ВСАСЫВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И АВТОНОМНЫЙ ПЫЛЕСОС
SUCTION DEVICE AND STANDALONE VACUUM CLEANER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к всасывающему устройству для автономного пылесоса. Кроме того, данное изобретение относится к автономному пылесосу.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В ЕР0803224 всасывающее устройство объединено в одно целое с вентилятором и пылеуловительной камерой, и все элементы размещаются в одном корпусе. В ЕР0803224 выпуск сопла для удаления частиц с обрабатываемой поверхности соединяется с камерой, размещающей пылесборник. Данная камера соединена с вентилятором, который создает разрежение. Сопло прикреплено к раме при помощи рычага, который поддерживается шаровым шарниром, так что оно способно поворачиваться относительно корпуса. При перемещении пылесоса по полу сопло под действием своего собственного веса опирается на пол и самоустанавливается по полу вследствие гибкой опоры на шаровой шарнир.
Проблема, связанная с известными всасывающими устройствами, заключается в том, что когда сопло полностью изолировано от внешней атмосферы, разрежение в сопле увеличивается, а сопло залипает на обрабатываемой поверхности. Это происходит особенно при чистке мягких напольных покрытий, таких как ковры. Данная проблема уже хорошо известна для традиционных неавтономных пылесосов. Для автономных пылесосов последствия обычно бывают более серьезными, поскольку это может привести к тому, что устройство становится неработоспособным, причем пользователь не замечает этого. Увеличение разрежения вызывает нормальную силу, которая прижимает сопло к очищаемой поверхности. Затем может случиться так, что мощность приводной системы оказывается недостаточной для перемещения всасывающего устройства или пылесоса для преодоления увеличенной силы, направленной вниз. Это может привести к тому, что устройство становится неподвижным. В частности, это происходит, когда всасывающее устройство является относительно малым, поскольку в данном случае приводная система обычно обладает лишь ограниченной мощностью.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание всасывающего устройства, которое уменьшает вышеупомянутый недостаток.
Для достижения данной задачи настоящее изобретение описывает автономное всасывающее устройство в соответствии с п.1 формулы изобретения.
При использовании данного всасывающего устройства проблема ограниченной подвижности устраняется или, по меньшей мере, уменьшается за счет того, что соединительное средство прикладывает силу в сторону от обрабатываемой поверхности всякий раз, когда разрежение во внутреннем пространстве сопла увеличивается. Если сопло залипает, разрежение во внутреннем пространстве будет увеличиваться вследствие того, что отверстие оказывается изолированным от внешней среды. Это вызывает увеличенную нормальную силу, действующую на сопло. Данная сила, по меньшей мере, частично, уменьшается при помощи соединительного средства, которое прикладывает противоположную силу в сторону от обрабатываемой поверхности.
Таким образом, любая увеличенная, направленная вниз сила на сопло, обусловленная увеличивающимся давлением в нем, может быть эффективно уменьшена, при этом приведение в движение всасывающего устройства облегчается. Дополнительное преимущество заключается в том, что сила, прикладываемая упомянутым соединительным средством, вызывает улучшенную силу сцепления приводной системы на обрабатываемой поверхности, поскольку сила, прикладываемая соединительным средством, будет передаваться таким образом, чтобы увеличить направленную вниз силу, действующую на раму. Ниже это будет описано более подробно.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления соединительное средство содержит гофрированную трубку, расположенную между рамой и соплом, причем гофрированная трубка содержит внутреннее пространство, которое связано с внутренним пространством сопла. Это обеспечивает простое и эффективное устройство соединительного средства. Когда разрежение в сопле увеличивается, разрежение в гофрированной трубке будет также увеличиваться. Или, другими словами, давление в гофрированной трубке падает. Следовательно, гофрированная трубка будет сжиматься и оказывать на сопло противодействующую силу, которая направлена в сторону от обрабатываемой поверхности. Более высокое разрежение в сопле вызывает более высокое разрежение в гофрированной трубке и, следовательно, более значительную силу, которая воздействует на сопло.
Другим простым и эффективным устройством является всасывающее устройство в соответствии с п.3 формулы изобретения.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, соединительное средство содержит линейный привод, расположенный между рамой и соплом, для перемещения сопла относительно рамы по существу в вертикальном направлении. Особенно предпочтительно, если во внутреннем пространстве имеется датчик давления, причем данный датчик выдает выходной сигнал, при этом линейный привод выполнен с возможностью перемещения сопла в зависимости от выходного сигнала датчика давления. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что сила, которая воздействует на сопло, может прикладываться активным способом, что обеспечивает точный контроль сил, действующих на сопло.
Кроме того, предпочтительно, если соединительное средство содержит рычаг, который прикреплен с возможностью поворота к раме при помощи оси поворота или оси вращения и продолжается по существу параллельно относительно обрабатываемой поверхности, причем сопло поддерживается данным рычагом. Это обеспечивает простое и эффективное устройство. Особенно предпочтительно, если сопло расположено в передней части рамы, а ось поворота расположена в задней части рамы, причем ось поворота расположена низко на раме, так что при рабочих условиях расстояние между осью поворота и обрабатываемой поверхностью является небольшим. Данный вариант осуществления гарантирует, что рычаг, продолжающийся между соплом и осью поворота, является относительно длинным. В сочетании с тем фактом, что ось поворота расположена рядом с обрабатываемой поверхностью, это вызывает силу трения, действующую на перемещающееся вперед сопло, обеспечивающую относительно малую (направленную вниз) нормальную силу, действующую на сопло. Предпочтительно, в переднем конце рамы имеется опорный элемент. Данный элемент поддерживает рычаг, обеспечивая минимальное расстояние между соплом и очищаемой поверхностью. Предпочтительные расстояния и размеры определены, соответственно, в п.8 и 9 формулы изобретения. Ниже это будет описано более подробно.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, приводная система содержит комплект колес, расположенных на противоположных сторонах рамы, причем колеса на каждой стороне рамы могут приводиться в движение в отдельности. Это обеспечивает удобный поворот всасывающего устройства посредством приведения в движение колес только на одной стороне рамы.
Настоящее изобретение также относится к автономному пылесосу, содержащему всасывающее устройство в соответствии с любым из вышеупомянутых вариантов осуществления, причем данный пылесос также содержит пылеуловительную камеру и вентилятор, который сообщается с пылеуловительной камерой, причем вентилятор сообщается с выпуском для создания разрежения во внутреннем пространстве сопла при рабочих условиях. Предпочтительные варианты осуществления определены в п.п.12-14 формулы изобретения.
В частности, настоящее изобретение может быть предпочтительно использовано для устройства, описанного в WO 02/074150. Данный документ раскрывает автономный пылесос, содержащий самодвижущееся всасывающее устройство или очистительную головку, которая соединена с основным модулем или модулем вытяжного вентилятора, который также является самодвижущимся и удерживает пылесборник и вентилятор, а также большую часть системы навигации и управления пылесоса. Поскольку размеры всасывающего устройства относительно малы, по меньшей мере, по сравнению с основным модулем, максимальная мощность приводной системы в нем будет относительно малой. Поскольку мощность всасывания, создаваемая в основном модуле, обычно будет сравнимой с мощностью обычных пылесосов, существует повышенный риск залипания всасывающего устройства к полу. В этом случае максимальная мощность приводной системы может оказаться недостаточной для решения данной проблемы. Кроме того, вес такого всасывающего устройство будет относительно малым. Следовательно, нормальная сила, действующая на колеса, является относительно малой, что приводит к повышенному риску прокручивания колес.
Настоящее изобретение также относится к интегрированному автономному пылесосы в соответствии с п.12 формулы изобретения. ЕР0803224 описывает интегрированный автономный пылесос. В данных пылесосах все элементы соединены в единое самодвижущееся устройство.
Используемый в данном описании термин "гофрированная трубка" обозначает любую деформируемую емкость, содержащую, по меньшей мере, одно отверстие, которая способна расширяться или сжиматься, соответственно, при увеличении или уменьшении давления в емкости.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:
Фиг.1 изображает схематичный вид сбоку всасывающего устройства,
Фиг.2 изображает только сопло, рычаг и ось поворота всасывающего устройства, показанного на фиг.1.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Фиг.1 изображает всасывающее устройство 1 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Всасывающее устройство содержит приводную систему, которая содержит колеса. В данном варианте осуществления предусмотрено два комплекта колес 3 на каждой стороне. Колеса на каждой стороне могут приводиться в движение в отдельности, чтобы поворачивать всасывающее устройство. Для приведения в движение колес предусмотрено два электродвигателя, по одному на каждой стороне. Предпочтительно, каждое колесо на раме приводится в движение электродвигателем. Предпочтительно, между колесами и электродвигателем расположен комплект зубчатых колес (не показан). Колеса поддерживаются при помощи рамы 5. К раме прикреплены также некоторые другие части.
В передней части рамы имеется сопло 7. Сопло содержит внутреннее пространство, образующее отверстие 9, обращенное к обрабатываемой поверхности 11, когда всасывающее устройство используется. Данное внутреннее пространство сообщается с выпуском 13, причем на другой стороне расположено отверстие 9. Выпуск 13 предназначен для сообщения с всасывающим средством или вентилятором, когда всасывающее устройство приводится в действие. Например, можно подсоединить узел шланга на одной стороне к выпуску, при этом другая сторона соединена с устройством, размещающим пылеуловительную камеру и вентилятор. В результате приведения в действие вентилятора образуется разрежение (пониженное давление) во внутреннем пространстве сопла, которое способно захватывать частицы и пыль с очищаемой поверхности 11.
В качестве альтернативы вентилятор и, например, пылесборник и фильтр могут быть расположены в едином корпусе, вмещающем все элементы пылесоса.
Сопло поддерживается рычагом 15, который способен поворачиваться относительно рамы 5 вокруг оси 17 поворота. Рычаг 15 проходит в раме, как показано штриховыми линиями. Ось поворота, предпочтительно, расположена за обоими колесами в задней части рамы. Рычаг, предпочтительно, также содержит воздушный канал, который образует сообщение между соплом и выпуском. Воздушный канал может быть образован посредством трубки или шланга или их комбинации.
Отверстие 9 или нижняя кромка сопла 7 обычно размещается на несколько миллиметров выше поверхности 11. Это обеспечивает всасывание окружающего воздуха в сопло и, таким образом, сбор частиц пыли. В случае твердых напольных покрытий это условие всегда удовлетворяется. Однако в случае мягких напольных покрытий сопло может оказываться изолированным от окружающего воздуха, например, множеством волокон. Когда это происходит, давление во внутреннем пространстве сопла падает, при этом давление окружающего воздуха прижимает сопло вниз.
Между удлинением 21 рамы 5 и соплом 7 расположена гофрированная трубка 19. Гофрированная трубка содержит внутреннюю часть 23, которая сообщается с внутренней частью сопла через одно или более отверстий (не показанных), которые расположены в пластине между обеими частями. Пластина может быть также неотъемлемой частью гофрированной трубки 19.
а
b
Благодаря вышеупомянутым отверстиям разрежение во внутреннем пространстве гофрированной трубки будет увеличиваться всякий раз, когда разрежение во внутреннем пространстве сопла будет увеличиваться. Как упомянуто выше, это в основном происходит, когда сопло находится на мягком напольном покрытии с волокнами, которые преимущественно изолируют сопло от окружающего воздуха. Вследствие действия вентилятора давление воздуха, окружающего сопло, будет выше, чем давление в сопле, в результате чего сопло прижимается вниз. На чертеже это показано при помощи силы F. Когда разрежение в гофрированной трубке увеличивается, она будет сжиматься. При сжатии гофрированная трубка оказывает на сопло противоположную силу F, которая направлена в сторону от обрабатываемой поверхности. Данная сила уменьшает суммарную нормальную силу, действующую на сопло, и, таким образом, уменьшает уплотняющее действие сопла. Таким образом, автоматически будет создаваться новый баланс сил, в котором сила, прикладываемая гофрированной трубкой, компенсирует или, по меньшей мере, частично компенсирует направленную вниз силу, действующую на сопло. Следовательно, проблема прилипания сопла к поверхности ограничивается.
b
1
2
1
2
Противоположная сила F приводит к улучшенному сцеплению колес. Поскольку гофрированная трубка прикреплена к удлинению 21 рамы 5, сила, создаваемая гофрированной трубкой, будет приводить к противоположной силе, действующей на раму, что по принципу "действие обратно противодействию" в конечном итоге приводит к увеличенной нормальной силе, действующей на колеса 3. На фиг.1 это показано направленными вниз силами F и F. Благодаря геометрии всасывающего устройства сила F, действующая на передние колеса, или колеса, расположенные рядом с соплом, будет несколько выше, чем сила F, действующая на задние колеса.
Для поддержки рычага 15 на раме 5 предусмотрен опорный элемент 27, при этом обеспечивается минимальное расстояние между отверстием 9 и поверхностью 11. Предпочтительно, данное расстояние приблизительно равно 2,5 мм.
Предпочтительно, сопло 7 содержит наклонную кромку 25 для облегчения поднятия сопла, когда оно наталкивается, например, на порог.
Сопло и рама могут быть размещены в одном корпусе, как показано на фиг.1. Рама и корпус могут быть выполнены, как одно целое. Кроме того, всасывающее устройство может быть снабжено камерами для целей навигации. Помимо соединения с узлом шланга, всасывающее устройство может быть соединено электрическими проводами с устройством, содержащим (вмещающим) вентилятор. Предпочтительно, электрические провода образуют одно целое с узлом шланга. В качестве альтернативы или дополнения, может быть предусмотрено беспроводное соединение между обоими устройствами.
Величина силы, которая воздействует на сопло гофрированной трубкой, будет в основном зависеть от отношения между площадью отверстия сопла и площадью поперечного сечения гофрированной трубки. Увеличение эффективной площади гофрированной трубки относительно площади поперечного сечения сопла приводит к увеличению противоположной силы, действующей на сопло.
w
p
1
p
2
2
n
а
1
2
Фиг.2 изображает только ось 17 поворота, рычаг 15 и сопло 7 всасывающего устройства, показанного на фиг.1. Фиг.2 предназначена для изображения моментов, действующих вокруг оси поворота, обусловленных силой трения на сопло. Когда всасывающее устройство перемещается вперед, как указано стрелкой А, на сопло будет действовать сила трения F. Расстояние между осью 17 поворота и обрабатываемой поверхностью обозначено R. Сила трения приводит к моменту М, имеющему плечо R, и обратному моменту М вокруг оси поворота. Обратный момент М соответствует нормальной силе F, действующей на сопло, и имеет плечо R. Равенство моментов М и М можно записать в виде:
w
p
n
а
F × R = F × R
р
р
Следовательно, при наличии относительно длинного плеча и поддержании относительно малого расстояния R, образующаяся в результате нормальная сила, действующая на сопло, будет относительно малой. Относительно длинное плечо, получается посредством размещения сопла в передней части рамы и размещения оси поворота в задней части рамы. Расстояние R поддерживается относительно малым посредством размещения оси поворота низко на раме.
Предпочтительно, во внутреннем пространстве сопла предусмотрена вращающаяся щетка. Данная щетка приводится в движение электродвигателем, расположенным за соплом.
Вместо перемещения при помощи рычага поворота, сопло может быть также выполнено с возможностью перемещения относительно рамы при помощи направляющих средств, например роликовых подшипников, расположенных на одной или более сторонах сопла, обращенных к раме.
Для специалиста в данной области техники должно быть понятно, что объем настоящего изобретения не ограничивается вышеописанными примерами, и что возможны некоторые его изменения и модификации без отхода от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения. Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано и описано подробно в чертежах и в описании, такие иллюстрации и описание следует рассматривать только как пояснительные или примерные, но не ограничивающие. Настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистом в данной области техники при практическом осуществлении заявленного изобретения, в результате изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения термин "содержащий" не исключает других этапов или элементов, а термины, используемые в единственном числе, не исключают множественного числа. Сам факт, что некоторые характеристики упоминаются во взаимно несвязанных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация данных характеристик не может быть использована с успехом. Любые ссылочные позиции не должны трактоваться как ограничивающие объем настоящего изобретения.
Данное изобретение относится к всасывающему устройству для пылесоса и к пылесосу. Всасывающее устройство содержит приводную систему для приведения в действие всасывающего устройства на обрабатываемой поверхности; раму, поддерживающую приводную систему; сопло для удаления частиц с обрабатываемой поверхности, причем сопло выполнено с возможностью перемещения относительно рамы в направлении в сторону от обрабатываемой поверхности, причем сопло содержит внутреннее пространство, образующее отверстие, обращенное к обрабатываемой поверхности; и выпуск, сообщающийся с упомянутым внутренним пространством, причем выпуск выполнен для сообщения с вентилятором при рабочих условиях. Всасывающее устройство также содержит соединительное средство для соединения сопла с рамой, причем соединительное средство выполнено с возможностью приложения силы, которая направлена в сторону от обрабатываемой поверхности, когда разрежение во внутреннем пространстве увеличивается. Таким образом, проблема залипания всасывающего устройства на полу может быть решена или, по меньшей мере, уменьшена. Кроме того, может быть улучшено сцепление приводной системы. Автономный пылесос в соответствии с изобретением содержит такое всасывающее устройство и также содержит пылеуловительную камеру и вентилятор, который сообщается с пылеуловительной камерой, причем вентилятор сообщается с выпуском для создания разрежения во внутреннем пространстве сопла при рабочих условиях.