УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
APPARATUS FOR CLEANING OPTICAL SURFACES

Предлагаемое изобретение относится к сфере очистительной техники, а именно к портативным системам для периодической очистки от загрязнений оптических поверхностей, в том числе смотровых стекол видеокамер без оснащения последних стационарными очистительными системами.
Для периодической отмывки от загрязнений смотрового стекла уличных камер видеонаблюдения, установленных в труднодоступных для обслуживания местах, требуется стационарная установка омывающей системы, которая сама нуждалась в обслуживании и энергообеспечении. Из уровня техники были выявлены устройства и системы, решающие указанные задачи.
Уровень техники содержит сведения о системах, предназначенных для очистки загрязненных поверхностей. Известно решение по патенту Ю. Кореи на изобретение № 101887674 «Water cleaning apparatus equipped with spaying gun (Устройство водной очистки со шприцем-пистолетом)» (МПК B08B3/02, B05B1/005, B05B13/0278, B05B7/0416, B08B3/08,  Р. Корея, з. № KR1020180005168A, 15.01.2018, опубл. 10.09.2018). Изобретение относится к портативному устройству для стерилизации и очистки, включающему пистолет-распылитель, который использует пену для легкой и быстрой стерилизации и очистки места, такого как кухня большого ресторана, и тому подобное, где имеются различные виды легко загрязняемых объектов. Устройство включает распылительный пистолет, содержит блок очистки и тележку для установки и переноски блока очистки. Блок очистки содержит: резервуар для хранения моющего средства; резервуар для хранения стерилизатора; трубу подачи водопроводной воды, соединенную с водопроводной водой; насос, перекачивающий водопроводную воду из трубы подачи водопроводной воды для отвода водопроводной воды; инжектор, избирательно смешивающий один или несколько моющих средств, стерилизатор и сжатый воздух с отводимой из насоса водопроводной водой и включающий клапан для управления отводимой очищающей водой; средство подачи воздуха для подачи сжатого воздуха к инжектору; и распылитель, соединенный с выходом инжектора шлангом для распыления очищающей воды.
Недостатками указанного технического решения являются необходимость в подводе электроэнергии и в наличии водопроводной магистрали. Система не может быть использована в полевых условиях, а также из-за наличия электрических компонентов не может применяться на взрывоопасных объектах.
Сходным техническим назначением обладает и решение по патенту Ю. Кореи на изобретение № 101357651 «Portable apparatus for cleaning steps in a high-rise building (Мобильное устройство для очистки ступеней высотного здания)» (МПК A47L7/0004, B05B7/24, B08B3/026, B08B5/02, Cho Kyu Lim, Р. Корея, з. № KR20130029748A, 20.03.2013, опубл. 03.02.2014). Изобретение относится к переносному устройству для очистки лестниц в многоэтажном здании, которое содержит: воздушный компрессор, подающий сжатый воздух; бак с водой, из которого подается вода через всасывание за счет потока сжатого воздуха, подаваемого из воздушного компрессора и распыляемого под высоким давлением; ранец, в котором хранится вакуумное всасывающее устройство для сбора воды и который выполнен с возможностью надевания на оба плеча рабочего; а также распылительно-всасывающий пистолет, который распыляет воду, подаваемую при соединении бака с водой через шланг подачи воды, или всасывает воду с очищаемой поверхности при соединении через всасывающий шланг при работе вакуумного всасывающего устройства, используя сжатый воздух, подаваемый под высоким давлением при соединении с воздушным компрессором с помощью шланга подачи воздуха и давления всасывания за счет давления сжатого воздуха, распыляемого при высоком давлении.
К недостаткам приведенного технического решения можно отнести необходимость подвода сжатого воздуха от воздушного компрессора, который не может быть использован на взрывоопасных объектах.
Наиболее близким решением является изобретение по патенту Ю. Кореи на изобретение № 200434166 «Air spray gun (распылитель пистолетного типа)» (МПК B05B12/002, B05B7/0093, B05B7/0416, B05B9/0805, B08B3/028, B08B5/02, B60S3/04,  Р. Корея, з. № KR2020060026937, 29.09.2006, опубл. 18.12.2006). Изобретение относится к устройству для распыления воздуха или смеси воздуха и воды, причем основной корпус имеет воздушный канал, через который проходит воздух, и водяной канал, сообщающийся с воздушным каналом для подачи воды и форсунку для впрыскивания проходящей через воздушный канал воздуха и смеси. Клапан подачи воды установлен на канале для воды, чтобы открывать и закрывать проход для воды. Клапан впрыска установлен на воздушном канале между соплом и клапаном подачи воды для открытия и закрытия воздушного канала. Устройство содержит блок регулировки для открытия и закрытия, по меньшей мере, одного из клапанов подачи воды или воздуха. Соответственно, можно распылять только воздух или избирательно распылять смесь воды и воздуха и создавать портативное устройство для распыления воздуха, которое можно переносить и использовать в переносном режиме.
К недостаткам изобретения также относится необходимость подвода сжатого воздуха от компрессора или переносного баллона. В системе отсутствует возможность подачи жидкости под давлением, а только сжатого воздуха с подмешиванием моющей жидкости из ёмкости.
Дополнительно, общим недостатком всех трех рассматриваемых прототипов является неспособность подавать омывающую жидкость в напорную магистраль под высоким давлением на высоту десятков метров.
Системы и устройства, раскрытые в уровне техники, не обеспечивают решения ряда технических проблем, в частности, создания устройства для очистки, в том числе, оптических, поверхностей, обладающего простой и технологичной конструкцией, позволяющей оператору проводить эффективную очистку поверхностей от загрязнений, с подачей жидкой среды под высоким давлением, снижающего расход жидкости для обработки, а также способного применяться в зонах, где существуют специальные требования, в т.ч. по взрывобезопасности.
Техническая проблема решается следующим образом. Настоящим изобретением предложено устройство для очистки оптических поверхностей, содержащее корпус с рабочим органом, выполненным с возможностью размещения жидкой и/или газообразной сред, снабженный входами для жидкой и/или газообразной сред, каналами для перемещения жидкой и/или газообразной сред и средствами, обеспечивающими подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду. Устройство дополнительно характеризуется тем, что рабочий орган обеспечивает порционную подачу на средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду, жидкой среды, а газообразная среда поступает на средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду, из резервуара, соединенного с корпусом через вход для газообразной среды.
Признаками, общими с аналогом, являются наличие содержащее корпуса с рабочим органом, выполненным с возможностью размещения жидкой и/или газообразной сред, снабженный входами для жидкой и/или газообразной сред, каналами для перемещения жидкой и/или газообразной сред и средствами, обеспечивающими подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду.
Признаками, отличающими устройство от аналога, являются обеспечение рабочим органом порционной подачи на средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду, жидкой среды, и поступление газообразной среды на средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду, из источника, соединенного с корпусом через вход для газообразной среды.
В первом частном случае устройство характеризуется тем, что рабочий орган содержит камеру, снабженную поршнем с возможностью перемещения внутри пространства камеры и делящим ее на отсеки таким образом, что, по меньшей мере, один из отсеков сообщается с емкостью для газообразной среды, а другой – с емкостью для жидкой среды.
Во втором частном случае устройство дополнительно характеризуется тем, что поршень через шток дополнительно снабжен рукояткой, выполненной таким образом, что в одном из положений она способствует перекрытию, по меньшей мере, одного из каналов для газообразной среды.
В третьем частном случае устройство отличается тем, что средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду, связанные с каналами для перемещения жидкой и/или газообразной сред, обеспечивают попеременное распыление жидкой и газообразной среды.
В четвертом частном случае устройство отличается тем, что снабжено спусковым механизмом, приведение в действие которого вызывает поступление из емкости из газообразной среды на вход для газообразной среды корпуса.
В первом уточнении указанного частного случая устройство отличается тем, что содержит несколько наборов каналов для газообразной среды, размещенных таким образом, что один из наборов каналов обеспечивает поступление газовой среды в отсек камеры, а другой набор обеспечивает поступление газовой среды средствам, обеспечивающими распыление жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду.
В пятом частном случае, устройство, отличающееся тем, что поступление жидкой среды в соответствующий отсек камеры обеспечивают посредством выдвижения рукоятки штока, связанного с поршнем.
В шестом частном случае, устройство, отличающееся тем, что снабжено емкостью с жидкой средой и емкостью с газообразной средой, причем в емкости с газообразной средой газообразная среда находится под давлением выше атмосферного.
В седьмом частном случае, устройство отличается тем, что при перемещении поршня в положение, при котором, по существу, все пространство камеры занимает газообразная среда, посредством перекрытия каналов, обеспечивается поступление газообразной среды на средства, обеспечивающие распыление жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду.
В восьмом частном случае, устройство отличается тем, что средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду, дополнительно содержат средства для подключения к напорной магистрали, которой снабжен объект, содержащий оптическую поверхность.
Устройство представляет собой очистительную установку в форм-факторе пистолета. Рабочий орган устройства выполнен таким образом, что позволяет размещать в своем внутреннем пространстве изолированно друг от друга жидкую и газообразную среду. Каналы для перемещений жидкой и/или газообразной сред являются средством поставки жидкости и/или газа между узлами устройства: от входа к рабочему органу и далее на средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду, а также обеспечивать доставку газообразной среды от соответствующего входа непосредственно до средств, обеспечивающих подачу жидкой и/или газообразной среды, во внешнюю среду, минуя рабочий орган. Порционная подача жидкости на средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду, обеспечивается возвратным движением поршня, который вытесняет жидкую среду из соответствующего отсека камеры рабочего органа. Перемещение поршня при вытеснении жидкой среды обеспечивается за счет поступления газообразной среды в другой отсек камеры рабочего органа. Поступление газообразной среды обеспечивается из резервуара, в котором газообразная среда, предпочтительно, находится под давлением. Альтернативой резервуару под давлением может случить напорная магистраль. Одной из основных характеристик газовой среды является то, что поступающая на вход корпуса газовая среда подается под давлением выше атмосферного.
Конструкция камеры рабочего органа позволяет осуществлять, посредством перемещения поршня набор жидкой среды в соответствующий отсек созданием разряжения в отсеке. В крайнем положении поршня, с полностью выставленным штоком, по существу, все пространство камеры составляет отсек, заполненный жидкой средой. Затем, посредством системы клапанов, при активации оператором спускового механизма, инициируется подача газообразной среды из соответствующего источника в другой отсек камеры. Вследствие чего, происходит обратное перемещение поршня и вытеснение жидкой среды через канал на средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной среды, во внешнюю среду.
Конструкция рукоятки штока выполнена таким образом, что при вытеснении жидкой среды газообразной средой и перемещении поршня в противоположное положение от исходного рукоятка нажимным действием перекрывает канал, обеспечивающий поступление газообразной среды в соответствующий отсек камеры рабочего органа, что меняет тракт, по которому течет газообразная среда, вызывая поступление последней непосредственно на средства средствами, обеспечивающими подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду. Таким образом, на первом этапе обеспечивается очистка и смачивание очищаемой поверхности порционным объемом жидкости, а затем воздушным потоком обеспечивается осушение очищаемой поверхности от капель жидкости.
Устройство снабжено спусковым механизмом, реализованным по принципу пистолетного спускового крючка. Нажатие оператором на крючок вызывает поступление газообразной среды из соответствующего источника в отсек для жидкой среды.
Как указано в описании ниже, устройство содержит наборы каналов, позволяющих осуществлять подачу жидкой и газообразной сред в камеру рабочего органа и на средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду. Такие наборы каналов позволяют устройству выполнять свою функцию без использования сложных гидравлических или электрических систем. Цикл работы устройства обеспечивается механическим перемещением поршня, осуществляемым оператором и силой газообразной среды, находящейся под давлением, которая производит вытеснение жидкой среды из отсека камеры рабочего органа, а также осуществляет завершающую стадию цикла очистки: осушение очищаемой поверхности. Таким образом, наборы каналов обеспечивают сообщение газообразной среды с одним из отсеков камеры рабочего органа, а также со средствами для подачи жидкой и/или газообразной среды во внешнюю среду, т.е., по существу, на очищаемую поверхность.
Как уже было отмечено выше, забор жидкой среды из источника происходит механически посредством выдвижения штока, связанного с поршнем за соответствующую рукоятку. Разряжение, создаваемое в образовывающемся отсеке камеры рабочего органа, позволяет жидкости по соответствующим каналам поступить в соответствующий отсек. Затем, приведение в действие другой системы клапанов, а также поступление газообразной среды в другой отсек камеры, вызывает эжектирование жидкости на очищаемую поверхность. Такая конструкция позволяет без применения сложных технических средств добиться эффективной очистки оптической поверхности, одновременно с экономией жидкости, поскольку выдача осуществляется порционно.
Устройство снабжено источником газообразной среды, выполненным в виде емкости или тракта, соединенного, в свою очередь, с источником газообразной среды. Поскольку газообразная среда для целей настоящего технического решения должна находиться под давлением выше атмосферного для вытеснения жидкой среды из соответствующего отсека камеры рабочего органа, необходима либо емкость с давлением внутри нее, либо устройство для нагнетания газообразной среды, по существу, в виде компрессора.
Предлагаемое изобретение поясняется следующими фигурами.
Фиг. 1 – общий вид устройства для очистки оптических поверхностей;
Фиг. 2 – общий вид устройства для очистки оптических поверхностей в альтернативной реализации;
Фиг. 3 – принципиальная схема работы устройства для очистки оптических поверхностей.
На фигурах обозначены следующие позиции:
1 – пистолет-распылитель;
2 – корпус;
3 – камера;
4 – поршень;
5 – шток;
6 – наконечник штока;
7 – каналы;
8 – обратные клапаны для жидкости;
9 – клапан со спусковым крючком;
10 – емкость со сжатым воздухом;
11 – воздушный клапан;
12 – обратный клапан для газа;
13 – средства распыления;
14 – емкость для жидкости.
Для понимания принципов работы и особенностей различных реализаций изобретения, ниже приведено описание фигур технического решения. Хотя в тексте описания подробно объясняются предпочтительные варианты реализации технического решения, необходимо понимать, что возможны и иные варианты реализации изобретения. Соответственно, нет необходимости в ограничении объема правовой охраны технического решения исключительно представленными реализациями и перечнями подсистем, узлов и компонентов. Изобретение может быть реализовано и иными способами. Вместе с тем, при описании предпочтительных вариантов технического решения, для ясности понимания основных принципов изобретения специалистом, необходимо уточнить термины, применяемые в описании.
Необходимо отметить, что используемые в единственном числе в описании и формуле узлы и детали устройства, также представляют собой и множественные формы, если прямо не сказано обратное. Например, указание на составной элемент устройства также означает указание на совокупность (множество) таких элементов.
Также, при описании предпочтительных вариантов выполнения, для обеспечения ясности понимания, используются специальные термины. Предполагается, что термин используется в самом широком смысле, в каком он может быть истолкован специалистами в данной области техники и включает все технические эквиваленты, используемые тем же образом и с той же целью. Так, в частности, термин «оптическая поверхность» означает некоторую твердую поверхность из, по существу, оптически прозрачного материала, по меньшей мере, в одном отрезке из оптического диапазона. Такой поверхностью может быть стекло видеокамеры системы видеонаблюдения или иная поверхность, требующая периодической очистки от загрязнений. Под термином «жидкая среда/газообразная среда» понимают вещество, использующееся в устройстве, находящееся, соответственно, в жидком и газообразном агрегатном состоянии. Это может быть воздух или воздушная смесь для газообразной среды и вода или очистительное средство или их смесь для жидкой среды. В описании также могут встречаться равнозначные термины «жидкость» и «газ». Термин «канал» относится к компонентам устройства (корпуса), который обеспечивает поступление газообразной и/или жидкой среды между входом, рабочим органом и средствами для подачи газообразной и/или жидкой среды во внешнюю среду. Форма выполнения каналов в рамках настоящего технического решения не является принципиальной. В случае настоящего изобретения, фраза «средства, обеспечивающие подачу жидкой и/или газообразной сред во внешнюю среду», применяется для описания эжектирующего компонента устройства, ответственного за подачу жидкости или газа во внешнюю среду, в том числе, на очищаемую поверхность. Компонент может быть выполнен в виде форсунок. В описании настоящего технического решения также применяется равнозначный термин «средства распыления». Фраза «порционная подача» означает, что во внешнюю среду из рабочего органа за один цикл работы устройства поступает количество вещества, примерно равное объему отсека камеры рабочего органа. Термин «источник» применительно к источникам жидкости и/или газа означает, что устройство соединено или содержит непосредственно к нему присоединенную емкость или компрессор применительно к газообразной среде, подающее на вход корпуса устройства жидкость и газ, соответственно. Реализация такого источника технически может быть решена и иным образом. Термин «камера» означает, по существу, замкнутую емкость, снабженную поршнем и входами для жидкой и/или газообразной среды. Причем камера снабжена выходом жидкой среды, который может быть как совмещен со входом для жидкой среды, как в общем случае реализации, так и быть выполнен отдельно. Камера, в соответствии с изобретением, делится на отсеки переменного объема, образуемые подвижным поршнем, приводимым в движение рукояткой со штоком. Термин «рукоятка» может относиться, по существу, к форме наконечника штока поршня. Название дано для удобства идентификации компонента устройства. Рукоятка или наконечник штока выполнен таким образом, что допускает выдвижение за него оператором штока с поршнем. Фраза «попеременное распыление» характеризует работу устройства, а именно очередность подачи на средства распыления жидкости и газа.
Слова «состоящий», «содержащий», «включающий» означают, что, по меньшей мере указанный компонент, элемент, часть или шаг способа присутствует в композиции, предмете или способе, но не исключает присутствие иных компонентов, материалов, частей, шагов способа, даже если такой компонент, материал, часть, шаг способа выполняет ту же функцию, что и указанный.
Материалы, из которых изготовлены различные элементы настоящего изобретения, указанные ниже при описании примеров конкретного выполнения устройства, являются типичными, но не обязательными для применения. Указанные в настоящих примерах выполнения материалы, могут быть заменены многочисленными аналогами, выполняющими ту же функцию, что и приведенные в описании примеры материалов.
Обратимся к прилагаемым фигурам. В соответствии с одной из частных реализаций настоящего изобретения, устройство предназначено для очистки от загрязнений, предпочтительно, оптических (светопрозрачных) поверхностей. Как показано на фиг. 1, 3 устройство представляет собой выполненный в форм-факторе пистолета распылитель 1, состоящий из корпуса 2, снабженного рабочим органом, содержащим камеру в виде рабочего цилиндра 3, в котором перемещается поршень 4, соединенный со штоком 5 с наконечником (рукоятью) 6. Каналы 7 в корпусе служат для перемещения в пространстве корпуса жидкости и газа. Потоки жидкости регулируются обратными клапанами 8. За поступление газа в соответствующий отсек камеры 3 отвечает клапан, совмещенный со спусковым крючком 9, при нажатии которого открывается тракт для поступления из емкости со сжатым воздухом 10. Наконечник 6 штока 5 в положении, при котором поршень 4 вытеснил всю жидкость из камеры 3, открывает воздушный клапан 11, вызывая ток газа через обратный клапан 12 на средства распыления 13. Жидкость для очистки находится в емкости 14.
Устройство работает следующим образом. Оператор за наконечник 6 вытягивает шток 5 из камеры 3. За поршнем 4 образуется разрежение, благодаря которому омывающая жидкость всасывается из емкости 14 в камеру 3. Объем набранной омывающей жидкости определяется длиной выдвинутого штока 5. При нажатии на спусковой крючок 9 пистолетной рукоятки, который механически связан с клапаном, воздух из емкости 10 через открывшийся клапан поступает в соответствующий отсек камеры 3, давя на поршень 4. Поршень 4 перемещается, выдавливая набранную порцию омывающей жидкости из камеры 3 на средства распыления 13. После возврата поршня 4 в исходное положение, при выдавливании всей жидкости, происходит открытие воздушного клапана нажимного действия 11, благодаря форме наконечника 6 штока 5. Оператор продолжает удерживать спусковой крючок 9, при этом сжатый воздух из емкости 10 и через открывшийся клапан 12 через средства распыления 13 подается во внешнюю среду. Происходит обдув очищаемой поверхности от капель моющей жидкости. Также, устройство может быть снабжено выходной патрубком, выполненным с возможностью подключения к напорной магистрали омывающей системы видеокамеры.
Предусмотрена реализация технического решения, раскрытая на фиг. 2, при которой емкости со сжатым воздухом 10 и жидкостью 14 находятся в заплечном рюкзаке, носимом оператором.
Варианты реализации настоящего изобретения не ограничиваются приведенными выше примерами конкретного выполнения. Могут быть предложены и иные формы реализации технического решения, не отдаляясь от смысла изобретения.
Раскрытые выше примеры выполнения приведены с целью показать промышленную применимость устройства и дать общее впечатление от устройства. Объем правовой охраны технического решения определяется формулой изобретения, а не представленным описанием, и все изменения, совершенные с применением эквивалентных признаков, подпадают под правовую охрану настоящего изобретения.