ВАКУУМНОЕ ЧИСТЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ИМЕЮЩЕЕ НАСАДКУ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ
VACUUM CLEANING DEVICE, HAVING NOZZLE FOR CLEANING SURFACE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к вакуумному чистящему устройству для очистки поверхности. К тому же, настоящее изобретение относится к насадочному приспособлению для такого вакуумного чистящего устройства.
Предпосылки создания изобретения
В настоящее время очистка твердого пола выполняется посредством обработки пола пылесосом, после которой следует обработка пола шваброй. Обработка пылесосом удаляет крупную грязь, тогда как обработка шваброй удаляет пятна. Из предшествующего уровня техники известно множество приборов, особенно в секторе профессиональной очистки, для которых заявлена возможность совмещенной обработки пылесосом и шваброй. Приборы для сектора профессиональной очистки обычно выполнены специально для больших площадей и идеально плоских полов. Они основаны на твердых щетках и мощности всасывания для уборки воды и грязи с пола. В приборах для домашнего использования часто используют комбинированную насадку с твердой щеткой и двойным скребком. Как и приборы для сектора профессиональной очистки, эти продукты используют щетку для удаления пятен с пола и скребок совместно с разрежением для поднятия грязи с пола.
Упомянутые скребковые элементы обычно осуществлены посредством гибкой резиновой губки, которая прикреплена к нижней части чистящего устройства и только скользит по очищаемой поверхности, посредством этого толкая и стирая частицы грязи и жидкости по очищаемой поверхности или с нее. Разрежение, обычно образуемое посредством вакуумного агрегата, используется для всасывания собранных частиц грязи и жидкости.
В нынешних устройствах для влажной очистки пола с единственной щеткой проблема заключается в том, что частицы грязи не подбираются потоком всасываемого воздуха и разлетаются по полу. Это приводит к сметанию грязи с пола, но не к требуемой в действительности очистке пола. Проблема заключается в том, что посредством использования вращающихся щеток частицы грязи непредсказуемо рассеиваются внутри кожуха. В частности, при высоких скоростях вращения щетки траектория частиц грязи, отскакивающих вперед и назад между щеткой и внутренней частью кожуха, чаще всего является абсолютно случайной и, следовательно, непредсказуемой. В некоторых устройствах для очистки пола предшествующего уровня техники предприняты попытки решения этой проблемы посредством больших вакуумных агрегатов, которые обеспечивают высокую мощность всасывания. Тем не менее, очевидно, что такие большие вакуумные агрегаты не только являются дорогими, но и потребляют много энергии. Кроме того, большие вакуумные агрегаты являются довольно шумными.
Эксперименты заявителя показали, что даже если используются мощные вакуумные агрегаты, проблема непреднамеренного рассеивания грязи щеткой по полу может не быть решена полностью. В большинстве известных чистящих устройств согласно предшествующему уровню техники частицы грязи неуправляемо рассеиваются внутри насадки таким образом, что не все частицы грязи направляются непосредственно в выход насадки.
В случае чистящих устройств с единственной вращающейся щеткой это часто приводит к факту того, что частицы грязи, которые подобраны щеткой, осуществляют еще один оборот с щеткой, которая снова отбрасывает их обратно к полу. В частности, когда выход не может захватить (всосать) частицы грязи от щетки и в выход насадки, щетка может снова перенести частицы грязи обратно на пол. В результате этого, частицы грязи могут быть снова выброшены из насадки и рассеяны по полу. Очевидно, что это не приводит к удовлетворительному результату очистки.
В WO 2005/074779 A1 описано иллюстративное устройство, которое использует щетку для рассеивания пыли совместно с потоком воздуха, образуемым посредством вакуумного агрегата, для поднятия рассеянной пыли. Это устройство включает в себя вакуумный агрегат для создания разрежения с камерой всасывания, которая ограничена спереди и сзади посредством ограничительных концов, таких как бегунки. Вращающаяся щетка расположена внутри камеры всасывания. Щетка используется для подметания пола и для рассеивания пыли, которая затем всасывается посредством источника вакуума. Два ограничивающих элемента, которые предложены согласно этому решению, выполнены с возможностью вертикального перемещения, так чтобы они могли быть подняты в зависимости от перемещения насадки вперед или назад. Эти ограничивающие элементы выполняют функцию стабилизации разрежения в камере всасывания для получения постоянного потока всасывания (постоянного разрежения) внутри камеры разрежения независимо от направления перемещения насадки.
Тем не менее, устройство, предложенное в WO 2005/074779 A1, имеет несколько недостатков. Во-первых, конструкция, включающая в себя два ограничивающих элемента, является достаточно сложной и склонной к столкновениям. Во-вторых, щетка, которая используется в этом пылесосе, является агитатором (также называемым побудителем) с жесткими волосками щетки для встряхивания ковра. Сборка, включающая в себя такой агитатор, требует высокой мощности всасывания для получения удовлетворительного результата очистки, особенно на твердых полах. Следовательно, должны быть использованы большие вакуумные агрегаты, что, опять же, приводит к высокой потребительской стоимости устройства. Кроме того, это устройство также не решает проблему, заключающуюся в том, что частицы грязи неуправляемо разбрасываются и могут отлетать обратно на пол. Подобно тому, что объяснено выше, похоже, что более или менее управляемое направление частиц грязи от щетки и в выход насадки является достаточно проблематичным.
В EP 0 265 205 A2 описано устройство для очистки пола, в котором ведомые ролики установлены совместно с парой вращающихся чистящих тел на их соответствующих противоположных концевых частях, причем каждое из вращающихся чистящих тел на его наружной окружности предусмотрено с множеством пластин, выполненных из упругого материала. Колеса содержат пару основных колес, расположенных у передней и задней части кожуха. Устройство для очистки пола дополнительно содержит осевые колеса, каждое из которых расположено в промежуточном положении, образованном между соответствующими ведомыми роликами, и каждое из которых расположено несколько ниже, чем соответствующие основные колеса.
В WO 84/04663 описана машина для очистки предпочтительно твердых поверхностей, причем эта машина имеет две щетки, вращающиеся в противоположных направлениях. Щетки через зазор между ними бросают частицы грязи в контейнер. Между щетками и контейнером проходит транспортный канал для частиц грязи, причем этот канал расширяется вверх. Средство для подачи жидкого чистящего средства имеет проницаемые устройства, которые передают жидкое чистящее средство к щеткам вследствие вращения щеток.
В JP 2003033305 описан всасывающий инструмент для полов, который выполнен с возможностью улучшения функции очистки вдоль стен без ухудшения функции, которую всасывающий инструмент изначально выполняет для пола. Всасывающий инструмент содержит корпус всасывающего инструмента, переднюю стенку, из которой образован бампер, имеющий вращающуюся щетку, предусмотренную рядом с бампером. Бампер предусмотрен с похожей на плавник частью, состоящей из упругого тела, свисающего вниз к очищаемой поверхности пола, и вращающаяся щетка расположена в положении, в котором положение ее вращения соприкасается с похожей на плавник частью или находится вблизи от нее.
В US 2014/0137351 описан чистящий инструмент для очистки полов и других поверхностей, содержащий чистящие ролики, приводимые посредством зубчатого механизма с преобразованием вращения, причем упомянутый механизм приводится посредством единственного ведущего колеса.
Краткое изложение сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является разработка улучшенного вакуумного чистящего устройства, которое, по сравнению с предшествующим уровнем техники, показывает улучшенную эффективность очистки, в это же время имеет насадку небольшого размера, является простым в использовании и менее затратным для пользователя. В частности, целью является разработка вакуумного чистящего устройства, в котором подобранные частицы грязи управляемо направляются к выходу насадки (то есть в выпускной канал) для предотвращения описанного выше эффекта непреднамеренного рассеивания частиц грязи по полу без их всасывания. Изобретение определено в независимом пункте формулы изобретения.
Эта цель достигается посредством насадочного приспособления для вакуумного чистящего устройства, причем насадочное приспособление содержит:
- щетку, выполненную с возможностью вращения вокруг оси щетки, причем упомянутая щетка предусмотрена с щеточными элементами, имеющими концевые части для соприкосновения с очищаемой поверхностью и подбирания частиц грязи и/или жидкости с поверхности во время вращения щетки,
- приводное средство для вращения щетки,
- первый отражающий элемент с первой поверхностью отражателя, которая проходит, по существу, параллельно оси щетки, причем первая поверхность отражателя выполнена с возможностью взаимодействия с щеткой во время вращения щетки для выпускания подобранных частиц грязи и/или жидкости из щетки, и
- второй отражающий элемент, который находится на расстоянии от щетки и первого отражающего элемента, причем второй отражающий элемент содержит вторую поверхность отражателя, которая ориентирована поперечно первой поверхности отражателя, причем вторая поверхность отражателя выполнена с возможностью отражения частиц грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки у первой поверхности отражателя, в выпускной канал, который начинается между первым и вторым отражающими элементами, причем вторая поверхность отражателя обращена в выпускной канал.
Для того чтобы преодолеть упомянутую выше проблему непреднамеренного рассеивания частиц грязи и/или жидкости по полу вместо прямого их всасывания, изобретатели обнаружили новый способ управления поведением частиц грязи и/или жидкости внутри кожуха насадки. Новая конфигурация манипуляции грязью предусмотрена внутри насадки чистящего устройства и содержит первый отражающий элемент, который выполнен с возможностью взаимодействия с щеткой во время вращения щетки, и второй отражающий элемент, который отражает частицы грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки у первого отражающего элемента, к входу в выпускной канал. Представленное в этом документе решение выхода насадки направляет частицы прямо от щетки во вход выпускного канала (в выход насадки). Посредством этого предотвращается ситуация, когда частицы грязи, которые подобраны щеткой, осуществляют еще один оборот со щеткой и затем снова вылетают из насадки (без их всасывания).
Идея, лежащая в основе предложенной конфигурации манипуляции грязью, заключается в предусмотрении отражающих элементов, которые выполняют функцию направляющих для частиц грязи, чтобы получать более или менее предсказуемое поведение частиц грязи внутри кожуха насадки. Траектории, которым следуют частицы грязи внутри насадки, являются лучше контролируемыми и, следовательно, лучше предсказуемыми.
Как хорошо известно из геометрии, в трехмерном евклидовом пространстве линия и плоскость, не имеющие общей точки, называются параллельными. Из этого общего принципа ясно, что понимается под первой поверхностью отражателя, которая проходит, по существу, параллельно оси щетки.
"Обращена в выпускной канал" следует понимать не как то, что вторая поверхность должна быть обращена в выпускной канал, а как то, что она не должна быть обращена от входа выпускного канала. Особенно преимущественно, если вектор нормали второй поверхности отражателя направлен в выпускной канал. Таким образом, частицы грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки у первой поверхности отражателя и затем попадают во вторую поверхность отражателя, отражаются более или менее прямо к входу выпускного канала и затем могут быть всосаны. Иначе говоря, посредством первого и второго отражающих элементов, частицы грязи и/или жидкости отражаются в кожухе насадки подобно бильярдному шару и, посредством этого, управляемо направляются к выпускному каналу. Следует заметить, что это, конечно же, является только описательным объяснением технического принципа, который используется в этом документе.
К тому же, упомянутая выше цель, согласно второму аспекту настоящего изобретения, достигается посредством вакуумного чистящего устройства, содержащего упомянутое выше насадочное приспособление.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленное насадочное приспособление имеет предпочтительные варианты осуществления, подобные и/или идентичные заявленному вакуумному чистящему устройству и определенному в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно варианту осуществления, первая поверхность отражателя соприкасается с концевыми частями щетки во время вращения щетки для выпускания подобранных частиц грязи и/или жидкости из щетки. Соприкосновение между первой поверхностью отражателя и концевыми частями щетки является преимущественным, но, тем не менее, не является обязательным. Для того, чтобы достичь упомянутого выше более или менее предсказуемого поведения частиц грязи, первая поверхность отражателя может также находиться на небольшом расстоянии от концевых частей щетки. Расстояние между первой поверхностью отражателя и концевыми частями щетки, во время вращения щетки, предпочтительно, меньше 2 мм, еще более предпочтительно, меньше 1 мм. Упомянутое расстояние дано/ограничено нормальным размером частиц грязи. Расстояние должно лежать в диапазоне размера обычной частицы грязи для достижения предсказуемого поведения частиц грязи, как дополнительно объяснено ниже. Слишком большое расстояние между первой поверхностью отражателя и концевыми частями щетки может привести к эффекту рассеивания, означающему, что частицы грязи могут быть выпущены у границы раздела между щеткой и первой поверхностью отражателя непредсказуемо, хаотично.
Поведение частиц грязи у границы раздела между щеткой и очищаемой поверхностью (полом) известно. Эксперименты показали, что, в зависимости от свойств грязи (размера и веса), частицы грязи покидают щетку под углом около 0-25° относительно пола, когда грязь входит в щетку в направлении вращения щетки. Это значит, что направление, в котором частицы грязи и/или жидкости отлетают от щетки, когда щетка соприкасается с полом и собирает частицы грязи и/или жидкости, является предсказуемым для большинства частиц. Причина того, почему частицы грязи и/или жидкости отлетают от щетки у границы раздела щетки и пола под упомянутым выше углом выпускания грязи α, лежащим в диапазоне 0-25°, заключается в следующем: когда щеточные элементы соприкасаются с частицей грязи или частицей жидкости, щеточные элементы немного изгибаются. Как только щеточные элементы с прилипшими к ним частицами грязи и/или жидкости теряют соприкосновение с поверхностью, щеточные элементы снова выпрямляются, причем, в особенности, концевые части щеточных элементов перемещаются с относительно высоким ускорением. В результате этого увеличивается центробежное ускорение у концевой части щеточных элементов. Следовательно, капли жидкости и частицы грязи, прилипающие к щеточным элементам, отлетают от щеточных элементов, поскольку силы ускорения превышают силы прилипания. Величины сил ускорения, конечно же, зависят от различных факторов, включающих в себя деформацию щетки, линейную плотность щеточных элементов, скорость, с которой приводится щетка, а также свойства (вес и размер) частиц грязи и/или жидкости.
Эксперименты показали, что в вакуумном чистящем устройстве, используемом согласно настоящему изобретению, угол выпускания грязи α лежит в диапазоне 0-25° относительно пола, когда грязь входит в щетку в направлении вращения щетки.
Поскольку поведение частиц грязи и/или жидкости у границы раздела между щеткой и полом известно, это известное поведение грязи используется также у первого отражающего элемента, который предусмотрен согласно настоящему изобретению. Первый отражающий элемент содержит первую поверхностью отражателя, которая проходит, по существу, параллельно оси щетки и предпочтительно соприкасается с концевыми частями щетки во время вращения щетки (между первым отражающим элементом и щеткой также возможны очень небольшие расстояния, как объяснено выше). Этот первый отражающий элемент расположен внутри кожуха насадки. Он предпочтительно расположен у стороны щетки, у которой щеточные элементы входят в насадочное приспособление во время ее вращения, то есть, после соприкосновения с очищаемой поверхностью (полом). Поскольку первый отражающий элемент соприкасается с щеткой посредством первой поверхности отражателя, частицы грязи у границы раздела между щеткой и первой поверхностью отражателя ведут себя более или менее также, как у границы раздела между щеткой и полом.
Таким образом, первая поверхность отражателя используется для образования такого же поведения частиц грязи, как происходящее также у границы раздела между щеткой и полом. Как только концевые части щетки теряют соприкосновение с первой поверхностью отражателя во время вращения щетки, частицы грязи и/или жидкости выпускаются из щетки под таким же углом выпускания грязи, лежащим в диапазоне 0-25°. Эксперименты показали, что большинство частиц грязи отлетают от щетки под углом 0° относительно первой поверхности отражателя (параллельно первой поверхности отражателя). Следовательно, направление, в котором частицы грязи и/или жидкости отлетают от щетки, как только щеточные элементы теряют соприкосновение с первой поверхностью отражателя, является почти идеально предсказуемым.
Посредством расположения второго отражающего элемента поперечно первому отражающему элементу и на расстоянии от него, возможно дополнительно отражать частицы грязи и/или жидкости, которые выпущены из щетки у первой поверхности отражателя, в выпускной канал. Положение второго отражающего элемента получено из угла выпускания грязи (угла, под которым частицы грязи и/или жидкости выпускаются из щетки у первой поверхности отражателя). В отличие от первого отражающего элемента, второй отражающий элемент не соприкасается с щеткой. Первый и второй отражающие элементы вместе образуют конфигурацию манипуляции грязью, которая используется для направления частиц грязи и/или жидкости от щетки более или менее предсказуемым образом к выпускному каналу. Следовательно, частицы грязи и/или жидкости входят в насадочное приспособление вследствие вращения щетки. Затем частицы грязи и/или жидкости выпускаются из щетки после соприкосновения с первой поверхностью отражателя и отлетают от щетки под упомянутым выше углом выпускания грязи, лежащим в диапазоне 0-25°. После этого, частицы грязи и/или жидкости попадают во вторую поверхность отражателя и затем отражаются от второй поверхности отражателя в выпускной канал.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения вторая поверхность отражателя наклонена относительно первой поверхности отражателя, причем первая поверхность отражателя во время использования вакуумного чистящего устройства расположена перпендикулярно очищаемой поверхности, и причем угол γ наклона между второй поверхностью отражателя и горизонталью, которая во время использования вакуумного чистящего устройства расположена параллельно очищаемой поверхности, лежит в диапазоне 5°<γ<50°, более предпочтительно в диапазоне 10°<γ<40°, и наиболее предпочтительно равен 30°.
Следует заметить, что возможны также другие углы γ, если угол γ не равен 0° и не равен 90°. Это значит, что вторая поверхность отражателя не должна быть расположена параллельно и не должна быть расположена точно перпендикулярно первой поверхности отражателя. Иначе частицы грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки у первой поверхности отражателя, не могут попадать во вторую поверхность отражателя, то есть они не отражаются у второй поверхности отражателя в выпускной канал. Оказалось, что относительный угол 30° между первой и второй поверхностями отражателя обеспечивает наилучшее поведение отражения частиц грязи. С другой стороны, расстояние между первой и второй поверхностями отражателя, а также угол γ, под которым они расположены относительно друг друга, ограничены размером насадки. Слишком большое расстояние между двумя отражающими элементами и слишком большой наклон второго отражающего элемента относительно первого отражающего элемента приводят к большой высоте насадки, что делает насадку довольно громоздкой.
Согласно дополнительному варианту осуществления, первая поверхность отражателя во время работы чистящего устройства расположена перпендикулярно очищаемой поверхности (полу). Например, первая поверхность отражателя может быть выполнена как плоская поверхность. В этом случае, поведение частиц грязи у границы раздела между щеткой и первой поверхностью отражателя является практически точно такой же, как у границы раздела между щеткой и полом. Тем не менее, первая поверхность отражателя не должна быть обязательно расположена точно перпендикулярно полу.
Согласно дополнительному варианту осуществления, первая поверхность отражателя наклонена по отношению к вертикальной оси, которая во время работы устройства перпендикулярна очищаемой поверхности. Например, первая поверхность отражателя может быть обращена немного вверх вовнутрь кожуха насадки. Это способствует направлению частиц грязи в направлении вверх от очищаемой поверхности, как объяснено более подробно ниже.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, вторая поверхность отражателя является изогнутой поверхностью, которая обращена в выпускной канал и выполнена с возможностью направления частиц грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки у первой поверхности отражателя, в выпускной канал.
Вторая поверхность отражателя может быть выполнена либо как плоская поверхность, либо как изогнутая поверхность. В случае, если вторая поверхность отражателя образует изогнутую поверхность, второй отражающий элемент может представлять собой дугу, которая расположена над входом выпускного канала. Эта дуга может иметь форму эллипса, полукруглую форму, или любую другую сложную изогнутую форму. Оказалось, что такая изогнутся или скругленная форма второго отражающего элемента является особенно преимущественной с точки зрения возможности очистки. Скругленная форма может быть использована, так сказать, для удерживания трубы, в которой частицы грязи и/или жидкости отскакивают вперед и назад между разными частями второй поверхности отражателя. Скругленная форма второй поверхности отражателя является относительно компактной и, следовательно, может быть встроена в небольшую насадку. Конкретная форма изогнутой второй поверхности отражателя приспособлена под поведение частиц грязи, в частности, под углы падения и углы отражения, с которыми частицы грязи отскакивают вперед и назад у второй поверхности отражателя. Это объяснено более подробно со ссылкой на чертежи.
Следует заметить, что второй отражающий элемент не должен обязательно иметь изогнутую форму. Цель, заключающаяся в наличии небольшого второго отражающего элемента, также может быть достигнута с плоскими поверхностями. Согласно альтернативному варианту осуществления, второй отражающий элемент дополнительно содержит третью поверхность отражателя, расположенную вблизи от второй поверхности отражателя, и четвертую поверхность отражателя, расположенную вблизи от третьей поверхности отражателя, причем третья поверхность отражателя расположена поперечно второй поверхности отражателя, и причем четвертая поверхность отражателя расположена поперечно второй и третьей поверхностям отражателя.
В этом случае, вторая, третья и четвертая поверхности отражателя вместе образуют дугообразную направляющую конфигурацию, которая обращена в выпускной канал и выполнена с возможностью направления частиц грязи и/или жидкости в выпускной канал посредством отражения их у второй и/или третьей, и/или четвертой поверхности отражателя.
Таким образом, дугообразная направляющая конфигурация также может быть осуществлена посредством нескольких плоских поверхностей, которые расположены рядом друг с другом и немного наклонены относительно друг друга. Частицы грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки у первой поверхности отражателя, могут сначала попадать во вторую поверхность отражателя, затем в третью поверхность отражателя, и наконец в четвертую поверхность отражателя перед отражением, наконец, непосредственно в выпускной канал. Иначе говоря, второй отражающий элемент в этом варианте осуществления включает в себя не одну плоскую поверхность, множество плоских поверхностей. Это приводит к образованию "согнутой" трубы, которая направляет частицы грязи и/или жидкости от щетки и в выпускной канал. Следует заметить, что в этом документе существует только лингвистическое различие между упомянутой "согнутой трубой" и выпускным каналом. Тем не менее, в практическом приборе, второй отражающий элемент, то есть, "согнутая труба", может быть частью выпускного канала или выхода насадки.
Также следует заметить, что термины "первый", "второй", "третий", "четвертый" не обозначают количество и используются в этом документе для обозначения разницы между разными "отражающими элементами" и разными "поверхностями отражателя". Описанные выше вторая, третья и четвертая поверхности отражателя являются разными частями второго отражающего элемента, тогда как описанная выше первая поверхность отражателя является частью первого отражающего элемента. Оба отражающих элемента предпочтительно являются частями кожуха насадки.
Предшествующее описание в основном относится к конфигурации манипуляции грязью, то есть, к тому, как частицы грязи и/или жидкости направляются от щетки к выпускному каналу внутри насадочного приспособления. Тем не менее, еще не было объяснено как согласно изобретению преодолевается нежелательный эффект повторного разбрызгивания на очищаемую поверхность. Поскольку частицы грязи выпускаются из щетки как только концевые части щетки теряют соприкосновение с полом во время вращения щетки, не все частицы грязи прилипают к щеточным элементам, так что не все частицы грязи переносятся непосредственно вместе с щеткой вовнутрь кожуха насадки, где расположен первый отражающий элемент. Некоторые частицы грязи или даже большинство частиц грязи отлетают из щетки после соприкосновения щеточных элементов с полом и затем разбрызгиваются обратно к полу сразу за положением щетки. Это также известно как эффект повторного разбрызгивания.
Для учета этого эффекта может быть предусмотрено регулировочное средство для регулировки положения первого отражающего элемента относительно очищаемой поверхности в зависимости от направления перемещения устройства, причем регулировочное средство выполнено с возможностью расположения первого отражающего элемента в первом положении, в котором первый отражающий элемент находится на первом расстоянии d1 от очищаемой поверхности, когда вакуумное чистящее устройство перемещается в направлении вперед, в котором первый отражающий элемент, при виде в направлении перемещения устройства, расположен сзади щетки, и с возможностью расположения первого отражающего элемента во втором положении, в котором первый отражающий элемент находится на втором расстоянии d2 от очищаемой поверхности, когда вакуумное чистящее устройство перемещается в противоположном направлении назад, причем второе расстояние d2 больше, чем первое расстояние d1.
Соответственно, положение первого отражающего элемента может быть изменено в зависимости от направления перемещения устройства. Первый отражающий элемент в этом случае используется не только как отражатель, который соприкасается с боковой частью щетки и выпускает частицы грязи и/или жидкости из щетки для отражения их ко второму отражающему элементу (как объяснено выше). Он также выполняет функцию так называемого отскакивателя, который гарантирует, что частицы грязи и/или жидкости, которые уже выпущены из щетки, когда концевые части щетки теряют соприкосновение с поверхностью, также будут собраны и подняты.
Эксперименты показали, что, в зависимости от свойств грязи (размера и веса), частицы грязи покидают щетку под углом α около 0-25° относительно пола, когда грязь входит в щетку в направлении вращения щетки. В отличие от этого, обнаружено, что этот угол α выпускания лежит в диапазоне около 10-60°, когда частицы грязи входят в щетку против направления вращения щетки. Это значит, что ситуация при ходе вперед насадки отличается от ситуации при ходе назад.
Для этого первый отражающий элемент может быть выполнен как упругий элемент, который, например, выполнен из резины или пластика. Согласно варианту осуществления, первый отражающий элемент является частью скребка, которая содержит гибкую резиновую губку. К тому же, первый отражающий элемент может содержать поверхность отскакивания, которая расположена рядом с первой поверхностью отражателя. Согласно варианту осуществления, эти две поверхности являются одной и той же поверхностью, причем верхняя часть упомянутой поверхности, которая находится дальше всего от пола (очищаемой поверхности), обозначена как первая поверхность отражателя, а нижняя часть упомянутой поверхности, которая находится ближе к полу, обозначена как поверхность отскакивания. В отличие от первой поверхности отражателя поверхность отскакивания не соприкасается с щеткой.
Частицы грязи и/или жидкости, которые подбираются щеткой и выпускаются из щетки, как только концевые части теряют соприкосновение с поверхностью, могут попадать в поверхность отскакивания первого отражающего элемента, отскакивать обратно к щетке и снова отлетать посредством вращающейся щетки. Таким образом, частицы грязи и/или жидкости подбираются щеткой, отскакивают вперед и назад зигзагообразно между щеткой и поверхностью отскакивания, и поднимаются с пола без обязательной потребности во внешнем источнике вакуума.
Поскольку ситуация при ходе вперед насадки является не такой, как при ходе назад (как объяснено выше), важно регулировать положение первого отражающего элемента в зависимости от направления перемещения устройства. Таким образом, преимущества упомянутого выше эффекта зигзагообразного отскакивания возникают в обоих направлениях перемещения. При описанном выше ходе вперед устройства, грязь встречается с щеткой в направлении вращения щетки. Таким образом, расстояние d1 между первым отражающим элементом и полом должно быть довольно маленьким, поскольку грязь выпускается достаточно плоско (α составляет около 0-25°). Следует заметить, что d1 обозначает расстояние между нижней стороной первого отражающего элемента и очищаемой поверхностью во время хода вперед устройства.
С другой стороны, первый отражающий элемент в своем втором положении расположен на расстоянии d2 от поверхности, когда вакуумное чистящее устройство перемещается в противоположном направлении назад, при котором первый отражающий элемент, при взгляде в направлении перемещения устройства, расположен спереди щетки. Расстояние d2 также означает расстояние между нижней стороной первого отражающего элемента и очищаемой поверхностью, но при ходе назад устройства (по сравнению с расстоянием d1 при ходе вперед устройства). Расстояние d2 должно быть достаточно большим для того, чтобы позволять частицам грязи и/или жидкости входить в насадку для встречи с щеткой. Иначе говоря, между нижней поверхностью первого отражающего элемента и полом должен быть образован зазор, который является достаточно большим для того, чтобы частицы грязи и/или жидкости входили в насадку. С другой стороны, вертикальная высота этого зазора (означающая высоту, перпендикулярную очищаемой поверхности (полу)) не должна быть слишком большой, поскольку иначе частицы грязи, которые выпускаются из щетки во время ее вращения, выбрасываются из насадки, то есть покидают насадку через зазор между первым отражающим элементом и полом.
Следовательно, d2 (ход назад) должно быть больше, чем d1 (ход вперед), но достаточно маленьким, чтобы гарантировать, что выпущенные частицы грязи попадут в поверхность отскакивания первого отражающего элемента для осуществления описанного выше эффекта отскакивания, то есть, что частицы грязи будут отскакивать вперед и назад между поверхностью отскакивания и щеткой и, таким образом, поднимутся с пола.
Поскольку описанные выше эксперименты показали, что угол α выпускания лежит в диапазоне 10-60°, когда частицы грязи и/или жидкости входят в щетку против направления ее вращения при ходе назад, хорошим компромиссом оказалось расположение первого отражающего элемента в этой ситуации на расстоянии d2 до очищаемой поверхности (пола), где d2=d3*tan(α), причем α имеет максимальную величину 20°. Здесь, d3 обозначает расстояние между первым отражающим элементом и положением щетки, в котором концевые части теряют соприкосновение с поверхностью во время вращения щетки. Иначе говоря, расстояние d3 является расстоянием, измеряемым параллельно очищаемой поверхности от точки, где частицы грязи и/или жидкости выпускаются из щетки, до первой точки, в которой они отскакивают от поверхности отскакивания первого отражающего элемента.
Следует заметить, что величина 20° для α не является случайно выбранной величиной. Максимальная величина 20° для α получена из упомянутых выше экспериментальных результатов. Показано, что частицы грязи выпускаются из щетки с равномерным распределением в упомянутом выше диапазоне угла. Это значит, что при ходе назад, когда частицы грязи встречаются с щеткой против направления вращения, количество частиц грязи, которые выпускаются под некоторым углом, распределяется равномерно по упомянутому выше диапазону угла 10-60°, что означает, что количество грязи, которое покидает щетку под углом 60° относительно поверхности, является приблизительно таким же, как количество, которое покидает щетку под углом 10° по отношению к поверхности.
Таким образом, максимальный угол α=20° приводит к так называемому отношению подбирания пыли (dust pick-up ratio (dpu)) около 80%, что означает, что пол освобождается приблизительно от 80% находящейся на нем грязи. Конечно же, меньшие величины α приводят к еще большему dpu. Тем не менее, величина dpu 80% уже превосходит традиционные пылесосы. Учитывая, что эти традиционные пылесосы должны использовать внешний источник вакуума, тогда как устройство согласно настоящему изобретению имеет dpu 80% без потребности в источнике вакуума, это является удивительно хорошим результатом.
Уменьшение максимальной величины угла α увеличивает упомянутое выше отношение dpu, поскольку согласно данному геометрическому отношению также уменьшается d2 (зазор между первым отражающим элементом и очищаемой поверхностью, или, иначе говоря, выходной зазор для повторного выхода частиц грязи из кожуха насадки). Таким образом, уменьшение максимальной величины α также уменьшает вероятность того, что частицы грязи, которые подобраны щеткой, повторно покинут кожух насадки и не попадут в поверхность отскакивания первого отражающего элемента для поднятия упомянутым выше образом.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, α меньше или равен 15°, предпочтительно меньше или равен 12°, более предпочтительно в диапазоне 9-11°, и наиболее предпочтительно равен 10°.
Принимая во внимание упомянутое выше равномерное распределение выпускания грязи, угол α=15° приводит к отношению dpu 90%. Угол α=12° приводит даже к отношению dpu около 96%. Оказалось, что угол около 10° приводит к почти полному удалению пыли и грязи с поверхности (отношение dpu около 100%).
Угол в 10° получен из экспериментов, в которых в качестве тестовой грязи использован рис. Рис имеет особенно сложные свойства материала, которые довольно сильно усложняют удаление посредством щетки. Тем не менее, показано, что рис также покидает щетку под минимальным углом, составляющим около 10°, при вхождении в щетку против ее вращения при ходе назад устройства. Также эксперименты показали, что этот минимальный угол выпускания не меняется слишком сильно со скоростью вращения щетки. Во время экспериментов минимальный угол выпускания оставался практически постоянным, когда скорость вращения щетки изменялась между 4000 и 8000 об/мин и выше (где об/мин = оборотов в минуту). Таким образом, оптимальные результаты очистки, обеспечивающие dpu около 100%, могут быть достигнуты при выборе угла α, более или менее равного 10°.
Иначе говоря, оптимальные результаты очистки получаются, когда первый отражающий элемент помещается на расстоянии d2 до поверхности, причем d2 выбирается равным примерно tan(10°)*d3. Эта величина относится к ходу назад, тогда как расстояние d1 первого отражающего элемента до пола предпочтительно меньше при ходе вперед, поскольку частицы грязи покидают щетку под меньшим углом при вхождении в щетку вдоль направления ее вращения.
Следует заметить, что термины "ход вперед и назад" или "перемещение вперед и назад" являются лишь определениями, которые используются в этом документе для облегчения понимания. Тем не менее, эти два определения могут быть взаимно заменены без отхода от объема изобретения, поскольку отношение между щеткой и первым отражающим элементом и их положение относительно друг друга остаются такими, как определено выше. В любом случае, независимо от хода вперед и назад, первый отражающий элемент всегда должен быть расположен на стороне щетки, на которой частицы грязи и/или жидкости покидают щетку.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, регулировочное средство выполнено с возможностью расположения первого отражающего элемента в первом положении на расстоянии d1, равном нулю, в котором элемент отскакивания соприкасается с очищаемой поверхностью (полом). Расположение первого отражающего элемента так, чтобы он соприкасался с поверхностью (расстояние d1=0) обеспечивает наилучший возможный результат очистки также при ходе вперед, при котором первый отражающий элемент, при взгляде в направлении перемещения устройства, расположен за щеткой.
Поскольку в этой ситуации оказалось, что грязь выпускается из щетки под углом в диапазоне 0°-25° относительно пола, обеспечивается то, что все частицы грязи, в том числе частицы грязи, которые отлетают параллельно полу, попадают в поверхность отскакивания первого отражающего элемента, отскакивают к щетке, снова отлетают, встречаясь снова с щеточными элементами, и поднимаются так, как это описано выше, посредством отскакивания вперед и назад зигзагообразно между щеткой и поверхностью отскакивания.
В случае если выбрано нулевое расстояние d1, первый отражающий элемент может выполнять функцию скребка. Например, первый отражающий элемент может быть выполнен в форме гибкого резинового скребка, который прикреплен к нижней части кожуха насадки вакуумного чистящего устройства. Этот скребок выполнен с возможностью изгибания вокруг его продольного направления, в зависимости от направления перемещения вакуумного чистящего устройства.
Согласно этому варианту осуществления, упомянутый скребок предпочтительно содержит по меньшей мере один или множество шипов, которые расположены рядом с нижним концом скребка, где скребок должен соприкасаться с очищаемой поверхностью. В этом варианте осуществления шипы можно считать регулировочным средством для регулировки положения первого отражающего элемента. Упомянутый по меньшей мере один шип выполнен с возможностью по меньшей мере частичного поднимания скребка от поверхности, когда вакуумное чистящее устройство перемещается по поверхности в описанном выше направлении назад, в котором скребок, при взгляде в направлении перемещения вакуумного чистящего устройства, расположен спереди щетки. В этом случае скребок поднимается, что происходит в основном благодаря естественному трению, которое возникает между поверхностью и шипами, которое действует подобно стопору и заставляет его перебрасываться через шипы. Таким образом, скребок вынужден скользить на шипах, причем скребок поднимается посредством шипов, и в пространстве между резиновой губкой и полом возникает зазор. Упомянутое выше расстояние d2 между первым отражающим элементом/скребком и поверхностью может быть осуществлено посредством приспособления размера шипов, чтобы шипы поднимали скребок в соответствии с расстоянием d2 от очищаемой поверхности. В этом случае, также обеспечивается упомянутое выше геометрическое отношение (d2=d3*tan(α)).
При использовании описанного выше скребка в качестве первого отражающего элемента, упомянутые шипы не соприкасаются с полом, когда вакуумное чистящее устройство перемещается по поверхности в противоположном направлении вперед. Таким образом, скребок может свободно скользить над полом и, посредством этого, стирает и собирает частицы грязи и/или жидкости с упомянутого пола.
Как объяснено выше, ускорения, возникающие у концевых частей щеточных элементов, заставляют частицы грязи автоматически выпускаться из щетки, когда щеточные элементы теряют соприкосновение с полом во время их вращения. Поскольку не все частицы грязи и капли жидкости могут быть непосредственно подняты упомянутым выше образом (отскакивая зигзагообразно между щеткой и элементом отскакивания), небольшое количество частиц грязи и/или капель жидкости отлетает обратно на поверхность в области, в которой щеточные элементы теряют соприкосновение с поверхностью. Этот эффект повторного разбрызгивания на поверхность преодолевается посредством первого отражающего элемента, который выполняет функцию скребка и собирает повторно разбрызганную грязь и/или жидкость посредством действия, подобного тряпке. Как объяснено в начале, первый отражающий элемент также выполняет функцию отражателя, который имитирует пол своей первой поверхностью отражателя, выпускает частицы грязи и/или жидкости в положении соприкосновения щетки и первого отражающего элемента, и отражает их к второму отражающему элементу, от которого они отражаются в выпускной канал. Упомянутая первая поверхность отражателя также является частью упомянутого скребка.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, регулировочное средство выполнено с возможностью расположения первого отражающего элемента во втором положении на втором расстоянии d2 относительно очищаемой поверхности, причем расстояние d2 лежит в диапазоне 0,3-7 мм, предпочтительно в диапазоне 0,5-5 мм, и наиболее предпочтительно в диапазоне 1-3 мм. Эта ситуация, опять же, относится к упомянутому выше ходу назад, при котором первый отражающий элемент, при взгляде в направлении перемещения устройства, расположен спереди щетки.
Следует заметить, что упомянутые диапазоны расстояния также выбраны не случайно и являются результатом экспериментов заявителя. Во-первых, показано, что посредством создания зазора в 7 мм даже наибольшие обычные частицы грязи могут входить в насадочное приспособление. С другой стороны, как можно видеть из упомянутого выше геометрического отношения между d3 и d2 (d2=d3*tan(α)), увеличение расстояния d2 между полом и первым отражающим элементом также увеличивает расстояние d3 между щеткой и первым отражающим элементом при условии, что угол α выпускания сохраняется постоянным. Тем не менее, расстояние d3 между щеткой и первым отражающим элементом не должно быть слишком большим, поскольку это расстояние ограничено кинетической энергией частиц грязи. При перемещении от щетки к поверхности отскакивания первого отражающего элемента, кинетическая энергия частиц грязи теряется на воздушное сопротивление частиц грязи. Поскольку должно оставаться достаточно энергии для отскакивания обратно от поверхности отскакивания в щетку, d3 не должно превышать величину около 3-4 см. Учитывая ограничение для d3, получается, что ограничение для d2 лежит в упомянутых выше диапазонах расстояния.
Оказалось, что расстояние d2 около 1-3 мм является наилучшим возможным компромиссом, при котором большинство частиц грязи все еще может войти в насадку, и расстояние d3 является достаточно маленьким для образования упомянутого выше эффекта отскакивания, и, таким образом, для осуществления очень хорошего результата очистки.
Для того, чтобы дополнительно улучшить результат очистки, поверхность отскакивания первого отражающего элемента, согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения, расположена под углом по отношению к вертикальной оси, которая перпендикулярна поверхности. Иначе говоря, поверхность отскакивания наклонена по отношению к вертикальной оси. Имея этот наклон, поверхность отскакивания больше не расположена перпендикулярно очищаемой поверхности (полу), и обращена вверх, от пола. Благодаря этому обеспечивается более легкое поднятие частиц грязи, которые отскакивают от поверхности отскакивания, поскольку благодаря наклону поверхности отскакивания частицы грязи автоматически отклоняются в направлении вверх. Особенно в случае если частицы грязи выпускаются из щетки под углом выпускания, составляющим 0° (параллельно полу), частицы грязи отскакивают обратно от поверхности отскакивания под углом наклона, посредством этого поднимаясь быстрее.
Согласно дополнительному варианту осуществления, насадочное приспособление содержит кожух насадки, который по меньшей мере частично окружает щетку, и причем первый отражающий элемент прикреплен к упомянутому кожуху. В этом устройстве щетка по меньшей мере частично окружена кожухом насадки и выступает по меньшей мере частично из нижней стороны упомянутого кожуха насадки, который, во время использования устройства, обращен к очищаемой поверхности, чтобы щеточные элементы соприкасались с полом снаружи кожуха во время вращения щетки.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения линейная массовая плотность множества щеточных элементов, по меньшей мере у концевых частей, ниже, 150 г/10 км, предпочтительно ниже, чем 20 г/10 км. В отличие от щеток, часто используемых согласно предшествующему уровню техники, которые используются только для удаления пятен (так называемые побудители), представленная здесь мягкая щетка с гибкими щеточными элементами также обладает возможностью подбирания воды с пола. Благодаря гибким микроволоконным волоскам, которые предпочтительно используются в качестве щеточных элементов, частицы грязи и жидкости могут быть подобраны с пола, когда щеточные элементы/микроволоконные волоски соприкасаются с полом во время вращения щетки. Возможность также подбирать воду посредством щетки, в основном обеспечена капиллярными и/или другими адгезионными силами, которые возникают из-за выбранной линейной массовой плотности щеточных элементов. К тому же очень тонкие микроволоконные волоски делают щетку открытой для крупной грязи.
Следует заметить, что упомянутая линейная массовая плотность, то есть линейная массовая плотность в граммах на 10 км, также обозначается величиной Децитекс. Очень малая величина Децитекс упомянутого выше типа обеспечивает то, что, по меньшей мере у концевых частей, щеточные элементы являются достаточно гибкими для претерпевания эффекта загибания и могут подбирать частицы грязи и капли жидкости с очищаемой поверхности. К тому же, в этом диапазоне линейной массовой плотности степень износа и отрывания щеточных элементов оказывается приемлемой.
Эксперименты, выполненные заявителем, подтвердили, что величина Децитекс в упомянутом выше диапазоне оказывается технически возможной, и что с ней могут быть получены хорошие результаты очистки. Тем не менее, эксперименты показали, что результаты очистки могут быть дополнительно улучшены посредством применения щеточных элементов, имеющих еще более низкий предел величины Децитекс, например, величину Децитекс 125, 50, 20 или даже 5 (в г/10 км).
2
2
2
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения приводное средство выполнено с возможностью осуществления центробежного ускорения у концевых частей щеточных элементов, которое, в частности во время периода отпускания грязи, когда щеточные элементы не соприкасаются с поверхностью во время вращения щетки, составляет по меньшей мере 3000 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 7000 м/с, и наиболее предпочтительно 12000 м/с.
2
Следует заметить, что минимальная величина 3000 м/с в отношении ускорения, которое преобладает у концевых частей по меньшей мере во время периода отпускания грязи, когда щеточные элементы не соприкасаются с поверхностью во время вращения щетки, также поддерживается результатами экспериментов, которые были выполнены в контексте настоящего изобретения. Эти эксперименты показали, что эффективность очистки устройства согласно настоящему изобретению улучшается с увеличением угловой скорости щетки, которое приводит к увеличению ускорения у концевых частей щеточных элементов во время вращения.
Когда приводное средство выполнено с возможностью осуществления центробежных ускорений щеточных элементов в упомянутых выше диапазонах, капли жидкости, прилипающие к щеточным элементам склонны выбрасываться в виде тумана капель во время фазы, в которой щеточные элементы не соприкасаются с очищаемой поверхностью.
Объединение упомянутых выше параметров линейной массовой плотности гибких щеточных элементов с параметрами ускорения концевых частей щеточных элементов дает оптимальную эффективность очистки вращаемой щетки, при которой практически все частицы грязи и разлитая жидкость, встречаемые щеткой, подбираются посредством щеточных элементов и выбрасываются в положение внутри кожуха насадки.
2
Хорошая комбинация линейной массовой плотности и центробежного ускорения у концевых частей щеточных элементов обеспечивает верхний предел величины Децитекс 150 г/10 км и нижний предел центробежного ускорения 3000 м/с. Оказалось, что эта комбинация параметров обеспечивает превосходные результаты очистки, причем поверхность одновременно практически освобождается от частиц и высушивается. Оказалось, что использование этой комбинации параметров также приводит к очень хорошим свойствам удаления пятен. Способность щетки также подбирать жидкость, в основном, вызвана капиллярными и/или другими адгезионными силами, которые возникают благодаря выбранной линейной массовой плотности щеточных элементов, и возникающих высоких скоростей, с которыми приводится щетка.
Комбинация упомянутых выше параметров, касающихся линейной массовой плотности и осуществляемого центробежного ускорения у концевых частей щеточных элементов, обнаружена не на основании знания предшествующего уровня техники. Предшествующий уровень техники даже не рассматривается с возможностью обеспечения автономного оптимального функционирования только одной вращающейся щетки, которая используется для очистки поверхности и также может поднимать грязь и жидкость.
Для того чтобы осуществить упомянутые выше центробежные ускорения у концевых частей щеточных элементов, приводное средство, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, выполнено с возможностью осуществления угловой скорости щетки, которая лежит в диапазоне 3000-15000 оборотов в минуту, более предпочтительно в диапазоне 5000-8000 оборотов в минуту, во время работы устройства. Эксперименты заявителя показали, что оптимальные результаты очистки могут быть достигнуты, когда щетка приводится с угловой скоростью, составляющей по меньшей мере 6000 оборотов в минуту.
Тем не менее, требуемые ускорения у концевых частей щеточных элементов зависят не только от угловой скорости, но также и от радиуса, соответственно, от диаметра щетки. Следовательно, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, щетка предпочтительно имеет диаметр, который лежит в диапазоне 10-100 мм, более предпочтительно в диапазоне 20-80 мм, наиболее предпочтительно в диапазоне 35-50 мм, когда щеточные элементы находятся в полностью вытянутом состоянии. Длина щеточных элементов предпочтительно лежит в диапазоне 1-20 мм, предпочтительно в диапазоне 8-12 мм, когда щеточные элементы находятся в полностью вытянутом состоянии.
Согласно дополнительному варианту осуществления, вакуумное чистящее устройство содержит вакуумный агрегат для образования разрежения внутри выпускного канала для всасывания частиц грязи и/или жидкости, причем упомянутое разрежение, образованное вакуумным агрегатом, лежит в диапазоне 3-70 мбар, предпочтительно в диапазоне 4-50 мбар, наиболее предпочтительно в диапазоне 5-30 мбар.
В частности, посредством предусмотрения этого вакуумного агрегата может быть улучшен или преодолен так называемый эффект повторного разбрызгивания на поверхность.
В отличие от упомянутых выше диапазонов давления, которые образуются посредством вакуумного агрегата, пылесосы предшествующего уровня техники должны прилагать более высокие разрежения для достижения приемлемых результатов очистки. Тем не менее, благодаря упомянутому выше эффекту отскакивания и специальной технологии интеллигентного отражения частиц грязи к выпускному каналу, а также благодаря упомянутым выше свойствам щетки, очень хорошие результаты очистки могут быть осуществлены уже в упомянутых выше диапазонах давления. Таким образом, также могут быть использованы меньшие вакуумные агрегаты. Посредством этого увеличивается свобода выбора вакуумного насоса.
Настоящее вакуумное чистящее устройство может дополнительно содержать средство позиционирования для позиционирования оси щетки на расстоянии от очищаемой поверхности, которое меньше, чем радиус щетки с полностью вытянутыми щеточными элементами, для осуществления вдавленной части щетки, соприкасающейся с очищаемой поверхностью во время работы, причем эта вдавленная часть лежит в диапазоне 2% - 12% диаметра щетки.
В результате этого, щеточные элементы загибаются, когда щетка соприкасается с полом. Следовательно, как только щеточные элементы приходят в соприкосновение с полом во время вращения щетки, внешний вид щеточных элементов меняется с вытянутого на изогнутый, и как только щеточные элементы теряют соприкосновение с полом во время вращения щетки, внешний вид щеточных элементов меняется с изогнутого на вытянутый. Такие же характеристики щетки возникают, когда концевые части щетки соприкасаются с первой отражающей поверхностью первого отражающего элемента.
Практический диапазон для вдавленной части щетки составляет 2% - 12% диаметра щетки по отношению к полностью вытянутому состоянию щеточных элементов. В практических ситуациях, диаметр щетки, как было упомянуто, может быть определен посредством осуществления специального измерения, например, посредством использования высокоскоростной камеры или стробоскопа, который срабатывает с частотой вращения щетки.
Деформация щеточных элементов или, говоря точнее, скорость, с которой может происходить деформация, также зависит от линейной массовой плотности щеточных элементов. К тому же, линейная массовая плотность щеточных элементов влияет на энергию, которая нужна для вращения щетки. Когда линейная массовая плотность щеточных элементов является относительно низкой, возможность изгибания является относительно высокой, и энергия, необходимая для изгибания щеточных элементов, когда они приходят в соприкосновение с очищаемой поверхностью или с первой отражающей поверхностью, является относительно низкой. Это также означает, что энергия трения, которая образуется между щеточными элементами и полом или первой отражающей поверхностью, является низкой, посредством чего предотвращаются какие либо повреждения. Другими преимущественными эффектами относительно низкой линейной массовой плотности щеточных элементов являются относительно высокое сопротивление износу, относительно небольшая вероятность повреждения твердыми объектами или тому подобным, и возможность следовать очищаемой поверхности таким образом, чтобы соприкосновение сохранялось даже при встрече с существенной неровностью пола.
2
Фактором, который может играть дополнительную роль в функции очистки вращаемой щетки, является плотность размещения щеточных элементов. Когда плотность размещения является достаточно большой, между щеточными элементами могут возникать капиллярные эффекты, которые улучшают быстрое удаление жидкости с очищаемой поверхности. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения плотность размещения щеточных элементов составляет по меньшей мере 30 пучков щеточных элементов на см, причем количество щеточных элементов на пучок составляет по меньшей мере 500.
Расположение щеточных элементов в пучках образует дополнительные капиллярные каналы, посредством этого увеличивая капиллярные силы щетки для поднимания частиц грязи и капель жидкости с очищаемой поверхности.
Как было упомянуто выше, настоящее вакуумное чистящее устройство обладает возможностью достижения крайне хороших результатов очистки. Эти результаты очистки могут быть улучшены еще больше посредством активного смачивания очищаемой поверхности. Это является особенно преимущественным в случае удаления пятен. Жидкость, используемая в процессе улучшения приклеивания частиц грязи к щеточным элементам, может быть подана различными способами. Во-первых, вращаемая щетка и гибкие щеточные элементы могут быть смочены жидкостью, которая присутствует на очищаемой поверхности. Примером такой жидкости является вода или смесь воды и мыла. В качестве альтернативы, жидкость может быть подана на гибкие щеточные элементы посредством активной подачи очищающей жидкости на щетку, например, посредством выдавливания жидкости на щетку, или посредством впрыскивания жидкости в полый центральный элемент щетки.
Следовательно, согласно варианту осуществления, вакуумное чистящее устройство предпочтительно содержит средство для подачи жидкости к щетке с расходом, который меньше, чем 6 мл в минуту на см ширины щетки в направлении прохождения оси щетки. Оказывается, что в подаче жидкости с более высоким расходом нет необходимости, и что упомянутый выше расход является достаточным для того, чтобы жидкость выполняла функцию средства переноса/транспортировки частиц грязи. Таким образом, может быть значительно улучшена возможность удаления пятен с очищаемой поверхности. Преимущество использования лишь небольшого количества жидкости заключается в возможности обработки деликатных поверхностей, даже поверхностей, которые считаются чувствительными к жидкости, такой как вода. К тому же, при том же размере резервуара, содержащего жидкость, подаваемую к щетке, увеличивается время автономности, то есть до опустошения и возникновения необходимости пополнения резервуара проходит больше времени.
Следует заметить, что, вместо использования специально выбранной и активно подаваемой жидкости, также возможно использовать пролитую жидкость, то есть жидкость, которая должна быть удалена с очищаемой поверхности. Примерами являются разлитый кофе, молоко, чай и тому подобное. Это возможно благодаря факту того, что щеточные элементы, как упомянуто ранее, могут удалять жидкость с очищаемой поверхности, и того, что жидкость может быть удалена с щеточных элементов под действием центробежных сил, как описано выше. Упомянутый выше эффект повторного разбрызгивания на поверхность в области между щеткой и поверхностью отскакивания первого отражающего элемента может быть преодолен посредством первого отражающего элемента, который собирает эти повторно разбрызганные жидкость и грязь посредством действия подобно тряпке (при ходе вперед), чтобы остающиеся жидкость и грязь могли быть затем всосаны в случае приложения разрежения с использованием вакуумного агрегата.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты изобретения описаны со ссылкой на изложенный далее вариант (варианты) осуществления. На прилагаемых чертежах:
на Фиг. 1 в поперечном разрезе схематично показан первый вариант осуществления насадочного приспособления вакуумного чистящего устройства согласно настоящему изобретению;
на Фиг. 2 схематично проиллюстрирован технический принцип настоящего изобретения с использованием первого и второго отражающих элементов для отражения и собирания грязи и/или жидкости, причем вакуумное чистящее устройство находится в первом рабочем положении;
на Фиг. 3 схематично проиллюстрирован технический принцип настоящего изобретения с использованием первого и второго отражающих элементов для отражения и собирания грязи и/или жидкости, причем вакуумное чистящее устройство находится во втором рабочем положении;
на Фиг. 4 показан график, предназначенный для иллюстрирования отношения между углом отражения, под которым грязь и/или жидкость покидает первый отражающий элемент, и углом отражения, под которым грязь и/или жидкость покидает второй отражающий элемент;
на Фиг. 5A и 5B схематично показан увеличенный вид первого варианта осуществления насадочного приспособления, показанного на Фиг. 1, для иллюстрирования отражения грязи и/или жидкости у первого и второго отражающих элементов;
на Фиг. 6 схематично проиллюстрирован второй вариант осуществления второго отражающего элемента;
на Фиг. 7A схематично проиллюстрирован выход грязи из щетки, которая используется согласно настоящему изобретению, причем вакуумное чистящее устройство находится во втором рабочем положении; на Фиг. 7B и 7C показаны графики, содержащие соответствующие результаты измерений для разных частиц грязи;
на Фиг. 8A схематично проиллюстрирован выход грязи из щетки, которая используется согласно настоящему изобретению, причем вакуумное чистящее устройство находится в первом рабочем положении; на Фиг. 8B показан график, содержащий соответствующие результаты измерений;
на Фиг. 9 показан схематичный вид в поперечном сечении полностью вакуумного чистящего устройства согласно настоящему изобретению;
на Фиг. 10 показан схематичный вид в поперечном сечении дополнительного варианта осуществления щетки вакуумного чистящего устройства;
на Фиг. 11 показан график, предназначенный для иллюстрирования отношения между угловой скоростью щетки и способностью самоочистки упомянутой щетки; и
на Фиг. 12 показан график, предназначенный для иллюстрирования отношения между центробежным ускорением щетки и способностью самоочистки упомянутой щетки.
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения
На Фиг. 1 показан схематичный вид в поперечном сечении первого варианта осуществления насадочного приспособления 10 вакуумного чистящего устройства 100 согласно настоящему изобретению. Насадочное приспособление 10 содержит щетку 12, которая выполнена с возможностью вращения вокруг оси 14 щетки. Упомянутая щетка 12 предусмотрена с гибкими щеточными элементами 16, которые предпочтительно осуществлены посредством тонких микроволоконных волосков. Гибкие щеточные элементы 16 содержат концевые части 18, которые выполнены с возможностью соприкосновения с очищаемой поверхностью 20 во время вращения щетки 12 и подбирания частиц 22 грязи и/или частиц 24 жидкости с упомянутой поверхности 20 (пол 20) во время периода подбирания, когда щеточные элементы 16 соприкасаются с поверхностью 20.
2
К тому же, насадочное приспособление 10 содержит приводное средство, например, двигатель (не показан), для приведения щетки 12 в заданном направлении 26 вращения. Упомянутое приводное средство предпочтительно выполнено с возможностью осуществления центробежного ускорения у концевых частей 18 щеточных элементов 16, которое, в частности, во время периода отпускания грязи когда щеточные элементы 16 не соприкасаются с поверхностью 20 во время вращения щетки 12, составляет по меньшей мере 3000 м/с.
Щетка 12 по меньшей мере частично окружена кожухом 28 насадки. Расположение щетки 12 внутри кожуха 28 насадки предпочтительно выбрано так, чтобы щетка 12 по меньшей мере частично выступала из нижней стороны 30 кожуха 28 насадки. Во время использования устройства 100, нижняя сторона 30 кожуха 28 насадки обращена к очищаемой поверхности 20.
К тому же, как показано на Фиг. 1, кожух 28 насадки содержит первый отражающий элемент 32. Первый отражающий элемент 32 включает в себя первую поверхность 33 отражателя, которая проходит, по существу, параллельно оси 14 щетки. Первая поверхность 33 отражателя выполнена с возможностью взаимодействия с щеткой 12 во время вращения щетки. Она предпочтительно расположена так, чтобы она соприкасалась с концевыми частями 18 щетки 12 во время вращения щетки 12. Следует заметить, что первая поверхность 33 отражателя не должна обязательно соприкасаться со щеточными элементами 16, пока щетка не вращается. Поскольку щеточные элементы 16 обычно выпрямляются во время вращения щетки, эффективный диаметр щетки 12 обычно увеличивается, когда щетка вращается. Положение первой поверхности 33 отражателя предпочтительно выбрано так, чтобы он соприкасался только с концевыми частями 18 щеточных элементов 16 во время вращения щетки.
Согласно варианту осуществления первая поверхность 33 отражателя также может находиться на небольшом расстоянии от концевых частей щетки (во время вращения щетки 12). Расстояние между первой поверхностью отражателя и концевыми частями щетки, во время вращения щетки, предпочтительно меньше 2 мм, еще более предпочтительно меньше 1 мм.
Первый отражающий элемент 32 предпочтительно является частью кожуха 28 насадки. Он выполняет функцию отражателя, который выпускает частицы 22, 24 грязи и/или жидкости, которые были подобраны щеткой 12 с пола 20. Следовательно, первый отражающий элемент 32 позволяет направлять подобранные частицы 22, 24 грязи и/или жидкости к выпускному каналу 41. Использование этого первого отражающего элемента 32 обеспечивает управляемое отражение грязи у первой поверхности 33 отражателя и предотвращает непредсказуемое рассеивание подобранных частиц 22, 24 грязи и/или жидкости назад и вперед между щеткой 12 и внутренней частью кожуха 28 насадки.
Идея того, как создать предсказуемое и управляемое поведение отражения частиц 22 грязи у первой поверхности 33 отражателя может быть объяснена со ссылкой на Фиг. 7 и 8.
Эксперименты заявителя, в которых высокоскоростная камера записывала, как частицы грязи покидают щетку 12, показали, что направление вхождения в щетку 12 воздействует на так называемый угол α выпускания 22 грязи при покидании щетки 12. На Фиг. 7a и 7b показаны две разные ситуации, а на Фиг. 7b, 7c и 8b показаны соответствующие экспериментальные результаты. На Фиг. 7a проиллюстрировано поведение частиц 22 грязи при ходе вперед насадки 10, причем частицы 22 грязи входят в щетку 12 с левой стороны. Направление перемещения насадки обозначено стрелкой 40. Во время хода вперед (проиллюстрированного на Фиг. 7a) частицы 22 грязи входят в щетку 12 вдоль направления 26 вращения щетки 12.
Соответствующие экспериментальные результаты показаны на Фиг. 7b и 7c. На графиках, проиллюстрированных на этих фигурах, показано отношение угла α выпускания и скорости вращения, с которой вращается щетка 12. На Фиг. 7b показано отношение для риса, который был использован в качестве тестовой грязи, тогда как на Фиг. 7c показано соответствующее отношение для сахара в качестве тестовой грязи. На этих фигурах, на верхних графиках показан верхний предел угла α выпускания. На нижних графиках, наоборот, показан нижний предел угла α выпускания.
Можно видеть, что частицы 22 грязи выпускаются из щетки под углом α выпускания, который лежит в диапазоне, по меньшей мере для риса, 0-25°, когда частицы 22 грязи входят в щетку 12 в направлении вращения щетки (как показано на Фиг. 7a).
На Фиг. 8a показан ход назад насадки, при котором насадка перемещается в противоположных направлениях (по сравнению с направлением стрелки 40 на Фиг. 7a и 8a, которая обозначает направление перемещения насадки 10). На Фиг. 8b показаны соответствующие экспериментальные результаты для риса, используемого в качестве тестовой грязи. Можно видеть, что поведение 22 грязи полностью отличается при ходе назад насадки (см. Фиг. 8) от поведения при ходе вперед насадки (см. Фиг. 7). Частицы 22 грязи, которые входят в щетку 12 во время хода назад против вращения щетки (см. Фиг. 8a), отлетают из щетки 12 под углом α выпускания, который лежит в диапазоне приблизительно 10-60° (см. Фиг. 8b).
Эти эксперименты показывают, что угол α выпускания, под которым частицы 22 грязи выпускаются из щетки 12, как только концевые части теряют соприкосновение с очищаемой поверхностью 20, может быть предсказан. Нужно только знать, с какой стороны частицы 22 грязи входят в щетку 12, либо в направлении вращения щетки 12, либо против направления вращения щетки 12.
1
Поскольку известно, что угол направления отлета частиц 22 грязи лежит в диапазоне 0-25°, когда частицы грязи входят в щетку 12 вдоль направления вращения, это поведение частиц 22 грязи может быть использовано для получения более или менее управляемого поведения у первого отражающего элемента 32 (см. Фиг. 1). Поскольку щетка 12 соприкасается с первой поверхностью 33 отражателя первого отражающего элемента 32 таким же образом, как она соприкасается с очищаемой поверхностью 20 (полом 20), поведение грязи у границы раздела между щеткой 12 и первой поверхностью 33 отражателя является практически таким же, как у границы раздела между щеткой 12 и полом 22. Поскольку частицы 22 грязи в этом положении также входят в щетку 12 вдоль направления 26 вращения, частицы 22 грязи выпускаются из щетки 12 у первой поверхности 33 отражателя под углом 0-25° относительно поверхности 33. Следовательно, первая поверхность 33 отражателя, так сказать, имитирует дополнительное соприкосновение между щеткой 12 и полом 20. Следовательно, благодаря первому отражающему элементу 32, известно то, как частицы грязи отлетают из щетки 12 внутри кожуха 28 насадки, то есть под углом 0-25° относительно первой поверхности 33 отражателя. Иначе говоря, угол α выпускания грязи, возникающий у первой поверхности 33 отражателя (см. Фиг. 2), является практически таким же, как угол α выпускания грязи, возникающий у пола 20, когда частицы 20 грязи входят в щетку 12 вдоль направления 26 вращения щетки (как проиллюстрировано на Фиг. 7a). Следовательно, поведение частиц 22 грязи становится предсказуемым посредством первого отражающего элемента 32.
Это предсказуемое поведение выпускания грязи у первой поверхности 33 отражателя может быть использовано посредством предусмотрения второго отражающего элемента 34, который находится на расстоянии от щетки 12 и первого отражающего элемента 32 (см. Фиг. 1). Упомянутый второй отражающий элемент 34 используется для направления частиц 22, 24 грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки 12 у первой поверхности 33 отражателя, в выпускной канал 41. Следовательно, выпущенные частицы 22, 24 грязи и/или жидкости отражаются у второго отражающего элемента 34 подобно бильярдному шару, который отражается или отклоняется у краев бильярдного стола. Для этого, как схематично показано на Фиг. 2, второй отражающий элемент содержит вторую поверхность 35a отражателя, которая ориентирована поперечно первой поверхности 33 отражателя. Вторая поверхность 35a отражателя выполнена с возможностью отражения частиц 22, 24 грязи и/или жидкости в выпускной канал 41. Очевидно, что вторая поверхность 35a отражателя должна быть по меньшей мере немного наклонена относительно первой поверхности 33 отражателя.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, этот угол γ наклона (см. Фиг. 2) выбирается так, чтобы лежать в диапазоне 5-50°, более предпочтительно в диапазоне 10-40°. Угол γ=30° показал наилучшие результаты поведения отражения грязи. Если первая поверхность 33 отражателя расположена перпендикулярно полу 20, это, конечно же, означает, что γ представляет собой угол между второй поверхностью 35a отражателя и горизонталью (как показано на Фиг. 2). Тем не менее, следует заметить, что первая поверхность 33 отражателя не должна быть обязательно расположена точно перпендикулярно очищаемой поверхности 20. Она также может быть наклонена по отношению к вертикальной оси. Так что, в общем, угол γ наклона лежит между второй поверхностью 35a отражателя и вектором нормали первой поверхности 33 отражателя.
Оказалось, что использование двух отражающих элементов 32, 34 создает хорошо определяемое поведение частиц грязи и позволяет с хорошей управляемостью направлять частицы 22, 24 грязи в выпускной канал 41. Для визуализации траекторий частиц грязи во время их отражения у первого и второго отражающих элементов 32, 34 были выполнены записи высокоскоростной камеры.
2
1
На Фиг. 4 проиллюстрированы экспериментальные результаты этих записей высокоскоростной камеры. На графике показана зависимость угла β падения (относительно вертикальной оси), под которым частицы 22 грязи отскакивают от второй поверхности 35a отражателя, от угла α выпускания грязи у первой поверхности 33 отражателя (относительно горизонтальной оси). Для этих испытаний выбран относительный угол γ=30° (угол между первой поверхностью 33 отражателя и второй поверхностью 35a отражателя).
1
1
1
1
1
На графике показано, что большинство частиц 22 грязи выпускается из щетки 12 у границы раздела между щеткой и первой поверхностью 33 отражателя под углом α=0°. Максимальный угол α, под которым частицы 22 грязи отражаются у первой поверхности 33 отражателя, составляет около α=15°, точно меньше чем α=25° (как объяснено ранее). Это значит, что положение второго отражающего элемента 34 может быть определено достаточно хорошо. Внешняя граница второго отражающего элемента 34 должна быть расположена так, чтобы все частицы 22 грязи, которые отражаются у первой поверхности 23 отражателя под углом α, составляющим максимально 25°, все еще попадали во вторую поверхность 35a отражателя.
2
2
К тому же, на Фиг. 4 показано, что большинство частиц 22 грязи отражается у второй поверхности 35a отражателя под углом β=45°±20°. Иначе говоря, поведение частиц 22 грязи после отражения у второй поверхности 35a отражателя все еще является предсказуемым. Эксперименты показали, что большинство частиц 22 грязи покидает второй отражающий элемент 34 под углом β в диапазоне 20-50°. Это поведение частиц грязи очень важно знать, так как это помогает проектировать конфигурацию манипуляции грязью.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, второй отражающий элемент 34 предпочтительно содержит не только вторую поверхность 35a отражателя, но также и дополнительные поверхности 35b, 35c отражателя, которые далее обозначены как третья поверхность 35b отражателя и четвертая поверхность 35c отражателя. Увеличенный вид такого отражающего элемента 34 показан на Фиг. 5a и 5b. Как показано на этих чертежах, второй отражающий элемент 34 содержит третью поверхность 35b отражателя, расположенную вблизи от второй поверхности 35a отражателя, и четвертую поверхность 35c отражателя, расположенную вблизи от третьей поверхности 35b отражателя. Все эти поверхности 35a-c отражателя расположены поперечно друг другу. Они образуют что-то вроде дугообразной направляющей конструкции, которая обращена в выпускной канал 41. Устройства и положения поверхностей 35a-c отражателя получены из экспериментальных результатов (поведение частиц грязи), которые описаны выше со ссылкой на Фиг. 4.
Как показано на Фиг. 5a и 5b, второй отражающий элемент 34 имеет форму согнутой дуги. Такая форма второго отражающего элемента 34 является особенно преимущественной, поскольку она обеспечивает устройство с экономией пространства. Таким образом, высота и, более того, длина кожуха 28 насадки могут быть настолько малыми, насколько это возможно.
1
К тому же, на Фиг. 5a и 5b показано поведение отражения иллюстративных частиц 22 грязи. Траектории (см. ссылочную позицию 39) обозначают то как частицы 22 грязи отскакивают вперед и назад между поверхностями 35a, 35b и 35c отражателя в выпускной канал 41. На Фиг. 5a схематично проиллюстрирована частица 22 грязи, которая выпущена из щетки 12 у первой поверхности 33 отражателя с углом α около 20°. Затем эта частица 22 грязи отражается у второй поверхности 35a отражателя и затем может следовать либо траектории 39a, либо траектории 39b, либо траектории 39c, или любой траектории между ними (не показано явно). Она отражается либо у третьей поверхности 35b отражателя, и/или у четвертой поверхности 35c отражателя, так что в итоге она попадает в выпускной канал 41, из которого она может быть всосана посредством вакуумного агрегата.
1
На Фиг. 5b показана ситуация для частицы 22 грязи, которая выпускается из щетки 12 у первой поверхности 23 отражателя под углом α, составляющим 0°. В этом случае, частица 22 грязи следует траектории 39d или 39e и отражается у третьей поверхности 35b отражателя и/или у четвертой поверхности 35c отражателя для того, чтобы быть направленной в выпускной канал 41.
Благодаря углу γ наклона (углу между второй поверхностью 35a отражателя и первой поверхностью 33 отражателя) частицы 22 грязи в любом случае отражаются от щетки 12. Следует заметить, что на практике частицы 22 грязи не следуют точно показанным траекториям 39 так прямо, как это проиллюстрировано на Фиг. 5a и 5b, поскольку частицы грязи обычно не показывают идеально упругое поведение. Траектории, проиллюстрированные на Фиг. 5a и 5b, только схематично показывают поведение частицы.
На Фиг. 6 показан второй отражающий элемент 34 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. В отличие от варианта осуществления, показанного на Фиг. 5a и 5b, вторая поверхность 35' отражателя имеет скругленную форму. Вторая поверхность 35' отражателя выполнена как изогнутая поверхность, которая обращена к выпускному каналу 41. Как и раньше, форма этой изогнутой поверхности 35' выполнена с возможностью направления частиц 22, 24 грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки 12 у первой поверхности 33 отражателя, в выпускной канал 41. Иллюстративная траектория 39f показывает, что такая изогнутая поверхность 35' приводит к поведению отражения частиц 22 грязи, очень похожему на случай с плоскими поверхностями 35a-c отражателя.
На Фиг. 2 и 3 проиллюстрирована дополнительная функция первого отражающего элемента 32. Первый отражающий элемент 32 также выполняет функцию так называемого элемента отскакивания. Он гарантирует, что также собираются и поднимаются частицы 22, 24 грязи и/или жидкости, которые уже выпущены из щетки 12, как только концевые части 18 щетки 12 теряют соприкосновение с полом 20. Для этого первый отражающий элемент 32 содержит поверхность 37 отскакивания, которая расположена вблизи от первой поверхности 33 отражателя. В проиллюстрированном примере, эти две поверхности 33, 37 являются одной и той же поверхностью, причем верхняя часть упомянутой поверхности, которая находится дальше всего от пола 20, обозначена как первая поверхность 33 отражателя, а нижняя часть упомянутой поверхности, которая расположена ближе к полу, обозначена как поверхность 37 отскакивания.
Частицы 22, 24 грязи и/или жидкости, которые выпускаются из щетки 12, как только щеточные элементы 16 теряют соприкосновение с полом 20, могут отлетать к упомянутой поверхности 37 отскакивания. Эти частицы 22, 24 грязи и/или жидкости могут отскакивать обратно к щетке 12 и снова отлетать посредством вращающейся щетки 12. Таким образом, частицы грязи подбираются посредством щетки 12, при этом зигзагообразно отскакивая вперед и назад между щеткой и поверхностью 37 отскакивания.
Описанное зигзагообразное поднимание является результатом факта того, что частицы 22 грязи отклоняются у поверхности 37 отскакивания, так что частицы 22 грязи автоматически перемещаются относительно вверх, отскакивая от поверхности 37 отскакивания. Ударяясь снова о щеточные элементы 16 после отскакивания от поверхности 37 отскакивания, частицы 22 грязи перемещаются далее вверх из-за вращения щетки 12, которое в этом положении направлено вверх. После нескольких ударов о поверхность 37 отскакивания и о щетку 12, частицы 22 грязи автоматически поднимаются от пола 20. Как только частицы 22 грязи достигают верхней части первого отражающего элемента 32, где щетка 12 соприкасается с первой поверхностью 33 отражателя, частицы 22 грязи отражаются ко второму отражающему элементу 34, как объяснено выше.
Для того, чтобы учитывать разные поведения частиц 22 грязи при ходе вперед по сравнению с ходом назад насадки 10, предусмотрено регулировочное средство 42 (показанное только схематично стрелкой на Фиг. 2 и 3), которое выполнено с возможностью регулировки положения первого отражающего элемента 32 относительно поверхности 20. Регулировочное средство 42 регулирует положение первого отражающего элемента 32 в зависимости от направления перемещения 40 насадки 10. Элемент 32 отскакивания при ходе вперед, когда частицы 22 грязи входят в щетку 12 в направлении вращения щетки, предпочтительно расположен на расстоянии d1, равной нулю, до поверхности 20. Эта ситуация схематично показана на Фиг. 2. Следует заметить, что "ход вперед" в настоящем контексте обозначает направление перемещения насадки, в котором первый отражающий элемент, при взгляде в направлении перемещения устройства, расположен за щеткой (см. Фиг. 2). "Ход назад", наоборот, обозначает противоположное направление перемещения насадки (см. Фиг. 3).
Как показано на Фиг. 2, первый отражающий элемент 32 во время хода вперед находится в своем самом нижнем положении, так что никакие частицы 22 грязи не могут покидать насадку 10 без отскакивания вперед и назад между поверхностью 37 отскакивания и щеткой 12. Даже если частица 22 грязи выпускается из щетки под углом α=0° (параллельно поверхности 20), она отскакивает от поверхности 37 отскакивания и, таким образом, отбрасывается обратно к щетке 12. Частица 22, которая таким образом отбрасывается обратно к щетке 12, встречается со щеткой 12 против направления вращения щетки, так что происходит такая же ситуация, как при ходе назад. Таким образом, в результате получается увеличенный угол α выпускания, так что частицы 22 грязи могут быть подняты зигзагообразно, как описано выше.
На Фиг. 3 схематично показана ситуация для хода назад насадки 10, в которой частицы 22 грязи входят в щетку 12 против вращения. Как показали описанные выше эксперименты, угол α выпускания в этой ситуации лежит в диапазоне 10-60° (см. Фиг. 8a, 8b). Обнаружено, что это является хорошим компромиссом для расположения первого отражающего элемента 32 в этой ситуации на расстоянии d2 от поверхности.
Расстояние d2 между первым отражающим элементом 32 и поверхностью 20 в этой ситуации предпочтительно выбирается так, чтобы быть равным d3*tan(α), где α имеет максимальную величину 20°. Расстояние d3 обозначает расстояние между щеткой 12 и поверхностью 37 отскакивания. Это расстояние измеряется от точки, в которой концевые части 18 щеточных элементов 16 теряют соприкосновение с поверхностью 20 во время вращения щетки, поскольку это точка, в которой частицы 22, 24 грязи и/или жидкости обычно выпускаются из щетки 12.
Поскольку оказалось, что наименьший угол α выпускания грязи, который возникает при ходе назад, составляет около 10° (см. Фиг. 8B), более или менее все частицы грязи отскакивают от поверхности 37 отскакивания, если первый отражающий элемент 32 расположен на расстоянии d2=d3 * tan(10°) от поверхности 20. Таким образом, с использованием упомянутой выше технологии отскакивания, это приводит к отношению подбирания пыли (dust pick up ratio (dpu)), составляющему около 100%. Тем не менее, зазор между нижней поверхностью первого отражающего элемента 32 и очищаемой поверхностью 20 не должен быть слишком маленьким. Иначе более крупные частицы 22 грязи не могут входить в выпускной канал 41 при ходе назад. Таким образом, расстояние d2 должно лежать в диапазоне 0,3-7 мм, предпочтительно в диапазоне 0,5-5 мм, и наиболее предпочтительно в диапазоне 1-3 мм.
Более того, упомянутое выше геометрическое отношение для d2 зависит от d3. Расстояние d3 между щеткой 12 и поверхностью 37 отскакивания, наоборот, не должно быть слишком большим, поскольку это расстояние d3 ограничено кинетической энергией частиц 22 грязи. Иначе говоря, частицы 22 грязи не могут достигать поверхности 37 отскакивания, соответственно, отскакивая к щетке 12, когда расстояние d3 становится слишком большим. При перемещении от щетки 12 к первому отражающему элементу 32 кинетическая энергия частиц 22 грязи теряется из-за воздушного сопротивления частиц 22 грязи. Поскольку должно оставаться достаточно энергии для отскакивания обратно от поверхности 37 отскакивания в щетку 12, расстояние d3 не должно превышать величины около 3-4 см.
Упомянутые выше ограничения для d2 и d3 могут быть хорошо соблюдены при выборе расстояния d2, меньшего или равного d3*tan(20°). Если d2 задано как точно равное d3*tan(20°), в результате dpu (отношение подбирания пыли (dust pick-up ratio)) оказывается около 80%, что все еще является лучшим результатом очистки по сравнению с устройствами предшествующего уровня техники, которые используют только комбинацию щетки и источника вакуума и посредством этого достигают dpu 75%.
Регулировочное средство 42 для регулировки положения первого отражающего элемента 32 в зависимости от направления 40 перемещения может быть осуществлено множеством разных способов. Одна возможность регулировки положения d2 первого отражающего элемента 32 заключается в выполнении первого отражающего элемента 32 в форме скребка (гибкой резиновой губки), который скользит по поверхности 20 в направлении вперед и поднимается посредством шипов, которые расположены на нижней стороне скребка для того, чтобы заставлять его переворачиваться и подниматься на упомянутое выше расстояние d2, когда устройство 100 перемещается в направлении назад. В этой системе первая поверхность 33 отражателя является частью скребка. Как было объяснено, скребок выполняет функцию элемента отскакивания и отражающего элемента.
Далее представлены дополнительные свойства щетки 12 и скорость вращения, с которой вращается щетка 12. Щетка 12 предпочтительно имеет диаметр, лежащий в диапазоне 20-80 мм, и приводное средство может быть выполнено с возможностью вращения щетки 12 с угловой скоростью, которая составляет по меньшей мере 3000 оборотов в минуту, предпочтительно с угловой скоростью около 6000 об/мин и выше. Ширина щетки 12, то есть, размер щетки 12 в направлении, в котором проходит ось 14 вращения щетки 12, может составлять, например, порядка 25 см.
2
На наружной поверхности центрального элемента 52 щетки 12 предусмотрены пучки 54. Каждый пучок 54 содержит сотни волоконных элементов, которые называются щеточными элементами 16. Например, щеточные элементы 16 выполнены из полиэстера или нейлона с диаметром порядка 10 мкм, и с величиной Децитекс менее 150 г на 10 км. Плотность размещения щеточных элементов 16 на наружной поверхности центрального элемента 52 щетки 12 может составлять по меньшей мере 30 пучков 54 на см.
Щеточные элементы 16 могут быть расположены достаточно хаотично, то есть, не на фиксированных расстояниях друг от друга. К тому же, следует заметить, что наружная поверхность щеточных элементов 16 может быть неровной, что улучшает способность щеточных элементов 16 захватывать капли 24 жидкости и частицы 22 грязи. В частности, щеточные элементы 16 могут представлять собой так называемые микроволокна, которые не имеют гладкой и более или менее круглой окружности, но которые имеют грубую и более или менее звездообразную окружность с пазами и канавками. Щеточные элементы 16 не должны быть обязательно одинаковыми, но предпочтительно линейная массовая плотность большинства щеточных элементов 16 щетки 12 соответствует требованию, заключающемуся в том, что она должна быть менее 150 г на 10 км, по меньшей мере у концевых частей 18.
Посредством вращающейся щетки 12, в частности, посредством щеточных элементов 16 вращающейся щетки 12, частицы 22 грязи и жидкости 24 подбираются с поверхности 20 и переносятся к выпускному каналу 72 внутри вакуумного чистящего устройства 100, как объяснено выше. Ускорения, возникающие у концевых частей 18 щеточных элементов 16, заставляют частицы 22 грязи и капли 24 жидкости автоматически выпускаться из щетки 12, когда щеточные элементы 16 теряют соприкосновение с полом 20 во время их вращения. Тогда большинство частиц отскакивает от поверхности 37 отскакивания первого отражающего элемента 32. Поскольку не все частицы 22 грязи и капли 24 жидкости попадают в поверхности 37 отскакивания и поднимаются, как описано выше, или могут быть всосаны непосредственно вакуумным агрегатом 38, небольшое количество грязи и жидкости отлетает обратно на поверхность 20 в области, в которой щеточные элементы 16 теряют соприкосновение с поверхностью 20. Тем не менее, этот эффект повторного разбрызгивания на поверхность 20 преодолевается посредством первого отражающего элемента 32, который собирает эти повторно разбрызганные жидкость и грязь, действуя как что-то вроде тряпки при ходе вперед, так что остающиеся жидкость 24 и грязь 22 могут быть затем повторно всосаны благодаря приложенному разрежению. Следовательно, жидкость 24 и грязь 22 не покидают снова кожух 28 без отскакивания вверх, затем отражаются от первой отражающей поверхности 32 ко второй отражающей поверхности 35a и, наконец, всасываются.
Из описанного выше следует, что щетка 12 согласно настоящему изобретению предпочтительно имеет следующие свойства:
- мягкие пучки 54 с гибкими щеточными элементами 16 вытягиваются посредством центробежных сил во время свободной от соприкосновения части оборота щетки 12;
- возможно иметь идеальное прилегание между щеткой 12 и очищаемой поверхностью 20, поскольку мягкие пучки 54 изгибаются, как только они соприкасаются с поверхностью 20, и выпрямляются при возникающей возможности под действием центробежных сил;
- щетка 12 постоянно самоочищается благодаря достаточно высоким силам ускорения, вследствие чего обеспечивается постоянный результат очистки;
- образование тепла между поверхностью 20 и щеткой 12 является минимальным благодаря очень низкой жесткости на изгиб пучков 54;
- могут быть осуществлены очень равномерное подбирание жидкости с поверхности 20 и очень равномерный общий результат очистки, даже если на поверхности 20 присутствуют складки или выбоины, на основании факта того, что жидкость 24 подбирается пучками 54, а не потоком воздуха, как во многих обычных устройствах; и
- грязь 22 удаляется с поверхности 20 аккуратно, но эффективно, посредством пучков 54, посредством чего может быть осуществлено наиболее эффективное использование энергии на основании низкой жесткости щеточных элементов 16.
На основании относительно низкой величины линейной массовой плотности, щеточные элементы 16 могут иметь очень низкую жесткость на изгиб, и, при упаковывании в пучки 54, могут не обладать возможностью сохранения их исходной формы. В обычных щетках, щеточные элементы отпружинивают при отпускании. Тем не менее, щеточные элементы 16, имеющие упомянутую очень низкую жесткость на изгиб, не делают этого, поскольку силы упругости так малы, что они не могут превосходить силы внутреннего трения, которые существуют между отдельными щеточными элементами 16. Следовательно, пучки 54 остаются смятыми после деформации и вытягиваются только при вращении щетки 12.
По сравнению с обычными устройствами, содержащими твердые щетки для соприкосновения с очищаемой поверхностью, щетка 12, которая предпочтительно используется согласно варианту осуществления настоящего изобретения, может достигать значительно более хороших результатов очистки благодаря принципу работы, согласно которому щеточные элементы 16 используются для подбирания жидкости 24 и грязи 22 и удаления жидкости 24 и грязи 22 от очищаемой поверхности 20, причем жидкость 24 и грязь 22 отбрасываются щеточными элементами 16 до того, как они снова соприкоснутся с поверхностью 20 при следующем обороте.
В результате факта того, что щетка 12 вдавлена очищаемой поверхностью 20, щетка 12 действует как что-то вроде шестеренчатого насоса, который выкачивает воздух изнутри кожуха 28 насадки наружу. Этот эффект является нежелательным, поскольку частицы 22 грязи сдуваются и капли жидкости 24 образуются в положениях, в которых щетка 12 не может их достать, и могут падать в неожиданные моменты во время процесса очистки.
Для того, чтобы компенсировать упомянутый эффект выкачивания, предложено средство для образования потока воздуха в области, в которой щетка 12 соприкасается с поверхностью 20, причем этот поток воздуха используется для компенсации потока воздуха, образуемого щеткой 12.
Это средство может быть осуществлено различными способами. Первая возможность осуществления показана на Фиг. 1, где небольшое отверстие 58 расположено между кожухом 28 насадки и щеткой 12 в положении, в котором щеточные элементы 16 покидают кожух 28 насадки во время вращения щетки 12. Это отверстие 58 осуществляет дополнительный всасывающий вход, который образует разрежение в области, в которой щеточные элементы 16 начинают соприкасаться с поверхностью 20. Это разрежение образует поток воздуха, который противодействует нежелательному турбулентному потоку воздуха, который образуется спереди щетки 12 из-за ее вращения во время использования.
Вторая возможность противодействия нежелательному турбулентному потоку воздуха спереди щетки 12 заключается в оснащении щетки 12 пучками 54 щеточных элементов 16, которые расположены на щетке 12 рядами, так чтобы необходимая мощность всасывания была значительно уменьшена.
К тому же, возможно использовать отражатель для вдавливания щетки 12 в положении, при взгляде в направлении 26 вращения, перед соприкосновением щетки 12 с поверхностью 20 (в положении малого отверстия 58 или вместо малого отверстия 58, соответственно). Отражатель выполняет функцию сдавливания щеточных элементов 16 друг с другом посредством их отклонения. Таким образом, воздух, который присутствует в пространстве между щеточными элементами 16, выталкивается из упомянутого пространства. Когда щеточные элементы 16, после покидания отражателя, снова расходятся друг от друга, пространство между щеточными элементами 16 увеличивается, и воздух всасывается в щетку 12, при этом создается разрежение, которое всасывает частицы грязи 22 и жидкости 24. Это, опять же, обеспечивает компенсацию потока воздуха, который образуется вращающейся щеткой 12. Примеры упомянутых отражателей можно найти в документах PCT/IB2009/054333 и PCT/IB2009/054334, которые оба зарегистрированы на имя Заявителя.
Поток воздуха, который нужно компенсировать, может быть рассчитан с использованием следующего уравнения:
c
2
Φ = π*f*W*F*(D*I-I),
где:
c
3
Φ = поток воздуха, который нужно компенсировать (м/с);
f = частота щетки (Гц);
W = ширина щетки 12 (м);
F = коэффициент компенсации щетки (-);
D = диаметр щетки 12 (м);
I = вдавливание щетки 12 посредством поверхности 20 (м).
В практическом примере, f=133 Гц, W=0,25 м, D=0,044 м, и I=0,003 м. Что касается коэффициента компенсации щетки, следует заметить, что этот коэффициент определяется на основании экспериментов со щеткой, имеющей упомянутые выше признаки, и оказывается равным 0,4. С упомянутыми величинами обнаруживается следующий компенсирующий поток:
3
Φc = π*133*0,25*0,4*(0,044*0,003-0,0032) = 0,005015 м/с.
Следовательно, в этом примере, преимущественным является компенсирующий поток воздуха около 5 литров в секунду. Такой поток воздуха может быть очень хорошо осуществлен на практике с одной из возможностей осуществления, иллюстративно упомянутой выше, чтобы нежелательный эффект выкачивания щетки 12 был действительно исключен.
На Фиг. 9 показан вид целиком вакуумного чистящего устройства 100 согласно настоящему изобретению. Согласно этой схеме вакуумное чистящее устройство 100 содержит кожух 28 насадки, в котором щетка 12 установлена с возможностью вращения на оси 14 щетки. Приводное средство, которое может быть осуществлено посредством обычного двигателя, такого как, например, электродвигатель (не показан), предпочтительно присоединено к оси 14 щетки или даже расположено на ней с целью приведения щетки 12 во вращение. Следует заметить, что двигатель также может быть расположен в любом другом подходящем положении внутри вакуумного чистящего устройства 100.
В кожухе 28 насадки расположены колеса (не показаны) для удерживания оси 14 вращения щетки 12 на заданном расстоянии от очищаемой поверхности 20, причем расстояние выбрано так, что щетка 12 является зазубренной. Предпочтительно, диапазон зубчатости составляет 2%-12% от диаметра щетки 12 по отношению к полностью вытянутому состоянию щеточных элементов 16. Следовательно, когда диаметр составляет порядка 50 мм, диапазон зубчатости может составлять 1-6 мм.
Помимо кожуха 28 насадки, щетки 12 и первого отражающего элемента 32, вакуумное чистящее устройство 100 предпочтительно предусмотрено со следующими компонентами:
- рукояткой 64, которая позволяет пользователю легко манипулировать вакуумным чистящим устройством 100;
- резервуаром 66 для содержания очищающей жидкости 68, такой как вода;
- контейнером 70 для сбора мусора (также называемым пылесборником) для принятия частиц жидкости 24 и 22 грязи, подбираемых с очищаемой поверхности 20;
- выпускным каналом 72 (например, полой трубкой), соединяющим контейнер 70 для сбора мусора с внутренней частью кожуха 28 насадки; и
- вакуумным вентиляторным агрегатом 38, расположенным на стороне камеры 70 для сбора мусора, которая противоположна стороне, на которой расположен выпускной канал 72.
Для ясности следует заметить, что в объеме настоящего изобретения возможны другие и/или дополнительные конструктивные детали. Также, вакуумный вентиляторный агрегат 38 может быть расположен на другой стороне камеры 70 для сбора мусора, а не на стороне, которая является противоположной стороне, на которой расположен выпускной канал 72.
Согласно варианту осуществления, который показан на Фиг. 10, щетка 12 содержит центральный элемент 52. Этот центральный элемент 52 выполнен в форме полой трубки, предусмотренной с несколькими каналами 74, проходящими через стенку 76 центрального элемента 52. Для передачи очищающей текучей среды 68 из резервуара 66 вовнутрь полого центрального элемента 52 щетки 12 может быть предусмотрена, например, гибкая трубка 78, которая ведет вовнутрь центрального элемента 52.
Согласно этому варианту осуществления очищающая текучая среда 68 может быть подана в полый центральный элемент 52, посредством чего, во время вращения щетки 12, жидкость 68 покидает полый центральный элемент 52 через каналы 74, и увлажняет щеточные элементы 16. Таким образом, жидкость 68 также разбрызгивается или падает на очищаемую поверхность 20. Таким образом, очищаемая поверхность 20 становится увлажненной очищающей жидкостью 68. Благодаря этому в особенности улучшается приклеивание частиц 22 грязи к щеточным элементам 16 и, следовательно, улучшается возможность удаления пятен с очищаемой поверхности 20.
Согласно настоящему изобретению, расход, с которым жидкость 68 подается в полый центральный элемент 52, может быть довольно маленьким, причем максимальный расход может составлять, например, 6 мл в минуту на см ширины щетки 12.
Тем не менее, следует заметить, что признак активной подачи воды 68 на очищаемую поверхность 20 с использованием полых каналов 74 внутри щетки 12 является необязательным и не является необходимым признаком. В качестве альтернативы, очищающая жидкость может быть подана посредством брызгания на щетку 12 снаружи или просто посредством погружения щетки 12 в очищающую воду перед использованием. Вместо использования специально выбранной жидкости, также возможно использовать уже пролитую жидкость, то есть жидкость, которую нужно убрать с очищаемой поверхности 20.
Подбирание очищающей воды 68 с пола выполняется, как уже упомянуто выше. По сравнению с обычными устройствами, содержащими твердые щетки, которые не могут подбирать воду, щетка 12, используемая согласно настоящему изобретению, может подбирать воду. Таким образом, достигаются значительно более хорошие результаты очистки.
Технические параметры, относящиеся к щетке 12, щеточным элементам 16 и приводному средству, являются результатом экспериментов, которые выполнены в контексте настоящего изобретения.
Далее описан один из экспериментов с его результатами. Испытываемые щетки были оснащены разными типами волоконных материалов, используемых для щеточных элементов 16, включая относительно толстые волокна и относительно тонкие волокна. К тому же, изменялись плотность размещения, а также величины Децитекс. Конкретные данные по разным щеткам приведены в следующей таблице.
Плотность размеще-ния(# пучков /см<sup>2</sup>)
Волокон в пучке
Величина децитекс(г/10 км)
Материал волокна
Длина волокна(мм)
Внешний вид волокна
Щетка 1
160
9
113,5
нейлон
10
упругое, прямое
Щетка 2
25
35
31,0
нейлон
11
достаточно твердое, загнутое
Щетка 3
40
90
16,1
-
11
очень мягкое,
витое
Щетка 4
50
798
0,8
полиэстер
11
очень мягкое, витое
Эксперимент включает в себя вращение щетки при одинаковых условиях и оценку результатов очистки, износа и передачи энергии щетки 12 на обрабатываемую поверхность 20. Посредством этого обеспечивается определение образования тепла на поверхности 20. Результат эксперимента отражен в следующей таблице, в которой оценка 5 используется для обозначения наилучших результатов, а более низкие оценки используются для обозначения худших результатов.
Удаление пятен
Подбирание воды
Износ
Передача энергии 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
Среди прочего, эксперимент подтверждает возможность наличия щеточных элементов 16 с линейной массовой плотностью в диапазоне 100-150 г на 10 км, и получения полезных результатов очистки, несмотря на то, что подбирание воды, поведение износа и потребление энергии не кажутся сравнительно хорошими. В итоге выяснено, что соответствующая предельная величина линейной массовой плотности составляет 150 г на 10 км. Тем не менее, ясно, что результаты очистки и все прочие результаты являются очень хорошими с гораздо меньшей линейной массовой плотностью. Следовательно, предпочтительным является применение более низких предельных величин, таких как 125 г на 10 км, 50 г на 10 км, 20 г на 10 км, или даже 5 г на 10 км. С величинами последнего порядка обеспечиваются превосходные результаты, оптимальное подбирание воды, минимальный износ и достаточно низкое потребление энергии и образование тепла на поверхности 20.
2
Следует заметить, что минимальная величина 3000 м/с в отношении ускорения, которое преобладает у концевых частей 18 щеточных элементов 16 в некоторый период оборота щетки 12, в частности, в некоторый период во время периода отпускания грязи, в котором нет соприкосновения между щеточными элементами 16 и поверхностью 20, поддерживается результатами экспериментов, которые были выполнены в контексте настоящего изобретения.
Далее описан один из экспериментов с его результатами. К эксперименту применимы следующие условия:
2
1) На вале двигателя устанавливается щетка 12, имеющая диаметр 46 мм, ширину приблизительно 12 см и полиэстерные щеточные элементы 16 с линейной массовой плотностью около 0,8 г на 10 км, расположенные в пучках 54 из около 800 щеточных элементов 16, приблизительно по 50 пучков 54 на см.
2) Определяется вес сборки щетки 12 и двигателя.
3) Источник энергии двигателя присоединяется к таймеру для остановки двигателя после периода работы в 1 секунду или периода работы в 4 секунды.
4) Щетка 12 погружается в воду, так чтобы щетка 12 была полностью насыщена водой. Следует заметить, что используемая щетка 12, как оказалось, может поглощать приблизительно 70 г полного веса воды.
5) Щетка 12 вращается с угловой скоростью 1950 оборотов в минуту и останавливается через 1 секунду или 4 секунды.
6) Определяется вес сборки щетки 12 и двигателя, и вычисляется разность по отношению к сухому весу, который определяется на этапе 2).
7) Этапы 4)-6) повторяются для других величин угловой скорости, в частности, для величин, показанных в следующей таблице, которая дополнительно содержит величины веса воды, все еще присутствующей на щетке 12 при остановках через 1 секунду и 4 секунды, и величины соответствующего центробежного ускорения, которое может быть вычислено согласно следующему уравнению:
2
a = (2*π*f)*R,
в котором:
2
a = центробежное ускорение (м/с);
f = частота щетки (Гц);
R = радиус щетки 12 (м).
Угловая скорость(оборотов в минуту)
Вес воды, присутствующей после 1 с(г)
Вес воды, присутствующей после 4 с(г)
Центробежное ускорение(м/с<sup>2</sup>)
1950
8,27
7,50
959
2480
5,70
4,57
1551
3080
3,70
3,11
2393
4280
2,52
1,97
4620
5540
1,95
1,35
7741
6830
1,72
1,14
11765
7910
1,48
1,00
15780
9140
1,34
0,94
21069
Отношение, обнаруженное между угловой скоростью и весом воды, для двух разных остановок показано на графике на Фиг. 13, и обнаруженное отношение, обнаруженное между центробежным ускорением и весом воды, для двух разных остановок показано на графике на Фиг. 12, причем вес воды показан на вертикальной оси на обоих графиках. На графике на Фиг. 11 видно, что выпускание воды щеткой 12 сильно уменьшается, когда угловая скорость ниже, чем около 4000 об/мин. Также, она, похоже, является довольно стабильной при угловых скоростях, которые превышают 6000 об/мин - 7000 об/мин.
2
2
Переход выпускания воды щеткой 12 можно видеть при угловой скорости 3500 оборотов в минуту, которая соответствует центробежному ускорению 3090 м/с. Для иллюстрации этого факта, графики на Фиг. 11 и 12 содержат вертикальную линию, обозначающую величины 3500 об/мин и 3090 м/с, соответственно.
2
На основании результатов эксперимента, как объяснено выше, можно заключить, что величина 3000 м/с в отношении ускорения у концевых частей 18 щеточных элементов 16 во время периода без соприкосновения является реалистичной минимальной величиной при учете способности самоочистки щеточных элементов 16, которые должны иметь линейную массовую плотность, которая ниже, чем 150 г на 10 км, по меньшей мере у концевых частей 18. Должное выполнение функции самоочистки является важным для обеспечения хороших результатов очистки, как уже было объяснено выше.
2
2
Для ясности, следует заметить, что в вакуумном чистящем устройстве 100 согласно настоящему изобретению, центробежное ускорение может быть меньше, чем 3000 м/с. Причиной является то, что ускорение, которое возникает у концевых частей 18 щеточных элементов 16, когда щеточные элементы 16 выпрямляются, может быть ожидаемо больше, чем нормальное центробежное ускорение. Эксперимент показывает, что в отношении ускорения действительной является минимальная величина 3000 м/с, которая представляет собой нормальное, центробежное ускорение в случае эксперимента, и которое может быть более высоким ускорением, которое вызвано специфическим поведением щеточных элементов 16, когда в действительном вакуумном чистящем устройстве 100 согласно настоящему изобретению период подбирания грязи закончился и существует пространство для выпрямления, что оставляет возможность более низкого нормального, центробежного ускорения в ходе других периодов вращения (например, в ходе периода подбирания грязи).
Даже несмотря на то, что предпочтительной согласно настоящему изобретению является единственная щетка, ясно, что также могут быть использованы дополнительные щетки без отхода от объема настоящего изобретения. К тому же, следует заметить, что упомянутые выше параметры щетки являются необязательными параметрами, которые могут быть использованы для дополнительного увеличения эффекта очистки.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что объем настоящего изобретения не ограничен обсужденными выше примерами, и что они могут быть подвергнуты многочисленным изменениям и модификациям без отхода от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в описании, эти чертежи и описание следует воспринимать только как иллюстративные и приведенные в качестве примера, и не как ограничивающие. Настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления.
2
Для понятности, следует заметить, что полностью вытянутое состояние щеточных элементов 16 является состоянием, в котором щеточные элементы 16 полностью проходят в радиальном направлении по отношению к оси 14 вращения щетки 12, причем в щеточных элементах 16 нет загнутой концевой части. Это состояние может быть осуществлено, когда щетка 12 вращается с нормальной рабочей скоростью, которая является скоростью, при которой может быть осуществлено ускорение 3000 м/с у концевых частей 18 щеточных элементов 16. Только часть щеточных элементов 16 щетки 12 может находиться в полностью вытянутом состоянии, тогда как другая часть не может, по причине препятствий, с которыми сталкиваются щеточные элементы 16. Как правило, диаметр D щетки 12 определяется со всеми щеточными элементами 16 в полностью вытянутом состоянии.
Концевые части 18 щеточных элементов 16 представляют собой внешние части щеточных элементов 16 при взгляде в радиальном направлении, то есть, части, которые являются наиболее удаленными от оси 14 вращения. В частности, концевые части 18 представляют собой части, которые используются для подбирания частиц 22 грязи и жидкости, и которые выполнены с возможностью скольжения по очищаемой поверхности 20. В случае если щетка 12 является вдавленной по отношению к поверхности 20, длина концевой части приблизительно равна вдавленной части.
Несмотря на то, что изобретение проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в предшествующем описании, эти чертежи и описание следует воспринимать как иллюстративные и приведенные в качестве примера, и не как ограничивающие; изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления. Из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения специалист в данной области техники может понять и выполнить другие разновидности описанных вариантов осуществления при осуществлении заявленного изобретения.
В прилагаемой формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, и неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множества. Единственный элемент или другая единица может выполнять функции нескольких предметов, изложенных в формуле изобретения. Сам факт того, что некоторые меры изложены в отдельных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможности преимущественного использования комбинации этих мер. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует понимать как ограничивающие объем изобретения.