Способ управления бесконтактной автоматической мойкой с учетом изменения температуры окружающей среды и система, его реализующая
METHOD FOR CONTROLLING CONTACTLESS AUTOMATIC CAR WASH, TAKING INTO ACCOUNT CHANGES IN AMBIENT TEMPERATURE, AND SYSTEM THAT IMPLEMENTS IT

Группа изобретений относится к устройству автоматизированных бесконтактных автомобильных моек.
Известна установка для мойки автомобилей [патент на полезную модель № 172936, опубл. 01.08.2017 г.], содержащая щит управления, который включает в себя: встроенный программируемый логический контроллер (ПЛК), частотные преобразователи, кабели и кабель-каналы, сенсорный пульт управления с сигнальными лампами и кнопками выбора предусмотренных программ мойки, а также управление отдельными блоками моечного комплекса. Содержит несущие продольные металлические направляющие, подвешенные к потолку или закрепленные на стене или установленные в пол, по которым перемещаются по сигналу со щита управления два модуля взад и вперед. Перемещение модулей взад и вперед осуществляется посредством серводвигателей (в примере исполнения), связанных кабелем со щитом управления. Серводвигатели имеют возможность задания нужной скорости вращения, имеют очень точный фиксированный шаг (что позволяет им при работе перемещаться в пространстве буквально с миллиметровой точностью), а некоторые из них имеют возможность задания своей собственной внутренней программы, которая будет запускаться в нужный момент. Модули выполнены с несущими поперечными металлическими направляющими для перемещения по сигналу со щита управления металлических коробов внутри модулей, по два металлических короба на один модуль. Внутри каждого короба установлены механизмы: серводвигатель перемещения короба по поперечным металлическим направляющим. Механизмы поворота с поворотной консолью несущих подвесок. Каждая несущая подвеска содержит моющие элементы - систему Г-образных трубопроводов с соплами. Трубопроводы состоят из жестко связанных между собой труб различных диаметров с соплами, расположенными под разными углами. Механизмы поворота поворачивают по сигналу со щита управления несущие подвески вместе с системой Г-образных трубопроводов с соплами. Также установка для мойки автомобилей содержит распределительные блоки, которые располагаются в технологическом помещении вместе с используемым стандартным автомоечным оборудованием и связаны с каждым моющим элементом. На каждом модуле расположен датчик эталонного расстояния, в котором значение, равное расстоянию от датчика до пола, рассматривается как эталонное. Кроме того, на Г-образных трубопроводах расположены боковые датчики таким образом, чтобы трубопроводы моющих элементов оставались на безопасном расстоянии от автомобиля, чтобы не соприкасаться с выступающими элементами кузова (боковые зеркала, антенны, наружные чехлы запасного колеса у внедорожников, кенгурин). В середине каждого модуля размещены два устройства, связанные кабелями со щитом управления и подающие команду на Г-образные трубопроводы и модули в обратном направлении - концевой выключатель. Работа всей установка для мойки автомобилей происходит по изначально заложенной программе. За исполнение программы отвечает программируемый логический контроллер в щите управления. Исполнительная система состоит из двух модулей, на каждом из которых расположено по два моющих элемента - Г-образные трубопроводы с соплами. Перед запуском программы модули располагаются рядом друг с другом в такой точке, чтобы въехавший на мойку автомобиль после остановки оказался под ними примерно посередине. На каждом модуле расположен датчик эталонного расстояния, в котором значение, равное расстоянию от датчика до пола, рассматривается как эталонное. Датчики расстояния располагаются не на самих модулях, а немного вынесены за их пределы. Когда автомобиль попадет под этот датчик, значение изменяется (становится меньше). Запускается пошаговая программа.
На первом шаге моющие элементы все четыре Г-образных трубопровода начинают сближение с автомобилем, пока боковые датчики на Г-образных трубопроводах не зафиксируют расстояние до него 40 см-100 см, на случай если автомобиль расположен не ровно. Для достижения наилучшего результата мойки автомобиля подбирается оптимальное расстояние от моющих элементов до автомобиля. Чтобы струя из сопел покрывала всю поверхность, была достаточно мощной, чтобы убрать сильные загрязнения и в то же время моющие элементы оставались на безопасном расстоянии от автомобиля, чтобы не соприкасаться с выступающими элементами кузова (боковые зеркала, антенны, наружные чехлы запасного колеса у внедорожников, кенгурин). Работает серводвигатель, перемещающий металлические короба с моющими элементами по поперечным металлическим направляющим.
Недостатками известной мойки является то, что концентрация моющих растворов и время их воздействия на поверхность автомобиля постоянны и подбираются независимо от температуры окружающей среды (зависят только от алгоритма мойки), в результате чего при уменьшении вязкости моющих концентратов пропорционально увеличивается их расход, а недостаточное или слишком длительное время воздействия растворов является неэффективным.
Один из основных параметров, который необходимо поддерживать в процессе мойки – это концентрация моющего (химического) агента на определенный объем воды, от нее зависит качество мойки.
Обычно производитель моющих агентов в инструкции по применению указывает концентрацию только для одной температурной точки (например, при 20 градусах). Однако исследования показали, что от изменения температуры изменяется вязкость моющего агента, а вследствие чего изменяется и концентрация. Так как при одной и той же производительности дозатора изменяется работа обратных клапанов дозатора (это неотъемлемая часть дозатора). Более вязкий продукт вызывает их замедленное перемещение, вследствие чего через клапаны проходит меньший объем жидкости. Поэтому в зависимости от температуры концентрация должна корректироваться.
Производительность дозатора определяется не только вязкостью агента, но и температурой окружающего воздуха и рекомендациями каждого производителя к концентрации агента при той или иной температуре. У каждого моющего агента своя зависимость вязкости от температуры, которая может меняться от партии к партии. Как правило, мало кто из производителей знает, как меняется вязкость от температуры во всем диапазоне температур. Производитель просто рекомендует такую-то концентрацию при определенной температуре. Заявленное техническое решение не привязывается к конкретным агентам, т.к. производитель может изменить состав и все испытания нужно проводить по новой. Предложен шаблон (зависимость производительности дозатора, а, следовательно, концентрации агента от температуры) под разные моющие агенты, а пользователь их может корректировать, опираясь на полученное качество мойки.
Технический результат заявляемой группы изобретений заключается в оптимизации расхода моющих агентов, используемых в процессе мойки, при повышении эффективности мойки.
Указанный технический результат в части способа достигается за счет того, что способ управления бесконтактной автоматической мойкой с учетом изменения температуры окружающей среды включает
предварительное определение зависимости по меньшей мере одного параметра моющего агента, используемого на мойке, от температуры окружающей среды и сохранение полученных результатов в блоке управления,
текущее измерение температуры окружающей среды в помещении мойки и/или на улице с помощью по меньшей мере одного датчика температуры, связанного с блоком управления,
выбор максимально эффективного значения параметра моющего агента при текущей температуре окружающей среды на основании предварительно определенной зависимости,
применение моющего агента с выбранным значением параметра.
Указанный технический результат в части системы достигается за счет того, что автоматизированная бесконтактная автомобильная мойка включает
по меньшей мере один манипулятор, выполненный с возможностью перемещения, расположенный на раме и связанный с блоком управления перемещением манипулятора, который связан с
центральным блоком управления, соединенным с блоком подачи воды, с блоком смешения моющих растворов, блоком сушки автомобиля,
центральный блок управления связан с по меньшей мере одним датчиком температуры, расположенным в помещении мойки и/или на улице и выполнен с возможностью выбора для применения максимально эффективного значения параметра моющего агента при текущей температуре окружающей среды на основании предварительно определенной зависимости по меньшей мере одного параметра моющего агента от температуры окружающей среды.
Возможны варианты развития основного технического решения, заключающиеся в том, что:
- в качестве моющего агента применяют щелочные или кислотные агенты;
- параметр моющего агента представляет собой его концентрацию и/или время воздействия.
Таким образом, за счет совокупности существенных признаков удалось оптимизировать расход моющих агентов и повысить эффективность мойки за счет автоматического выбора оптимальной концентрации моющих растворов (процентное содержание в растворе моющего вещества) и времени воздействия этих компонентов на поверхности автомобиля перед началом следующей операции мойки, в зависимости от температуры окружающего воздуха в боксе или на улице.
При этом поскольку технология бесконтактной мойки основана на нанесении моющего агента, его воздействии на загрязнения и дальнейший смыв, то в качестве параметра моющего агента может быть использована его концентрация и время выдержки.
Под максимально эффективным значением параметра понимается наилучшее воздействие при минимально возможных затратах ресурсов.
Оптимальный параметр может приниматься в соответствии с предоставляемой зависимостью от завода производителя данной химии (если таковая имеется) или же определяться опытным путем. Оценкой правильности выбора данного параметра является качество мойки автомобиля. Качество мойки определяется остаточной грязью (случай, когда концентрация недостаточна) на поверхности автомобиля либо излишком пенного раствора (случай, когда концентрация избыточна) после смыва мыльного раствора с поверхности автомобиля высоким давлением. Наиболее оптимальными значениями в данном случае являются наименьший остаток загрязнений на поверхности автомобиля и отсутствие мыльного раствора после смыва водой под высоким давлением.
Сущность заявляемой группы изобретений поясняется фигурами и нижеследующим описанием.
На Фиг. 1 представлена схема расположения элементов мойки.
На Фиг. 2 представлен график зависимости производительности дозатора щелочного концентрата от температуры.
На Фиг. 3 представлен график зависимости производительности дозатора кислотного концентрата от температуры.
На Фиг. 4 представлен график зависимости времени выдержки щелочного концентрата от температуры.
На Фиг. 5 представлен график зависимости времени выдержки кислотного концентрата от температуры.
Автоматизированная бесконтактная автомобильная мойка (Фиг. 1) состоит из места для парковки автомобиля 1, перемещающейся рамы 2 с по меньшей мере одним манипулятором 3.
Манипулятор 3 выполнен с возможностью перемещения, расположен на раме 2 и связан с блоком 4 управления перемещением манипулятора, который связан с центральным блоком 5 управления, соединенным с блоком 6 подачи воды, с блоком 7 смешения моющих растворов, блоком 8 сушки автомобиля.
При этом манипулятор 3 включает штангу Г-образной формы с распылительными форсунками.
Крыша и боковые стекла автомобиля 1 имеют определенный угол относительно пола (угол скоса). Форма штанги манипулятора 3 призвана повторить этот угол и как можно ближе приблизить форсунки к поверхности автомобиля 1.
Помимо зоны для размещения автомобиля 1 может быть предусмотрена зона 9 для мойки ковриков.
Мойка может быть снабжена датчиками определения габаритов автомобиля, связанными с центральным блоком 5 управления. Это могут быть ультразвуковые датчики 10 и 11 определения длины автомобиля 1, расположенные на продольно перемещающейся каретке (на чертеже не показано) и ширины автомобиля 1, расположенные на раме моечной машины.
Мойка снабжена по меньшей мере одним датчиком 12 температуры, расположенным в помещении мойки и/или на улице и связанным с центральным блоком 5 управления.
Центральный блок 5 управления выполнен в виде программно-аппаратного комплекса (шкафа управления) на базе централизованной системы управления, имеющей по меньше мере один контроллер управления, который управляет всеми блоками, входящими в состав моечной машины.
Блок 4 управления перемещением манипулятора 3 состоит из приводов (на чертеже не показано) перемещения, связанных с блоком 5 управления.
Блок 6 подачи воды высокого давления включает трубопроводы, соединенные с насосным оборудованием и с шаровым краном, и обеспечивает оптимальное функционирование гидравлической системы высокого давления. Центральный блок 5 управления при этом связан с приводом электронасоса высокого давления и приводом шарового крана.
Блок 7 смешения моющих растворов (рабочих жидкостей) выполнен с возможностью эффективного приготовления составов для очистки кузова автомобиля 1 от загрязнений различного рода и включает распределяющий коллектор (на чертеже не показано), клапаны (на чертеже не показано), насосное оборудование (на чертеже не показано) низкого давления и дозаторы (на чертеже не показано). Центральный блок 5 управления при этом связан с приводами электронасосов, дозаторов и катушками управления электромагнитных клапанов и задает производительность дозаторов и время выдержки.
В случае если моющие агенты с разной концентрацией (вязкостью) находятся в разных емкостях с дозаторами, то центральный блок 5 управления подает сигнал на нужный дозатор в зависимости от температуры.
Блок 8 сушки автомобиля выполнен с возможностью удаления воды с поверхности неподвижного автомобиля 1 и включает вентиляторы (на чертеже не показано) сушки. Центральный блок 5 управления при этом связан с электроприводами вентиляторов.
Заявляемая мойка работает следующим образом:
1. В автоматическом или ручном режиме задается программа мойки.
2. Автомобиль 1 заезжает в моечный бокс.
3. Датчики 10, 11, 12 передают данные в блок 5 управления.
4. Начинается программа мойки (в зависимости от выбранного рецепта), перемещение манипулятора 3 осуществляется согласно габаритным параметрам автомобиля 1.
Программа мойки может включать в себя следующие операции в любой последовательности и с неограниченным числом повторений (в зависимости от настроек, задаваемых оператором для каждой программы):
- мойка водой под высоким давлением (после выдачи соответствующего сигнала от центрального блока 5 управления, блок 6 подачи воды подает воду под высоким давлением на манипулятор 3);
- нанесение кислотного и/или щелочного моющих агентов (после выдачи соответствующего сигнала от центрального блока 5 управления, дозаторы, входящие в состав блока 7 смешения моющих растворов, выдают в коллектор моющие агенты с производительностью, соответствующей текущей температуре окружающей среды в помещении мойки и/или на улице, после чего приготовленный раствор подается на устройства выдачи пены и эмульсии, в качестве которого могут применяться форсунки манипулятора 3, распределительный трубопровод, входящий в состав блока 7, и любые средства, применяющиеся для подачи растворов на кузов автомобиля 1, обеспечивающие дальнейшее нанесение составов на кузов автомобиля 1);
- выдержка моющего агента на поверхности кузова автомобиля 1 (время выдержки задает центральный блок 5 управления, в соответствии с текущей температурой в помещении мойки и/или на улице);
- нанесение осушающего агента (происходит аналогично нанесению моющих растворов, но с определенной заданной установкой концентрации, которая не зависит от температуры и не нуждается в выдержке);
- сушка (после выдачи соответствующего сигнала от центрального блока 5 управления, включается блок 8 сушки автомобиля, при этом сушка может осуществляться как отдельная операция, так и комбинированная с нанесением осмоса для более эффективной очистки труднодоступных мест);
- мойка ковриков (при наличии возможности).
Кислотные моющие агенты предназначены для удаления известкового налета, колодочной пыли, кальциевых отложений и прочих неорганических загрязнений.
Щелочные моющие агенты предназначены для удаления органических, жировых, нефтяных, масляных и тому подобных загрязнений.
Программно-аппаратный комплекс автомойки позволяет использовать различные моющие агенты (даже в одной программе мойки), для этого блок 5 управления подаёт сигнал управления на дозатор с нужным агентом.
В связи с тем, что кислотные и щелочные агенты предназначены для удаления разного рода загрязнений, их применение можно комбинировать. В это случае алгоритм будет следующий:
- мойка водой под высоким давлением;
- нанесение кислотного раствора;
- выдержка кислотного раствора;
- мойка водой под высоким давлением;
- нанесение щелочного раствора;
- выдержка щелочного раствора;
- мойка водой под высоким давлением;
- нанесение осушителя;
- сушка.
Для каждого моющего агента (кислотного и щелочного) в диапазоне от 0 до +40 Сº с шагом 5 Сº произведены испытания (Фиг. 2, 3), в ходе которых определена максимально эффективная концентрация моющего агента в каждой температурной точке, при которой достигается качественная очистка кузова автомобиля (оценивается визуально). Проведение данных испытаний обусловлено изменением вязкости моющих концентратов при изменении температуры окружающей среды, т.е. в процессе испытаний эмпирическим путём определяется и фиксируется на графике %-ное соотношение производительности дозатора, при которой он выдает эффективное количество концентрата, при изменяющихся физических состояниях моющего агента. После этого составляется график производительности дозатора в каждой температурной точке. Составленный график сохраняется в памяти центрального блока 5 управления. После выполнения всех указанных операций, центральный блок 5 управления будет осуществлять выбор необходимой производительности дозатора моющего раствора для любой температурной точки из заданного диапазона и выдавать управляющие сигналы на дозирующие насосы автоматически.
Возможен также вариант следования инструкции производителя по выдерживанию концентрации моющего агента для данной температуры окружающего воздуха, т.е. рекомендации производителя по концентрации для определенной температуры учитываются при построении графика.
Изменение времени выдержки (экспокоррекция) для каждого моющего агента осуществляется следующим образом (Фиг. 4, 5): для каждой температурной точки в диапазоне от 0 до +40 Сº с шагом 5 Сº произведены испытания, в ходе которых определено минимальное время выдержки моющего агента для его эффективного воздействия. В результате проведенных испытаний построен график зависимости времени выдержки моющего агента от температуры окружающей среды, при котором достигается качественная очистка кузова автомобиля (оценивается визуально).