НАСАДКА ДЛЯ ЧИСТЯЩЕГО УСТРОЙСТВА
CLEANING DEVICE NOZZLE

Настоящая заявка является национальной фазой по правилу 35 Кодекса США параграф 371 международной заявки PCT/EP2013/076490, поданной 13/12/2013 с пунктами формулы Европейской заявки № 12197641.9, поданной 18/12/2012. Эти заявки включены в настоящее описание путем ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится в целом к области приспособлений для очистки твердых полов и уборки пылесосом. Настоящее изобретение, более точно, относится к конструкции насадки для устройства для уборки пола. Более того, настоящее изобретение относится к устройству для уборки пола, содержащему такую конструкцию насадки.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Уборка твердых полов в настоящее время осуществляется путем первоначальной уборки пылесосом, а затем их мытья. Пылесос удаляет крупные частицы грязи, в то время как мытье удаляет разводы. Множество приспособлений предшествующего уровня техники, особенно предназначенных для сектора профессиональной уборки, осуществляют уборку пылесосом и мытье полов вместе. Приспособления для сектора профессиональной уборки, как правило, предназначаются для больших площадей и идеально ровных полов. Они основаны на вращающихся щетках и силе всасывания для забора воды и грязи с пола. В приспособлениях для домашнего использования зачастую применяется комбинация щетки и насадки с резиновым скребком. Подобно приспособлениям для сектора профессиональной уборки, в этих изделиях щетка используется для удаления разводов с пола и резиновый скребок в комбинации с давлением вакуума используется для подъема грязи с пола.
Была выявлена проблема, заключающаяся в том факте, что любые препятствия на поверхности, подлежащей очистке, могут быть захвачены вращающейся щеткой и намотаны вокруг щетки. В зависимости от размера препятствия это может привести к заеданию устройства. Особенно при применении высоких скоростей вращения щетка или другие компоненты устройства для уборки пола могут быть повреждены или даже полностью разрушены. Дополнительная угроза безопасности заключается в том, что силовой кабель может быть захвачен и затянут в насадку устройства для уборки пола. Когда силовой кабель попадает в систему и возникает натяжение кабеля, он может намотаться вокруг щетки. Если силовой кабель соприкоснется со стержнем щетки, кабель может повредиться так, что медная сердцевина кабеля оголится. Это может привести к опасной ситуации.
Некоторые устройства предшествующего уровня техники решают эту проблему с помощью схемы безопасности, которая отключает устройство для уборки как только силовой кабель или другие крупные предметы затягиваются внутрь корпуса насадки. Эти аварийные выключатели, как правило, либо измеряют напряжение, либо устанавливают внезапное увеличение механического сопротивления щетки из-за блокировки. Недостатком такого типа систем, тем не менее, является то, что силовой шнур или любое другое крупное препятствие уже попадает в насадку, когда устройство отключается. Поэтому нельзя предотвратить повреждение щетки и прочих частей устройства. Кроме того, силовой кабель или препятствие необходимо вновь извлечь. Это может быть неудобно и отнимать время у пользователя.
Другое решение, направленное на решение вышеуказанной проблемы, показано в US 4 802 254 A. В документе US 4 802 254 A описано устройство для уборки пола, включающее в себя вращающуюся щетку, имеющую вытянутый стержень с системой предотвращения засасывания шнура, состоящей из множества углублений по периметру стержня. Углубления равномерно разнесены по длине стержня. Система предотвращения засасывания шнура также включает в себя множество равномерно разнесенных ребер, которые простираются от нижней поверхности корпуса силовой головки устройства для уборки. Каждое ребро выровнено с одним из углублений и частично простирается в нем. Зазор между каждым ребром и его соответствующим углублением такой, чтобы можно было обеспечить свободное вращение щетки, в то же время минимизируя возможность наматывания вокруг щетки силовых кабелей даже малого диаметра.
Решение, показанное в US 4 802 254 A, тем не менее, имеет несколько недостатков. С одной стороны, применение ребер создает относительно высокое трение, поскольку они полностью простираются сквозь щетинки щетки и контактируют со стержнем щетки. Система предотвращения засасывания шнура, таким образом, ухудшает эксплуатационные характеристики устройства для уборки. С другой стороны, все же существует вероятность того, что силовой шнур может быть захвачен в корпус насадки, поскольку решетка для защиты от попадания шнура, обеспеченная в US 4 802 254 A, в основном предотвращает наматывание шнура вокруг щетки, но не его попадание в остальную часть корпуса насадки через отверстие, выполненное в нижней стороне корпуса насадки. Другим большим недостатком этого решения является то, что частицы грязи и длинные волосы также будут запутываться внутри системы предотвращения засасывания шнура. Особенно волосы в этом случае не будут эффективно собираться, или их придется удалять с ребер вручную, что вновь усложняет обращение с устройством.
Ковровый пылесос с двумя наборами шарнирно установленных разнесенных чистящих пальцев позади щетки известен из документа US 4 802 254 A.
В документе US 1,483,976 A описан всасывающий пылесос с пальцами, защищающими щетку, простирающимися поперек открытого раструба насадки для того, чтобы предотвратить попадание любого ковра или напольного покрытия слишком далеко в раструб.
В документе EP 0 042 370 A1 описано другое устройство для уборки с по меньшей мере одной щеткой и крышкой щетки, имеющей ткани, расположенные перпендикулярно к осевому направлению щетки, и которые зацеплены между пучками щетинок щетки на половине щетки, расположенной на чистящей стороне в области открытой нижней стороны крышки для предотвращение затягивания рассыпчатых предметов щеткой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является обеспечение конструкции насадки для устройства для уборки пола, которое преодолевает вышеуказанные проблемы. В частности, задачей является улучшение защиты конструкции насадки с целью предотвращения засасывания больших препятствий в корпус насадки или их наматывания вокруг вращающейся щетки.
Данная задача достигается с помощью конструкции насадки для устройства для уборки, содержащей:
- корпус насадки;
- щетку, вращающуюся вокруг оси щетки, при этом щетка частично окружена корпусом насадки и выступает от нижней стороны указанного корпуса насадки, указанная щетка оборудована элементами щетки для сбора грязи и/или жидких частиц с поверхности, подлежащей очистке, в ходе вращения щетки, и
- защитную сборку для предотвращения засасывания препятствий в корпус насадки или их наматывания вокруг щетки, при этом указанная защитная сборка располагается внутри корпуса насадки на боковой стороне щетки, где указанные элементы щетки входят в корпус насадки в ходе вращения щетки, при этом указанная защитная сборка содержит множество разнесенных ребер, простирающихся по меньшей мере частично через щетку, при этом всасывающий канал образован между задней стороной ребер и противоположным элементом внутренней стенки корпуса насадки, при этом указанная задняя сторона ребер обращена вдаль от оси щетки, и указанный элемент внутренней стенки обращен к указанной задней стороне ребер, удален от указанной задней стороны и в ходе использования конструкции насадки располагается перпендикулярно к поверхности, подлежащей очистке, при этом элементы щетки простираются по меньшей мере частично во всасывающий канал в ходе вращения щетки.
Вышеуказанная задача более того, в соответствии со вторым объектом настоящего изобретения, достигается с помощью устройства для уборки пола, содержащего такую конструкцию насадки.
Предпочтительные воплощения изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что защищаемое устройство для уборки пола имеет похожие и/или идентичные предпочтительные воплощения, как и для защищаемой конструкции насадки, и как определено в зависимых пунктах.
Подобно предложенному в US 4,802,254 A, защитная сборка в соответствии с настоящим изобретением предотвращает повреждение каких-либо препятствий, например, силовых кабелей, во избежание возникновения опасных ситуаций. Она предотвращает попадание крупных предметов, которые здесь в целом называются препятствиями, в насадку для того, чтобы предотвратить поломку или блокировку системы. В отличие от решения, предложенного в US 4,802,254 A, защитная сборка в соответствии с настоящим изобретением также предотвращает засасывание или запутывание между или на ребрах защитной сборки грязи, в особенности длинных волос. Последний упомянутый признак является очень важным. Если слишком много волос будет засосано или запутано между ребрами защитной сборки или на них, результат уборки пола устройства для уборки пола может существенно измениться в худшую сторону.
Причиной, по которой частички грязи, в особенности, длинные волосы, не наматываются на ребра или вокруг них, является обеспечение всасывающего канала, который определен между задним концом ребер и противоположным элементом внутренней стенки корпуса насадки. Размер этого всасывающего канала подобран так, чтобы большие препятствия, например, силовые шнуры, не могли попадать в него, в то время как «обычные» частицы грязи и волосы могли направляться по этому всасывающему каналу по направлению к пылесборнику. Это означает, что все частицы грязи, жидкие частицы и волосы всегда имеют возможность свободного прохождения по всасывающему каналу и не будут застревать на защитных ребрах, а крупные препятствия или силовые кабели не смогут попасть в корпус насадки. Это представляет существенное преимущество по сравнению с решением, предложенным в US 4,802,254 A.
Другой центральной точкой настоящего изобретения является то, что элементы щетки простираются по меньшей мере частично во всасывающий канал в ходе вращения щетки. Поскольку элементы щетки, т.е. волоски/щетинки щетки, предпочтительно выполнены из эластичного материала, они не обязательно должны простираться во всасывающий канал, когда устройство для уборки выключено и щетка не вращается. Однако, поскольку элементы щетки простираются во всасывающий канал в ходе вращения щетки, когда они вытягиваются, грязь и/или жидкие частицы будут автоматически направляться во всасывающий канал и в конечном итоге попадут в пылесборник.
В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения, указанный элемент внутренней стенки корпуса насадки расположен параллельно оси щетки и в ходе использования конструкции насадки по существу перпендикулярен поверхности, подлежащей очистке.
Всасывающий канал, в соответствии с настоящим изобретением, таким образом проходит вертикально вверх от поверхности, подлежащей очистке. Следует отметить, что всасывающий канал обозначает все пространство, существующее между множеством ребер защитной сборки и элементом внутренней стенки корпуса насадки. Поперечное сечение всасывающего канала (перпендикулярное оси щетки) имеет форму тонкой прорези.
Дополнительный параметр, который необходимо учитывать - количество трения, возникающее между ребрами и щеткой. Чем больше ребра и чем больше площадь контакта между ребрами и щеткой, тем больше будет трение между ними. Эта площадь контакта, таким образом, должна быть минимизирована. С другой стороны, ребра должны быть достаточно большими для того, чтобы предотвратить засасывание препятствий, таких как силовые шнуры, в корпус насадки. Кроме того, ребра не могут быть слишком маленькими, поскольку это будет снижать жесткость каждого ребра. Поскольку ребра предпочтительно изготавливаются из эластичного материала (например, из пластика или каучука), ребра должны быть достаточно большими и толстыми для того, чтобы предотвратить деформацию ребер. Таким образом, необходимо найти компромиссное решение с точки зрения размера ребер.
В соответствии с альтернативным воплощением настоящего изобретения, указанный элемент внутренней стенки корпуса насадки расположен параллельно оси щетки и в ходе использования конструкции насадки наклонен относительно поверхности, подлежащей очистке. Задние концы ребер, предпочтительно, простираются параллельно элементу внутренней стенки.
Такой наклон всасывающего канала относительно поверхности, подлежащей очистке, имеет следующие преимущества: если всасывающий канал наклонен, т.е. не точно перпендикулярен поверхности, подлежащей очистке, ребра могут быть расширены по направлению к их верхнему концу. Если верхний конец ребер имеет большую толщину, жесткость ребер существенно повышается. Нижняя часть ребер, простирающаяся через щетку, тем не менее, останется относительно маленькой для того, чтобы снизить трение между ребрами и щеткой.
Слегка наклоненный всасывающий канал, более того, имеет преимущество, заключающееся в том, что меньше энергии требуется для направления частиц грязи и/или жидкости через всасывающий канал, поскольку всасывающий канал не проходит вертикально вверх. Также в этом воплощении важно отметить, что ребра не напрямую присоединены или контактируют с элементом внутренней стенки корпуса насадки. Во всех воплощениях задний конец ребер отдален от элемента внутренней стенки корпуса насадки.
В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения, расстояние между задним концом ребер и элементом внутренней стенки находится в диапазоне от 0,1 до 3 мм. Это расстояние определяет ширину вышеуказанного всасывающего канала. Если ширина всасывающего канала лежит в пределах указанного диапазона, всасывающий канал является достаточно большим для того, чтобы «обычные» частицы грязи и волосы могли проходить сквозь него, однако достаточно маленьким для того, чтобы силовые кабели или иные нежелательные препятствия не могли входить во всасывающий канал.
Однако важно не только чтобы силовые шнуры и прочие нежелательные препятствия не попадали во всасывающий канал. Силовые шнуры также не должны ударяться о стержень щетки. Особенно из-за высоких скоростей вращения щетки, когда контакт может легко повредить силовой шнур и создать короткое замыкание.
В соответствии с дополнительным воплощением настоящего изобретения, расстояние между нижним концом по меньшей мере одного из множества ребер и поверхностью, подлежащей очистке, в ходе использования конструкции насадки меньше, чем расстояние между осью щетки и поверхностью, подлежащей очистке.
Нижний конец по меньшей мере одного из ребер, таким образом, расположен ниже оси щетки. Предпочтительно, он расположен ниже стержня щетки. Контакт между препятствием (силовым шнуром) и стержнем щетки, таким образом, практически невозможен. Поскольку нижний конец по меньшей мере одного ребра, в этом случае, расположен в очень низком положении, вход всасывающего канала также расположен очень низко относительно поверхности, подлежащей очистке. Это значительно способствует подбору частиц грязи и жидкости, поскольку их не нужно перемещать далеко от поверхности во всасывающий канал.
В соответствии с дополнительным воплощением настоящего изобретения, щетка содержит стержневой элемент, окружающий ось щетки, при этом по меньшей мере одно из множества ребер содержит выступ на своем нижнем конце, проходящий от указанного по меньшей мере одного ребра по направлению к стержневому элементу.
Предпочтительно, все из множества ребер содержат такой выступ.
Благодаря этому выступу, нижние концы ребер больше/толще, чем остальная часть ребра. Оказалось, что это хорошее решение для вышеуказанных компромиссных требований, которые необходимо принимать в расчет с точки зрения снижения трения и достаточно большого размера ребер для удержания препятствий снаружи корпуса насадки. Если наибольшая/самая толстая часть ребер расположена на их нижних концах, все препятствия будут заблокированы на этих нижних концах. Если другие части ребер, расположенные выше, сравнительно меньшие, общее трение между щеткой и ребрами все равно может быть снижено.
В соответствии с дополнительным воплощением настоящего изобретения, расстояние между по меньшей мере одним из множества ребер и указанным стержневым элементом щетки меньше 5 мм, предпочтительно, меньше 3 мм.
Этот диапазон расстояния был установлен заявителем на основании экспериментов. Слишком маленькое расстояние между стержневым элементом и ребрами вновь будет существенно увеличивать трение межу ребрами и щеткой. Слишком большое расстояние, с другой стороны, будет нести риск того, что препятствия подобные силовым шнурам смогут попасть в пространство между ребрами и щеткой.
Защитная сборка предпочтительно располагается на первой стороне корпуса насадки, где элементы щетки входят в корпус насадки в ходе вращения щетки. Частицы грязи и/или жидкости, таким образом, напрямую направляются в вышеуказанный всасывающий канал, как только они подбираются с пола, и затем отсоединяются от щетки внутри корпуса насадки.
В соответствии с одним воплощением настоящего изобретения, элементы щетки выполнены так, чтобы контактировать с элементом внутренней стенки.
Внутренняя стенка слегка изгибает верхние участки элементов щетки. Если элементы щетки вогнуты/изогнуты на элементе внутренней стенки, щетка будет выполнять функцию метлы на этой поверхности. Поскольку элементы щетки предпочтительно выполнены как эластичные, тонкие щетинки, щетинки будут изгибаться, как только они войдут в контакт с элементом внутренней стенки. Если они вновь потеряют контакт в ходе вращения щетки, верхние участки элементов щетки будут вновь растягиваться. Это повышает ускорение на верхних участках элементов щетки, так чтобы частицы грязи и/или жидкости, приставшие к щетинкам, отлетали прочь. Поскольку элемент внутренней стенки предпочтительно проходит вертикально вверх, частицы грязи и/или жидкости будут автоматически направляться вверх вдоль всасывающего канала для того, чтобы попасть в конечном счете в пылесборник.
В соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения, продольное направление защитной сборки проходит параллельно оси щетки, при этом множество ребер простираются перпендикулярно указанной продольной оси и разнесены друг от друга, при этом расстояние между двумя указанными ребрами, измеренное в указанном продольном направлении, меньше 2 см.
Если расстояние между ребрами выбирается достаточно маленьким (т.е. 2 см или меньше), даже очень эластичные кабели не смогут попасть во всасывающий канал. Расстояние в 2 см или меньше является достаточным для того, чтобы изогнутый эластичный кабель не мог засасываться во внутреннее пространство между двумя ребрами.
В соответствии с дополнительным воплощением настоящего изобретения конструкция насадки дополнительно содержит множество направляющих элементов для направления частиц грязи и/или жидкости вокруг ребер, при этом направляющие элементы выровнены с ребрами и располагаются на нижней стороне корпуса насадки противоположно указанной первой стороне относительно щетки.
Другими словами, эти направляющие элементы расположены с другой стороны щетки относительно защитной сборки. Направляющие элементы могут быть выполнены в виде небольших шипов, расположенных на нижней стороне корпуса насадки. Эти направляющие элементы предпочтительно не могут контактировать с полом. Контакт направляющих элементов с полом в противном случае мог бы увеличить скребущую нагрузку на пол. Расстояние между нижним концом этих направляющих элементов и поверхностью, подлежащей очистке, предпочтительно устанавливается в диапазоне от 1 до 2 мм.
Главной функцией направляющих элементов является направление частиц грязи и/или жидкости вокруг ребер. Направляющие элементы с этой целью выровнены с ребрами. Риск того, что например волосы будут запутываться на ребрах, таким образом снижается. Направляющие элементы дополнительно выполняют предохранительную функцию. Силовые шнуры или другие крупные препятствия будут останавливаться направляющими элементами, и поэтому не могут быть захвачены щеткой, поскольку направляющие элементы расположены впереди щетки. Также это представляет психологическую особенность. Пользователь знает, что силовые шнуры не могут даже захватываться щеткой, и могут, таким образом, не бояться какой-либо опасности.
Поперечное сечение по меньшей мере одного из указанных направляющих элементов предпочтительно является треугольным. Это треугольное поперечное сечение позволяет отделить частицы грязи от пола и направить их вокруг защитных ребер.
В соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения, защитная сборка с возможностью разъединения присоединяется к корпусу насадки, и внутри корпуса насадки оборудована крышка, позволяющая удалить защитную сборку. Это существенно упрощает обращение с устройством. Если защитная сборка (например, защитные ребра) загрязняются, пользователь может легко удалить защитную сборку с целью ее очистки. Если защитная сборка повреждается, она также может быть замещена новой. Такая защитная сборка может, например, быть зажата в корпусе насадки. Однако допустимы и прочие пути закрепления защитной сборки внутри корпуса насадки (например, с помощью винтового соединения), не нарушающие пределов настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и прочие объекты изобретения станут понятны и освещены со ссылкой на воплощение (воплощения), описанные здесь далее. На чертежах:
Фиг. 1 изображает схематичное поперечное сечение первого воплощения конструкции насадки для устройства для уборки пола в соответствии с настоящим изобретение;
Фиг. 2 изображает схематичное поперечное сечение второго воплощения конструкции насадки в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 3 изображает схематичное поперечное сечение третьего воплощения конструкции насадки в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 4 изображает схематичное поперечное сечение четвертого воплощения конструкции насадки в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 5 изображает схематичное поперечное сечение пятого воплощения конструкции насадки в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 6 схематично изображает опасную ситуацию, которая может возникнуть, когда силовой шнур наматывается вокруг щетки;
Фиг. 7 изображает вид в перспективе конструкции насадки в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 8 изображает заднюю сторону конструкции насадки в соответствии с еще одним воплощением;
Фиг. 9 изображает схематичное поперечное сечение устройства для уборки в соответствии с настоящим изобретением полностью; и
Фиг. 10 изображает схематичное поперечное сечение дополнительного воплощения щетки, которая может быть использована в устройстве для уборки в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 показывает схематичное поперечное сечение первого воплощения конструкции 10 насадки устройства 100 для уборки в соответствии с настоящим изобретением. Конструкция 10 насадки содержит щетку 12, которая может вращаться вокруг оси 14 щетки. Указанная щетка 12 оборудована элементами 16 щетки, расположенными по бокам стержневого элемента 17. Элементы 16 щетки проходят радиально наружу от указанного стержневого элемента 17. Элементы 16 щетки предпочтительно представляют собой упругие, тонкие волоски из микроволокна. Следует отметить, что элементы 16 щетки не всегда являются прямым, как это схематично показано на чертежах. Если щетка 12 не вращается, они могут также свободно висеть. Лишь в ходе вращения щетки они будут выпрямляться из-за возникающих центробежных сил.
Элементы 16 щетки содержат верхние участки 18, предназначенные для контакта с поверхностью 20, подлежащей очистке, в ходе вращения щетки 12, и для подъема частиц грязи 22 и/или частиц жидкости 24 с указанной поверхности 20.
2
Более того, конструкция 10 насадки содержит средства привода, например мотор (не показано), для приведения щетки 12 в движение в определенном направлении вращения 26. Указанные средства привода предпочтительно способны оказывать центробежное ускорение на верхние участки 18 элементов 16 щетки, которое, в частности в ходе периода выброса грязи, когда элементы 16 щетки не контактируют с поверхностью 20 в ходе вращения щетки, составляет по меньшей мере 3000 м/с.
Щетка 12 по меньшей мере частично окружена корпусом 28 насадки. Положение щетки 12 внутри корпуса 28 насадки предпочтительно выбирается так, чтобы щетка 12 по меньшей мере части выступала от нижней стороны 30 корпуса 28 насадки. В ходе использования устройства 100 нижняя сторона 30 корпуса 28 насадки обращена к поверхности 20, подлежащей очистке.
Конструкция 10 насадки, более того, оснащена защитной сборкой 32 (см. Фиг. 7). Эта защитная сборка 32 является одним из ключевых признаков настоящего изобретения. Защитная сборка 32 используется для предотвращения засасывания препятствий в корпус 28 насадки или их закручивания вокруг щетки 12. Она воздействует как гребень или барьер с тем, чтобы предотвратить, например, попадание силовых шнуров в корпус 28 насадки.
Защитная сборка 32 содержит множество ребер 34, которые простираются по меньшей мере частично через щетку 12. Множество ребер 34 простирается в щетку 12 подобно гребню. Элементы 16 щетки будут, таким образом, слегка отклоняться на ребрах 34 или проходить вокруг них.
Защитная сборка 32 расположена внутри корпуса 28 насадки в области, где элементы 16 щетки входят в корпус 28 насадки в ходе вращения щетки. Продольное направление 36 защитной сборки 32 (см. Фиг. 7) предпочтительно проходит параллельно оси 14 щетки. Ребра 34 проходят перпендикулярно указанному продольному направлению и разнесены друг от друга. Расстояние между двумя из указанных ребер 34 предпочтительно выбирается менее 2 см. Даже очень эластичные силовые шнуры, таким образом, не могут засасываться в промежуточное пространство между двумя ребрами 34.
Без защитной сборки 32 может возникнуть опасная ситуация. Как схематично показано на Фиг. 6, силовой шнур 40 может затянуться в быстро вращающуюся щетку 12, когда она проходит по нему. Это может не только привести к повреждению щетки 12 или корпуса 28 насадки, но также может повредить силовой кабель 40. Особенно если силовой кабель 40 ударяется об твердый стержневой элемент 17 щетки, медный сердечник силового кабеля 40 может оголиться.
Тем не менее, интересной задачей является преодоление попадания нежелательных крупных препятствий, таких как силовые кабели 40, в систему, и в то же время обеспечение вовлечения частиц 22, 24 грязи и/или жидкости. Защитные сборки в соответствии с предшествующим уровнем техники зачастую имели недостаток, заключающийся в том, что большие частицы грязи 22, например волосы, также запутывались на или вокруг ребер 34. Поэтому защитные сборки приходилось часто очищать. Кроме того, это снижает легкость очистки и эффективность устройства для уборки.
Авторы настоящего изобретения обнаружили решение, позволяющее предотвратить попадание в систему крупных препятствий, и в то же время обеспечивающее возможность эффективного всасывания частиц 22, 24 грязи и/или жидкости. Одним из отличий от устройств предшествующего уровня техники является обеспечение всасывающего канала 42, расположенного позади ребер 34. Этот всасывающий канал 42 образован между задним концом или задней стороной 44 и противоположным элементом 46 внутренней стенки корпуса 28 насадки. Задний конец 44 ребер 34 обращен вдаль от оси 14 щетки. Элемент 46 внутренней стенки наоборот обращен к оси 14 щетки, а также к указанным задним концам 44 ребер 34. Задние концы 44 ребер 34 и элемент 46 внутренней стенки корпуса 28 насадки предпочтительно располагаются параллельно друг другу, так чтобы тонкий всасывающий канал 42, образованный между ними, имел форму тонкой прорези.
Важно отметить, что элементы 16 щетки 12 простираются по меньшей мере частично во всасывающий канал 42 в ходе вращения щетки. Поднятые частицы 22, 24 грязи и/или жидкости, таким образом, напрямую направляются во всасывающий канал 42. Этот всасывающий канал 42 предпочтительно является достаточно большим для того, чтобы в него могли входить крупные частицы грязи, например, волосы, и в то же время силовые кабели 40 или иные нежелательные препятствия не проходили. Поскольку защитные ребра 34 простираются в щетку 12, они будут автоматически очищаться элементами 16 щетки. Поскольку щетка 12 простирается во всасывающий канал 42, даже задняя сторона ребер 34 будет очищаться. Риск того, что крупные частицы грязи 22, например, волосы, будут запутаны вокруг или между ребер 34, таким образом существенно снижается.
Элементы щетки 16 предпочтительно выполнены так, чтобы контактировать с элементом 46 внутренней стенки в ходе вращения щетки. В случае эластичных элементов 16 щетки эти элементы 16 щетки будут слегка отклоняться/изгибаться при вхождении в контакт с элементом 46 внутренней стенки. Из-за этого небольшого искривления верхние участки 18 элементов 16 щетки ускоряются, как только они вновь выходят из контакта. Элементы 16 щетки, таким образом, ведут себя как метла на этой поверхности. Частицы 22, 24 грязи и/или жидкости, приставшие к элементам 16 щетки, будут, таким образом, освобождаться и пролетать через всасывающий канал 42 по направлению к пылесборнику, где они собираются. Вакуумный агрегат 38 (см. Фиг. 9) может использоваться дополнительно для улучшения результатов уборки. Однако, следует отметить, что вакуумный агрегат 38 не является абсолютно необходимым.
Как можно видеть на Фиг. 1, всасывающий канал 42 предпочтительно расположен параллельно оси 14 щетки и проходит вертикально вверх относительно поверхности 20, подлежащей очистке. Расстояние между задним концом 44 ребер 34 и элементом 46 внутренней стенки корпуса 28 предпочтительно лежит в диапазоне от 0,1 до 3 мм. Это расстояние является достаточно малым для того, чтобы силовые кабели 40 не могли проходить. Нижний конец 48 ребер 34 расположен под осью 14 щетки, предпочтительно также под стержневым элементом 17 щетки 12. Препятствия, подобные силовым кабелям 40, которые могут быть уловлены щеткой 12, таким образом не могут ударяться об стержневой элемент 17. Поскольку расстояние между нижним концом 48 ребер 34 и нижней стороной 30 корпуса 28 насадки меньше, чем расстояние между стержневым элементом 17 и нижней стороной 30 корпуса 28 насадки, эти препятствия не могут даже входить в контакт с стержневым элементом 17. Это, как уже упомянуто выше, представляет собой важный признак безопасности.
Защитные ребра 34 могут, более того, содержать выступ 50 на своих нижних концах 48. Эти выступы 50 простираются от ребер 34 по направлению к стержневому элементу 17 щетки 12. Выступы снижают расстояние между стержневым элементом 17 и защитными ребрами 34. Нежелательные препятствия, таким образом, не могут попадать в корпус 28 насадки через промежуточное пространство между защитными ребрами 34 и стержневым элементом 17 щетки 12. Расстояние между передним концом указанных выступов 50 и стержневым элементом 17 предпочтительно меньше 5 мм, более предпочтительно - меньше 3 мм.
Вместо выступов 50 на нижних концах 48 защитных ребер 34, защитные ребра 34 могут, конечно, быть крупнее, и иметь прямые боковые стенки (без выступов 50). Более крупные защитные ребра 34, тем не менее, будут увеличивать трение, возникающее между этими защитными ребрами 34 и элементами 16 щетки. Это будет вновь повышать износ и истирание элементов 16 щетки. Кроме этого, более мощные моторы будут необходимы для достижения желаемых скоростей вращения щетки 12. Выступы 50 позволяют сохранять относительно тонкие верхние части ребер 34, и в то же время обеспечить большую площадь блокировки на своих нижних концах 48.
Как схематично показано на Фиг. 2, конструкция 10 насадки может дополнительно содержать элемент 52 резинового скребка. Этот элемент 52 резинового скребка присоединен к нижней стороне 30 корпуса 28 насадки. Он расположен так, чтобы контактировать с поверхностью 20, подлежащей очистке, в ходе использования устройства 100. Резиновый скребок 52 используется в качестве метлы для проталкивания или сметания частиц грязи 22 и/или частиц 24 жидкости по полу 20 или с него, когда насадка 10 движется.
Указанный резиновый скребок 52 простирается по существу параллельно оси 14 щетки. Резиновый скребок 52 предотвращает повторный выход частиц 24 грязи и/или жидкости из корпуса 28 насадки. В ходе вращения щетки 12 частицы 22, 24 грязи и/или жидкости будут встречаться на поверхности 20 и либо направляться во всасывающий канал 42, либо прижиматься к скребку 52. Если частицы 22, 24 прижимаются к скребку 52, они будут от него отражаться. Эти отраженные частицы 22, 24 будут вновь достигать щетки 12 и вновь отпускаться. Таким образом, частицы 22, 24 будут перемещаться взад и вперед между щеткой 12 и скребком 52 более или менее зигзагообразным образом, пока они в конце концов не достигнут всасывающего канала 42 и не будут вовлечены с помощью вакуумного агрегата 38.
Некоторые частицы 22, 24 грязи и/или жидкости будут подниматься от поверхности 20 настолько плоским образом, что они будут распыляться обратно на поверхность 20 в области между щеткой 12 и скребком 52. Это также известно как эффект обратного распыления. Поскольку скребок 52 выполняет функцию метлы, эти частицы 22, 24 не будут вновь выбрасываться из корпуса 28 насадки. Благодаря давлению разрежения, оказываемому вакуумным агрегатом 38, эти обратно распыленные частицы 22, 24, могут также быть поглощены.
Скребок 52 более того содержит множество шипов 54, которые расположены на нижнем конце скребка 52. Эти шипы 54 позволяют эластичному резиновому бортику скребка 52 изгибаться вокруг его продольного направления в зависимости от направления перемещения насадки 10. Если насадка 10 перемещается в направлении назад, шипы 54 будут по меньшей мере частично поднимать скребок от поверхности 20. Это подъемное действие в основном происходит из-за естественного трения между поверхностью 20 и шипами 54. Шипы 54 в этом случае выполняют функцию ограничителя, который замедляет резиновый бортик 52 и вынуждает его переворачивать шипы 54. Небольшие отверстия в этом случае будут возникать между шипами, так что частицы 22, 24 грязи и/или жидкости могут также входить в насадку 10 при перемещении в направлении назад.
1
2
Дополнительное воплощение конструкции 10 насадки схематично показано на Фиг. 3. Как можно видеть на Фиг. 3, пространство между ребрами 34 и элементом 46 внутренней стенки (всасывающим каналом 42) является слегка сужающимся. Всасывающий канал 42 расширяется/сужается так, что его поперечное сечение становится больше от низа к верху. Расстояние d между верхней частью ребра 34 и элементом 46 внутренней стенки, таким образом, больше, чем расстояние d между нижней частью ребра 34 и элементом 46 внутренней стенки. Главным преимуществом такого сужающегося всасывающего канала 42 является минимизация возможности застревания грязи внутри указанного канала 42.
Фиг. 4 изображает дополнительное воплощение конструкции 10 насадки в соответствии с настоящим изобретением. В нем по меньшей мере одно ребро 34 защитной сборки 32, вместо выполнения как цельный элемент, выполнено с помощью жесткой, изогнутой проволоки. Тем не менее, принципы изобретения остаются неизменными. Всасывающий канал 42 образован между задним концом 44 и элементом 46 внутренней стенки, при этом элементы 16 щетки простираются в указанный всасывающий канал 42. Следует отметить, что задний конец 44 в этом случае обозначает заднюю сторону проволоки 34, обращенную к элементу 46 внутренней стенки.
Еще одно воплощение показано на Фиг. 5. Воплощение, показанное на Фиг. 5, в основном отличается конструкцией защитных ребер 34 и всасывающего канала 42. В отличие от первых двух воплощений, показанных на Фиг. 1 и 2, всасывающий канал 42 слегка наклонен относительно поверхности 20, подлежащей очистке. Всасывающий канал 42, тем не менее, по существу параллелен оси 14 щетки, но в отличие от первых воплощений не расположен перпендикулярно поверхности 20, подлежащей очистке. Такой наклонный всасывающий канал 42 имеет несколько преимуществ. Частицы грязи 22 не должны подниматься вертикально вверх для того, чтобы попасть в выпускную воронку 56. Однако, более важно, что верхняя часть 58 защитных ребер 34 может быть выполнена толще, чем нижние части ребер 34 (то есть иметь большее поперечное сечение). Поскольку эта верхняя часть 58 ребер 34 как правило не простирается в щетку, вышеуказанных проблем с трением можно избежать. Толстая верхняя часть значительно увеличивает жесткость защитных ребер 34. Поскольку ребра 34 предпочтительно изготовлены из легковесного материала, например, из пластика, резины и т.д., жесткость также необходимо принимать в расчет. Наклонный всасывающий канал 42 позволяет увеличить верхние части 58 ребер 34 без необходимости в увеличении всей конструкции 10 насадки.
Фиг. 7 изображает вид в перспективе насадки 10 сверху. Для легкого удаления защитной сборки 32, корпус 28 насадки может содержать крышку (не показано), позволяющую открыть верхнюю часть корпуса 28 насадки. Защитная сборка 32 может быть удалена из корпуса 28 насадки для ее очистки или замены в случае повреждения. Защитная сборка 32 может быть прикреплена к корпусу 28 насадки с помощью простого зажимного механизма. Прочие крепления (например, винтовое соединение) также допустимы.
Фиг. 8 схематично показывает нижнюю сторону 30 корпуса 28 насадки. Как показано здесь, конструкция 10 насадки может дополнительно содержать множество направляющих элементов 60, расположенных на нижней стороне 30 корпуса 28 насадки. Эти направляющие элементы 60 используются для направления частиц 22, 24 грязи и/или жидкости вокруг ребер 34. Направляющие элементы 60 выровнены с ребрами 34 и предпочтительно имеют поперечное сечение, являющееся по существу треугольным. Это треугольное поперечное сечение позволяет направлять частицы 22, 24 грязи и/или жидкости вокруг ребер 34, как показано стрелками 62. Это дополнительно направление снижает риск того, что частицы 22, 24 грязи и/или жидкости будут запутываться вокруг защитных ребер 34.
Нижний конец направляющих элементов 60 предпочтительно расположен на расстоянии 1 или 2 мм над полом 20 для того, чтобы предотвратить дополнительное трение между насадкой 10 и полом 20, или даже царапание пола 20, которое может возникнуть, когда эти направляющие элементы 60 находятся в прямом контакте с полом 20. Направляющие элементы 60 предпочтительно выполняются как резиновые шипы.
Ниже будут представлены дополнительные свойства щетки 12 и скорость вращения, с которой щетка 12 приводится в действие. Следует отметить, что свойства щетки 12, упомянутые ниже, являются предпочтительными свойствами, которые не являются обязательными признаками. Защитная сборка в соответствии с настоящим изобретением может быть скомбинирована с любым типом вращающейся щетки.
Предпочтительная щетка 12 имеет диаметр в диапазоне от 20 до 80 мм, и средства привода могут быть способны вращать щетку 12 с угловой скоростью, составляющей по меньшей мере 3000 оборотов в минуту, предпочтительно, с угловой скоростью около 6000 оборотов в минуты и выше. Ширина щетки 12, т.е. размер щетки 12 в направлении, в котором простирается ось вращения 14 щетки 12, может быть порядка 25 см., например.
2
На наружной поверхности стержневого элемента 17 щетки 12 выполнены пучки 54. Каждый пучок 54 содержит сотни волоконных элементов, которые называются элементами 16 щетки. Например, элементы 16 щетки изготавливаются из полиэстера или нейлона с диаметром порядка 10 микрон, с показателем Дтекс ниже 150 г на 10 км. Плотность расположения элементов 16 щетки может составлять по меньшей мере 30 пучков на см на наружной поверхности стержневого элемента 17 щетки 12.
Элементы 16 щетки могут быть расположены довольно хаотично, т.е. не на фиксированных расстояниях друг от друга. Более того, следует отметить, что наружная поверхность элементов 16 щетки может быть неравномерной, что усиливает способность элементов 16 щетки захватывать капли 24 жидкости и частицы 22 грязи. Элементы 16 щетки могут также представлять собой так называемые микроволокна, не имеющие плавного или более или менее круглого периметра, а имеющие шероховатый периметр более или менее в форме звезды, с выемками и пазами. Элементы 16 щетки не должны быть идентичными, но предпочтительно линейная удельная плотность большинства общего количества элементов 16 щетки 12 отвечает требованию не превышать значения 150 г на 10 км., по меньшей мере на верхних участках 18.
Благодаря выбранным техническим параметрам, элементы 16 щетки должны оказывать мягкий скребущий эффект на поверхность 20, что способствует противодействию сцепления жидкости 24 и частиц 22 грязи с поверхностью 20.
2
Когда щетка 12 вращается, перемещение элементов 16 щетки по поверхности 20 продолжается до тех пор, пока контакт случайно не прервется. В ситуации, когда контакта нет, элементы 16 щетки вынуждены принимать первоначальное, вытянутое состояние под действием центробежных сил, воздействующих на элементы 16 щетки, в результате вращения щетки 12. Поскольку элементы 16 щетки изогнуты во время, когда они вынуждены вновь принимать растянутое состояние, дополнительно, на верхних участках 18 элементов 16 щетки присутствует растягивающее ускорение, при этом элементы 16 щетки переходят из изогнутого состояния в растянутое состояние, при этом перемещение элементов 16 щетки сравнимо с метлой, которая машет. Ускорение на верхних участках 18 во время, когда элементы 16 щетки практически принимают вновь растянутое состояние, соответствует требуемому значению в по меньшей мере 3000 м/сек.
Под воздействием сил, действующих на верхние участки 18 элементов 16 щетки, определенные количества частиц грязи 22 и жидкости 24 выбрасываются с элементов 16 щетки, поскольку эти силы существенно выше, чем силы адгезии. Поэтому жидкость 24 и частиц грязи 22 вынуждены отлетать вдаль в направлении, обращенном вдаль от поверхности 20. Большая часть жидкости 24 и частиц грязи 22, таким образом, засасывается вакуумным агрегатом. С помощью элемента 52 резинового скребка и давления разрежения, создаваемого в корпусе 28 насадки, обеспечивается, что также оставшаяся часть жидкости 24 и грязи 22, которая была обратно распылена с щетки 12 на поверхность 20, собирается и затем вновь засасывается.
Помимо функционирования каждого из элементов 16 щетки, как описано выше, может возникнуть другой эффект, способствующий процессу поднятия частиц 22 грязи и жидкости 24, а именно капиллярный эффект между элементами 16 щетки. Щетка 12 сравнима с щеткой 12, погруженной в некоторое количество краски, при этом краска абсорбируется щеткой 12 на основании капиллярных сил. В отличие от нагнетателя с жесткими волосками, щетка 12, таким образом, способна также поднимать жидкость.
Из вышеуказанного следует, что щетка 12 предпочтительно обладает следующими свойствами:
- мягкие пучки 54 с эластичными элементами 16 щетки будут растягиваться под действием центробежных сил в ходе бесконтактной части вращения щетки 12;
- можно достичь идеального взаимодействия между щеткой 12 и поверхностью 20, подлежащей уборке, поскольку мягкие пучки 54 будут изгибаться, когда они соприкасаются с поверхностью 20, и вытягиваться когда это возможно под действием центробежных сил;
- щетка 12 постоянно очищает саму себя благодаря достаточно высоким ускорениям, что обеспечивает постоянный результат очистки;
- образование теплоты между поверхностью 20 и щеткой 12 минимально из-за очень малой прочности на изгиб пучков 54;
- можно осуществить очень равномерный забор жидкости с поверхности 20 и очень равномерный общий результат уборки, даже если в поверхности 20 присутствуют складки или выемки, на основании того факта, что жидкость 24 поднимается пучками 54 а не потоком воздуха, как во многих традиционных устройствах; и
- грязь 22 удаляется с поверхности 20 очень мягким, и при этом эффективным образом, с помощью пучков 54, при этом можно достичь наиболее эффективного использования энергии на основании меньшей жесткости элементов 16 щетки.
По сравнению с традиционными устройствами, содержащими жесткие щетки (нагнетатели) для контакта с поверхностью, подлежащей очистке, щетка 12, которая предпочтительно используется в соответствии с настоящим изобретением, способна демонстрировать существенно лучшие результаты уборки. Волоски из микроволокна, используемые в качестве элементов 16 щетки, также обеспечивают преимущество, заключающееся в том, что волоски выполняют функцию ограничителя потока. Щетка 12, таким образом, обладает очень хорошим изолирующим эффектом. Жесткие волоски нагнетателя не способны на это.
Фигура 9 представляет вид устройства 100 для уборки в целом. В соответствии с этой схематичной конструкцией, устройство 100 для уборки содержит корпус 28 насадки, в котором щетка 12 установлена с возможностью вращения на оси 14 щетки. Средства привода, которые могут быть выполнены в форме обычного мотора, например, электромотора (не показано), могут быть присоединены к оси 14 щетки в целях приведения щетки 12 во вращение. Этот мотор может быть расположен в любом подходящем положении внутри устройства 100 для уборки.
Насадка может дополнительно быть оснащена колесиками (не показано) для поддержания оси вращения 14 щетки 12 на определенном расстоянии от поверхности 20, подлежащей очистке.
Более того, устройство 100 для очистки предпочтительно оборудовано следующими компонентами:
- рукояткой 64, которая обеспечивает пользователю возможность легкого обращения с устройством 100 для уборки;
- резервуаром 66, содержащим чистящую жидкость 68, например, воду;
- контейнером 70 для сбора мусора для приема жидкости 24 и частиц грязи 22, собранных с поверхности 20, подлежащей очистке;
- каналом потока в форме, например, полой трубки 72, соединяющей контейнер 70 для сбора мусора со всасывающим каналом; и
- вакуумным вентиляторным агрегатом 38, содержащим центробежный вентилятор 38’, расположенный на стороне камеры 70 для сбора мусора, противоположной стороне присоединения трубки 72.
В целях полноты следует отметить, что в пределах настоящего изобретения возможны другие и/или дополнительные детали конструкции. Например, может быть оборудован элемент для отклонения мусора 22, 24, летящего вверх, так, чтобы мусор 22, 24 сперва отклонялся перед тем, как в конечном счете достигнуть камеры 70 для сбора мусора.
В соответствии с воплощением, показанным на Фиг. 10, стержневой элемент 17 щетки 12 имеет форму полой трубки, оборудованной рядом каналов 74, проходящих через стенку 76 стержневого элемента 17. В целях транспортировки чистящей жидкости 68 из резервуара 66 вовнутрь полого стержневого элемента 17 щетки 12, например, может быть оборудована эластичная трубка 78, ведущая внутрь стержневого элемента 17.
Чистящая жидкость 68 может подаваться в полый стержневой элемент 17, при этом в ходе вращения щетки 12 жидкость 68 покидает полый стержневой элемент 17 через каналы 74 и смачивает элементы 16 щетки. Таким образом жидкость 68 также стекает или падает на поверхность 20, подлежащую очистке. Таким образом, поверхность 20, подлежащая очистке, смачивается чистящей жидкостью 68. Это особенно усиливает приставание частиц грязи 22 к элементам 16 щетки и улучшает способность удаления разводов с поверхности 20, подлежащей очистке.
Скорость, с которой жидкость 68 подается в полый стержневой элемент 17, может быть достаточно низкой. Максимальная скорость может составлять 6 мл в минуты на см ширины щетки 12, например.
Следует отметить, что признак активной подачи воды 68 к поверхности 20, подлежащей очистке, с помощью полых каналов 74 внутри щетки 12, не является обязательным. Альтернативно чистящая жидкость может подаваться путем распыления на щетку12 снаружи или просто путем погружения щетки 12 в чистящую воду перед использованием. Вместо использования специально выбранной жидкости также можно использовать жидкость, которая уже была пролита, т.е. жидкость, которую требуется удалить с поверхности 20, подлежащей очистке.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что сущность настоящего изобретения не ограничивается примерами, описанными выше, и что некоторые изменения и модификации допустимы без нарушения пределов настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в описании, эти иллюстрации и описания следует рассматривать лишь как иллюстративные или в качестве примера, а не как ограничивающие. Настоящее изобретение не ограничивается описанными воплощениями.
Несмотря на то, что изобретение было проиллюстрировано и описано подробно со ссылкой на чертежи и вышеприведенное описание, эти иллюстрации и описание должны рассматриваться лишь как иллюстративные и в виде примера, а не как ограничивающие; изобретение не ограничивается описанными воплощениями. Другие варианты описанных воплощений должны быть понятны и могут быть исполнены специалистами в данной области техники при воплощении настоящего изобретения на практике, после изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает прочих элементов или этапов, и неопределенный артикль «a» или «an» не исключает множественного числа. Единственный элемент или другой блок может выполнять функции нескольких пунктов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что определенные меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах не означает того, что комбинация этих мер не может быть использована с преимуществом.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничение его пределов.