могут изнашиваться, образуя выпуклости или слабые места, которые в конечном итоге приводят к утечкам или катастрофическому разрыву и затоплению. Поскольку шланги часто скрыты, их трудно проверить и легко забыть, пока не возникнет проблема. Если разрыв шланга произойдет в отсутствие людей, большое количество воды может быть выпущено за короткий промежуток времени, вызывая серьезные повреждения интерьера или даже конструктивные повреждения. По оценкам, разорванный шланг подачи воды может выдать две тонны воды за час. Чтобы снизить эти риски, обычно рекомендуется использовать гибкие шланги, оплетенные стальной сеткой. Эта оплетка не предотвращает возникновение утечек, но может замедлить образование крупных выпуклостей или "аневризм", которые могут внезапно лопнуть без предупреждения. Однако даже оплетка из металлической сетки часто не выдерживает огромного давления, создаваемого замерзающей водой в замкнутом объеме. Дополнительной мерой предосторожности является установка стиральной машины в неглубокий металлический или пластиковый поддон, который может собирать небольшие утечки и отводить воду в ближайший слив или наружу здания. Поддоны также могут отводить воду, вытекающую из-за других проблем, например, заклинившего соленоидного клапана в стиральной машине. Серьезным ограничением поддонов является то, что они обычно не могут справиться с большими объемами воды под давлением, выбрасываемыми при разрыве шланга подачи, поэтому поддон не является заменой мерам предосторожности при разрыве шланга. В отсутствие слива поддон все же может быть полезен для временного ограничения утечки, пока не сработает локальная или удаленная сигнализация о протечке воды. В дополнение к сигнализации или вместо нее датчик воды может подать сигнал на главный отключающий клапан водоснабжения здания, чтобы он автоматически закрылся и предотвратил затопление. Очень эффективной мерой предосторожности является установка отсечного или изолирующего клапана, который прекращает подачу воды, за исключением случаев, когда стиральная машина фактически работает. Самый простой способ – вручную открывать и закрывать запорные клапаны горячей и холодной воды (традиционно – вентильные клапаны) за стиральной машиной каждый раз при ее использовании. Этот метод предполагает, что пользователь стиральной машины добросовестно управляет двумя клапанами каждый раз при стирке, несмотря на неудобное расположение клапанов и утомительный процесс поворота ручек на несколько оборотов. Улучшением традиционной системы является установка специализированного запорного клапана для стиральной машины. Обычно он состоит из двух шаровых клапанов, соединенных одной ручкой, поэтому ими можно управлять горизонтальным или вертикальным рычагом, перемещаемым на 90 градусов. Это делает управление клапанами быстрым, но пользователь стиральной машины все равно должен помнить об отключении воды, даже если несоблюдение этого не вызывает немедленных очевидных проблем. Чтобы устранить этот риск, некоторые запорные клапаны оснащены механическим таймером с пружинным приводом, который запускается, когда пользователь нажимает рычаг для открытия клапанов. По истечении заданного времени в несколько часов механизм с пружинным приводом автоматически закрывает клапан без дальнейшего вмешательства пользователя.

Flexible rubber hoses are typically used to connect from a building water supply to a washing machine. These hoses are often exposed to full water pressure on a continuing basis and can deteriorate over time, developing bulges or weak spots that eventually cause leaks or catastrophic bursting and flooding. Since the hoses are often hidden from view, they may be difficult to inspect and easily forgotten until a problem occurs. If a hose burst occurs when nobody is present to notice the problem, a huge volume of water can be delivered over a short time, causing extensive interior flooding damage or even structural damage. It has been estimated that a burst supply hose can deliver two tons of water in an hour. To reduce these risks, it is a common recommendation to use flexible hoses which have been jacketed with a braided stainless steel mesh. This jacketing cannot prevent leaks from developing, but it can slow the development of large bulges or "aneurysms" which can burst suddenly without warning. However, even braided metal jackets often cannot withstand the enormous pressures generated by water freezing within an enclosed volume. An additional precaution is to install a washing machine inside a shallow metal or plastic pan, which can collect minor leakage and divert the water to a nearby drain, or to the outside of a building. Drain pans can also divert water released by other problems, such as a jammed solenoid valve in a washing machine. A serious limitation of drain pans is that they typically cannot handle the large volumes of pressurized water released by a burst supply hose, so a drain pan is no substitute for hose burst precautions. In the absence of a drain, a pan may still be useful to confine leakage temporarily, while a local or remote water alarm is triggered. In addition or instead of an alarm, a water detector may signal the main water shutoff valve to the building to be automatically closed to prevent flooding. A very effective precaution is to install a shutoff or isolation valve which stops any water from being supplied, except when a washing machine is actually operating. The simplest method is to manually open and close the hot and cold water shutoff valves (traditionally globe valves) behind the washing machine, each time it is used. This method relies on the washing machine user conscientiously operating the two valves each time laundry is done, in spite of the awkward location of the valves and the tedious process of turning the handles through multiple rotations. An improvement over the traditional setup is to install a specialized laundry shutoff valve. Typically, it consists of two ball valves connected to a single handle, so they can be operated by a horizontal or vertical lever moved by 90 degrees. This makes the operation of the valves a quick procedure, but the washing machine user must still remember to turn off the water, even though the failure to do this produces no immediately obvious problems. To close this risk exposure, some shutoff valves have a spring energized mechanical timer which is started when the user pushes a lever to open the valves. After a preset time of several hours elapses, the spring powered mechanism automatically closes the valve without further user intervention.

Эффективность и стандарты

При покупке стиральной машины следует учитывать как вместимость, так и стоимость. При прочих равных условиях машина большей вместимости будет стоить дороже, но окажется удобнее, если необходимо стирать большие объемы белья. Меньшее количество циклов стирки на машине большей вместимости может снизить эксплуатационные расходы и обеспечить лучшую энерго- и водоэффективность по сравнению с частым использованием машины меньшей вместимости, особенно для больших семей. Однако использование большой машины для небольшого количества белья обычно неэффективно и нерационально, если машина не предназначена для таких ситуаций. На протяжении многих лет энерго- и водоэффективность не регулировались, и им уделялось мало внимания. Начиная с конца XX века, вопросам эффективности стали уделять больше внимания, и были введены нормативные требования, устанавливающие определенные стандарты. Эффективность стала конкурентным преимуществом, позволяющим экономить на эксплуатационных расходах и сокращать выбросы углекислого газа, связанные с производством энергии, а также снижать расход воды. По мере того как энерго- и водоэффективность стали регулироваться, они стали важным фактором для покупателей; однако эффективность полоскания не была регламентирована и не привлекала прямого внимания покупателей. Поэтому производители стремились уменьшить степень полоскания после стирки, экономя воду и электроэнергию. Это привело к тому, что в одежде стало оставаться больше остатков моющего средства, что может негативно сказаться на людях, страдающих аллергией или повышенной чувствительностью.

Соединенные Штаты

Для стиральных машин с верхней и фронтальной загрузкой применяется единый национальный стандарт, регулирующий потребление энергии. Старые федеральные стандарты, действовавшие до января 2011 года, не ограничивали потребление воды; не было ограничений на объем холодной воды, используемой для полоскания. Потребление энергии стиральными машинами оценивается с помощью энергетического фактора. После введения новых обязательных федеральных стандартов многие стиральные машины, производимые в США, были изготовлены с большей энерго- и водоэффективностью, чем того требовал федеральный стандарт, или даже более строгий стандарт Energy Star. Производителей дополнительно стимулировали к превышению обязательных стандартов программой налоговых льгот, предоставляемых непосредственно производителям. В Северной Америке программа Energy Star сравнивает и публикует данные об энергоэффективных стиральных машинах. Сертифицированные устройства Energy Star можно сравнивать по коэффициентам модифицированного энергетического фактора (MEF) и водного фактора (WF). Показатель MEF указывает, сколько кубических футов (около 28,3 литров) белья можно постирать за 1 кВтч (киловатт-час). На этот коэффициент влияют такие факторы, как конструкция стиральной машины (с верхней или фронтальной загрузкой), скорость отжима, а также температура и количество воды, используемые в циклах стирки и полоскания. Энергоэффективные стиральные машины для бытового использования по стандарту Energy Star должны иметь MEF не менее 2,0 (чем выше, тем лучше); лучшие модели могут достигать 3,5. Стиральные машины Energy Star также должны иметь WF менее 6,0 (чем ниже, тем лучше).

Коммерческое использование

Коммерческая стиральная машина предназначена для более интенсивной эксплуатации, чем бытовая. Прочность и функциональность важнее внешнего вида; большинство коммерческих стиральных машин громоздки и тяжелы, часто изготавливаются из более дорогой нержавеющей стали для минимизации коррозии во влажной среде. Они оснащены большими, легко открывающимися сервисными панелями, а конструкция стиральных машин предусматривает обслуживание без доступа к нижней части. Коммерческие стиральные машины часто устанавливают длинными рядами, с широким проходом сзади для обеспечения обслуживания без необходимости перемещения тяжелого оборудования.

Стиральные машины

Многие коммерческие стиральные машины предназначены для использования широкой публикой и устанавливаются в общедоступных прачечных. Изначально они работали от монет (подобно старым торговым автоматам), но сегодня приводятся в действие устройствами для приема денег или считывателями карт. Функциональные возможности коммерческой стиральной машины обычно более ограничены, чем у бытовой, как правило, предлагая всего две-три базовые программы стирки и возможность выбора температуры воды. Некоторые более продвинутые модели предлагают дополнительные платные опции, такие как дополнительный цикл стирки или полоскания, по выбору пользователя. Типичная коммерческая стиральная машина с фронтальной загрузкой также отличается от бытовых моделей способом отвода использованной воды после стирки и полоскания. В то время как бытовые модели откачивают использованную воду, позволяя разместить сливную трубу выше уровня пола, коммерческие машины с фронтальной загрузкой обычно используют только силу гравитации для слива воды. В определенный момент цикла открывается сливной клапан, расположенный в нижней задней части машины, и вода вытекает самотеком. Для этого требуется специальный дренажный желоб, оснащенный фильтром и сливом, проложенный за каждой машиной. Этот желоб обычно является частью цементной платформы, построенной для поднятия машин на удобную высоту, и его можно увидеть за стиральными машинами в большинстве прачечных. Большинство машин в прачечных – это модели с горизонтальной осью и фронтальной загрузкой, благодаря их более низким эксплуатационным расходам (в частности, меньшему потреблению дорогостоящей горячей воды).

Промышленные моющие машины

Напротив, коммерческие стиральные машины для внутренних нужд предприятия (которые часто называют "стирально-отжимными" машинами) могут включать функции, отсутствующие в бытовых моделях. Многие коммерческие стиральные машины предлагают возможность автоматической дозировки пяти или более различных типов химических веществ, избавляя оператора от необходимости вручную отмерять моющие средства и кондиционеры для каждого цикла стирки. Вместо этого, прецизионная система дозирования забирает моющие средства и добавки непосредственно из больших емкостей с жидкими химикатами и вводит их в нужный момент в различные циклы стирки и полоскания. Некоторые коммерческие стиральные машины с компьютерным управлением предоставляют оператору детальный контроль над циклами стирки и полоскания, позволяя программировать индивидуальные режимы стирки. Большинство крупногабаритных промышленных стиральных машин имеют горизонтальную ось, но могут быть оснащены загрузочными дверями спереди, сбоку или сверху. Некоторые промышленные стиральные машины способны обрабатывать до 100 кг текстиля за один цикл и применяются для особо интенсивных задач, таких как каменная стирка, отбеливание и окрашивание тканей. Промышленная стиральная машина может быть установлена на усиленных амортизаторах и закреплена на бетонном основании, чтобы эффективно отжимать воду даже из сильно дисбалансированных и тяжелых загрузок. Шум и вибрация в данном случае не являются столь критичными, как в бытовых машинах. Машина может быть установлена на гидравлических цилиндрах, позволяющих поднимать и наклонять всю конструкцию для автоматической выгрузки белья из барабана на конвейерную ленту по окончании цикла. Особым типом машин непрерывной обработки является туннельная стиральная машина. Эта специализированная машина высокой производительности не имеет барабана, в котором белье проходит отдельные циклы стирки и полоскания. Вместо этого, белье медленно и непрерывно перемещается по длинной горизонтальной трубе большого диаметра, вращающейся подобно конвейеру, где на разных участках выполняются различные технологические операции.

Социальное воздействие

Исторически трудоемкий процесс стирки одежды (задача, которая часто занимала целый день) иногда описывался как "женский труд". Распространение стиральной машины рассматривалось как фактор, способствующий улучшению положения женщин в обществе. До появления стиральной машины белье стирали сначала в водоемах, а затем в общественных прачечных, известных как *lavoirs*. Камиль Палья и другие утверждают, что стиральная машина привела к определенной социальной изоляции женщин, поскольку прежняя общинная деятельность стала индивидуальной. В 2009 году итальянская газета *L'Osservatore Romano* перепечатала статью из журнала *Playboy* к Международному женскому дню, в которой утверждалось, что стиральная машина внесла больший вклад в освобождение женщин, чем противозачаточные средства и право на аборт. Исследование, проведенное в Университете Монреаля (Канада), высказало схожую точку зрения и добавило холодильники в этот список. В следующем году шведский статистик Ханс Рослинг предположил, что позитивное влияние стиральной машины на освобождение женщин делает ее "величайшим изобретением промышленной революции". Утверждается, что стиральные машины – пример технологии, экономящей трудозатраты, которая не приводит к сокращению занятости, поскольку домохозяйства могут использовать преимущества инноваций. Историк Фрэнсис Финнеган считает, что развитие технологий стирки в домашних условиях помогло подорвать экономическую жизнеспособность приютов Магдалины в Ирландии (впоследствии выяснилось, что это были бесчеловечно жестокие тюрьмы для женщин), вытеснив их прачечный бизнес и в конечном итоге приведя к закрытию этих учреждений. Ирландская феминистка Мэри Фрэнсис Макдональд назвала стиральную машину самым значительным изобретением, изменившим жизнь женщин. В Индии *дхоби* – каста, специализирующаяся на стирке одежды – медленно адаптируется к современным технологиям, но даже при наличии стиральных машин многие по-прежнему стирают вещи вручную. Поскольку большинство современных домов оснащены стиральной машиной, многие индийцы перестали пользоваться услугами *дхобиваллахов*.

The historically laborious process of washing clothes (a task which often consumed a whole day) was at times described as "women's work". The spread of the washing machine has been seen to be a force behind the improvement of women's position in society. Before the advent of the washing machine, laundry was done first at watercourses, and later in public wash houses known as lavoirs. Camille Paglia and others argue that the washing machine led to a type of social isolation of women, as a previously communal activity became a solitary one. In 2009 the Italian newspaper L'Osservatore Romano reprinted a Playboy magazine article on International Women's Day arguing that the washing machine had done more for the liberation of women than the contraceptive pill and abortion rights. A study from Université de Montréal, Canada presented a similar point of view, and added refrigerators. The following year, Swedish statistician Hans Rosling suggested that the positive effect the washing machine had on the liberation of women makes it "the greatest invention of the industrial revolution". It has been argued that washing machines are an example of labor saving technology which does not decrease employment, because households can internalize the gains of the innovation. Historian Frances Finnegan credits the rise of domestic laundry technology in helping to undercut the economic viability of the Magdalene asylums in Ireland (later revealed to be inhumanly abusive prisons for women), by supplanting their laundry businesses and prompting the eventual closure of the institutions as a whole. Irish feminist Mary Frances McDonald has described washing machines as the single most life changing invention for women. In India, dhobis, a caste group specialized in washing clothes, are slowly adapting to modern technology, but even with access to washing machines, many still handwash garments as well. Since most modern homes are equipped with a washing machine, many Indians have dispensed with the services of the dhobiwallahs.

Влияние на окружающую среду

Из-за растущей стоимости ремонта в сравнении с ценой стиральной машины, значительно увеличилось ежегодное количество выбрасываемых неисправных стиральных машин, что наносит вред окружающей среде. Стоимость ремонта и предполагаемый срок службы машины могут сделать покупку новой машины более выгодным вариантом. Различные модели стиральных машин существенно различаются по потреблению воды, моющих средств и электроэнергии. Энергия, затрачиваемая на нагрев воды, значительно превышает потребление энергии осветительными приборами, электродвигателями и электронными устройствами. Благодаря использованию горячей воды, стиральные машины являются одними из крупнейших потребителей энергии в типичном современном доме. Стиральные машины в совокупности могут выбрасывать около 62 миллионов тонн газов CO2, однако современные усовершенствования, направленные на снижение этого показателя, позволяют степень воздействия на окружающую среду определить выбором пользователя.