ЧИСТЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ, СОДЕРЖАЩЕЕ ЩЕТКУ И ЭЛЕМЕНТ СКРЕБКА
CLEANING DEVICE FOR CLEANING A SURFACE COMPRISING A BRUSH AND A SQUEEGEE ELEMENT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к чистящему устройству для чистки поверхности. Дополнительно, настоящее изобретение относится к конструкции сопла для такого чистящего устройства.
Уровень техники изобретения
В настоящее время чистка твердой поверхности выполняется сперва путем уборки пола пылесосом с последующим его мытьем. Уборка пылесосом удаляет крупную грязь, тогда как мытье удаляет пятна. В известном уровне техники известны многие устройства, в особенности предназначенные для области профессиональной чистки, которые заявляют и уборку пылесосом, и мытье одновременно. Устройства для области профессиональной чистки обычно специализированы для больших площадей и абсолютно плоских полов. Они основываются на жестких щетках и такой мощности всасывания, чтобы доставать воду и грязь с пола. Устройства для домашнего использования часто используют совокупность жесткой щетки и скребка со скребком. Подобно устройствам для области профессиональной чистки эти изделия используют щетку для удаления пятен с пола и скребок в совокупности с пониженным давлением для подъема грязи с пола.
Указанные элементы скребка обычно выполняются гибкой резиновой кромкой, которая прикреплена к нижней части чистящего устройства и просто скользит по очищаемой поверхности, тем самым толкая или стирая частицы грязи и жидкость по или с очищаемой поверхности. Пониженное давление, обычно создаваемое вакуумным агрегатом, используется для засасывания собранных частиц грязи и жидкости.
Устройство скребка для системы пылесоса известно, например, из EP 0 576 174 A1. Подметально-уборочная машина, которая использует выше отмеченную совокупность щетки и скребка, известна, например, из US 7,665,172 B1. Электрическая подметально-уборочная машина, описанная в нем, содержит узел подножки с приводным главным встряхивателем и парой краевых встряхивателей, соединенных с колесиками так, что ручное приведение в движение подметально-уборочной машины вращает колесики и тем самым краевые встряхиватели. Однако подметально-уборочная машина не включает источник вакуума и, в связи с этим, не способна собирать воду с очищаемого пола. Таким образом, характеристика сушки пола является весьма низкой.
Другой пылесос, который известен из известного уровня техники и также использует совокупность вращательной щетки и скребка, известен из US 4,864,682 A. Этот пылесос содержит саморегулируемый узел протирочной полосы, который автоматически регулируется для типа поверхности пола, на которой используется пылесос. Узел, используемый в нем, требует высокую мощность всасывания для того, чтобы получать удовлетворительный результат чистки. Щетка, которая используется в этом пылесосе, представляет собой встряхиватель (также обозначаемый adjutator) с жесткими волосками щетки для вытряхивания пола, например, ковра. Эти жесткие волоски проявляют весьма хороший чистящий эффект, который в особенности позволяет использовать щетку для удаления пятен. Однако характеристика сушки пола является весьма низкой, так как такой встряхиватель не способен поднимать жидкость с пола.
Устройства одновременной уборки пылесосом и мытья, известные из уровня техники, часто используют элементы щетки, которые интенсивно обрызгиваются водой или чистящим средством для того, чтобы улучшать удаление пятен. Такие устройства обычно используют двойной элемент скребка, имеющий два скребка, которые размещены на одной стороне щетки, как это примерно показано на приложенной Фиг. 11. Дополнительный источник вакуума создает всасывание в канале между указанной конструкцией двойного скребка для того, чтобы снова удалять чистящую воду с пола.
Однако для того, чтобы снова удалять интенсивно разбрызгиваемую чистящую воду с пола, эти устройства всегда должны быть перемещаемыми в направлении вперед, при котором щетка располагается спереди конструкции двойного скребка, если смотреть в направлении перемещения устройства. Перемещение устройства в противоположном обратном направлении будет оставлять пол мокрым, так как чистящая вода, которая рассеивается щеткой, не удаляется со скребков при этом обратном ходе.
Для получения хорошего результата чистки при прямом, а также обратном ходе устройства, известные чистящие устройства, в связи с этим, обеспечены соплом с двойным скребком на обеих сторонах щетки. Такая конструкция примерно показана на приложенной Фиг. 12. Даже если такие конструкции двойного скребка на обеих сторонах щетки показывают хорошие результаты чистки, сопло этих устройств становится достаточно громоздким. Это снова приводит к неудовлетворительной, ограниченной работоспособности. В особенности в домашних устройствах, где часто необходимо чистить узкие углы, такие громоздкие сопла из-за их ограниченной свободы действия являются недостатками и неудобны в использовании.
Кроме того, использование конструкций двойного скребка, которые показаны на приложенных Фигурах 11 и 12, имеют некоторые дополнительные недостатки. Из-за постоянного контакта скребков с полом во время перемещения устройства такие двойные скребки могут создавать высокую нагрузку образования царапин на полу. В особенности когда конструкции двойного скребка используются на каждой стороне щетки, это будет приводить к повышенному риску возникновения царапин на полу. Более того, такие конструкции скребка имеют недостаток в том, что они не открыты для крупной грязи, подобной, например, волоскам или орешкам, так как крупная грязь часто запутывается внутри скребков или отталкивается от скребков, и, таким образом, не способна поступать во впуск всасывания. Кроме того, такие сопла с двойным скребком тяжело чистить, и они не обладают способностью к самоочищению.
Для того чтобы преодолеть эти недостатки, другие устройства, известные в уровне техники, используют две отдельные щетки, которые размещены параллельно друг другу (схематически показаны на приложенной Фиг. 13). Чистящее устройство этого типа примерно известно из US 1,694,937. Указанный документ раскрывает поломоечную машину, которая способна собирать грязь с пола с помощью двух цилиндрических щеток для пола, расположенных параллельно и близко друг к другу. Эти щетки вращаются с высокими скоростями, одна двигаясь по часовой стрелке, а другая против часовой стрелки. Таким образом, смежные периферии перемещаются вместе с достаточно высокой скоростью, чтобы передавать грязь вертикально вверх со значительной силой в форме по существу плоской струи. Протир или скребок применяется в дополнение к щеткам для того, чтобы высушивать пол. Из-за двух отдельных щеток и дополнительных скребков сопло согласно этому решению также становится достаточно громоздким, что снова приводит к неудовлетворительной свободе действия для потребителя.
ЕР 2 343 003 А1 также показывает чистящее устройство с двумя вращающимися в противоположных направлениях щетками, причем чистящее устройство оптимизировано для влажной чистки твердых полов.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является обеспечение улучшенного чистящего устройства, которое показывает, по сравнению с известным уровнем техники, улучшенную характеристику чистки и в то же время имеет сопло маленького размера для того, чтобы гарантировать высокую свободу действия.
Эта задача решается с помощью конструкции сопла для устройства чистки твердых полов, содержащей:
- одну вращательную щетку, вращаемую вокруг оси щетки, причем указанная щетка обеспечена гибкими элементами щетки, имеющими концевые участки для контакта с очищаемой поверхностью и сбора частиц грязи и жидкости с поверхности во время периода сбора, когда элементы щетки контактируют с поверхностью во время вращения щетки, причем линейная массовая плотность множества элементов щетки по меньшей мере на концевых участках, ниже 150 г на 10 км и
- один элемент скребка для толкания или стирания частиц грязи и жидкости по или с очищаемой поверхности во время перемещения чистящего устройства, причем указанный элемент скребка расположен на расстоянии от щетки и продолжается по существу вдоль продольного направления, будучи по существу параллельным оси щетки, причем область всасывания определена внутри конструкции сопла между элементом скребка и щеткой,
2
- приводное средство для приведения во вращение щетки, причем это приводное средство выполнено с возможностью выполнения центробежного ускорения на концевых участках, которое составляет, в частности во время периода удаления грязи, когда элементы щетки свободны от контакта с поверхностью во время вращения щетки по меньшей мере 3,000 м/с.
Более того, согласно второму аспекту настоящего изобретения, вышеупомянутая задача решается с помощью устройства чистки твердых полов, которое содержит выше отмеченную конструкцию сопла и вакуумный агрегат для создания пониженного давления в области всасывания для засасывания частиц грязи и жидкости.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленная конструкция сопла имеет подобные и/или идентичные предпочтительные варианты выполнения, как и заявленное чистящее устройство, которые определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Настоящее изобретение основано на идее о том, что с помощью выбора специальной совокупности параметров плотности элементов щетки и выполняемого центробежного ускорения на концевых участках элементов щетки во время их вращения могут быть преодолены недостатки выше отмеченных решений чистки с двойным скребком и двойной щеткой с помощью применения одного единственного элемента скребка. В отличие от чистящих устройств, известных из уровня техники, конструкция сопла представленного чистящего устройства содержит только один элемент скребка и предпочтительно только одну основную щетку. За счет наличия только одной щетки и одного элемента скребка, сопло, таким образом, становится менее громоздким и показывает улучшенную маневренность.
2
В связи с этим чистящее устройство также позволяет эффективным образом чистить узкие поверхности. За счет выбранных параметров, т.е. линейной массовой плотности гибких элементов щетки с верхним пределом 150 г на 10 км и центробежного ускорения на концевых участках элементов щетки с нижним пределом 3,000 м/c, причем ускорение выполняется приводным средством, возможно получать превосходные результаты чистки, причем очищаемая поверхность одновременно и практически освобождается от частиц, и высушивается.
В отличие от щеток, используемых согласно известному уровню техники, которые используются только для удаления пятен, мягкая щетка с гибкими элементами щетки, которая представлена здесь, также имеет способность собирать воду с пола. Таким образом, больше не требуется второй элемент скребка. Использование выше отмеченных параметров, касающихся линейной массовой плотности и центробежного ускорения элементов щетки, также показало очень хорошие свойства удаления пятен. За счет волосков из гибких микроволокон, которые предпочтительно используются как элементы щетки, частицы грязи и жидкость могут быть собраны с пола, когда элементы щетки/волоски из микроволокон контактируют с полом во время вращения щетки. Способность также собирать жидкость щеткой главным образом вызвана капиллярной и/или другими адгезионными силами, которые возникают за счет выбранной линейной массовой плотности элементов щетки и возникающих высоких скоростей, с которыми щетка приводится в движение. За счет очень тонких волосков из микроволокон щетка также открыта для крупной грязи.
Во время вращения щетки элементы щетки контактируют с полом их концевыми участками и собирают частицы грязи и жидкость с пола во время периода сбора, в котором указанные концевые участки контактируют с полом. В период удаления грязи, в котором элементы щетки находятся внутри корпуса сопла и свободны от контакта с поверхностью, центробежное ускорение концевых участков элементов щетки становится таким высоким, что возникающие центробежные силы, которые воздействуют на частицы грязи и жидкости внутри волосков из микроволокон, становятся сильнее, чем адгезионные силы, за счет чего частицы грязи и жидкости вытесняются с элементов щетки. Таким образом, частицы грязи и жидкости автоматически удаляются в период удаления грязи, когда элементы щетки во время их вращения внутри корпуса сопла свободны от контакта с поверхностью. Помимо центробежных сил, которые отмечены, могут быть представлены другие силы ускорения, в особенности силы ускорения, которые возникают за счет деформации гибких элементов щетки. Такие деформации могут возникать, к примеру, когда гибкие элементы щетки контактируют с полом во время вращения или сталкиваются с частицами жидкости или грязи.
Возникающие ускорения на концевых участках элементов щетки заставляют частицы грязи и капли жидкости автоматически удаляться с щетки, когда элементы щетки теряют контакт с полом во время их вращения. Так как не все частицы грязи и капли жидкости могут быть непосредственно засосаны вакуумным агрегатом, небольшое количество грязи и жидкости будет отброшено обратно на поверхность в области, где элементы щетки теряют контакт с поверхностью. Однако этот эффект повторного обрызгивания поверхности преодолевается с помощью элемента скребка, который собирает эту повторно разбрызганную жидкость и грязь, действуя в качестве своего рода протира так, что оставшиеся жидкость и грязь далее могут быть засосаны за счет приложенного пониженного давления. В связи с этим скребок обеспечивает, что оставшиеся жидкость и грязь не покидают снова область всасывания, будучи не засосанными вакуумным агрегатом. В связи с этим, он как бы закрывает область всасывания для грязи и жидкости на одной стороне корпуса сопла. За счет выбранной совокупности щетки, которая, помимо грязи, также способна собирать жидкость, с одним элементом скребка для толкания или стирания грязи и жидкости по или с очищаемой поверхности, возможно, таким образом, практически полностью освобождать поверхность от частиц грязи, а также от жидкости. Это приводит к улучшенным чистящим свойствам и, в то же время, к уменьшению размера сопла.
Путем уменьшения количества скребков до только одного элемента скребка может быть уменьшен не только размер корпуса, делая сопло менее громоздким, но и царапание пола, которое может быть вызвано скребками, может быть значительно уменьшено. Кроме того, один элемент скребка гораздо легче чистить.
За счет представленной конструкции, где элемент скребка расположен на расстоянии от щетки и продолжается по существу вдоль продольного направления, которое предпочтительно параллельно оси щетки, щетка и один скребок вместе образуют область всасывания. Эта область всасывания представляет собой область пониженного давления, которая используется для засасывания частиц грязи и жидкости, которые были собраны или элементом скребка, или щеткой. Указанное пониженное давление предпочтительно создается вакуумным агрегатом, который каким-либо образом соединен с областью всасывания.
Щетка предпочтительно размещена на одной стороне корпуса сопла, тогда как элемент скребка размещен на другой стороне корпуса параллельно щетке так, что щетка и элемент скребка оказываются позади друг друга, если смотреть в предполагаемом направлении перемещения устройства. Скребок и щетка, к тому же, размещены на нижней стороне корпуса сопла, которая во время использования устройства обращена к очищаемой поверхности, и по меньшей мере частично выступают из корпуса сопла на этой нижней стороне. При перемещении устройства элемент скребка скользит по очищаемой поверхности и тем самым толкает или стирает частицы грязи и жидкость по или с пола, тогда как щетка во время ее вращения в то же время собирает частицы грязи и жидкости с поверхности. Таким образом, между щеткой и элементом скребка создается впуск всасывания, который во время использования чистящего устройства обращен к очищаемой поверхности. Этот впуск всасывания ведет в область всасывания, в которой создается выше отмеченное пониженное давление.
С помощью приложения этого пониженного давления частицы грязи и жидкости, собранные скребком и щеткой, засасываются и высасываются с пола. В связи с этим, щетка и элемент скребка всегда содержатся в чистоте, так что отсутствует риск распространения грязи по очищаемой поверхности. Другими словами, это приводит к своего рода самоочищению щетки и скребка.
Элементы щетки могут быть изготовлены из пластикового материала, причем полиэстер и нейлон являются пригодными примерами. В любом случае, линейная массовая плотность множества элементов щетки по меньшей мере на концевых участках, ниже 150 г на 10 км. Это обеспечивает, что, по меньшей мере, концевые участки, элементы щетки являются достаточно гибкими, чтобы подвергаться изгибающему эффекту, и способны собирать частицы грязи и капли жидкости с очищаемой поверхности.
Более того, увеличение износа элементов щетки оказывается допустимым в пределах этого диапазона линейной массовой плотности. Следует отметить, что линейная массовая плотность, которая отмечена, т.е. линейная массовая плотность в граммах на 10 км, также обозначается как значение децитекс.
Эксперименты, выполненные заявителем, подтвердили, что значение децитекс в выше отмеченном диапазоне оказывается технически возможным и что с ним могут быть получены хорошие результаты чистки. Однако было показано, что результаты чистки могут быть дополнительно улучшены с помощью применения элементов щетки с даже более низким верхним пределом значения децитекс, таким, как значение 125, 50, 20 или даже 5 децитекс (в г/км).
2
С помощью значений последнего порядка обеспечивается, что результаты чистки являются превосходными, сбор воды является оптимальным, износ является минимальным, а энергопотребление и образование тепла на очищаемой поверхности являются достаточно низкими. Также следует отметить, что минимальное значение 3,000 м/с в отношении ускорения, которое является преобладающим на концевом участке по меньшей мере во время периода удаления грязи, когда элементы щетки свободны от контакта с поверхностью во время вращения щетки, также подтверждается результатами экспериментов, которые были выполнены в контексте настоящего изобретения. Эти эксперименты показали, что характеристики чистки устройства согласно настоящему изобретению улучшаются с увеличением угловой скорости щетки, которая подразумевает увеличение ускорения на концевых участках элементов щетки во время вращения.
2
2
Согласно варианту выполнения настоящего изобретения, приводное средство выполнено с возможностью выполнения центробежного ускорения на концевых участках по меньшей мере 7,000 м/с и более предпочтительно центробежного ускорения 12000 м/с. Когда приводное средство выполнено с возможностью выполнения центробежного ускорения элементов щетки в выше отмеченных диапазонах, существует вероятность удаления капель жидкости, прилипающих к элементам щетки, в виде капельной пыли во время этапа, на котором элементы щетки свободны от контакта с очищаемой поверхностью.
Совокупность линейной массовой плотности элементов щетки и ускорения на концах элементов щетки представляет собой совокупность, которая дает оптимальную характеристику чистки вращаемой щетки, при которой практически все частицы грязи и разлитая жидкость, сталкивающиеся со щеткой, собираются элементами щетки и удаляются в положении внутри корпуса сопла. Разумеется, эффективный сбор частиц и жидкости является предпочтительным, когда дело касается чистки, при которой и удаление грязи, и процесс высушивания выполняются одновременно. Эффективный последующий процесс удаления является предпочтительным с учетом того, что исключается повторное попадание грязи и/или жидкости на очищаемую поверхность. С щеткой согласно настоящему изобретению в совокупности с выше отмеченным элементом скребка и рабочими параметрами, которые выполняются приводным средством, возможно улавливать частицы в капли, тем самым делая частицы больше, что обеспечивает более легкое фильтрование.
Совокупность выше отмеченных параметров, касающихся линейной массовой плотности и выполняемого центробежного ускорения на концевых участках элементов щетки, не обнаружена на основе знаний известного уровня техники. Известный уровень техники даже не касается возможности существования автономного, оптимального функционирования только одной вращаемой щетки, которая используется для чистки поверхности и также способна поднимать грязь и жидкость, и, таким образом, способна уменьшать количество требуемых элементов скребка, выполняя все те же или даже улучшая чистящие свойства.
Когда обеспечена и работает по меньшей мере одна вращаемая щетка, как описано настоящим изобретением, обеспечивается, что жидкость может быть эффективно удалена с очищаемой поверхности, и то же самое касается частиц грязи, которые могут улавливаться элементами щетки и/или забираться вместе с жидкостью. Процесс чистки, который выполняется на одной стороне корпуса сопла вращаемой щеткой, чистящей поверхность, а на другой стороне элементом скребка, постоянно контактирующим с поверхностью и тем самым протирающим поверхность, в особенности пригоден для применения на твердых поверхностях. Примерами твердых поверхностей являются твердые полы, окна, стены, поверхности стола, пластины твердого материала, боковые стенки и т.д.
Согласно предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения пониженное давление, создаваемое вакуумным агрегатом, находится в диапазоне от 0,3 кПа до 7 кПа, предпочтительно в диапазоне от 0,4 до 5 кПа, наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 3 кПа. Пылесосам известного уровня техники требуется прикладывать более высокие пониженные давления для того, чтобы получать допустимые результаты чистки. Однако за счет выше отмеченных свойств щетки уже в выше отмеченных диапазонах давления могут быть выполнены очень хорошие результаты чистки. Таким образом, могут быть использованы также более маленькие вакуумные агрегаты. Это увеличивает свободу при выборе вакуумного насоса.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения ось щетки и/или продольное направление элемента скребка размещено поперечно, предпочтительно перпендикулярно предполагаемому направлению перемещения чистящего устройства. В связи с этим, во время перемещения устройства щетка и скребок способны сталкиваться с частицами грязи и жидкости вдоль всего протяжения их продольных сторон. С помощью размещения оси щетки и элемента скребка параллельно друг другу устанавливается превосходное взаимодействие щетки и элемента скребка для сбора частиц грязи и жидкости с пола. Область всасывания пониженного давления определена между элементом скребка и щеткой, которая также по существу продолжается параллельно оси щетки.
В дополнительном предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения указанный элемент скребка содержит средство переключения для переключения элемента скребка в закрытое положение, в котором элемент скребка выполнен с возможностью толкать или стирать частицы грязи и жидкость по или с очищаемой поверхности, когда чистящее устройство перемещается по поверхности в направлении вперед, при котором элемент скребка, если смотреть в направлении перемещения чистящего устройства, располагается позади щетки, и для переключения элемента скребка в открытое положение, в котором частицы грязи и жидкость с пола могут поступать в область всасывания через отверстие между элементом скребка и очищаемой поверхностью, когда чистящее устройство перемещается по поверхности в обратном направлении, при котором элемент скребка, если смотреть в направлении перемещения чистящего устройства, располагается спереди щетки.
Способность переключать элемент скребка из открытого в закрытое положение в зависимости от направления перемещения чистящего устройства обеспечивает хороший результат чистки при прямом, а также при обратном ходе сопла. Открытая конфигурация существует для того, чтобы позволять грязи поступать, когда скребок приближается к грязи и жидкости на полу до щетки. А в закрытом положении скребок закрывает зазор до пола, или, другими словами, протирает или скользит по полу, когда щетка приближается к грязи или жидкости на полу до скребка.
Для того чтобы гарантировать этот режим переключения, элемент скребка предпочтительно выполняется гибкой резиновой кромкой, которая, в зависимости от направления перемещения чистящего устройства, выполнена с возможностью изгибаться около продольного направления указанной резиновой кромки. Эта резиновая кромка предпочтительно содержит по меньшей мере один выступ, который размещен вблизи нижнего конца резиновой кромки, где резиновая кромка предназначена для касания очищаемой поверхности. Указанный по меньшей мере один выступ является выполняемым с возможностью по меньшей мере частично поднимать резиновую кромку с поверхности, когда чистящее устройство перемещается по поверхности в обратном направлении, при котором резиновая кромка, если смотреть в направлении перемещения чистящего устройства, располагается спереди щетки. За счет этого подъема резиновой кромки при обратном ходе сопла, при котором элемент скребка приближается к грязи на полу до щетки, крупная грязь может поступать в сопло также при обратном ходе через отверстие, создаваемое между элементом скребка и очищаемой поверхностью. При перемещении чистящего устройства по поверхности в противоположном направлении вперед указанный выступ является свободным от контакта с полом, оставляя резиновую кромку свободно скользить по полу для того, чтобы собирать частицы грязи и воды с указанного пола.
Согласно дополнительному варианту выполнения конструкция сопла содержит корпус, который по меньшей мере частично окружает щетку, причем элемент скребка прикреплен к указанному корпусу. В этой конструкции щетка по меньшей мере частично окружена корпусом сопла и по меньшей мере частично выступает из нижней стороны указанного корпуса сопла, которая, во время использования устройства, обращена к очищаемой поверхности так, что элементы щетки контактируют с указанной поверхностью снаружи корпуса во время вращения щетки. Элемент скребка также предпочтительно прикреплен к указанной нижней стороне корпуса для того, чтобы контактировать с очищаемой поверхностью, когда сопло перемещается по указанной поверхности. Во время использования устройства область всасывания, в которой прикладывается выше отмеченное пониженное давление, определяется в пространстве между щеткой, указанным корпусом, элементом скребка и очищаемой поверхностью, причем впуск всасывания размещается между элементом скребка и щеткой.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения чистящее устройство содержит средство позиционирования для позиционирования оси щетки на расстоянии до очищаемой поверхности, которое меньше радиуса щетки с полностью вытянутыми элементами щетки, для выполнения смятия части щетки, контактирующей с поверхностью во время работы, причем смятие происходит в диапазоне от 2% до 12% от диаметра щетки.
В результате элементы щетки изгибаются, когда щетка находится в контакте с поверхностью. В результате, как только элементы щетки приходят в контакт с поверхностью во время вращения щетки, вид элементов щетки изменяется с вытянутого вида на изогнутый вид, а как только элементы щетки теряют контакт с поверхностью во время вращения щетки, вид элементов щетки изменяется с изогнутого вида на вытянутый вид.
Практический диапазон смятия щетки расположен от 2% до 12% от диаметра щетки в отношении полностью вытянутого состояния элементов щетки. В практических ситуациях диаметр щетки, который отмечен, может быть определен с помощью выполнения подходящего измерения, например, с использованием высокоскоростной камеры или стробоскопа, который работает на частоте вращения щетки.
Деформация элементов щетки, или, говоря более точно, скорость, при которой может происходить деформация, также находится под воздействием линейной массовой плотности элементов щетки. Более того, линейная массовая плотность элементов щетки воздействует на мощность, которая требуется для вращения щетки. Когда линейная массовая плотность элементов щетки относительно низкая, гибкость является относительно высокой, и мощность, необходимая для того, чтобы заставить элементы щетки изгибаться, когда они приходят в контакт с очищаемой поверхностью, является относительно низкой. Это также означает, что мощность трения, которая создается между элементами щетки и поверхностью, является низкой, посредством чего предотвращается нагревание поверхности и соответственное повреждение поверхности. Другие предпочтительные технические результаты относительно низкой линейной массовой плотности элементов щетки представляют собой относительно высокое сопротивление износу, относительно маленькую вероятность повреждения острыми объектами или т.п., и способность следовать поверхности таким образом, что контакт поддерживается даже при столкновении с существенной неровностью поверхности.
Когда элементы щетки приходят в контакт с частицей грязи или жидкостью, или, в случае установления смятия щетки относительно поверхности, элементы щетки изгибаются. Как только элементы щетки с частицами грязи и жидкостью, прилипающими к ним, теряют контакт с поверхностью, элементы щетки выпрямляются, причем в особенности концевые участки элементов щетки перемещаются с относительно высоким ускорением. В результате увеличивается центробежное ускорение на верхних участках элементов щетки. В результате капли жидкости и частицы грязи, прилипающие к элементам щетки, сбрасываются с элементов щетки, так сказать, так как силы ускорения выше, чем адгезионные силы, как это было отмечено согласно варианту выполнения выше. Значения сил ускорения определяются различными факторами, включая деформацию и линейную массовую плотность, которые отмечены, а также скоростью, с которой щетка приводится в движение.
2
Фактор, который может играть дополнительную роль в функции чистки вращаемой щетки, представляет собой плотность размещения элементов щетки. Когда плотность размещения является достаточно большой, между элементами щетки могут возникать капиллярные эффекты, которые усиливают быстрое удаление жидкости с очищаемой поверхности. Согласно варианту выполнения настоящего изобретения плотность размещения элементов щетки составляет по меньшей мере 30 пучков элементов щетки на см, причем количество элементов щетки на пучок составляет по меньшей мере 500.
Размещение элементов щетки в пучках образует дополнительные капиллярные каналы, тем самым увеличивая капиллярные силы щетки для сбора частиц грязи и капель жидкости с очищаемой поверхности.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения линейная массовая плотность большей части всего количества элементов щетки составляет по меньшей мере на концевых участках менее 20 г на 10 км. Важное преимущество такого низкого значения децитекс заключается в том, что износ элементов щетки является минимальным. В этом случае элементы щетки могут быть отнесены к очень мягким и гибким в отличие от многих ситуаций, известных из уровня техники.
Для того чтобы выполнять выше отмеченные центробежные ускорения на концах элементов щетки приводные средства согласно варианту выполнения настоящего изобретения выполнены с возможностью выполнения угловой скорости щетки, которая находится в диапазоне от 3000 оборотов в минуту до 15000 оборотов в минуту, более предпочтительно в диапазоне от 5000 оборотов в минуту до 8000 оборотов в минуту во время работы устройства. Эксперименты Заявителя показали, что оптимальные результаты чистки могут быть получены, когда щетка приводится в движение с угловой скоростью, которая составляет по меньшей мере 6000 оборотов в минуту.
Однако требуемые центробежные ускорения на концевых участках элементов щетки зависят не только от угловой скорости, соответственно от частоты щетки, но и от радиуса, соответственно от диаметра щетки. В связи с этим, согласно дополнительному варианту выполнения изобретения, предпочтительно, что щетка имеет диаметр, который находится в диапазоне от 10 до 100 мм, более предпочтительно в диапазоне от 20 до 80 мм, наиболее предпочтительно в диапазоне от 35 до 50 мм, когда элементы щетки находятся в полностью вытянутом состоянии, и причем длина элементов щетки находится в диапазоне от 1 до 20 мм, предпочтительно в диапазоне от 8 до 12 мм, когда элементы щетки находятся в полностью вытянутом состоянии.
Как было отмечено выше, представленное чистящее устройство имеет способность давать крайне хорошие результаты чистки. Эти результаты чистки могут быть даже улучшены путем интенсивного смачивания очищаемой поверхности. Это в особенности предпочтительно в случае удаления пятен. Жидкость, используемая в процессе усиления прилипания частиц грязи к элементам щетки, может быть обеспечена различным образом. В первую очередь вращаемая щетка и гибкие элементы щетки могут быть смочены жидкостью, которая присутствует на очищаемой поверхности. Примером такой жидкости является вода или смесь воды и мыла. Альтернативно, жидкость для гибких элементов щетки может быть обеспечена путем интенсивной подачи чистящей жидкости к щетке, например, путем просачивания жидкости на щетку или путем впрыскивания жидкости в полый элемент стержня щетки.
В связи с этим предпочтительно, согласно варианту выполнения, что чистящее устройство содержит средство подачи жидкости к щетке со скоростью, которая ниже 6 мл в минуту на см ширины щетки, в которой продолжается ось щетки. Оказывается, что нет необходимости выполнять подачу жидкости с более высокой скоростью, и что выше отмеченная скорость является достаточной для выполнения жидкостью функции удерживающего/перемещающего средства для частиц грязи. Таким образом, способность удаления пятен с очищаемой поверхности может быть значительно улучшена. Преимущество использования только небольшого количества жидкости заключается в том, что возможно обрабатывать деликатные поверхности, даже поверхности, которые обозначены как чувствительные к жидкости, такой, как вода. Более того, при заданном размере резервуара, содержащего жидкость, подаваемую к щетке, автономное время больше, т.е. требуется больше времени до опустошения резервуара и необходимости заполнения снова.
Следует отметить, что вместо использования намеренно выбранной и интенсивно подаваемой жидкости, также возможно использование разлитой жидкости, т.е. жидкости, которая подлежит удалению с очищаемой поверхности. Примерами являются разлитый кофе, молоко, чай или т.п. Это возможно с учетом того, что элементы щетки, как отмечено ранее, способны удалять жидкость с очищаемой поверхности, и что жидкость может быть удалена с элементов щетки под воздействием центробежных сил, как описано выше. Выше отмеченный эффект повторного обрызгивания поверхности в области между щеткой и скребком преодолевается элементом скребка, который собирает эту повторно разбрызганную жидкость и грязь, действуя в качестве своего рода протира так, что оставшаяся жидкость и грязь могут быть затем засосаны за счет прикладываемого пониженного давления. Таким образом, скребок обеспечивает, что оставшиеся жидкость и грязь не покидают снова область всасывания, будучи не засосанными вакуумным агрегатом. В связи с этим, он как бы закрывает область всасывания для грязи и жидкости на одной стороне корпуса сопла. Таким образом, совокупность выбранной щетки со скребком приводит к очень хорошему эффекту чистки и высушивания.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения чистящее устройство дополнительно содержит средство создания потока воздуха на стороне щетки, обращенной в сторону от элемента скребка, в области, где щетка контактирует с очищаемой поверхностью во время работы устройства. Указанный поток воздуха главным образом имеет функцию противодействия потоку воздуха, который создается во время вращения щетки. Из-за высоких скоростей, с которыми щетка приводится в движение, снаружи корпуса сопла могут создаваться турбулентные струи воздуха, которые могут вынуждать частицы грязи и капли жидкости, находящиеся на поверхности, сдуваться с области, где элементы щетки, во время вращения, первыми контактируют с полом.
Для того чтобы исключать такой неблагоприятный технический результат, может быть применено средство создания потока воздуха в области, где щетка контактирует с очищаемой поверхностью так, что компенсируется поток воздуха, вызванный щетками. С этой целью, создаваемый противодействующий поток воздуха предпочтительно направляется внутрь для создания всасывающего эффекта, который вынуждает частицы грязи и капли жидкости или непосредственно поступать в сопло спереди щетки, или сталкиваться с щеткой и далее собираться щеткой, как объяснено выше. Возможность осуществления создания такого потока воздуха заключается в размещении маленького отверстия между корпусом сопла и щеткой на передней стороне щетки, где элементы щетки покидают корпус сопла во время вращения. Таким образом создается второй впуск всасывания на передней стороне сопла.
Согласно дополнительному варианту выполнения настоящего изобретения чистящее устройство содержит отклонитель для контакта со щеткой в положении, если смотреть в направлении вращения, перед положением, где щетка контактирует с очищаемой поверхностью во время вращения. Таким образом, элементы щетки сжимаются отклонителем, посредством чего воздух, который во время работы устройства всегда присутствует в пространстве между элементами щетки, будет выталкиваться из указанного пространства. В области между отклонителем и очищаемой поверхностью элементы щетки будут снова выпрямляться и раздвигаться друг от друга для того, чтобы увеличивать область между элементами щетки. Это резкое увеличение пространства между элементами щетки создает дополнительное пониженное давление в области, где элементы щетки первыми контактируют с очищаемой поверхностью. Дополнительное пониженное давление создает дополнительный всасывающий эффект, с помощью которого воздух и тем самым также частицы грязи и жидкости всасываются в щетку. Так как воздух всасывается в щетку близко к положению, где щетка сжимается очищаемой поверхностью, выше отмеченная, нежелательная турбулентная струя воздуха, которая вызывается вращением щетки и ее контактом с очищаемой поверхностью, эффективно компенсируется.
Более того, отклонитель предотвращает капли воды или чистящей жидкости от падения обратно на уже очищенную поверхность. В оптимальном случае отклонитель выполнен с возможностью достаточного контакта с щеткой для того, чтобы быть способным гарантировать выше отмеченные функции. В варианте выполнения отклонитель может, например, представлять собой простую часть корпуса сопла, которая выступает по направлению внутрь корпуса и тем самым контактирует с элементами щетки во время вращения щетки. Сам отклонитель может быть выполнен или в виде жесткой части корпуса сопла, или в виде гибкого элемента, который прикреплен к корпусу сопла и способен по меньшей мере частично изгибаться, когда приходит в контакт с элементами щетки.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения щетка представляет собой спиральную щетку, имеющую пучки, размещенные по периферии щетки по спиралеобразной схеме. Такая спиральная конфигурация пучков значительно уменьшает требуемую мощность всасывания. В общем, в этом контексте предпочтительно, если пучки размещены рядами с промежуточным расстоянием.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты изобретения станут очевидны и разъяснены со ссылкой на вариант(ы) выполнения, описанный(ые) далее на следующих чертежах.
Фиг. 1 показывает схематическое поперечное сечение первого варианта выполнения конструкции сопла чистящего устройства согласно настоящему изобретению в первом рабочем положении;
Фиг. 2 показывает схематическое поперечное сечение первого варианта выполнения конструкции сопла, показанного на Фиг. 1, во втором рабочем положении;
Фиг. 3 показывает схематическое поперечное сечение второго варианта выполнения конструкции сопла чистящего устройства согласно настоящему изобретению в первом рабочем положении;
Фиг. 4 показывает схематическое поперечное сечение второго варианта выполнения конструкции сопла, показанного на Фиг. 3, во втором рабочем положении;
Фиг. 5 показывает схематический вид сверху (Фиг. 5а) и схематическое поперечное сечение (Фиг. 5b) элемента скребка чистящего устройства согласно настоящему изобретению в первом рабочем положении;
Фиг. 6 показывает схематический вид сверху (Фиг. 6а) и схематическое поперечное сечение (Фиг. 6b) элемента скребка, показанного на Фиг. 5, во втором рабочем положении;
Фиг. 7 показывает схематическое поперечное сечение чистящего устройства согласно настоящему изобретению во всей его полноте;
Фиг. 8 показывает схематическое поперечное сечение варианта выполнения щетки чистящего устройства;
Фиг. 9 показывает график, который служит для иллюстрации отношения между угловой скоростью щетки и способностью к самоочищению указанной щетки;
Фиг. 10 показывает график, который служит для иллюстрации отношения между центробежным ускорением щетки и способностью к самоочищению указанной щетки;
Фиг. 11 показывает схематическое поперечное сечение первого примера конструкции сопла согласно известному уровню техники;
Фиг. 12 показывает схематическое поперечное сечение второго примера конструкции сопла согласно известному уровню техники; и
Фиг. 13 показывает схематическое поперечное сечение третьего примера конструкции сопла согласно известному уровню техники.
Подробное описание вариантов выполнения
Фиг. 1 и 2 показывают схематическое поперечное сечение первого варианта выполнения конструкции 10 сопла чистящего устройства 100 согласно настоящему изобретению. На Фиг. 1 конструкция 10 сопла показана в первом рабочем положении, тогда как на Фиг. 2 конструкция 10 сопла показана во втором рабочем положении. Конструкция 10 сопла содержит щетку 12, которая является вращаемой вокруг оси 14 щетки. Указанная щетка 12 обеспечена гибкими элементами 16 щетки, которые предпочтительно выполнены тонкими волосками из микроволокон. Гибкие элементы 16 щетки содержат концевые участки 18, которые выполнены с возможностью контактировать с очищаемой поверхностью 20 во время вращения щетки 12 и собирать частицы 22 грязи и жидкость 24 с указанной поверхности 20 во время периода сбора, когда элементы 16 щетки контактируют с поверхностью 20.
2
Линейная массовая плотность множества, предпочтительно большей части элементов 16 щетки по меньшей мере на их концевых участках 18, выбрана равной ниже 150 г/10 км. Дополнительно, конструкция 10 сопла содержит приводное средство, например, двигатель (не показан) для приведения в движение щетки 12 в заданном направлении вращения 26. Указанное приводное средство выполнено с возможностью выполнения центробежного ускорения на концевых участках 18 элементов 16 щетки, которое, в частности во время периода удаления грязи, когда элементы 16 щетки свободны от контакта с поверхностью 20 во время вращения щетки 12, составляет по меньшей мере 3,000 м/с.
Щетка 12 по меньшей мере частично окружена корпусом 28 сопла. Конструкция щетки 12 внутри корпуса 28 сопла предпочтительно выбрана так, что щетка 12 по меньшей мере частично выступает из нижней стороны 30 корпуса 28 сопла, которая во время использования устройства 100 обращена к очищаемой поверхности 20.
К указанной нижней стороне 30 корпуса 28 сопла также прикреплен элемент 32 скребка. Этот элемент 32 скребка размещен так, что он контактирует с очищаемой поверхностью 20 во время использования устройства 100. Скребок 32 используется в качестве своего рода протирающего элемента для толкания или стирания частиц 22 грязи и жидкостей 24 по или с поверхности 20 при перемещении чистящего устройства 100. Указанный скребок 32 предпочтительно расположен на расстоянии от щетки 12 и продолжается по существу параллельно оси 14 щетки. Корпус 28 сопла, скребок 32 и щетка 12 вместе определяют область 34 всасывания, которая расположена внутри корпуса 28 сопла. Следует отметить, что область 34 всасывания в контексте настоящего изобретения обозначает не только область между щеткой 12, скребком 32 и корпусом 28 сопла, но и обозначает пространство между элементами 16 щетки во время вращения щетки 12, которое элементы 16 щетки занимают, находясь внутри корпуса сопла, а также она обозначает область, которая определена между скребком 32 и щеткой 12. Последняя область будет в дальнейшем также обозначена как впуск 36 всасывания, который ведет в область 34 всасывания.
Посредством вакуумного агрегата 38, который на этих фигурах показан только схематическим образом, в области всасывания создается пониженное давление для засасывания частиц 22 грязи и жидкости 24, которые сталкиваются с и собираются щеткой 12 и скребком 32. Согласно настоящему изобретению указанное пониженное давление предпочтительно находится в диапазоне между 0,3 и 7 кПа, более предпочтительно между 0,4 и 5 кПа, наиболее предпочтительно между 0,5 и 3 кПа. Это пониженное давление, по сравнению с обычными пылесосами, которые прикладывают пониженное давление около 7 кПа, является крайне низким. Однако за счет выше отмеченных свойств щетки 12 могут быть выполнены очень хорошие результаты чистки уже в выше отмеченных диапазонах давления. Таким образом, также могут быть использованы более маленькие вакуумные агрегаты 38. Это увеличивает свободу выбора вакуумного насоса.
Основная сущность настоящего изобретения заключается в том, что с помощью применения выше отмеченных параметров, касающихся линейной массовой плотности элементов 16 щетки и с помощью выполнения центробежного ускорения на концевых участках 18 элементов 16 щетки в выше отмеченном диапазоне, могут быть достигнуты очень хорошие результаты чистки и свойства удаления пятен путем оборудования сопла 10 только одной щеткой 12 и одним элементом 32 скребка.
В отличие от конструкций сопла, известных из уровня техники, которые необходимо оборудовать по меньшей мере двумя скребками по одному на каждой стороне щетки или которые необходимо оборудовать двумя щетками, которые вращаются против часовой стрелки, для того, чтобы получать хорошие результаты чистки, представленное решение приводит к очень миниатюрному размеру сопла. Очень хорошие чистящие свойства, которые могут быть достигнуты представленным решением, главным образом основываются на щетке 12, которая, за счет выше отмеченных рабочих параметров, в отличие от жестких щеток, используемых в известных решениях, не только способна собирать частицы 22 грязи с очищаемой поверхности 20, но и собирать жидкость 24 с очищаемой поверхности 20.
За счет способности щетки 12 собирать также и воду 24 решение с двойным скребком, как это примерно показано на Фиг. 11 и 12, больше не является необходимым. Это главным образом основывается на том, что вода не только собирается с пола за счет создаваемого пониженного давления, но и интенсивно поднимается с пола посредством щетки 12. Даже если сопло перемещается по поверхности обратным ходом, как показано на Фиг. 1, вода 24 и частицы 22 грязи, которые остаются на поверхности 20 после прохождения скребка 32 и впуска 36 всасывания, т.е. вода и грязь, которые не были непосредственно засосаны с поверхности 20 пониженным давлением, прикладываемым в области 34 всасывания во впуске 36 всасывания, далее сталкиваются с щеткой 12 и тем самым поднимаются. Обратный ход в этом контексте обозначает перемещение конструкции 10 сопла в предполагаемом направлении 40 перемещения, при котором элемент 32 скребка сталкивается с частицами 22, 24 грязи и жидкости, присутствующими на поверхности 20, до того, как с ними сталкивается щетка 12. Эта ситуация примерно показана на Фиг. 1.
В случае, когда щетка 12 интенсивно обрызгивается водой, что на практике часто выполняется для улучшения удаления пятен на поверхности 20, такой обратный ход будет оставлять позади чистящую жидкость на поверхности, если щетка 12 не была способна снова собирать также разбрызганную воду. В этом случае должен будет использоваться дополнительный скребок для того, чтобы гарантировать удаление воды с пола 20. Однако за счет представленных свойств щетки 12, скорости, с которой щетка 12 приводится в движение, и совокупности со скребком 32, это не является необходимым согласно настоящему изобретению.
Для того чтобы гарантировать хороший результат чистки при обратном ходе (показанном на Фиг. 1), а также при прямом ходе (показанном на Фиг. 2), элемент 32 скребка предпочтительно содержит средство 42 переключения для переключения скребка 32 из открытого в закрытое положение и наоборот в зависимости от направления 40 перемещения сопла 10 относительно поверхности 20. Если сопло перемещается прямым ходом (показанным на Фиг. 2), где элемент 32 скребка, если смотреть в направлении 40 перемещения чистящего устройства 100, располагается сзади щетки, скребок размещается в закрытом положении. Скребок 32 выполнен с возможностью толкать или стирать частицы 22 грязи и жидкость 24 по или с поверхности 20 в этом закрытом положении путем скольжения в той или иной степени по поверхности 20. При таком прямом ходе скребок 32 далее действует в качестве своего рода протира, который собирает оставшуюся воду с поверхности 20, которая не была поднята или была разбрызгана обратно со щетки 12 на поверхность 20. Оставшаяся вода, которая собрана скребком 32, далее может быть засосана посредством прикладываемого пониженного давления внутри области 34 всасывания.
С другой стороны, скребок 32 размещается в его открытом положении, когда сопло 10 перемещается обратным ходом (показанным на Фиг. 1), при котором скребок 32, если смотреть в направлении 40 перемещения, располагается спереди щетки 12 так, что он будет сталкиваться с частицами 22 грязи и жидкостью 24 на поверхности 20 до того, как с ними будет сталкиваться щетка 12. При этом обратном ходе переключающие элементы 42 переключают скребок 32 в его открытое положение, при котором частицы грязи и жидкость с поверхности 20 могут поступать в область 34 всасывания через отверстие между скребком 32 и очищаемой поверхностью 20. Таким образом, частицы 22 грязи и жидкость 24 также способны поступать в область 34 всасывания в положении впуска 36 всасывания и сталкиваться со щеткой 12, с помощью которой они собираются с поверхности 20.
Если скребок 32 не будет переключен в указанное открытое положение, только очень маленькие частицы 22 грязи будут способны достигать впуск 36 всасывания, тогда как большая часть грязи и жидкости будет запутываться скребком 32 и толкаться по поверхности 20, будучи не способной поступать в область 34 всасывания. Разумеется, это будет приводить к плохому эффекту чистки и высушивания.
Для того чтобы гарантировать это зависимое от направления переключение элемента 32 скребка, скребок 32 предпочтительно содержит гибкую резиновую кромку 46, которая выполнена с возможностью изгибаться около продольного направления указанной резиновой кромки 46 в зависимости от направления 40 перемещения чистящего устройства 100. Увеличенный схематический вид скребка 32 показан на Фиг. 5 и 6. Фиг. 5 показывает скребок 32 в его закрытом положении, тогда как Фиг. 6 показывает состояние скребка 32 в его открытом положении.
Выступы 50, которые размещены вблизи нижнего конца резиновой кромки 46, где скребок 32 предназначен для касания поверхности 20, выполнены с возможностью по меньшей мере частично поднимать резиновую кромку 46 от поверхности 20, когда чистящее устройство перемещается по поверхности 20 в обратном направлении 40 (как показано на Фиг. 1), при котором резиновая кромка, если смотреть в направлении перемещения 40, располагается спереди щетки 12. В этом случае резиновая кромка 46 поднимается, что главным образом происходит за счет естественного трения, которое возникает между поверхностью 20 и выступами 50, которые действуют в качестве своего рода стопора, который замедляет резиновую кромку 46 и заставляет ее проходить над выступами 50. Тем самым скребок 32 вынуждают скользить по выступам 50, причем резиновая кромка поднимается за счет выступов, а в пространстве между резиновой кромкой 46 и поверхностью 20 возникают отверстия 44 (смотри Фиг. 6а и b).
Фиг. 3 и 4, которые показывают второй вариант выполнения конструкции 10 сопла, иллюстрируют, что положения скребка 32 и щетки 12 по сравнению с первым вариантом выполнения (показанным на Фиг. 1 и 2) могут быть взаимозаменены без выхода за пределы объема охраны настоящего изобретения. Скребок 32 в этом случае размещается на другой стороне корпуса 28 сопла относительно оси 14 щетки. Разумеется, в этом случае элемент 32 скребка должен находиться в открытом положении, когда сопло 10 перемещается прямым ходом, как показано на Фиг. 3, где сопло перемещается в направлении 40, при котором скребок 32, если смотреть в направлении 40 перемещения, располагается спереди щетки 12. В противном случае жидкость 24 и частицы 22 грязи снова будут не способны поступать в область 34 всасывания, соответственно во впуск 36 всасывания.
С другой стороны, скребок 32 должен находиться в его закрытом положении, когда сопло, согласно этому варианту выполнения, перемещается обратным ходом, как показано на Фиг. 4, где щетка 12, если смотреть в направлении 40 перемещения, располагается спереди скребка 32 и первой сталкивается с частицами 22, 24 грязи и жидкости. В этом случае скребок 32 снова действует в качестве протира, который скользит по поверхности 20 и собирает оставшиеся частицы 22, 24 грязи и жидкости на поверхности 20.
Сравнивая первый вариант выполнения, показанный на Фиг. 1 и 2, со вторым вариантом выполнения, показанным на Фиг. 3 и 4, следует отметить, что остальная часть конструкции, т.е. свойства щетки, а также свойства корпуса 28 сопла остаются такими же. Даже направление 26 вращения щетки 12 должно оставаться таким же, так как направление 26 вращения щетки 12 должно быть направлено так, что элемент 16 щетки поступает в корпус 28 сопла на стороне корпуса 28 сопла, на которой также размещен скребок 32. В противном случае это не будет обеспечивать выше отмеченное взаимодействие щетки 12 и элемента 32 скребка.
Свойства щетки 12, однако остаются такими же. Щетка 12 предпочтительно имеет диаметр, который находится в диапазоне от 20 до 80 мм, а приводное средство может быть способно вращать щетку 12 с угловой скоростью, которая составляет по меньшей мере 6000 оборотов в минуту. Ширина щетки 12, т.е. размер щетки 12 в направлении, в котором продолжается ось 14 вращения щетки 12, может составлять, например, порядка 25 см.
2
На внешней поверхности элемента 52 стержня щетки 12 обеспечены пучки 54. Каждый пучок 54 содержит сотни элементов волокон, которые называются элементами 16 щетки. Например, элементы 16 щетки изготовлены из полиэстера с диаметром порядка около 10 микрометров и со значением децитекс, которое ниже 150 г на 10 км. Плотность размещения элементов 16 щетки может составлять по меньшей мере 30 пучков 54 на см на внешней поверхности элемента 52 стержня щетки 12.
Элементы 16 щетки могут быть достаточно беспорядочно размещены, т.е. не на постоянных взаимных расстояниях. Более того, отмечено, что внешняя поверхность 56 элементов 16 щетки может быть неровной, что усиливает способность элементов 16 щетки улавливать капли 24 жидкости и частицы 22 грязи. В частности, элементы 16 щетки могут представлять собой так называемые микроволокна, которые не имеют гладкой и более или менее круглой периферии, но которые вместо этого имеют негладкую и более или менее звездообразную периферию с выемками и канавками. Элементы щетки 16 не должны быть идентичными, при условии, что линейная массовая плотность большей части всего количества элементов 16 щетки щетки 12 действительно удовлетворяет требованию составлять менее 150 г на 10 км по меньшей мере на концевых участках 18.
Посредством вращательной щетки 12, в частности, посредством элементов 16 щетки вращательной щетки 12, частицы 22 грязи и жидкость 24 собираются с поверхности 20 и перемещаются в положение сбора внутри чистящего устройства 100. За счет вращения щетки 12 возникает момент, при котором первый контакт с поверхностью 20 выполняется в первом положении. Протяженность контакта увеличивается, пока элементы 16 щетки изгибаются таким образом, что концевые участки 18 элементов 16 щетки находятся в контакте с поверхностью 20. Концевые участки 18, как отмечено, скользят по поверхности 20 и сталкиваются с частицами 22 грязи и жидкостью 24 в процессе, причем столкновение может приводить к ситуации, при которой некоторое количество жидкости 24 и/или частиц 22 грязи перемещается с очищаемой поверхности 20 и забирается элементами 16 щетки на основе адгезионных сил. В процессе элементы 16 щетки могут действовать более или менее подобно плети для улавливания и прихватывания частиц 22, 24, которая с силой смыкается и способна удерживать частицы 22, 24 на основе функционирования, которое аналогично функционированию ленточного тормоза. Более того, жидкость 24, которая собирается, может потянуть немного жидкости за собой, причем в воздухе остается линия жидкости, которая перемещается с поверхности 20. Возникающие ускорения на концевых участках 18 элементов 16 щетки заставляют частицы 22 грязи и капли 24 жидкости автоматически удаляться с щетки 12, когда элементы щетки теряют контакт с полом 20 во время их вращения. Так как не все частицы 22 грязи и капли 24 жидкости могут быть непосредственно засосаны вакуумным агрегатом 38, небольшое количество грязи и жидкости будет отброшено обратно на поверхность 20 в области, где элементы 16 щетки теряют контакт с поверхностью 20. Однако этот эффект повторного обрызгивания поверхности 20 преодолевается элементом 32 скребка, который собирает эту повторно разбрызганную жидкость и грязь, действуя в качестве своего рода протира так, что оставшаяся жидкость 24 и грязь 22 затем могут быть засосаны за счет прикладываемого пониженного давления. В связи с этим жидкость 24 и грязь 22 не покидают область 34 всасывания снова, будучи не засосанными.
За счет выбранных технических параметров элементы 16 щетки имеют мягкий эффект трения на поверхности 20, который способствует противодействию прилипанию жидкости 24 и частиц 22 грязи к поверхности 20.
2
Когда щетка 12 вращается, перемещение элементов 16 щетки по поверхности 20 продолжается, пока не возникает момент, в который контакт в итоге теряется. Когда прекращается состояние контакта, элементы 16 щетки принуждаются принимать первоначальное, вытянутое состояние под воздействием центробежных сил, которые воздействуют на элементы 16 щетки в результате вращения щетки 12. Когда элементы 16 щетки изгибаются во время того, когда имеется принуждение снова принимать вытянутое состояние, на концевых участках 18 элементов 16 щетки появляется дополнительное, вытягивающее ускорение, при котором элементы 16 щетки размахиваются из изогнутого состояния в вытянутое состояние, причем перемещение элементов 16 щетки аналогично плети, которой размахивают. Ускорение на концевых участках 18 во время того, когда элементы 16 щетки практически приняли снова вытянутое состояние, удовлетворяет требованию составлять по меньшей мере 3,000 м/с.
Под воздействием сил, действующих на концевых участках 18 элементов 16 щетки во время перемещения, как описано, некоторые количества частиц 22 грязи и жидкость 24 удаляются с элементов 16 щетки, так как эти силы значительно выше, чем адгезионные силы. В результате, жидкость 24 и частицы 22 грязи вынуждены отлетать в направлении, которое обращено в сторону от поверхности 20. Наибольшая часть жидкости 24 и частиц 22 грязи далее засасывается вакуумным агрегатом. Посредством элемента 32 скребка и пониженного давления, создаваемого в области 34 всасывания, как объяснено выше, обеспечивается, что оставшаяся часть жидкости 24 и грязи 22, которая разбрызгивается обратно со щетки 12 на поверхность 20, также собирается и далее также засасывается.
Под воздействием ускорения жидкость 24 может быть удалена маленькими каплями. Это является предпочтительным для дальнейших процессов разделения, таких как процессы, выполняемые вакуумным агрегатом 38 с вентилятором, в частности центробежным вентилятором вакуумного агрегата 38, который служит в качестве вращаемого разделителя воздуха и грязи. Отметим, что всасывающие силы, такие как силы, прилагаемые центробежным вентилятором, не играют роли в выше описанном процессе сбора жидкости и грязи посредством элементов 16 щетки. Однако эти всасывающие силы являются необходимыми для сбора грязи и жидкости, которые были собраны скребком.
Помимо функционирования каждого элемента 16 щетки, которое описано выше, может возникать другой эффект, который способствует процессу сбора частиц 22 грязи и жидкости 24, а именно капиллярный эффект между элементами 16 щетки. В этом отношении щетка 12 с элементами 16 щетки аналогична щетке 12, которая погружается в некоторое количество краски, причем краска абсорбируется щеткой 12 на основе капиллярных сил.
Из вышеупомянутого очевидно, что согласно настоящему изобретению щетка 12 имеет следующие свойства:
- мягкие пучки 54 с гибкими элементами 16 щетки будут вытягиваться центробежными силами во время свободной от контакта части оборота щетки 12;
- возможно иметь превосходную совместимость между щеткой 12 и очищаемой поверхностью 20, так как мягкие пучки 54 будут изгибаться всякий раз, когда они касаются поверхности 20, и выпрямляться по возможности под воздействием центробежных сил;
- щетка 12 постоянно самоочищается за счет достаточно высоких сил ускорения, что обеспечивает постоянный результат чистки;
- образование тепла между поверхностью 20 и щеткой 12 является минимальным из-за очень низкой жесткости на изгиб пучков 54;
- могут быть выполнены очень равномерный сбор жидкости с поверхности 20 и очень равномерный общий результат чистки, даже если на поверхности 20 присутствуют складки или вмятины, на основе того, что жидкость 24 собирается пучками 54, а не потоком воздуха, как во многих традиционных устройствах; и
- грязь 22 удаляется с поверхности 20 мягким, но эффективным образом посредством пучков 54, причем может быть выполнено наиболее эффективное использование энергии на основе низкой жесткости элементов 16 щетки.
На основе относительно низкого значения линейной массовой плотности может быть так, что элементы 16 щетки имеют очень низкую жесткость на изгиб, и при размещении в пучки 54 не способны оставаться в своей первоначальной форме. В традиционных щетках элементы щетки отпружинивают обратно, как только высвобождаются. Однако элементы 16 щетки, имеющие очень низкую жесткость на изгиб, как отмечено, не будут так делать, так как упругие силы настолько малы, что они не могут превышать силы внутреннего трения, которые присутствуют между отдельными элементами 16 щетки. В результате пучки 54 будут оставаться смятыми после деформации и будут вытягиваться только при вращении щетки 12.
По сравнению с традиционными устройствами, содержащими жесткие щетки для контакта с очищаемой поверхностью, щетка 12, которая используется согласно настоящему изобретению, способна давать результаты чистки, который значительно лучше, за счет принципа работы, согласно которому элементы 16 щетки используются для сбора жидкости 24 и грязи 22 и удаления жидкости 24 и грязи 22 с очищаемой поверхности 20, причем жидкость 24 и грязь 22 отбрасываются элементами 16 щетки до того, как они контактируют с поверхностью 20 снова в следующем цикле.
В результате того, что щетка 12 сминается очищаемой поверхностью 20, щетка 12 действует в качестве своего рода шестеренчатого насоса, который выкачивает воздух изнутри корпуса 28 сопла наружу. Это представляет собой технический результат, который является неблагоприятным, так как частицы 22 грязи сдуваются и капли жидкости 24 образуются в положениях, где они являются недосягаемыми для щетки 12, и могут падать вниз в непредвиденные моменты во время процесса чистки.
Для того чтобы компенсировать эффект выкачивания, который отмечен, предлагается иметь средство создания потока воздуха в области, где щетка 12 контактирует с поверхностью 20, причем поток воздуха используется для компенсации потока воздуха, создаваемого щеткой 12.
Эти средства могут быть выполнены различным образом. Первая возможность осуществления показана в первом варианте выполнения, который показан на Фигурах 1 и 2, где между корпусом 28 сопла и щеткой 12 размещено маленькое отверстие 58 в положении, где элементы 16 щетки покидают корпус 28 сопла во время вращения щетки 12. Это отверстие 58 выполняет дополнительный впуск 60 всасывания в область 34 всасывания, который прикладывает пониженное давление (за счет описанного пониженного давления в области 34 всасывания) в области, где элементы 16 щетки первыми контактируют с поверхностью 20. Это пониженное давление создает поток воздуха, который противодействует нежелательной турбулентной струе воздуха, которая создается спереди щетки 12 из-за ее вращения во время использования.
Вторая возможность противодействия нежелательной турбулентной струе воздуха спереди щетки 12 заключается в оборудовании щетки 12 пучками 54 элементов 16 щетки, которые размещены рядами на щетке 12 так, что необходимая мощность всасывания будет значительно уменьшена.
Более того, возможно использовать отклонитель 62 для смятия щетки 12 в положении, если смотреть в направлении 26 вращения, до того, как щетка 12 контактирует с поверхностью 20, как это примерно показано во втором варианте выполнения, который показан на Фигурах 3 и 4. Отклонитель 62 имеет функцию сжатия элементов 16 щетки вместе путем их отклонения. Таким образом воздух, который присутствует в пространстве между элементами 16 щетки, выталкивается из указанного пространства. Когда элементы 16 щетки после выхода из отклонителя 62 снова раздвигаются друг от друга, пространство между элементами 16 щетки увеличивается так, что воздух будет всасываться в щетку 12, в которой создается пониженное давление, которое всасывает частицы грязи 22 и 24 жидкости. Это снова компенсирует поток воздуха, который создается вращательной щеткой 12. Примеры отклонителей, которые отмечены, обнаружены в PCT/IB2009/054333 и PCT/IB2009/054334, обе от имени Заявителя.
Поток воздуха, который необходимо компенсировать, может быть вычислен с использованием следующей формулы:
<mi>π</mi>
2
Фс=
·f·W·F·(D·I-I)
в которой:
3
Фс = поток воздуха, который необходимо компенсировать (м/с)
f = частота щетки (Гц)
W = ширина щетки 12 (м)
F = коэффициент компенсации щетки (-)
D = диаметр щетки 12 (м)
I = смятие щетки 12 поверхностью 20 (м)
На практическом примере f=133 Гц, W=0,25 м, D=0,044 м и I=0,003 м. В отношении коэффициента компенсации щетки отметим, что этот коэффициент определен на основе экспериментов с щеткой, имеющей признаки, которые отмечены выше, и оказывается равным 0,4. Со значениями, которые отмечены, следующий компенсирующий поток вычисляется так:
<mi>π</mi>
2
3
Фс=
·133·0,25·0,4·(0,044·0,003-0,003)=0,005015 м/с
В результате в этом примере предпочтительно иметь компенсирующий поток воздуха около 5 литров в секунду. Такой поток воздуха может быть очень хорошо выполнен на практике с одной из возможностей осуществления, примерно отмеченных выше, так, что можно фактически обходиться без неблагоприятного эффекта выкачивания щетки 12.
Фигура 7 обеспечивает вид чистящего устройства 100 согласно настоящему изобретению во всей его полноте. Согласно этой схематической конструкции чистящее устройство 100 содержит корпус 28 сопла, в котором щетка 12 установлена с возможностью вращения на оси 14. Приводное средство, которое может быть выполнено в виде обычного двигателя, такого как, например, электрический двигатель (не показан), предпочтительно соединено с или даже расположено на оси 14 щетки с целью приведения во вращение щетки 12. Отметим, что двигатель также может быть расположен в любом другом пригодном положении внутри чистящего устройства 100.
В корпусе 28 сопла средства, такие как колесики (не показаны) размещены для удержания оси 14 вращения щетки 12 на заданном расстоянии от очищаемой поверхности 20, причем это расстояние выбрано так, что щетка 12 сминается. Предпочтительно, диапазон смятия составляет от 2% до 12% от диаметра щетки 12 в отношении полностью вытянутого состояния элементов 16 щетки. В результате, когда диаметр составляет порядка 50 мм, диапазон смятия может составлять от 1 до 6 мм.
Как уже объяснено выше, элемент 32 скребка расположен на расстоянии от щетки 12 и прикреплен к нижней стороне 30 корпуса 28 сопла. Он продолжается по существу параллельно оси 14 щетки, тем самым определяя область 34 всасывания внутри корпуса 28 сопла между элементом 32 скребка и щеткой 12, причем область 34 всасывания имеет впуск 36 всасывания, который расположен на нижней стороне 30 корпуса 28 сопла, обращенной к очищаемой поверхности 20.
Помимо корпуса 28 сопла, щетки 12 и элемента 32 скребка чистящее устройство 100 предпочтительно обеспечено следующими компонентами:
- рукояткой 64, которая обеспечивает простое управление чистящим устройством 100 пользователем;
- резервуаром 66 для содержания чистящей жидкости 68, такой, как вода;
- собирающим мусор контейнером 70 для приема жидкости 24 и частиц 22 грязи, собираемых с очищаемой поверхности 20;
- каналом потока в форме, например, полой трубы 72, соединяющей собирающий мусор контейнер 70 с областью 34 всасывания, причем область 34 всасывания образует впуск 36 всасывания на нижней стороне 30 сопла 10. Следует отметить, что в контексте настоящего изобретения канал потока, включающий полую трубу 72, также может быть обозначен как область 34 всасывания, в которой вакуумным агрегатом 38 прикладывается выше отмеченное пониженное давление; и
- вакуумным агрегатом 38 с вентилятором, содержащим центробежный вентилятор 38', размещенный на стороне собирающей мусор камеры 70, которая противоположна стороне, где размещена труба 72.
Для полноты отметим, что в пределах объема охраны настоящего изобретения возможны другие и/или дополнительные конструкционные детали. Например, может быть обеспечен элемент для отклонения мусора 22, 24, который отбрасывается вверх так, что мусор 22, 24 первым подвергается отклонению до того, как он в итоге достигает собирающую мусор камеру 70. Также, вакуумный агрегат 38 с вентилятором может быть размещен на стороне собирающей мусор камеры 70, отличной от стороны, которая противоположна стороне, где размещена труба 72.
Согласно варианту выполнения, который показан на Фигуре 8, щетка 12 содержит элемент 52 стержня. Этот элемент 52 стержня имеет форму полой трубы, обеспеченной несколькими каналами 74, продолжающимися через стенку 76 элемента 52 стержня. С целью перемещения чистящей текучей среды 68 из резервуара 66 внутрь полого элемента 52 стержня щетки 12, может быть обеспечена, например, гибкая труба 78, которая ведет внутрь элемента 52 стержня.
Согласно этому варианту выполнения чистящая текучая среда 68 может подаваться к полому элементу 52 стержня, в котором во время вращения щетки 12 жидкость 68 покидает полый элемент 52 стержня через каналы 74 и смачивает элементы 16 щетки. Таким образом, жидкость 68 также разбрасывается или падает на очищаемую поверхность 20. Таким образом, очищаемая поверхность 20 становится смоченной чистящей жидкостью 68. Это в особенности усиливает прилипание частиц 22 грязи к элементам 16 щетки и, в связи с этим, улучшает способность удалять пятна с очищаемой поверхности 20.
Согласно настоящему изобретению скорость, с которой жидкость 68 подается к полому элементу 52 стержня, может быть крайне низкой, причем максимальная скорость может составлять, например, 6 мл в минуту на см ширины щетки 12.
Однако следует отметить, что признак интенсивной подачи воды 68 к очищаемой поверхности 20 с использованием полых каналов 74 внутри щетки 12 не является необходимым признаком. Альтернативно, чистящая жидкость может подаваться путем обрызгивания щетки 12 снаружи или путем простого погружения щетки 12 в чистящую воду до использования. Вместо использования намеренно выбранной жидкости также возможно использовать жидкость, которая уже была пролита, т.е. жидкость, которую необходимо удалять с очищаемой поверхности 20.
Сбор чистящей воды 68 с пола, как уже отмечено выше, выполняется или элементом 32 скребка, который собирает воду, действуя в качестве своего рода протира, перемещающего жидкость к области 34 всасывания, где она засасывается за счет пониженного давления, создаваемого вакуумным агрегатом 38, или вода непосредственно собирается с пола щеткой 12. По сравнению с традиционными устройствами, содержащими жесткие щетки, которые не способны собирать воду, щетка 12, используемая согласно настоящему изобретению, способна собирать воду. Таким образом, выполняемые результаты чистки являются значительно более хорошими.
Технические параметры, относящиеся к щетке 12, элементам 16 щетки и приводному средству, являются результатом экспериментов, которые были выполнены в контексте настоящего изобретения.
Далее будут описаны один из экспериментов и результаты эксперимента. Исследуемые щетки были оборудованы различными типами материалов волокон, используемых для элементов 16 щетки, включая относительно толстые волокна и относительно тонкие волокна. Более того, были изменены плотность размещения, а также значения децитекс. Сведения о различных щетках представлены в следующей таблице.
плотность размещения (пучков/см<sup>2</sup>)
волокон на пучок
значение децитекс(г/10 км)
материал волокон
длина волокон (мм)
вид волокон
щетка 1
160
9
113,5
нейлон
10
пружинистые, прямые
щетка 2
25
35
31,0
нейлон
11
достаточно твердые, завитые
щетка 3
40
90
16,1
-
11
очень мягкие, скрученные
щетка 4
50
798
0,8
полиэфир
11
очень мягкие, скрученные
Эксперимент включает вращение щетки при сходных условиях и оценку результатов чистки, износа и влияния на поверхность 20, подвергаемую обработке щеткой 12. Это обеспечивает показатель образования тепла на поверхности 20. Результат эксперимента отражается в следующей далее таблице, в которой оценка 5 используется для обозначения наилучших результатов, а более низкие оценки используются для обозначения более плохих результатов.
удаление пятен
сбор воды
износ
влияние на поверхность
Щетка 1
5
3
3
3
Щетка 2
5
3
1
4
Щетка 3
5
4
4
5
Щетка 4
5
5
5
5
Помимо всего прочего, эксперимент доказывает, что возможно иметь элементы 16 щетки с линейной массовой плотностью в диапазоне от 100 до 150 г на 10 км и получать полезные результаты чистки, несмотря на то, что сбор воды, характер износа и энергопотребление оказываются не такими хорошими. Был сделан вывод, что подходящее предельное значение для линейной массовой плотности составляет 150 г на 10 км. Однако ясно, что со значительно более низкой линейной массовой плотностью результаты чистки и все другие результаты являются очень хорошими. В связи с этим, предпочтительно применять более низкие предельные значения, такие, как 125 г на 1 км, 50 г на 10 км, 20 г на 10 км или даже 5 г на 10 км. Со значениями последнего порядка обеспечивается, что результаты чистки являются превосходными, сбор воды является оптимальным, износ является минимальным, а энергопотребление и образование тепла на поверхности 20 являются достаточно низкими.
2
Отметим, что минимальное значение 3,000 м/с в отношении ускорения, которое является преобладающим на концах 18 элементов 16 щетки в течение некоторого времени за оборот щетки 12, в частности в течение некоторого времени во время периода удаления грязи, в которое отсутствует контакт между элементами 16 щетки и поверхностью 20, подтверждается результатами экспериментов, которые были выполнены в контексте настоящего изобретения.
Далее будут описаны один из экспериментов и результаты эксперимента. Следующие условия являются применимыми к эксперименту:
2
1) Щетку 12, имеющую диаметр 46 мм, ширину приблизительно 12 см и полиэфирные элементы 16 щетки с линейной массовой плотностью около 0,8 г на 10 км, размещенные в пучки 54 около 800 элементов 16 щетки, с приблизительно 50 пучками 54 на см, устанавливают на валу двигателя.
2) Определяют вес узла щетки 12 и двигателя.
3) Подачу энергии двигателя соединяют с таймером для остановки двигателя после периода работы в 1 секунду или периода работы в 4 секунды.
4) Щетку 12 погружают в воду, так, что щетка 12 полностью пропитывается водой. Отметим, что щетка 12, которую используют, оказывается способной впитывать общий вес воды приблизительно 70 г.
5) Щетку 12 вращают с угловой скоростью 1950 оборотов в минуту и останавливают после 1 секунды или 4 секунд.
6) Определяют вес узла щетки 12 и двигателя и вычисляют разницу относительно сухого веса, который определяют на этапе 2).
7) Этапы 4) и 6) повторяют для других значений угловой скорости, в частности, значений, которые обозначены в следующей далее таблице, которая дополнительно содержит значения веса воды, еще присутствующей в щетке 12 на остановках после 1 секунды и 4 секунд, и значения соответственного центробежного ускорения, которое можно вычислять согласно следующей формуле:
<mi>π</mi>
2
a=(2·
·f)·R
в которой:
2
a = центробежное ускорение (м/с)
f = частота щетки (Гц)
R = радиус щетки 12 (м)
угловая скорость (рад/с)
вес воды, присутствующей после 1 с (г)
вес воды, присутствующей после 4 с (г)
центробежное ускорение (м/с<sup>2</sup>)
0,204
8,27
7,50
959
0,260
5,70
4,57
1,551
0,323
3,70
3,11
2,393
0,448
2,52
1,97
4,620
0,580
1,95
1,35
7,741
0,715
1,72
1,14
11,765
0,828
1,48
1,00
15,780
0,957
1,34
0,94
21,069
Отношение, которое обнаружено между угловой скоростью и весом воды для двух различных остановок, изображено на графике Фигуры 9, и отношение, которое обнаружено между центробежным ускорением и весом воды для двух различных остановок, изображено на графике Фигуры 10, на которых вес воды обозначается на вертикальной оси каждого из графиков. Из графика на Фигуре 9 очевидно, что сброс воды щеткой 12 сильно уменьшается, когда угловая скорость составляет менее около 4000 оборотов в минуту. К тому же, оно оказывается весьма стабильным при угловых скоростях, которые выше 6000 оборотов в минуту до 7000 оборотов в минуту.
2
2
Переход в сбросе воды щеткой 12 может быть обнаружен при угловой скорости 35000 оборотов в минуту, которая соответствует центробежному ускорению 3,090 м/с. Для иллюстрации этого факта графики Фигур 9 и 10 содержат вертикальную линию, обозначающую значения 3500 оборотов в минуту и 3,090 м/с соответственно.
2
На основе результатов эксперимента, которые объяснены выше, может быть сделан вывод, что значение 3,000 м/с в отношении ускорения на концах 18 элементов 16 щетки во время свободного от контакта периода представляет собой реальное минимальное значение в отношении способности к самоочищению элементов 16 щетки, которые удовлетворяют требованию иметь линейную массовую плотность, которая ниже 150 г на 10 км по меньшей мере на концевых участках 18. Надлежащая характеристика функции самоочищения важна для получения хороших результатов чистки, как уже было объяснено выше.
2
2
Для полноты отметим, что согласно настоящему изобретению в чистящем устройстве 100 центробежное ускорение может быть ниже 3,000 м/с. Причина заключается в том, что ускорение, которое возникает на концах 18 элементов 16 щетки, когда элементы 16 щетки выпрямляются, может ожидаться более высоким, чем нормальное центробежное ускорение. Эксперимент показывает, что минимальное значение 3,000 м/с является допустимым в отношении ускорения, которое представляет собой нормальное центробежное ускорение в случае эксперимента, и которое может представлять собой более высокое ускорение, которое вызывается конкретным поведением элементов 16 щетки после прохождения периода сбора грязи, и согласно настоящему изобретению имеется пространство для выпрямления в действующем чистящем устройстве 100, которое оставляет возможность для нормального центробежного ускорения во время других периодов вращения (например, периода сбора грязи) иметь более низкое значение.
Даже если одна щетка, согласно настоящему изобретению, является предпочтительной, ясно, что также могут быть использованы дополнительные щетки без выхода за пределы объема охраны настоящего изобретения.
Специалисту в области техники будет ясно, что объем охраны настоящего изобретения не ограничивается примерами, обсуждаемыми выше, но что возможны их некоторые изменения и преобразования без отклонения от объема охраны настоящего изобретения, который определен в приложенной формуле изобретения. Тогда как настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на фигурах и описании, такие иллюстрацию и описание следует рассматривать только в качестве иллюстрирующих или примерных, а не ограничивающих. Настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами выполнения.
2
Для ясности, отметим, что полностью вытянутое состояние элементов 16 щетки представляет собой состояние, при котором элементы 16 щетки полностью продолжаются в радиальном направлении относительно оси 14 вращения щетки 12, причем в элементах 16 щетки отсутствует изогнутый концевой участок. Это состояние может быть выполнено, когда щетка 12 вращается с нормальной рабочей скоростью, которая представляет собой скорость, при которой может быть выполнено ускорение 3,000 м/с на концах 18 элементов 16 щетки. Только для участка элементов 16 щетки щетки 12 возможно находиться в полностью вытянутом состоянии, тогда как для другого участка это невозможно из-за препятствий, с которыми сталкиваются элементы 16 щетки. Обычно диаметр D щетки 12 определяется со всеми элементами 16 щетки в полностью вытянутом состоянии.
Концевые участки 18 элементов 16 щетки представляют собой внешние участки элементов 16 щетки, если смотреть в радиальном направлении, т.е. участки, которые являются наиболее удаленными от оси 14 вращения. В частности, концевые участки 18 представляют собой участки, которые используются для сбора частиц 22 грязи и жидкости и которые должны скользить вдоль очищаемой поверхности 20. В случае, когда щетка 12 смята относительно поверхности 20, длина концевого участка является приблизительно такой же, как смятие.
Настоящее изобретение может быть обобщено следующим образом. С помощью применения выше отмеченных параметров, касающихся линейной массовой плотности элементов щетки и с помощью выполнения центробежного ускорения на концевых участках элементов щетки в выше отмеченном диапазоне, могут быть достигнуты очень хорошие результаты чистки и свойства удаления пятен с помощью оборудования сопла только одной щеткой и одним элементом скребка.
В отличие от конструкций сопла, известных из уровня техники, которые должны быть оборудованы по меньшей мере двумя скребками по одному на каждой стороне щетки или которые должны были быть оборудованы двумя щетками, вращающимися против часовой стрелки, для того, чтобы получать хорошие результаты чистки, представленные решения приводят к очень миниатюрному размеру сопла. Очень хорошие чистящие свойства, которые могут быть достигнуты представленным решением, главным образом основываются на щетке, которая, за счет выше отмеченных рабочих параметров в отличие от жестких щеток, используемых в известных решениях, не только способна собирать частицы грязи с поверхности, но и собирать жидкость с очищаемой поверхностью.
За счет способности щетки также собирать воду решение с двойным скребком больше не является необходимым. Из-за наличия только одного элемента скребка и только одной щетки сопло становится менее громоздким. За счет уменьшенного количества скребков (только одного) значительно уменьшается царапание. Предложенная конструкция сопла по меньшей мере на стороне щетки открыта для крупной грязи. Щетка и скребок вместе образуют канал. За счет обрызгивания щетки область всасывания, и в связи с этим также скребок, постоянно очищаются. Помимо всего прочего, очень хорошие результаты чистки могут быть достигнуты с очень маленьким, но высокоэффективным соплом, имеющим только один скребок и предпочтительно только одну щетку.
Тогда как изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и вышеупомянутом описании, такие иллюстрацию и описание следует рассматривать в качестве иллюстрирующих или примерных, а не ограничивающих; изобретение не ограничено раскрытыми вариантами выполнения. Другие изменения раскрытых вариантов выполнения могут быть поняты и выполнены специалистами в области техники при осуществлении заявленного изобретения из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения.
В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы. Один элемент или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Сам по себе тот факт, что некоторые измерения перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывают на то, что совокупность этих измерений не может быть использована с выгодой.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны подразумеваться как ограничивающие объем охраны.