לכבס כנגד כל הסיכויים

במבט ראשון מדובר במכונה פשוטה, פרימיטיבית למדי, הנמצאת כמעט בכל בית. לא פסגת הטכנולוגיה, לא המצאה או תגלית חדשנית ובוודאי לא סטארט אפ מקורי העשוי לכבוש את העולם. אך אם נבחן את התנאים שבהם פועלת מכונת הכביסה, נראה שמבחינה הנדסית מדובר במערכת מוצלחת ו"חכמה" מאוד.

מכונת הכביסה פועלת בתנאים הנחשבים לקשים ביותר: ראשית, סביבה רטובה לחלוטין; בעוד שעל מכשירי החשמל מצויין במפורש שהם יכולים לפעול בלחות יחסית של לא יותר מ-90-85 אחוזים, מכונת הכביסה פועלת בלחות המגיעה ל-100%. ממש מים, ולא סתם מים, אלא מים המכילים דטרגנטים, שהם כימיקלים חריפים למדי. זה תפקידם, להמיס שומנים, צבעים ושאר לכלוכים – למה שלא יפגעו בחלקי המכונה?

חיים לא קלים

בנוסף למים, מדובר במכשיר חשמלי, והשילוב של מים וחשמל ידוע כבעייתי ומסוכן. גם מבחינת הטמפרטורה, חייה של המכונה לא קלים. חלק גדול משלבי הכביסה נעשה בחימום לטמפרטורות של כ-40 עד 60 מעלות צלזיוס. בעיה נוספת היא סיבוב הכביסה והרעידות המכאניות הנגרמות מכך.

בכל פעם שאתם סוחבים סל כביסה רטובה מהמכונה לחבלי הכביסה או למייבש, חישבו שמכונת הכביסה מסובבת אותם 10 או 20 ק"ג של כביסה רטובה, הלוך וחזור, בקצב של עשרות סיבובים בדקה. סיבוב זה יוצר רעידות רבות העלולות לגרום לחלקי המכונה להתפרק או להישבר ולחיבורי החשמל להינתק.

הגורם האנושי מסתובב חופשי

אם תסתכלו פעם לתוך מכונת הכביסה, תראו שחוטי ומחברי החשמל בהם משתמשים, הדרך בה הם אטומים וצורת קשירתם וחיזוקם המכאני דומה מאוד לזו שבמנוע המכונית. בשני המקרים מדובר ברעידות מכאניות בסביבה חמה ורטובה. אך הבעיה העיקרית של המכונה הוא הגורם האנושי המפעיל אותה.

לא צריך תואר בסטטיסטיקה כדי לנחש שפחות מ-10% ממשתמשי מכונת הכביסה הם מהנדסים או טכנאי מכונות. ולא צריך תואר בפסיכולוגיה כדי לנחש שאף פחות מ-10% מהמשתמשים קוראים בקפדנות את הוראות היצרן ומפעילים את המכונה לפי אותן הוראות. ידעתם למשל שלא מומלץ לדחוס יותר מדי כביסה למכונה, אך גם לא פחות מדי כדי למנוע עומס לא סימטרי על ציר התוף?

כושר עמידות מרשים

מבחינה פונקציונאלית, מכונת הכביסה מבצעת סדרת פעולות פשוטה למדי: הכנסת מים, חימומם, ערבול הכביסה, הוצאת המים וסחיטת הכביסה. אך כל אחת מפעולות אלו דורשת מכלולים הנדסיים מחוכמים למדי. על מכלולים אלה לפעול בצורה אמינה ובטוחה אלפי פעמים ועם זאת להיות מיוצרים בעלות סבירה.

איך הכל מתחיל

השלב הראשון הוא מילוי המים, שלב החוזר על עצמו מספר פעמים במהלך הכביסה. לפעמים המילוי הוא במים נקיים, לפעמים במים האוספים בדרכם אבקת הכביסה או מרכך, לפעמים רק מים קרים ולפעמים שילוב של מים קרים וחמים, אך השיטה זהה: פתיחת ברז חשמלי המחובר לצנרת המים של הבית.

"אינסיין אין דה ממבריין"

חימום וערבוב

לאחר שהמים מגיעים לגובה המתאים (ובהמשך נתייחס לחיישנים ולמערכת הפיקוד הדואגים לכך) הם מחוממים על ידי גוף חימום. גוף חימום זה נמצא בתוך הדוד, אך מתחת לתוף המסתובב ולכן לא תוכלו לראות אותו. מבנהו ועקרון הפעולה של גוף החימום דומה לזה של כמעט כל גופי החימום הטבולים במים, כמו אלה הנמצאים בקומקומים חשמליים, מיחמים או דודים (בוילרים).

הדבר החשוב ביותר בגופי החימום הללו הוא הבידוד החשמלי. ללא בידוד ראוי, עלול זרם חשמלי לזלוג למים, להפעיל את ממסר הפחת (במקרה טוב), או לחשמל אותנו למוות. צינור המתכת שאנו רואים בתחתית הקומקום החשמלי, הוא רק המעטה המתכתי המחובר להארקה של גוף החימום. בתוך מעטה זה נמצא סליל החימום עצמו, העשוי חוט דק של נתך כרום-ניקל ומתכות בעלות התנגדות סגולית מתאימה מצד אחד ועמידות בטמפרטורה גבוהה מצד שני.

אבקה מבודדת

חוט חימום זה מוקף באבקת תחמוצת מגנזיום דחוסה השומרת עליו שלא יזוז ממקומו ולא יגע במעטה. ייחודה של אבקה זו שהיא מבודד חשמלי טוב למדי, העמיד גם בטמפרטורות הגבוהות אליהן מגיע החוט. לרוע המזל, הולכת החום של אבקת תחמוצת המגנזיום אינה כה טובה ולכן, למרות שטמפרטורת המים מגיעה רק לכמה עשרות מעלות - הטמפרטורה אליה מגיעה חוט החימום יכולה להגיע למאות מעלות וזו הטמפרטורה בה צריך לעמוד חומר הבידוד (אבקת תחמוצת המגנזיום). באיור 3 נראה חתך של גוף החימום.

בחלק ממכונות הכביסה קיימים שני ברזי מים, האחד למים קרים והשני לחמים. הרעיון הוא חיסכון בחשמל. אם בבית מותקן דוד שמש למשל, עלות חימום המים החמים בדירה נמוכה יחסית ועדיף להשתמש במים אלה ולא לחמם מים קרים במכונה. מכיוון שמדובר בכמות מים גדולה, החיסכון יכול להיות משמעותי. מובן שמכונת הכביסה "יודעת" באיזה שלב לפתוח את ברז המים הקרים או החמים, כדי להגיע לטמפרטורה הרצויה.

שלב הערבול

השלב הבא (המתחיל לרוב כבר תוך כדי מילוי המים, אך נמשך הרבה מעבר לכך), הוא ערבול הכביסה. זהו למעשה השלב החשוב ביותר והאחראי להוצאת הלכלוך. בעבר, מכונות כביסה רבות ביצעו רק שלב זה, משום שהוא הקשה ביותר (פיזית) בכביסה ידנית.

הכביסה היתה מוכנסת למיכל, יחד עם מים (שחוממו בנפרד) וסבון והמכונה היתה מבצעת רק את פעולת הערבול. לאחר מכן היו מרוקנים את המים (באופן ידני), ממלאים שוב במים נקיים, המכונה היתה מערבלת שוב את הכביסה להוצאת שאריות הסבון וכך הלאה. הוותיקים שביננו זוכרים אולי מכונות מסוג זה, של חברת "קלור" הצרפתית, שנמכרו בארץ עד לפני כ- 20 שנה.

תוף טוב הכל טוב

ערבול הכביסה נעשה על ידי סיבוב התוף הלוך וחזור מספר פעמים בדקה; שינוי כיוון הסיבוב נעשה כדי להבטיח שהכביסה תתערבב ולא תתלפף סביב עצמה. למרות שפעולה זו נראית פשוטה, חשוב שהיא תבוצע במהירות מתאימה. מהירות הסיבוב היא כזו שהכביסה מגיעה לשיא הגובה של התוף ונופלת למטה.

אם אינכם מאמינים אתם מוזמנים להסתכל: תנועה זו של הכביסה מעניינת למדי למראה וזו כנראה הסיבה שכלבים וחתולים רבים נוהגים לבהות בחלון המכונה בזמן פעולתה. אם הסיבוב יהיה מהיר מדי, הכביסה תיצמד לדפנות התוף בכוח הצנטריפוגלי ולא תתערבל כלל; אם הסיבוב יהיה איטי מדי, הכביסה תחליק אחורה ותישאר בתחתית התוף, או שהערבול יהיה חלש יותר.

שאלה של איזון

נקודה בעייתית נוספת הקשורה לערבול היא חוסר האיזון של התוף המסתובב. הכביסה הרטובה, שמשקלה מגיע ליותר מ-10 ק"ג, נמצאת תמיד בתחתית התוף (גרביטציה) ולכן הכח הפועל על הציר המסובב אותו אינו מאוזן. חוסר איזון זה גורם לרעידות חזקות של התוף, המרעידות את כל המכונה.

כדי להקטין רעידות אלו תלוי הדוד (שבתוכו מסתובב התוף) על קפיצים ומחובר לבולמי זעזועים. כמו-כן, מחוברות אליו משקולות בטון כבדות למדי, המשככות את הרעידות. משקלות בטון אלו הן האחראיות למשקל הגדול יחסית של מכונת הכביסה.

הוצאת המים והסחיטה

לאחר ערבול הכביסה מוציאה המכונה את המים המלוכלכים החוצה. לכאורה, ניתן היה לעשות זאת פשוט על ידי ברז חשמלי, בדומה להכנסתם. אך הדבר היה מחייב שפתח הניקוז בדירה יהיה תמיד נמוך מתחתית המכונה, דבר שהיה עלול לגרום להצפת ביוב (במקרה של סתימה או סתימה חלקית, כאשר כמות המים שהמכונה מוציאה גדולה מקצב הזרימה שלהם בצנרת הביוב)) .

בנוסף לכך, יציאת המים בכוח הגרביטציה בלבד עלולה להימשך זמן רב מאוד. קוטר הברזים החשמלים הוא 1.5-1 ס"מ בלבד, דבר המאט מאוד את קצב זרימת המים דרכם. קוטר קטן זה אינו מהווה בעיה בזמן המילוי מכיוון שהמים מגיעים בלחץ מצנרת הבית, אך לא כאשר הם זורמים בכובד משקלם בלבד; השו את קוטר צינורות המים לקוטר צינורות הביוב. 

מסלול הצינור

בתחתית מכונת הכביסה, מתחת לדוד, מורכבת משאבת מים צנטריפוגלית (כזו המסובבת את המים כך שהם נזרקים בכח הצנטריפוגלי לצדדים) המחוברת לצינור ניקוז. צינור זה יוצא מחלקה התחתון של המכונה, עולה לגובה של לפחות 60 ס"מ, יורד בצורת קשת ומחובר לצנרת הביוב.

מסלול זה של צינור הניקוז אינו מקרי. בכדי שמטבעות, כפתורים ושאר חפצים קטנים לא יעצרו את פעולת המשאבה, היא בנויה בצורה "חופשית" למדי. כלומר יש רווח גדול בין הכפות הצנטריפוגליות המסובבות את המים לבין גוף המשאבה המקיף אותן. החפצים הקטנים יכולים לעבור ברווח זה ולהיסחף החוצה עם המים.

מעבר מים חופשי

אך מבנה זה של המשאבה מאפשר מעבר מים חופשי גם כאשר היא אינה פועלת. המים אמנם אינם נדחסים החוצה, אך הם בהחלט יכולים לזרום בחופשיות דרך המשאבה. אם צינור הניקוז מורכב נמוך מדי, עלולה להתרחש תופעה מעניינת בשלב מילוי המים.

המים הנכנסים מהברז ימלאו את הדוד, אך גם יעברו דרך המשאבה וימלאו גם את צינור הניקוז (כלים שלובים). כאשר הם יגיעו לגובה החלק העליון של הצינור (הנמוך מדי), הם יתחילו לזרום דרכו לביוב (עקרון הסיפון). מכיוון שהמים לא יגיעו לעולם לגובה המתאים, ברז המים ימשיך למלא את המכונה ושלב מילוי המים יימשך עד שנפסיק את פעולת המכונה, נגביה את הצינור או שייגמרו המים בכינרת.

חוכמת המסנן

הגבהת צינור הניקוז, מעל הגובה המקסימאלי אליו אמורים המים להגיע בשלב המילוי, מבטיחה שמילוי המים ייפסק ואילו למשאבה אין כל בעיה לדחוס את המים לגובה זה ולרוקן את המכונה. משאבת הריקון מופעלת לרוב על ידי מנוע חשמלי עצמאי, אך יש מכונות בהן היא מחוברת ברצועה למנוע הראשי, המפעיל גם אותה. וכן, למרות שכפתורים, מטבעות ולכלוכים קטנים יכולים לעבור דרך המשאבה, במרבית המכונות מותקן לפניה מסנן, המבטיח שחפצים גדולים יותר לא יגיעו אליה ויעצרו אותה.

התוף, הדוד,המנוע והצירים

השלבים הקשים מבחינה מכאנית הם ערבול הכביסה וסחיטתה. שניהם נעשים על ידי מנוע רב-עוצמה המורכב בתחתית המכונה מתחת לדוד. זהו מנוע בעל ליפוף כפול של סלילים, המשלב בעצם שני מנועים המיועדים למהירויות שונות. סליל אחד עבור סיבוב איטי וחזק (ערבול הכביסה) והשני מהיר (סחיטה).

אך גם מהירות הסיבוב של הסחיטה היא איטית יחסית למהירות הסיבוב של המנוע עצמו. זהו טבעם של מנועים חשמלים, בפרט מנועים פשוטים וזולים יחסית, שמהירותם נקבעת בהתאם לתדר רשת החשמל. הם פועלים במהירויות סיבוב גבוהות (אלפי סיבובים לדקה) ובכוח קטן יחסית. מקובל לכן להשתמש בתמסורות המורידה את המהירות ומעלה את הכוח.

תמסורת היא סוג של תקשורת

במכונת הכביסה משתמשים בתמסורת רצועה פשוטה. על ציר המנוע מורכב גלגל בעל קוטר קטן (כ-10 ס"מ) ועל ציר התוף גלגל שקוטרו כמעט כקוטר התוף (כחצי מטר). יחס תמסורת זה מקטין את מהירות הסיבוב ומגדיל את כוח המנוע. יתרון נוסף לתמסורת הרצועה הוא שבמקרה תקלה, אם התוף נתקע מסיבה כלשהי, הרצועה מחליקה, והמנוע עצמו אינו נעצר (ונשרף). תמסורת הרצועה מאפשרת גם מעט תנועה יחסית בין המנוע לבין ציר התוף. 

חלק חשוב נוסף הוא הציר המסובב את התוף, האמור להיות אטום לחלוטית למעבר מים ויחד עם זאת חזק מאוד. למעשה, כאשר דלת מכונת הכביסה סגורה, ציר זה מהווה את המעבר היחיד מהחלל מלא המים של הדוד לעולם החיצוני היבש. מכיוון שכל משקל התוף והכביסה שבתוכו תלוי על אותו ציר, פועלים עליו כוחות ומומנטים חזקים מאוד, בפרט בזמן הסיבוב.

הציר והמחזיר

בכדי להבטיח שהציר ישרוד זמן רב ככל האפשר עושים אותו מפלדת אל חלד בקוטר גדול יחסית (יותר משני סנטימטרים) והוא מורכב על שני מיסבים חזקים. כמו-כן, מותקן על הציר "מחזיר מים", שהוא מעין טבעת גומי בחתך V המורכבת כך שלחץ המים גורם לה להתהדק על הציר ולאטום אותו.

פרט חשוב נוסף לגבי הדוד והתוף – החומרים מהם הם עשויים: התוף המסתובב עשוי כמעט תמיד מפלדת אל-חלד (המכונה נירוסטה) דקה יחסית (בכדי להקטין את משקלה) והוא מנוקב באינספור חורים משוקעים (כדי שלא יקרעו את הכביסה), אותם רואים כשמכניסים את הכביסה למכונה. על חלקו האחורי של גב התוף מורכבות צלעות חיזוק עשויות אלומיניום המחוברות לציר. הדוד לעומת זאת עשוי לפעמים גם מנירוסטה (במכונות יקרות), אך לרוב סתם מברזל מצופה באמאיל העמיד במים, כימיקלים וטמפרטורות גבוהות.

כביסה היא עניין של גיאוגרפיה

כל מה שתיארנו עד עכשיו מתייחס למכונות המקובלות בארץ ובאירופה, מכונות בהן התוף והדוד אנכיים. יש דגמים של מכונות בהן הזנת הכביסה היא מהצד דרך פתח עגול עם חלו שקוף ויש מכונות בהן הפתח הוא למעלה. בסוג הראשון נוח יותר להכניס ולהוציא את הכביסה, אך הן תופסות יותר מקום. הסוג השני קטן יותר, והסיכוי לנזילה מהן קטן יותר, אך אי אפשר להתקין מעליו מייבש כביסה. בארצות הברית מקובלות מכונות מסוג נוסף, בהן הדוד אופקי ואין כלל תוף. במקומו מורכב גלגל כפות המערבל את הכביסה.

פיקוד ובקרה

הפעולות שמבצעת המכונה (מילוי מים, חימומם, ערבול הכביסה, ריקון וסחיטה) חוזרות על עצמן בהתאם לתוכנית הכביסה. כך למשל בכביסה עדינה מקובל לבטל את שלב הסחיטה ורק לרוקן את המים. בכביסה "כבדה" מקובל לבצע שלב מילוי מים וערבול מקדים, לפני הוספת האבקה, או לחילופין לחזור פעמיים על הכנסת מים עם אבקה וערבול.

בכביסה "קרה" אין מפעילים חימום כלל, בתוכניות אחרות קובעים את הטמפרטורה בהתאם לסוג הבד ובכביסה "בהרתחה" מחממים את המים בשלב מוקדם לטמפרטורה של 95 מעלות. קיימות גם מכונות המאפשרות כביסה של "חצי כמות" חסכונית יותר ונמשכת פחות זמן.

הביקורת באה מבפנים

מבחינת המשתמש, קביעת תוכנית הכביסה נעשית על ידי סיבוב כפתורים ולחיצה על לחצנים. המכונה מצידה קובעת בהתאם לכך את סדר הפעולות ואת הפרמטרים המתאימים. אך בנוסף לתוכנית הכביסה עצמה, על המכונה לבקר את כל השלבים כך שייעשו בצורה מדויקת, למשך פרקי הזמן המתאימם ובעיקר מבלי לגרום נזק לא לכביסה, לא למכונה עצמה ולא למשתמש.

שהרי מדובר בגופי חימום בהספק של 1500 ואט ויותר, מנוע בהספק של כמה מאות ואט ומים זורמים. תקלה קטנה יכולה להיות סוודר צמר מכווץ עקב חימום יתר ו"אסון" גדול יכול להיות שיטפון בבית, שריפה, התחשמלות או פגיעה בידיים אם המכונה מתחילה לפעול למרות שהדלת לא סגורה.

שלטון המוח

כדי למנוע אסונות אלה ואחרים מכילה מכונת הכביסה סדרת חיישנים ויחידת בקרה המכונה "מוח" המבקרת את כל שלבי הכביסה. לא מדובר באלגוריתמים מסובכים מדי, הדורשים חישובים מהירים או מדויקים. בסיכומו של דבר, לא ייגרם כל נזק אם טמפרטורת המים תסטה במעלה או שתיים ואם זמן הערבוב יתארך או יתקצר בכמה דקות.

אך חשוב שלא תקרה "קריסה" מוחלטת. אם נחזור להשוואה למחשב האישי, "עצירת" התוכנה ותהליך הבקרה בשלב מילוי המים פירושה שיטפון, ועצירה בשלב החימום עלולה להסתיים ברתיחת כל המים, שריפת גופי החימום ואחריהם כל הבגדים (ואולי גם המכונה והבית).

יש לך הודעה

פעולת מערכת הבקרה מתבססת על שני מרכיבים, מדידת זמן הנעשית באופן עצמאי ו"הודעות" מהחיישנים. כך למשל זמן ערבול הכביסה או זמן הסחיטה נקבע בהתאם לתוכנית ונמשך תמיד אותו פרק זמן. אך פתיחת ברז מילוי המים נעשית עד שהם מגיעים לגובה הרצוי, ללא קשר לזמן הנדרש לכך; הסיבה ברורה: בכל בית לחץ המים עלול להיות שונה ולכן גם זמן המילוי.

באופן דומה חימום המים נעשה עד שהם מגיעים לטמפרטורה הרצויה. אם המילוי נעשה במים קרים וביום חורף - זמן החימום יהיה ארוך יותר מאשר ביום קיץ כאשר המים חוממו מראש. גם זמן ריקון המים על ידי המשאבה עלול להשתנות בהתאם לכמות ולסוג הכביסה (בדים טבעיים הסופגים מים לעומת בדים סינתטים) וללכלוך שבמים (המקשה על פעולת המשאבה ומאט את קצב פעולתה).

החיישנים באים

שני החיישנים העיקריים הם חיישן הטמפרטורה וחיישן גובה המים. את החיישן הראשון אפשר למצוא במכשירי חשמל ביתיים רבים נוספים, כמו תנורים, קומקומים חשמליים ודודי מים חמים. הוא מבוסס על צמד מתכות (דו-מתכת) בעלות מקדם התפשטות תרמית שונה (כלומר כאשר מחממים אותן, כל אחת מהן מתארכת במידה שונה).

שתי המתכות מחוברות יחד כך שכאשר הן מתחממות מתכת אחת "מנסה" להתארך יותר מהשנייה והתוצאה היא שהן מתכופפות ומנתקות מגע חשמלי. כיוונון הטמפרטורה בה יתרחש ניתוק זה נעשה על ידי סיבוב בורג המקרב או מרחיק את המגעים החשמליים מזוג המתכות.

בנוסף לחיישן הראשי, הניתן לכיוון וקובע את טמפרטורת העבודה של המכונה, מותקן בסמוך לגוף החימום חיישן עזר (ולעתים אף שניים) המשמש לאבטחה. חיישן זה אינו ניתן לכיוון והוא מפסיק את פעולת גוף החימום כאשר הטמפרטורה עולה מעל ערך קבוע (בסביבות 100 מעלות צלזיוס).

חיישן פחות מוכר

החיישן השני, חיישן גובה המים, פחות מוכר ממכשירים אחרים – מבין המכשירים הביתיים ניתן למצוא אותו רק במכונות כביסה. גם עקרון פעולתו מתאים במיוחד למכונות אלו. חיישני גובה מים אחרים מבוססים לרוב על מצוף פשוט המחובר למפסק או לרכיב חשמלי אחר.

כך למשל פועל מד הדלק במכונית או מפסקי ביטחון במשאבות טבולות (למשל לריקון משאבות או מרתפים מוצפים), המכבים אותן כאשר מפלס המים יורד. אך בתוך מכונת כביסה קשה מאוד להתקין חיישן מסוג זה. ראשית, המרווח בין הדוד לתוף קטן וקשה להכניס לתוכו מצוף; שנית, רעידות מכונת הכביסה עלולות להרעיד את המצוף ולשבש את פעולת החיישן; ושלישית רצוי להרחיק ככל האפשר את המים מהמגעים החשמלים עצמם.

חוסמים את המים

הכל לפי התוכנית

זמני הערבול והסחיטה נקבעים בהתאם לתוכנית הכביסה, ללא קשר לחיישנים. אך גם במהלך שלבים אלה דואגים החיישנים שלא ייגרם נזק עקב תקלה כלשהי. כך למשל פעולת גופי החימום מתחילה רק כאשר יש מספיק מים ונפסקת מיד אם המים יורדים מתחת לגובה מסויים, זאת כדי למנוע מצב בו גופי החימום פועלים באוויר ללא מים סביבם, פעולה העלולה לשרוף אותם.

הגנה דומה קיימת לגבי פעולת הסחיטה: סיבוב התוף במהירות גבוהה כאשר יש עדיין מים בדוד, עלול להזיק גם לצירים וגם למנוע. לכן הסחיטה מתחילה רק לאחר ריקון המים מתחת לגובה מסויים ונפסקת אם הם עולים חזרה מסיבה כלשהי.

מוח מכאני

ה"מוח" עצמו, המנהל את כל שלבי הכביסה בנוי בטכנולוגיה מכאנית או אלקטרונית. מוח מכאני מבוסס על מנוע חשמלי קטן ומדוייק, שמהירותו נקבעת בהתאם לתדר רשת החשמל. תדר זה מדוייק בהרבה ממתח הרשת העלול להשתנות בטווח של פלוס-מינוס 10%.

המנוע מחובר למערכת תמסורת גלגלי שיניים המאיטה אותו עד לקצב של סיבוב אחד למחזור כביסה שלם (כ-45 דקות עד שעה). השלב האחרון של מערכת התמסורת מחובר לציר עליו מורכבים סדרה של גלי זיזים (Cam). מול כל גלגל זיזים מורכב מפסק המחובר לאחד המערכות של המכונה. צידו השני של הציר הוא כפתור ההפעלה של המכונה, בעזרתו אנו יכולים לקדם את השלבים השונים של הכביסה.

כמו שעון שבת

המנוע מסתובב בקצב קבוע ובכל פעם מפעיל את אחת המערכות (ברזי מילוי, חימום, מנוע). כאשר יש צורך לחכות לאות מאחד החיישנים, מופסקת פעולת המנוע עד שהחיישן המתאים סוגר שוב את המעגל. גלי זיזים מסוג זה נפוצים עד היום במכשירים ומערכות חשמליות רבות, כמו למשל שעוני שבת, תנורי מיקרו-גל מכאניים ומערכות בקרה בתעשייה. למרות שמדובר במערכת מכאנית פרימיטיבית למדי, היא אמינה מאוד, מחירה סביר ואפשר למצוא אותה במכונות כביסה רבות.

הטכנולוגיה השנייה, האלקטרונית, מבוססת על מיקרו-מעבד המחובר "מצידו האחד" לחיישנים ולכפתורי ההפעלה המעבירים לו מידע, ו"מצידו השני" לברזים ולמנועים עליהם הוא שולט. לכאורה, מדובר במערכת האמורה להיות זולה, אמינה, קטנה ובעלת מגוון אפשרויות (תוכניות כביסה) גדול בהרבה.

מציאות מורכבת

אך המציאות מורכבת יותר. ראשית, לא פשוט לייצר כרטיסים ורכיבים אלקטרונים (במחיר סביר) אשר יעמדו גם בתנאי הסביבה הקשים של המכונה (חום, מים, רעידות וכו') וגם בההפרעות האלקטרו-מגנטיות החזקות הנגרמות מפעולת המכונה עצמה (למשל, המנוע המשנה את כיוונו מספר פעמים בדקה).

נזכיר שוב שאסור לכרטיסים אלו "לקרוס" ולהפסיק לפעול פתאום. שנית, מיקרו-מעבד יעיל מאוד בטיפול באותות חשמליים במתחים ובהספקים נמוכים, אך המכלולים שבמכונה פועלים במתח של 220 וולט ובזרמים של אמפרים ויותר. בכדי למתג (להפעיל ולהפסיק) מכלולים אלה יש צורך ברכיבי הספק יקרים למדי, המתחממים תוך כדי פעולתם ויש צורך לחברם לגופי קירור גדולים יחסית.

היתרון בלהיות מוח

אחד היתרונות של "המוח" המכאני הוא שהמגעים החשמליים שעליו גדולים ואמינים מספיק כדי למתג ישירות את מכלולי המכונה מבלי להיעזר ברכיבים נוספים. בנוסף לכך היתרון שבגודל הקטן יחסית של כרטיס אלקטרוני מול מערכת מכאנית אינו משמעותי במכונה ש-95% מנפחה ומשקלה נקבעים ממילא על ידי הדוד והתוף. גם מגוון תוכניות הכביסה והדיוק הן בזמן והן בטמפרטורה אינו חשוב במיוחד. בזכות עובדות אלו, בשילוב עם ה"וותק" האדיר של מערכות הבקרה המכאניות וייצורן ההמוני והזול, הן עדיין שולטות בכיפה.

קצת היסטוריה

ההיסטוריה של מכונות (בעצם: מכשירי) הכביסה מתחילה לפני אלפי שנה באבנים בנהר, שהתפתחו לגזעי עצים שעליהם ובעזרתם שפשפו את הבד. בהמשך פותח לוח של פח גלי ששימש לאותה מטרה ומי שקרא את ספריו של באדן פאוול, אבי תנועת הצופים יודע שאפשר להכין לוח כביסה מקרש עליו מלפפים חבל עבה. עד כאן מדובר בשפשוף ידני של הבד ולא בכביסה מכאנית (ערבול) ממש; ההמצאה הרשמית הראשונה שנרשמה בתחום היתה בשנת 1797 והוגדרה כמתקן ל"שפשוף" כביסה.

דולי, כמו הכבשה

מכשיר הערבול הראשון היה ה"דולי" שהומצא בתחילת המאה ה-19, ולמרות שהיה ידני הקל מאוד על פעולת הכביסה. מדובר היה במעין מוט מטאטא עם ארבע "רגליים" קצרות שבעזרתן ערבלו את הכביסה. בחלק העליון של המוט היו שתי ידיות בעזרתן סובבו אותו (איור 11) הלוך וחזור. אחד היתרונות בשימוש בדולי היה שלא היה צורך להרטיב את הידים, מה שאיפשר כביסה במים חמים מאוד.

מאז ועד תחילת המאה ה-20 הומצאו מספר רב של מכונות כביסה מכאניות אשר התבססו על מכלי מים עשויים עץ או מתכת (צבועה או מגולוונת) ומנגנונים שונים של ערבול הכביסה. חלקן עשו זאת בעזרת מוטות וזרועות שהסתובבו בתוך המיכל וסובבו את הכביסה, בדומה לדולי ובחלקן הסתובב (סיבוב מלא או חלקי) המיכל עצמו.

שאני אשפשף?

הפעלת המכונה נעשתה אמנם באופן ידני או בעזרת הרגליים, אך מערכות גלגלי שיניים ותמסורות מכאניות אחרות הקלו מאוד על פעולות אלו; בהמשך פותחו אמצעים שאיפשרו לחבר את "מנוע" המכונה לסוסים, לחמורים או לחילופין למנועי קיטור. מילוי וריקון המים מהמכונות נעשה כמובן באופן ידני, כמו גם הוספת חומרי הניקוי (שבאותם ימים התבססו ברובם על סבון שיוצר משומן בעלי חיים).

חימום המים נעשה לרוב בנפרד לפני שהוכנסו למכונה, אך היו גם מכונות בהן ניתן היה לחמם את המים בתוך המיכל עצמו על ידי עצים, נפט או גז. מכיוון שמכונות אלו לא ביצעו כמעט כל פעולת סחיטה, היה מקובל לשלב בהן מערכת נוספת של זוג גלילים ששימשו להוצאת המים ולסחיטת הכביסה. לאחר השטיפה האחרונה היו מניחים את הבגד בין שני הגלילים, מסובבים אותם ומוצאים מהם את המים. מצד אחד פעולה זו גם עזרה מעט ליישר את הבד, אך מצד שני כפתורים רבים היו נתלשים תוך כדי התהליך.

המאה של הכביסה

בתחילת המאה ה-20, עם התפתחות השימוש בחשמל, פותחו מכונות הכביסה החשמליות הראשונות. בשלב הראשון פשוט חוברו מנועים חשמליים אל הידית שבעבר הופעלה באופן ידני, אך עם הזמן תוכננה המכונה כך שהמנוע היה חלק אינטגראלי ממנה. הבעיה העיקרית שהתעוררה היתה נזילות מים שהרטיבו את המגעים החשמליים, גרמו לקצרים ואף לחישמול המשתמשים.

במהלך מאת השנים הבאות, נוספו למכונת הכביסה כל שאר המרכיבים, שפעלו אף הם על חשמל: חימום, הזנת וניקוז מים, סחיטה וכמובן מערכת הבקרה. מכיוון שחימום המים דרש זרם גבוה יחסית, שלא תמיד ניתן היה לצרוך מהרשת הביתית, היו מכונות רבות בהן החימום המשיך להתבסס על שריפת דלק.

תחילת עידן המיחשוב

בשנות ה-40 הוכנסו לשימוש מערכות הבקרה האלטרומכאניות הראשונות. בתחילה היו אלו מערכות המבוקרות על ידי כרטיסים, בדומה לכרטיסי המחשב הישנים, שמקורם במכונות האריגה, ולאחר מכן מערכות גלגלי הזיזים שנותרו עד היום. בסוף שנות ה-70, עם תחילת השימוש במיקרו-מעבדים, החלו להתפתח גם מערכות הבקרה האלקטרוניות הממוחשבות.

עשרות חברות עסקו בפיתוח ושכלול מכונות הכביסה, הן עבור עבור השוק המוסדי (צבא, מפעלים, מכבסות ציבוריות, בתי חולים) והן עבור השוק הפרטי. המכונות האוטומטיות הראשונות עלו הון ונמצאו רק בבתי העשירים, אך עם הזמן מחירן ירד והחל משנות ה-80 ניתן למצוא אותן כמעט בכל בית במערב.

תולדות האנונימים

מספר הממציאים שניסו במהלך כל ההיסטוריה לשכלל את מכונות הכביסה ולהמציא מכונות חדשות מגיע בוודאי לעשרות אלפים, חלקם היו אנשי מקצוע, חלקם חובבים וחלקם תמהונים. לא כולם רשמו על המצאתם פטנטים ורק חלק קטן מאלה שעשו זאת זכו להתעשר מהמצאתם.

קשה לדעת מי באמת היו אלה שתרמו להתפתחות מכונת הכביסה ומי אלה שידעו לעשות לעצמם יחסי ציבור או הצליחו לגייס כסף ממשקיעים בעלי ממון. המענין הוא, שבניגוד למקובל לחשוב, לא כל הממציאים היו גברים. כך למשל, בשנים שבין 1790 ל- 1895, רשמו למעלה מ-30 נשים פטנטים על דגמים חדשים של מכונות כביסה או על שכלול מכונות קיימות. האם העובדה שבאותה תקופה הנשים היו אחראיות לכביסה הפכה את המצאותיהן למוצלחות יותר? אינני יודע.

בלי לחשוב

לסיכום, נראה שגם בשנים הבאות נמשיך להשתמש באותה קוביית פח גדולה ומסורבלת. נדחוס לתוכה את הבגדים, נשפוך אבקת כביסה לתא המתאים, נסובב את הכפתור ונסמוך עליה שתמשיך לבד. הפעמים היחידות שנקדיש לה מעט מחשבה תהיה כאשר היא תתחיל להרעיש בצורה חשודה, לטפטף מים על הרצפה ולבסוף לשבוק חיים.

אמיר בן שלום הוא איש מוזיאון המדע על-שם בלומפילד בירושלים.