УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСТКИ ОКОН

Полезная модель относится к устройствам для мытья и чистки помещений, а именно, к устройствам для чистки окон. Полезная модель предназначена для применения при автоматизированной чистке окон, например, со стороны фасада здания.
При периодической чистке или мойке окон жилых, офисных, производственных, торговых и т.п. помещений, расположенных выше первого этажа, когда обычная ручная чистка технологически невозможна или чрезвычайно опасна, к работе привлекаются подготовленные специалисты, использующие альпинистское снаряжение. Данные услуги являются дорогостоящими и при этом также сопряжены с высоким риском. Кроме того, в случае если окна выходят на автомагистрали или имеют место иные факторы, обуславливающие повышенную загрязненность внешней среды, требуется частая и эффективная чистка окон.
В связи с указанными факторами в настоящее время актуальна разработка и производство устройств для быстрой и эффективной автоматизированной чистки окон. Для повышения эффективности очистки, в частности, должен быть обеспечен постоянный контакт (прижатие) чистящего элемента, например, щетки стеклоочистителя, к поверхности стекла. При этом также стремятся обеспечить компактность устройства и удобство его монтажа.
Широко применяются устройства для чистки окон, в которых перемещение щетки стеклоочистителя происходит по двум параллельным направляющим, установленным на оконной раме. На каждой направляющей установлен блок перемещения (ходовая часть, каретка), соединенный со щеткой. Такие устройства известны, например, по патентам RU135896U1 [«Устройство для автоматической очистки гладких остекленных поверхностей», МПК A47L 1/095, опубл. 27.12.2013], RU2578999C2 [«Устройство для автоматизированной очистки окон зданий», МПК A47L 1/08, опубл. 27.03.2016], RU85315U1 [«Автоматический мойщик гладких поверхностей», МПК A47L 1/08, опубл. 10.08.2009]. Известные устройства обеспечивают автоматизированную очистку окна со стороны фасада здания и содержат две вертикальные параллельные направляющие, имеющие возможность крепления к раме окна. На каждой направляющей установлен блок линейного перемещения (например, каретка), выполненный с возможностью перемещения вдоль направляющей. Между направляющими размещена щетка стеклоочистителя, жестко соединенная с каретками. Перемещение щетки по направляющим происходит под действием электродвигателя (одного, связанного непосредственно со щеткой, как в RU135896U1, RU85315U1, либо двух - каждый из которых связан с одной из кареток, как в RU2578999C2). Однако известные устройства имеют достаточно сложное конструктивное выполнение, при этом громоздкая конструкция излишне перегружает раму окна. Кроме того, при работе известных устройств может иметь место перекос положения чистящего элемента - щетки, что приводит к деформации элементов конструкции (изгибу направляющих или балки, на которой закреплена щетка) и, следовательно, влечет за собой отход щетки от очищаемой поверхности, что негативно скажется на эффективности очистки. Кроме того, в случае использования двух электроприводов возможна рассинхронизация перемещения кареток вдоль направляющих, что также приводит к деформациям конструкции и отходу щетки от очищаемой поверхности стекла.
Известен механизм очистки внешней поверхности окна [CN104563822В «Glass window with fully electric cleaning mechanism», МПК A47L 1/02, опубл. 29.04.2015], содержащий две вертикальные винтовые направляющие, выполненные в виде ходовых винтов, имеющих возможность крепления к раме окна посредством несущих элементов, расположенных на концах винтов. На каждом ходовом винте установлен ползун (каретка), имеющий возможность перемещения вдоль винта под действием электропривода. Между ходовыми винтами размещен чистящий элемент, жестко соединенный с ползунами. Известному механизму присущи те же недостатки, что и указанным выше техническим решениям: возможная рассинхронизация перемещения кареток и, как следствие, деформация элементов конструкции и отход щетки от поверхности стекла. Кроме того, проворот каретки, даже на небольшой угол, также приведет к отходу щетки от очищаемой поверхности.
Известно устройство для чистки окон [CN202723754U «Solar automatic window cleaner», МПК A47L 1/02, опубл. 13.02.2013], содержащее две винтовые направляющие - горизонтальную и вертикальную, расположенные перпендикулярно друг другу. На каждой винтовой направляющей установлена каретка, имеющая возможность перемещения по направляющей под действием электропривода. Электроприводы установлены на каретках, при этом на каретке вертикальной винтовой направляющей закреплен конец горизонтальной винтовой направляющей, а на каретке горизонтальной винтовой направляющей закреплена щетка, выполненная с возможностью прижатия к стеклу окна. Известная конструкция крепится к раме окна и обеспечивает движение щетки по зигзагообразной траектории. В качестве недостатка известной конструкции следует отметить ее громоздкость, обусловленную установкой электроприводов непосредственно на каретках и использованием двух винтовых направляющих, а также недостаточное прижатие щетки к стеклу окна, обусловленное тем, что при движении по винтовой направляющей возможно проворачивание каретки на небольшой угол и, как следствие, отход щетки стеклоочистителя от очищаемой поверхности.
Известен автоматический очиститель стекла [CN205658858U «Automatic window cleaner», МПК A47L 1/02, опубл. 26.10.2016], содержащий одну направляющую, имеющую в поперечном сечении Т-образный профиль. При работе устройства направляющая крепится к оконной раме. На направляющей установлена ходовая часть, связанная с электроприводом, оснащенным четырьмя переключателями хода, и выполненная в виде каретки, имеющей возможность перемещения вдоль направляющей, при этом в нижней части каретки выполнен паз, ответный профилю верхней части направляющей. Чистящий элемент соединен с кареткой посредством телескопической раздвижной штанги, благодаря чему он имеет возможность перемещения в двух направлениях по очищаемой поверхности: при движении каретки вдоль направляющей и при изменении длины штанги, что повышает эффективность чистки окна. Однако, следует отметить, что при работе известного устройства возможен отход рабочей поверхности стеклоочистителя от очищаемой поверхности не только вследствие зазоров в соединении каретки и направляющей, но также и вследствие деформации изгиба телескопической штанги, соединяющей чистящий элемент с кареткой.
Известно автоматическое устройство чистки окна [CN104352200A «Automatic window cleaning device», МПК A47L 1/02, опубл. 18.02.2015], содержащее винтовую направляющую, прикрепляемую к оконной раме через монтажную пластину; подвижный блок с закрепленной на нем рамой (балкой) с чистящей щеткой и связанный с направляющей посредством гайки подачи; ограничители перемещения подвижного блока; электродвигатель, закрепленный на внешней стороне подвижного блока и связанный с винтовой направляющей. Известное устройство характеризуется высокой конструктивной сложностью. Кроме того, при его работе возможен поворот каретки, приводящий к отходу чистящего элемента (при его перемещении) от поверхности стекла.
В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели, предлагается устройство для чистки окон [RU153126U1, МПК A47L 1/02, опубл. 10.07.2015], содержащее винтовую направляющую, электропривод, каретку и щетку стеклоочистителя. Винтовая направляющая выполнена с возможностью крепления к раме окна и связана с выходным валом электропривода. На винтовой направляющей установлена каретка, имеющая возможность перемещения по направляющей. На каретке, с одной из сторон относительно оси винтовой направляющей и перпендикулярно ей, закреплена щетка стеклоочистителя. С противоположной стороны от щетки относительно оси винтовой направляющей на каретке выполнен упор, обеспечивающий возможность предотвращения проворачивания каретки при ее перемещении по винтовой направляющей.
Известное устройство направлено на обеспечение постоянного прижима щетки стеклоочистителя к очищаемой поверхности за счет применения упора, предотвращающего проворот каретки при ее движении по винтовой направляющей.
Однако, как показали результаты экспериментальных исследований, проведенных автором, в процессе работы устройства при вращении винтовой направляющей происходит деформация (изгиб) винтовой направляющей, на которой установлена каретка со щеткой, что приводит к отходу щетки стеклоочистителя от поверхности стекла, а, следовательно, к снижению эффективности и качества очистки. Изгиб винтовой направляющей, имеющий место вследствие действия крутящего момента, передаваемого от электродвигателя, тем больше, чем больше длина винтовой направляющей. Особенно заметна деформация на центральном участке направляющей.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение при работе устройства постоянного прижима щетки стеклоочистителя к очищаемой поверхности.
Для достижения указанного выше технического результата предлагается устройство для чистки окон, содержащее корпус, прямолинейную направляющую, винтовую направляющую, электропривод, каретку, щетку стеклоочистителя. Корпус выполнен с возможностью крепления к раме окна и снабжен прямолинейной направляющей, на которой установлена каретка, которая имеет возможность продольного перемещения по прямолинейной направляющей. Соединение прямолинейной направляющей и каретки выполнено в виде соединения типа «выступ-паз», которое обеспечивает возможность ограничения смещения каретки в плоскости, перпендикулярной продольной оси прямолинейной направляющей. Каретка также соединена с винтовой направляющей с возможностью перемещения по ней. Винтовая направляющая установлена на корпусе таким образом, что ее ось вращения параллельна продольной оси прямолинейной направляющей, при этом винтовая направляющая связана с выходным валом электропривода. Щетка стеклоочистителя закреплена на каретке с возможностью контакта с очищаемой поверхностью.
Выполнение в заявляемом техническом решении, в отличие от прототипа, корпуса, выполненного с возможностью крепления к раме окна и снабженного прямолинейной направляющей, на которой установлена каретка с возможностью продольного перемещения по ней, выполнение соединения прямолинейной направляющей и каретки в виде соединения типа «выступ-паз», обеспечивающего возможность ограничения смещения каретки в плоскости, перпендикулярной продольной оси прямолинейной направляющей, а также установка на корпусе винтовой направляющей таким образом, что ее ось вращения параллельна продольной оси прямолинейной направляющей, обеспечивает возможность только продольного перемещения каретки (с закрепленной на ней щеткой) вдоль оси прямолинейной направляющей, тем самым предотвращая при работе устройства отход щетки стеклоочистителя от очищаемой поверхности, а значит, обеспечивая постоянный прижим щетки к стеклу, что, в свою очередь, способствует повышению эффективности чистки поверхности стекла. Предлагаемое конструктивное выполнение позволяет предотвратить при работе устройства как проворот каретки относительно оси вращения винтовой направляющей, так и ее линейные смещения в указанной плоскости, возможные в результате деформации изгиба винтовой направляющей.
С целью исключения «мертвых зон» на прямоугольном поле очищаемой поверхности (т.е. участков, не охваченных очисткой) в крайних (начальном и конечном) положениях щетки предлагается щетку стеклоочистителя закрепить на каретке перпендикулярно продольной оси прямолинейной направляющей.
Соединение прямолинейной направляющей и каретки, выполненное в виде соединения типа «выступ-паз» (как описано выше), конструктивно может представлять собой, например:
соединение типа «ласточкин хвост»;
Т-образное соединение;
Г-образное соединение.
Указанные типы соединений являются наиболее технологичными.
Графические материалы содержат пример конкретного выполнения заявляемой полезной модели. На фиг. 1 схематично представлен общий вид устройства для чистки окон (устройство показано в рабочем состоянии: закреплено на раме окна), на фиг. 2 - поперечное сечение А-А прямолинейной направляющей и каретки, выполненное в виде соединения типа «ласточкин хвост», на фиг. 3 - поперечное сечение А-А прямолинейной направляющей и каретки, выполненное в виде Г-образного соединения, на фиг. 4 - поперечное сечение А-А прямолинейной направляющей и каретки, выполненное в виде Т-образного соединения, где паз выполнен в каретке, а ответный выступ - на прямолинейной направляющей, на фиг. 5 - поперечное сечение А-А прямолинейной направляющей и каретки, выполненное в виде Т-образного соединения, где паз выполнен в прямолинейной направляющей, а ответный выступ - на каретке.
Устройство для чистки окон содержит корпус 1, установочные площадки 2 которого предназначены для крепления к раме 3 с помощью крепежных элементов 4. На корпусе выполнена продольная прямолинейная направляющая 5. Корпус с прямолинейной направляющей может быть изготовлен, например, из единой монолитной заготовки. В закрепленных на корпусе подшипниковых опорах 6 установлена винтовая направляющая 7, связанная с выходным валом электропривода 8. Ось вращения винтовой направляющей и продольная ось прямолинейной направляющей параллельны. Каретка 9 одновременно установлена на винтовой направляющей 7, образуя винтовую пару, и на прямолинейной направляющей 5, образуя соединение типа «выступ-паз».
В приведенном на фиг. 2 примере выполнения направляющая 5 выполнена в виде выступа, имеющего в поперечном сечении форму «ласточкин хвост», а в каретке выполнен ответный сквозной паз, также имеющий в поперечном сечении форму «ласточкин хвост». Такое выполнение соединения каретки 9 с прямолинейной направляющей 5 обеспечивает возможность только продольного перемещения каретки и ограничивает возможность ее смещения (в результате изгиба винтовой направляющей при работе устройства) в плоскости, перпендикулярной продольной оси ее движения, а также предотвращает проворачивание каретки относительно оси винтовой направляющей 7. Соединение прямолинейной направляющей 5 и каретки 9 может, в частности, представлять собой соединение Г-образной (фиг. 3) или Т-образной (фиг. 4, 5) формы в поперечном сечении.
На каретке 9 закреплена щетка 10 стеклоочистителя. Положение щетки 10 может быть отрегулировано таким образом, чтобы обеспечить оптимальное усилие прижима щетки 10 к стеклу 11.
Щетка стеклоочистителя, представляющая собой протяженный (на ширину окна) чистящий элемент, закреплена на каретке перпендикулярно продольной оси прямолинейной направляющей (следовательно, перпендикулярно и оси винтовой направляющей), что обеспечивает при работе устройства отсутствие на прямоугольном поле очищаемой поверхности участков, не охваченных очисткой - в крайних положениях щетки.
Устройство для чистки окон работает следующим образом.
Устройство в рабочем положении закреплено на раме 3 окна: установочные площадки 2 корпуса 1 крепятся с помощью крепежных элементов 4 к раме 3. При этом прямолинейная направляющая 5 и винтовая направляющая 7 расположены, например, вдоль длинной стороны окна. Щетка 10 находится в одном из крайних положений и прижата к очищаемой поверхности - к стеклу 11 окна. При включении устройства ток подается на электропривод 8. Выходной вал электропривода передает вращение на винтовую направляющую 7. При вращении в подшипниках 6 винтовой направляющей 7 под действием винтовой передачи каретка 9 начинает поступательное перемещение по винтовой направляющей 7. При этом одновременно с перемещением по винтовой направляющей 7 каретка 9 также осуществляет и продольное перемещение по прямолинейной направляющей 5. При движении каретки 9 происходит перемещение по стеклу 11 щетки 10, прижатой к очищаемой поверхности стекла. При этом осуществляется чистка стекла от загрязнений. Когда каретка 9 доходит до ограничителя перемещения каретки (на фиг. 1 не показан), устройство отключается. В случае наличия датчика реверса направление вращения электропривода 8 автоматически меняется на противоположное, и винтовая направляющая 7 под действием электропривода 8 начинает вращение в обратную сторону и перемещает каретку 9 со щеткой 10 к противоположному краю очищаемой поверхности стекла 11. Цикл работы может быть повторен необходимое число раз до отключения устройства. Возможно отключение устройства в момент прохождения щетки 10 по стеклу 11 в средней части окна для замены или очистки щетки 10.
При работе устройства возможен изгиб винтовой направляющей в результате воздействия вращающего момента (либо вибрация винтовой направляющей), что будет вызывать усилия, направленные на смещение каретки и приводящие к отрыву (отходу) щетки от поверхности стекла. Однако предлагаемое конструктивное выполнение соединения каретки с прямолинейной направляющей, обеспечивающее возможность только продольного перемещения каретки и ограничивающее возможность ее смещения в других направлениях, а также препятствующее провороту каретки относительно оси вращения винтовой направляющей, обеспечивает при работе устройства надежный постоянный прижим щетки стеклоочистителя к поверхности стекла, что, в свою очередь, повышает эффективность автоматизированной чистки оконной поверхности.