НАСАДОЧНОЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ЧИСТЯЩЕГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ
SURFACE CLEANER NOZZLE DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к насадочному приспособлению чистящего устройства для очистки поверхности. К тому же, настоящее изобретение относится к чистящему устройству с таким насадочным приспособлением.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящее время очистка твердого пола выполняется посредством обработки пола пылесосом, после которой следует обработка пола шваброй. Обработка пылесосом удаляет крупную грязь, тогда как обработка шваброй удаляет пятна. Из предшествующего уровня техники известно множество приборов, особенно в секторе профессиональной очистки, для которых заявлена возможность совмещенной обработки пылесосом и шваброй. Приборы для сектора профессиональной очистки обычно выполнены специально для больших площадей и идеально плоских полов. Они основаны на твердых щетках и мощности всасывания для уборки воды и грязи с пола. В приборах для домашнего использования часто используется комбинированную насадку с твердой щеткой и скребком. Как и приборы для сектора профессиональной очистки, эти продукты используют щетку для удаления пятен с пола и скребок совместно с разрежением для поднятия грязи с пола.
Упомянутые скребковые элементы обычно осуществлены посредством гибкой резиновой губки, которая прикреплена к нижней части чистящего устройства и только скользит по очищаемой поверхности, посредством этого толкая и стирая частицы грязи и жидкости по очищаемой поверхности или с нее. Разрежение, обычно образуемое посредством вакуумного агрегата, используется для всасывания собранных частиц грязи и жидкости.
Пылесос предшествующего уровня техники, который использует комбинацию вращающейся щетки и скребка, известен из US 4864682 A. Этот пылесос содержит узел саморегулируемой щеточной полосы, который автоматически подстраивается под тип поверхности пола, на которой используется пылесос. Используемый узел требует высокой мощности всасывания для обеспечения удовлетворительного результата очистки. Щетка, которая используется в этом пылесосе, является побудителем (иногда также называемым перемешивателем) с жесткими волосками щетки для подметания пола. Эти жесткие волоски имеют достаточно хороший эффект трения, который позволяет использовать щетку, в частности, для удаления пятен. Тем не менее, эффективность осушения пола является довольно низкой, поскольку такой побудитель не может поднимать с пола жидкость.
Устройства, объединяющие в себе пылесос и швабру, известные из предшествующего уровня техники, часто используют щеточные элементы, которые активно орошаются водой или моющим средством для улучшения удаления пятен. Такие устройства обычно используют двойной скребковый элемент, имеющий два скребка, которые расположены на одной стороне щетки. Дополнительный источник вакуума образует всасывание в канале между скребками упомянутого устройства двойного скребка для повторного удаления очищающей воды с пола.
Тем не менее, для повторного удаления активно разбрызгиваемой очищающей воды с пола эти устройства всегда нужно перемещать в направлении вперед, в котором щетка, при взгляде в направлении перемещения устройства, расположена спереди устройства двойного скребка. При перемещении устройства в противоположном направлении назад за ним остается мокрый пол, поскольку очищающая вода, которая распределяется щеткой, не удаляется скребками при этом обратном ходе.
Следовательно, для получения хорошего результата очистки при прямом, а также при обратном ходе устройства известные чистящие устройства предусмотрены с насадкой с двойным скребком на обеих сторонах щетки. Такое устройство иллюстративно описано в US 4817233 A. Даже несмотря на то, что такие устройства двойного скребка на обеих сторонах щетки показывают хорошие результаты очистки, насадки этих устройств являются довольно громоздкими. Это, опять же, приводит к неудовлетворительной, ограниченной работоспособности. В особенности в приборах для домашнего использования, при котором часто нужно очищать узкие углы, такие громоздкие насадки являются неблагоприятными и неудобными для использования по причине их ограниченной свободы действия.
Другой значительный недостаток приборов для влажной очистки пола типа, показанного в US 4817233 A, является то, что эти устройства не могут очищать пол по всей ширине насадки. Продольный размер вращающейся щетки определяет область, которая очищается на полу. Кожух насадки в большинстве случаев больше, чем щетка. Это в большей или меньшей степени основано на определении, поскольку область вокруг щетки, то есть, также на поперечных сторонах щетки, должна быть по меньшей мере частично уплотнена. Иначе вода разбрызгивается с поперечных сторон (коротких сторон) насадки и повторно не всасывается или не поднимается. Если кожух насадки больше чем щетка, полоса, которая очищается во время перемещения насадки в одном направлении, получается меньше чем ширина самого кожуха насадки. Это является значительным недостатком для потребителей в особенности при достижении углов, плинтусов и мебели. Если насадка, например, перемещается параллельно плинтусу, то на полу всегда остается небольшая неочищенная полоса.
В некоторых решениях предшествующего уровня техники предприняты попытки оптимизации упомянутой выше проблемы. Тем не менее, большинство из них провалилось. Простое увеличение ширины щетки не решает проблему. Для приведения щетки во вращение всегда необходим механизм, который занимает пространство. Это приводит к тому, что по меньшей мере с одной стороны насадки остается относительно большая неочищенная область.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Объектом настоящего изобретения является разработка улучшенного насадочного приспособления для чистящего устройства, которое имеет, по сравнению с предшествующим уровнем техники, улучшенную эффективность очистки и в это же время имеет насадку небольшого размера для обеспечения высокой свободы действия. В частности, объектом является разработка насадочного приспособления, которое позволяет очищать пол по всей ширине насадки.
Этот объект достигается посредством насадочного приспособления, которое содержит:
- кожух насадки;
- вращающуюся щетку, которая выполнена с возможностью вращения вокруг оси щетки и содержит, по существу, цилиндрический центральный элемент с гибкими щеточными элементами, которые расположены на окружной поверхности центрального элемента, причем упомянутые щеточные элементы выполнены с возможностью соприкосновения с очищаемой поверхностью и подбирания частиц жидкости и грязи с очищаемой поверхности во время вращения вращающейся щетки;
- привод для приведения вращающейся щетки;
- устройство подачи жидкости для подачи очищающей жидкости к вращающейся щетке;
- скребковый элемент для стирания частиц жидкости и грязи по очищаемой поверхности или с нее, причем упомянутый скребковый элемент проходит вдоль продольного направления, которое расположено, по существу, параллельно оси щетки, и причем упомянутый скребковый элемент расположен на первой продольной стороне вращающейся щетки, на которой щеточные элементы входят в кожух насадки во время вращения вращающейся щетки; и
- по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент для уплотнения боковой стороны кожуха насадки, причем по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент находится на расстоянии от поперечной стороны центрального элемента, которая является поперечной окружной поверхности центрального элемента, так чтобы образовывался зазор между упомянутой поперечной стороной центрального элемента и по меньшей мере одним боковым уплотняющим элементом;
причем устройство подачи жидкости выполнено с возможностью подачи очищающей жидкости также к упомянутому зазору.
К тому же, упомянутый выше объект, согласно второму аспекту настоящего изобретения, достигается посредством чистящего устройства для очистки поверхности, содержащего:
- упомянутое выше насадочное приспособление; и
- вакуумный агрегат для образования разрежения в области всасывания между кожухом насадки и вращающейся щеткой.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленное чистящее имеет предпочтительные варианты осуществления, подобные и/или идентичные заявленному насадочному приспособлению и определенные в зависимых пунктах формулы изобретения.
Представленное насадочное приспособление содержит вращающуюся щетку. Эта вращающаяся щетка оснащена гибкими микроволоконными кисточками, которые в этом документе называются гибкими щеточными элементами. Благодаря этим гибким щеточным элементам щетка, в отличие от побудителей с жесткими щеточными элементами, может не только подбирать частицы грязи, но также и подбирать жидкость. Характеристики и свойства материала этих гибких щеточных элементов более подробно описаны далее.
Представленное насадочное приспособление предпочтительно использует вращающуюся щетку в комбинации со скребковым элементом. Упомянутый скребковый элемент, например, может быть выполнен как вторая вращающаяся щетка, которая вращается в противоположном направлении по отношению к первой вращающейся щетке (в этом документе называемой просто вращающей щеткой), подобно тому, что предложено в WO 2010/041184 A1. В этом случае насадочное приспособление содержит две вращающиеся щетки, одна из которых вращается по часовой стрелке, а другая против часовой стрелки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления скребковый элемент содержит или выполнен как скребковый элемент для стирания частиц жидкости и грязи по очищаемой поверхности или с нее посредством соприкосновения с очищаемой поверхностью свободного конца скребкового элемента, причем упомянутый скребковый элемент проходит вдоль продольного направления и прикреплен к кожуху насадки на первой продольной стороне вращающейся щетки, на которой щеточные элементы входят в кожух насадки во время вращения вращающейся щетки. Предпочтительно, используется только единственный скребковый элемент. Скребковый элемент также может быть назван просто скребком. Упомянутый скребок предпочтительно содержит гибкую резиновую губку, которая выполнена с возможностью скольжения по очищаемой поверхности и, посредством этого, стирания частиц грязи и/или жидкости по полу или с него во время перемещения насадки.
Скребок предпочтительно расположен на стороне вращающейся щетки, на которой щеточные элементы входят в кожух насадки во время вращения щетки. Таким образом, скребок расположен на стороне щетки, на которой частицы грязи и капли жидкости освобождаются со щетки. Благодаря возможности изгибания щеточных элементов, щеточные элементы действуют как что-то вроде хлыста, который сбивает частицы грязи и/или жидкости, как только они во время их вращения освобождаются от очищаемой поверхности. Это основано на факте того, что гибкие щеточные элементы изгибаются или вдавливаются, как только они входят в соприкосновение с очищаемой поверхностью, и выпрямляются, как только они выходят из соприкосновения с полом. Этот принцип будет более подробно описан далее.
Одним из центральных признаков настоящего изобретения является то, как очищающая жидкость распределяется внутри кожуха насадки, и то, как кожух насадки уплотнен от внешней среды. Устройство подачи жидкости используется для подачи очищающей жидкости к вращающейся щетке. Тем не менее, в отличие от чистящих устройств предшествующего уровня техники этого типа, очищающая жидкость подается не только к самой вращающейся щетке, но и к пространству, которое возникает внутри кожуха насадки вблизи от поперечных сторон (коротких сторон) вращающейся щетки. По меньшей мере один боковой уплотняющий элемент предусмотрен для уплотнения боковой стороны кожуха насадки. Этот боковой уплотняющий элемент находится на расстоянии от поперечной стороны центрального элемента вращающейся щетки и предпочтительно проходит, по существу, параллельно ей. Поперечная сторона центрального элемента обозначает верхнюю или нижнюю поверхность цилиндрического центрального элемента, тогда как окружная поверхность обозначает область цилиндрической поверхности (также называемую боковой поверхностью) цилиндрического центрального элемента.
Посредством расположения по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента на расстоянии от одной из поперечных сторон центрального элемента вращающейся щетки образуется зазор между упомянутой поперечной стороной центрального элемента и по меньшей мере одним боковым уплотняющим элементом.
Создание такого зазора в комбинации с использованием упомянутого выше бокового уплотненного элемента имеет несколько преимуществ. С одной стороны, он выполняет функцию пространства, в котором может быть установлен привод для приведения вращающейся щетки. Тем не менее, гораздо важнее то, что устройство подачи жидкости, согласно настоящему изобретению, выполнено с возможностью подачи очищающей жидкости также в упомянутый зазор. Это означает, что область, которая смачивается прибором, определяется не только длиной вращающейся щетки. Поскольку очищающая жидкость разбрызгивается также в упомянутый выше зазор между поперечной стороной вращающейся щетки и по меньшей мере одним боковым уплотняющим элементом, пол смачивается также в этой области. Следовательно, увеличивается эффективно смоченная область. Таким образом, пол может быть смочен почти по всей ширине насадки. Это упрощает очистку пола, в особенности, в углах и рядом с плинтусами.
По меньшей мере один боковой уплотняющий элемент предотвращает разбрызгивание очищающей жидкости наружу с боковых сторон насадки. Следовательно, по меньшей мере один уплотняющий элемент предпочтительно соприкасается с полом (очищаемой поверхностью) во время использования. Он предпочтительно расположен на нижней стороне кожуха насадки.
Еще одна основная функция по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента заключается в предотвращении всасывания воздуха в кожух насадки у боковых сторон. Внутри кожуха предпочтительно создается разрежение посредством вакуумного агрегата. При отсутствии по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента у боковых сторон насадки может произойти утечка воздуха, которая может ухудшить или оказать отрицательное воздействие на образование разрежения внутри кожуха насадки. Такая утечка воздуха образует поток воздуха, который, по существу, перпендикулярен поперечным сторонам центрального элемента (то есть, вдоль продольного направления). При отсутствии по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента очищающая жидкость, которая подается в упомянутый зазор, может даже не достичь пола и может быть втянута вовнутрь насадки к вращающейся щетке посредством результирующего потока воздуха.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения насадочное приспособление содержит два боковых уплотненных элемента, первый боковой уплотняющий элемент для уплотнения первой боковой стороны кожуха насадки и второй боковой уплотняющий элемент для уплотнения второй боковой стороны кожуха насадки. Упомянутый первый боковой уплотняющий элемент находится на расстоянии от первой поперечной стороны центрального элемента, так, чтобы образовывался первый зазор между упомянутой первой поперечной стороной центрального элемента и первым боковым уплотняющим элементом. Упомянутый второй боковой уплотняющий элемент находится на расстоянии от второй поперечной стороны центрального элемента, противоположной первой поперечной стороне, так, чтобы образовывался второй зазор между упомянутой второй поперечной стороной центрального элемента и вторым боковым уплотняющим элементом. В этом варианте осуществления устройство подачи жидкости выполнено с возможностью подачи очищающей жидкости к упомянутому первому и упомянутому второму зазорам.
Иначе говоря, согласно этому варианту осуществления, внутри кожуха насадки на каждой боковой стороне (короткой стороне) щетки образован зазор. Очищающая жидкость согласно этому варианту осуществления разбрызгивается к обоим зазорам, то есть, к левой стороне и к правой стороне вращающейся щетки. Поскольку боковые уплотненные элементы могут иметь очень тонкое поперечное сечение, пол в этом случае смачивается почти на всю ширину насадки.
Можно заметить, что пол в описанных зазора "только" смачивается и не обрабатывается непосредственно вращающейся щеткой. Оказалось, что в этих областях, тем не менее, все же присутствует эффект очистки. Пол в этих областях смачивается и посредством скребка также вытирается. Для большинства типов грязи этого оказалось достаточно. Потребители даже не понимают, что вращающаяся щетка не проходит на всю длину насадки, поскольку насадка не оставляет никаких несмоченных полос на своих сторонах. Следовательно, смоченная область, которая остается за насадкой, выглядит гораздо более однородной по сравнению с приборами для влажной очистки предшествующего уровня техники.
Согласно дополнительному варианту осуществления, устройство подачи жидкости по меньшей мере частично объединено с центральным элементом вращающейся щетки и содержит по меньшей мере одно первое отверстие на окружной поверхности (области поверхности) цилиндрического центрального элемента и по меньшей мере одно второе отверстие на упомянутой поперечной стороне центрального элемента или рядом с ней. Более предпочтительно, устройство подачи жидкости содержит множество отверстий на окружной поверхности центрального элемента и по меньшей мере одно отверстие на каждой из первой и второй поперечных сторон центрального элемента (то есть, одно отверстие на каждой из базовых сторон цилиндрического центрального элемента) или рядом с ней. “Рядом с каждой из первой и второй поперечных сторон” в этом случае означает, что по меньшей мере одно второе отверстие не должно быть обязательно расположено на одной или каждой из поперечных сторон центрального элемента, и может быть также расположено на окружной поверхности центрального элемента вблизи от упомянутой поперечной стороны (сторон). Расстояние между вторым отверстием и одной из поперечных сторон центрального элемента предпочтительно меньше 10 мм, более предпочтительно меньше 5 мм.
Встраивание подачи жидкости в центральный элемент вращающейся щетки обеспечивает устройство со значительной экономией пространства. На внешних поверхностях вращающейся щетки не нужно располагать каких-либо дополнительных трубок для подачи жидкости. Посредством расположения упомянутых выше отверстий внутри центрального элемента очищающая жидкость может просто разбрызгиваться наружу через отверстия. Благодаря вращению вращающейся щетки к очищающей жидкости прилагается относительно большая центробежная сила. Следовательно, очищающая жидкость разбрызгивается через отверстия центрального элемента с высокой скоростью в направлении наружу. В результате большой центробежной силы и получающихся высоких скоростей очищающей жидкости, очищающая жидкость выходит из отверстий в виде облака тумана. Следовательно, очищающая жидкость очень равномерно распределяется по длине вращающейся щетки. Очищающая жидкость также может разбрызгиваться через по меньшей мере одно отверстие на каждой из поперечных сторон центрального элемента и может разбрызгиваться в упомянутые выше зазоры между вращающейся щеткой и по меньшей мере одним боковым уплотняющим элементом.
Для получения одинакового распределения очищающей жидкости по вращающейся щетке, а также в описанных зазорах, упомянутые выше отверстия предпочтительно распределены по центральному элементу. Очищающая жидкость в контексте настоящего изобретения может содержать несколько разных типов жидкости. Также она может содержать просто воду. Предпочтительно, используется комбинация воды и мыла.
Согласно дополнительному варианту осуществления, устройство подачи жидкости выполнено с возможностью подачи очищающей жидкости через по меньшей мере одно первое отверстие с максимальным расходом 60 мл в минуту и через по меньшей мере одно второе отверстие с максимальным расходом 10 мл в минуту. В предпочтительном варианте осуществления центральный элемент содержит множество первых отверстий, которые расположены на окружной поверхности центрального элемента, и одно второе отверстие на каждой из поперечных сторон центрального элемента, то есть, одно отверстие на первой поперечной стороне (левой стороне) центрального элемента и одно отверстие на противоположной поперечной стороне (правой стороне) центрального элемента. В этом случае очищающая жидкость разбрызгивается из множества первых отверстий с максимальным расходом 60 мл в минуту и через каждое из вторых боковых отверстий с максимальным расходом 10 мл в минуту. Количество 60 мл в минуту обозначает общее количество, которое проходит через все множество первых отверстий, так что в сумме (первые и вторые отверстия вместе) обеспечивается максимальный расход 80 мл в минуту. Например, это может быть обеспечено посредством расположения шести отверстий на окружной поверхности центрального элемента и по одному отверстию на каждой из поперечных сторон центрального элемента, причем через каждое из упомянутых восьми отверстий проходит 10 мл в минуту.
Следует заметить, что количество очищающей жидкости, которое используется согласно настоящему изобретению, является сравнительно небольшим. Благодаря высоким скоростям вращения вращающейся щетки очищающая жидкость распределяется довольно хорошо. Таким образом, слишком большое количество очищающей жидкости слишком сильно смачивает пол. Кроме того, использование небольшого количества очищающей жидкости является преимущественным с точки зрения экологии. Для того, чтобы не смачивать пол слишком сильно, согласно альтернативному варианту осуществления особенно предпочтительным является то, что полный расход в минуту, выходящий из всех отверстий, не превышает 40 мл. Также в этом случае расход на каждую область предпочтительно распределен равномерно, что означает, что зазоры должны быть смочены одинаковым количеством очищающей жидкости на каждую область вращающейся щетки. Результатом этого является равномерное распределение очищающей жидкости по ширине насадки.
Еще одним преимуществом использования только ограниченного количества очищающей жидкости является возможность обработки также деликатных поверхностей, даже поверхностей, которые считаются чувствительными к жидкости, такой как вода. К тому же, притом же размере резервуара, содержащего очищающую жидкость, подаваемую к вращающейся щетке, увеличивается время автономии, то есть, проходит больше времени перед опустошением резервуара и необходимостью его пополнения.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент подпружинен посредством пружинного элемента для придавливания упомянутого по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента во время использования к очищаемой поверхности.
Преимуществом подпружинивания бокового уплотненного элемента является то, что боковой уплотняющий элемент придавливается к полу с относительно постоянным давлением. В случае возникновения на полу какой либо неровности, по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент демпфируется и может перемещаться немного вверх и вниз. Постоянное соприкосновение между свободным концом по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента и полом является очень важным для того, чтобы не терять разрежение и/или чтобы очищающая жидкость не разбрызгивалась наружу со сторон кожуха насадки. Коэффициент жесткости пружины пружинного элемента может быть выбран с возможностью обеспечения требуемого давления, которое осуществляется между по меньшей мере одним боковым уплотняющим элементом и полом. Очевидно, что это давление не должно быть слишком высоким, поскольку иначе это может увеличить царапающую нагрузку на пол.
Несколько материалов испытано заявителем по меньшей мере для одного бокового уплотненного элемента. По меньшей мере один боковой уплотняющий элемент может быть выполнен из резины, такой как полиуретан, или из пластикового материала. Тем не менее, боковые уплотненные элементы, выполненные из пластика лини резины, иногда оставляют небольшую полосу воды в положении, к котором боковые уплотненные элементы перемещаются по полу.
Следовательно, согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент содержит неподвижную щетку со множеством кисточек. Эти кисточки предпочтительно выполнены из синтетического или животного волоса и имеют диаметр кисточки меньше 0,8 мм, предпочтительно меньше 0,3 мм. Предпочтительно используется гидрофильный материал, например, полиамид.
Термин "неподвижная щетка" в этом документе используется только для обозначения отличия между вращающейся щеткой и щеткой, которая образует по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент. "Неподвижная щетка" не вращается. Тем не менее, она может совершать небольшое перемещение, особенно перемещение вверх и вниз благодаря упомянутому выше соединению с пружинным элементом. Поскольку кисточки упомянутой неподвижной щетки также являются гибкими, эти кисточки также могут перемещаться или изгибаться во время использования. "Неподвижная щетка" в этом документе также называется боковой щеткой. Предпочтительно, используются две такие боковые щетки, по одной с каждой стороны насадки. Боковые щетки выполняют функцию уплотнения, как описано выше. Следовательно, боковые щетки должны быть выполнены с возможностью по меньшей мере частичной уплотнения боковых сторон кожуха насадки. Специалисту в данной области техники понятно, что такая функция уплотнения может быть осуществлена только посредством выбора осмысленной комбинации в совокупности плотности размещения кисточек, материала кисточек, диаметра кисточек и толщины боковой щетки.
Использование щетки с множеством гибких кисточек для бокового уплотненного элемента имеет несколько преимуществ: Дополнительным преимуществом такой щетки является эффект оттирания и очистки, который такая щетка обеспечивает на сторонах кожуха насадки. Благодаря капиллярным эффектам некоторое количество очищающей жидкости, которая разбрызгивается на упомянутые выше зазоры, может быть поглощено упомянутой неподвижной щеткой и распределено по полу. Если щетка используется в качестве бокового уплотненного элемента, четкое разделение между внешней стороной и внутренней стороной кожуха насадки отсутствует. Некоторое количество очищающей жидкости также распределяется по полу посредством неподвижной щетки. Благодаря этому на полу виден приятный плавный переход между влажной областью и сухой областью.
Следовательно, в отличие от использования резинового или пластикового бокового уплотненного элемента, на очищенном полу не остается никаких полос. Очищающая жидкость разбрызгивается из вращающейся щетки на боковые щетки (боковые уплотненные элементы). Из-за того, что упомянутые боковые щетки (неподвижные щетки) выполнены из маленьких волокон, небольшое количество очищающей жидкости входит в боковые щетки посредством капиллярного эффекта. По причине разности давлений между внешней частью кожуха насадки и внутренней частью кожуха насадки некоторое количество воздуха также всасывается через боковые щетки и смывает вместе с очищающей жидкостью всю грязь с боковых щеток. Результатом этого является эффект самоочистки боковых щеток. Поскольку между вращающейся щеткой и боковыми щетками нет никаких деталей, грязь не может прилипнуть к чему-либо.
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере первая часть упомянутого по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента расположена, по существу, перпендикулярно оси щетки. В случае, если по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент осуществлен посредством неподвижной щетки, как упомянуто ранее, кисточки упомянутой щетки могут быть расположены, по существу, перпендикулярно оси щетки. Иначе говоря, по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент предпочтительно расположен параллельно поперечным сторонам центрального элемента вращающейся щетки.
К тому же, по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент не должен находиться на слишком большом расстоянии от скребкового элемента, поскольку это может нарушить эффект уплотнения. Согласно предпочтительному варианту осуществления, расстояние между упомянутой первой частью по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента (который расположен перпендикулярно оси щетки) и боковой стороной скребкового элемента, которая является поперечной продольному направлению, меньше 5 мм, предпочтительно меньше 2 мм. Это расстояние оказалось хорошим компромиссным решением, которое не нарушает эффект уплотнения, который обеспечивается посредством по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента. С другой стороны, по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент не нарушает работу скребка по причине соприкосновения между этими двумя деталями.
Согласно дополнительному варианту осуществления, насадочное приспособление, дополнительно содержит интерцептор, который расположен на второй продольной стороне вращающейся щетки напротив первой продольной стороны и проходит, по существу, вдоль упомянутого продольного направления, причем упомянутый интерцептор соприкасается с вращающейся щеткой и отклоняет щеточные элементы во время вращения вращающейся щетки и по меньшей мере частично ограничивает всасывание воздуха в кожух насадки у упомянутой второй продольной стороны, у которой щеточные элементы выходят из кожуха насадки во время вращения вращающейся щетки.
Как упомянуто выше, упомянутый интерцептор выполняет две основные функции, отражателя и ограничителя потока. Интерцептор сдавливает щеточные элементы вращающейся щетки друг с другом, отклоняя их. Таким образом, воздух, который присутствует в пространстве между щеточными элементами, выталкивается из упомянутого пространства. Когда щеточные элементы, после выхода из интерцептора, снова расходятся друг от друга, пространство между щеточными элементами увеличивается так, что воздух всасывается во вращающуюся щетку, посредством чего создается разрежение, которое всасывает частицы грязи и/или жидкости. Следовательно, отражатель компенсирует эффект выдувания вращающейся щетки, который иначе образуется из-за ее вращения и турбулентного потока воздуха, происходящего в результате этого.
Кроме того, интерцептор выполнен с возможностью ограничения всасывания воздуха в кожух насадки у второй стороны вращающейся щетки, у которой щеточные элементы выходят из кожуха насадки во время вращения вращающейся щетки. У этой второй стороны вращающейся щетки (противоположной положению, в котором расположен скребок) нужно предотвращать всасывание слишком большого количества воздуха в кожух насадки, поскольку иначе это может привести к уменьшению разрежения, то есть, к увеличению абсолютного давления внутри так называемой области всасывания в кожухе насадки. Следовательно, посредством по меньшей мере частичного ограничения всасывания воздуха в кожух насадки у упомянутой выше второй стороны вращающейся щетки, интерцептор предотвращает потерю разрежения в областях кожуха насадки, в которых разрежение требуется для всасывания частиц грязи и/или жидкости.
Следовательно, интерцептор также в некотором роде выполняет функцию уплотнения у второй продольной стороны вращающейся щетки и, таким образом, сводит к минимуму требования к вакуумному агрегату. Следовательно, для обеспечения достаточно высокого разрежения внутри кожуха насадки может быть использован относительно небольшой вакуумный агрегат. Такие небольшие вакуумные агрегаты не только занимают меньше пространства, но также являются более дешевыми, так что производственные затраты могут быть снижены. С другой стороны, небольшие вакуумные агрегаты являются менее шумными по сравнению с большими мощными вакуумными агрегатами.
Согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент по меньшей мере частично закрывает упомянутую боковую сторону кожуха насадки, причем длина по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента больше или равна расстоянию между секцией скребкового элемента, которая расположена на максимальном расстоянии от интерцептора, и положением соприкосновения, в котором интерцептор соприкасается с вращающейся щеткой. В случае применения двух боковых уплотненных элементов, по одному на каждой боковой стороне кожуха насадки, длина каждого из боковых уплотненных элементов по меньшей мере равна упомянутому расстоянию между скребковым элементом и положением соприкосновения интерцептора с вращающейся щеткой.
Следовательно, по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент предпочтительно закрывает всю поперечную область кожуха насадки. Он должен быть достаточно длинным для уплотнения всей боковой области между скребком и положением соприкосновения интерцептора с вращающейся щеткой. Поскольку скребок изгибается из открытого в закрытое положение в зависимости от направления перемещения насадки, по меньшей мере один боковой уплотняющий элемент должен быть достаточно длинным для того, чтобы закрывать всю боковую область кожуха насадки независимо от положения скребка (открытого или закрытого положения). Это будет объяснено более подробно далее со ссылкой на чертежи.
С другой стороны, для эффекта уплотнения также важно, чтобы расстояние между по меньшей мере одним боковым уплотняющим элементом и интерцептором не было слишком большим. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, расстояние между по меньшей мере одним боковым уплотняющим элементом и боковой стороной интерцептора, которая является поперечной продольному направлению, меньше 5 мм, предпочтительно меньше 3 мм. Следовательно, зазор между интерцептором и боковым уплотняющим элементом сведен к минимуму.
Еще одна центральная идея настоящего изобретения относится к конструкции и свойствам вращающейся щетки, которая используется в представленном насадочном приспособлении.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения линейная массовая плотность множества щеточных элементов вращающейся щетки, по меньшей мере у концевых частей упомянутых щеточных элементов, ниже, 150г/10км, предпочтительно ниже, чем 20г/10км.
В отличие от вращающихся щеток, часто используемых согласно предшествующему уровню техники, которые используются только для удаления пятен (побудители), мягкая вращающаяся щетка с гибкими щеточными элементами, согласно настоящему документу, также обладает возможностью подбирания воды с пола. Благодаря гибким микроволоконным волоскам, которые предпочтительно используются в качестве щеточных элементов, частицы грязи и жидкости могут быть подобраны с пола, когда щеточные элементы/микроволоконные волоски соприкасаются с полом во время вращения щетки. Возможность также подбирать воду посредством вращающейся щетки, в основном обеспечена капиллярными и/или другими адгезионными силами, которые возникают из-за выбранной линейной массовой плотности щеточных элементов. К тому же, очень тонкие микроволоконные волоски позволяют вращающейся щетке быть открытой для крупной грязи. Преимущество микроволоконных волосков также заключается в том, что волоски выполняют функцию ограничения потока. Жесткие волоски перемешивателя, наоборот, не могут делать это.
Следует заметить, что упомянутая линейная массовая плотность, то есть, линейная массовая плотность в граммах на 10 км, также обозначается величиной Децитекс. Очень малая величина Децитекс упомянутого выше типа обеспечивает то, что, по меньшей мере у концевых частей, щеточные элементы являются достаточно гибкими для претерпевания эффекта загибания и могут подбирать частицы грязи и капли жидкости с очищаемой поверхности. К тому же, в этом диапазоне линейной массовой плотности степень износа и отрывания щеточных элементов оказывается приемлемой.
Эксперименты, выполненные заявителем, подтвердили, что величина Децитекс в упомянутом выше диапазоне оказывается технически возможной, и что с ней могут быть получены хорошие результаты очистки. Тем не менее, эксперименты показали, что результаты очистки могут быть дополнительно улучшены посредством применения щеточных элементов, имеющих еще более низкий предел величины Децитекс, например, величину Децитекс 125, 50, 20 или даже 5 (в г/10 км).
2
2
2
Согласно дополнительному предпочтительному варианту осуществления, настоящего изобретения приводное средство выполнено с возможностью осуществления центробежного ускорения у концевых частей щеточных элементов, которое, в частности во время периода отпускания грязи, когда щеточные элементы не соприкасаются с поверхностью во время вращения щетки, составляет по меньшей мере 3000 м/с, более предпочтительно по меньшей мере 7000 м/с, и наиболее предпочтительно 12000 м/с.
2
Следует заметить, что минимальная величина 3000 м/с в отношении ускорения, которое преобладает у концевых частей по меньшей мере во время периода отпускания грязи, когда щеточные элементы не соприкасаются с поверхностью во время вращения щетки, также поддерживается результатами экспериментов, которые были выполнены в контексте настоящего изобретения. Эти эксперименты показали, что эффективность очистки устройства согласно настоящему изобретению улучшается с увеличением угловой скорости щетки, которое приводит к увеличению ускорения у концевых частей щеточных элементов во время вращения.
Поскольку приводное средство выполнено с возможностью осуществления центробежных ускорений щеточных элементов в упомянутых выше диапазонах, капли жидкости, прилипающие к щеточным элементам склонны выбрасываться в виде тумана капель во время фазы, в которой щеточные элементы не соприкасаются с очищаемой поверхностью.
Объединение упомянутых выше параметров линейной массовой плотности гибких щеточных элементов с параметрами ускорения концевых частей щеточных элементов дает оптимальную эффективность очистки вращаемой щетки, при которой практически все частицы грязи и разлитая жидкость, встречаемые щеткой, подбираются посредством щеточных элементов и выбрасываются в положение внутри кожуха насадки.
2
Хорошая комбинация линейной массовой плотности и центробежного ускорения у концевых частей щеточных элементов обеспечивает верхний предел величины Децитекс 150 г/10 км и нижний предел центробежного ускорения 3000 м/с. Оказалось, что эта комбинация параметров обеспечивает превосходные результаты очистки, причем поверхность одновременно практически освобождается от частиц и высушивается. Оказалось, что использование этой комбинации параметров также приводит к очень хорошим свойствам удаления пятен. Способность щетки также подбирать жидкость в основном вызвана капиллярными и/или другими адгезионными силами, которые возникают благодаря выбранной линейной массовой плотности щеточных элементов, и возникающих высоких скоростей, с которыми приводится щетка.
Для того чтобы осуществить упомянутые выше центробежные ускорения у концевых частей щеточных элементов, привод, согласно варианту осуществления настоящего изобретения, выполнен с возможностью осуществления угловой скорости щетки, которая лежит в диапазоне 3000-15000 оборотов в минуту, более предпочтительно в диапазоне 5000-8000 оборотов в минуту, во время работы устройства. Эксперименты заявителя показали, что оптимальные результаты очистки могут быть достигнуты, когда щетка приводится с угловой скоростью, составляющей по меньшей мере 6000 оборотов в минуту.
Тем не менее, требуемые ускорения у концевых частей щеточных элементов зависят не только от угловой скорости, но также и от радиуса, соответственно, от диаметра вращающейся щетки.
Следовательно, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, вращающаяся щетка предпочтительно имеет диаметр, который лежит в диапазоне 10-100 мм, более предпочтительно в диапазоне 20-80 мм, наиболее предпочтительно в диапазоне 35-50 мм, когда щеточные элементы находятся в полностью вытянутом состоянии. Длина щеточных элементов предпочтительно лежит в диапазоне 1-20 мм, предпочтительно в диапазоне 8-12 мм, когда щеточные элементы находятся в полностью вытянутом состоянии.
Согласно варианту осуществления заявленного чистящего устройства чистящее устройство дополнительно содержит вакуумный агрегат, который выполнен с возможностью образования разрежения в области всасывания между кожухом насадки, вращающейся щеткой и скребком в диапазоне 3-70 мбар, предпочтительно в диапазоне 4-50 мбар, наиболее предпочтительно в диапазоне 5-30 мбар.
В отличие от упомянутых выше диапазонов давления, которые образуются посредством вакуумного агрегата, пылесосы предшествующего уровня техники должны прилагать более высокие разрежения для достижения приемлемых результатов очистки. Тем не менее, благодаря упомянутой выше комбинации специальной вращающейся щетки с гибкими щеточными элементами и скребковым элементом очень хорошие результаты очистки могут быть осуществлены уже в упомянутых выше диапазонах давления. Таким образом, также могут быть использованы меньшие вакуумные агрегаты. Посредством этого увеличивается свобода выбора вакуумного насоса.
Настоящее чистящее устройство может дополнительно содержать средство позиционирования для позиционирования оси щетки на расстоянии от очищаемой поверхности, которое меньше, чем радиус вращающейся щетки с полностью вытянутыми щеточными элементами, для осуществления вдавленной части щетки, соприкасающейся с очищаемой поверхностью во время работы, причем эта вдавленная часть лежит в диапазоне 2%-12% диаметра щетки.
В результате этого, щеточные элементы загибаются, когда вращающаяся щетка соприкасается с полом. Следовательно, как только щеточные элементы приходят в соприкосновение с полом во время вращения вращающейся щетки, внешний вид щеточных элементов меняется с вытянутого на изогнутый, и как только щеточные элементы теряют соприкосновение с полом во время вращения щетки, внешний вид щеточных элементов меняется с изогнутого на вытянутый. Такие же характеристики щетки возникают, когда концевые части вращающейся щетки соприкасаются с интерцептором.
Практический диапазон для вдавленной части щетки составляет 2%-12% диаметра вращающейся щетки по отношению к полностью вытянутому состоянию щеточных элементов. В конкретных ситуациях, диаметр вращающейся щетки, как было упомянуто, может быть определен посредством осуществления специального измерения, например, посредством использования высокоскоростной камеры или стробоскопа, который срабатывает с частотой вращения щетки.
Деформация щеточных элементов или, говоря точнее, скорость, с которой может происходить деформация, также зависит от линейной массовой плотности щеточных элементов. К тому же, линейная массовая плотность щеточных элементов влияет на энергию, которая нужна для вращения щетки. Когда линейная массовая плотность щеточных элементов является относительно низкой, возможность изгибания является относительно высокой, и энергия, необходимая для изгибания щеточных элементов, когда они приходят в соприкосновение с очищаемой поверхностью или с первой отражающей поверхностью, является относительно низкой. Это также означает, что энергия трения, которая образуется между щеточными элементами и полом или первой отражающей поверхностью, является низкой, посредством чего предотвращаются какие либо повреждения. Другими преимущественными эффектами относительно низкой линейной массовой плотности щеточных элементов являются относительно высокое сопротивление износу, относительно небольшая вероятность повреждения твердыми объектами или тому подобным, и возможность следовать очищаемой поверхности таким образом, чтобы соприкосновение сохранялось даже при встрече с существенной неровностью пола.
Фактором, который может играть дополнительную роль в функции очистки вращающейся щетки, является плотность размещения щеточных элементов. Когда плотность размещения является достаточно большой, между щеточными элементами могут возникать капиллярные эффекты, которые улучшают быстрое удаление жидкости с очищаемой поверхности. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения плотность размещения щеточных элементов составляет по меньшей мере 30 пучков щеточных элементов на см2, причем количество щеточных элементов на пучок составляет по меньшей мере 500.
Расположение щеточных элементов в пучках образует дополнительные капиллярные каналы, посредством этого увеличивая капиллярные силы щетки для поднимания частиц грязи и капель жидкости с очищаемой поверхности.
Как было упомянуто выше, настоящее чистящее устройство обладает возможностью достижения крайне хороших результатов очистки. Эти результаты очистки могут быть улучшены еще больше посредством активного смачивания очищаемой поверхности. Это является особенно преимущественным в случае удаления пятен. Жидкость, используемая в процессе улучшения приклеивания частиц грязи к щеточным элементам, может быть подана различными способами. Во-первых, вращаемая щетка и гибкие щеточные элементы могут быть смочены жидкостью, которая присутствует на очищаемой поверхности. Примером такой жидкости является вода или смесь воды и мыла. В качестве альтернативы, жидкость может быть подана на гибкие щеточные элементы посредством активной подачи очищающей жидкости на щетку, например, посредством впрыскивания очищающей жидкости в полый центральный элемент щетки, как упомянуто выше.
Следует заметить, что, вместо использования специально выбранной и активно подаваемой жидкости, также возможно использовать пролитую жидкость, то есть, жидкость, которая должна быть удалена с очищаемой поверхности. Примерами являются разлитый кофе. молоко, чай, и тому подобное. Это возможно благодаря факту того, что щеточные элементы, как упомянуто ранее, могут удалять жидкость с очищаемой поверхности, и того, что жидкость может быть удалена со щеточных элементов под действием центробежных сил, как описано выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты изобретения описаны со ссылкой на изложенный далее вариант (варианты) осуществления. На прилагаемых чертежах:
на фиг.1 показан схематичный вид в поперечном сечении первого варианта осуществления насадочного приспособления чистящего устройства согласно настоящему изобретению, в первом рабочем положении;
на фиг.2 показан схематичный вид в поперечном сечении первого варианта осуществления насадочного приспособления, показанного на фиг.1, во втором рабочем положении;
на фиг.3 показан схематичный вид в поперечном сечении второго варианта осуществления насадочного приспособления чистящего устройства согласно настоящему изобретению, в первом рабочем положении;
на фиг.4 показан схематичный вид в поперечном сечении второго варианта осуществления насадочного приспособления, показанного на фиг.3, во втором рабочем положении;
на фиг.5 показаны схематичный вид сбоку (фиг.5a) и схематичный вид в поперечном сечении (фиг.5b) скребкового элемента насадочного приспособления согласно настоящему изобретению в первом рабочем положении;
на фиг.6 показаны схематичный вид сбоку (фиг.6a) и схематичный вид в поперечном сечении (фиг.6b) скребкового элемента, показанного на фиг.5, во втором рабочем положении;
на фиг.7 показан вид снизу в вертикальной проекции насадочного приспособления;
на фиг.8 показан еще один вид в поперечном разрезе насадочного приспособления;
на фиг.9 показан увеличенный схематичный вид фиг.8;
на фиг.10 показан схематичный вид в поперечном сечении полностью чистящего устройства согласно настоящему изобретению;
на фиг.11 показан схематичный вид в поперечном сечении варианта осуществления вращающейся щетки чистящего устройства;
на фиг.12 показан график, предназначенный для иллюстрирования отношения между угловой скоростью вращающейся щетки и способностью самоочистки упомянутой вращающейся щетки;
на фиг.13 показан график, предназначенный для иллюстрирования отношения между центробежным ускорением вращающейся щетки и способностью самоочистки упомянутой вращающейся щетки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 показан схематичный вид в поперечном сечении первого варианта осуществления насадочного приспособления 10 чистящего устройства 100 согласно настоящему изобретению. Насадочное приспособление 10 содержит вращающуюся щетку, которая выполнена с возможностью вращения вокруг оси 14 щетки. Упомянутая вращающаяся щетка 12 предусмотрена с гибкими щеточными элементами 16, которые предпочтительно осуществлены посредством тонких микроволоконных волосков. Гибкие щеточные элементы 16 содержат концевые части 18, которые выполнены с возможностью соприкосновения с очищаемой поверхностью 20 во время вращения щетки 12 и подбирания частиц 22 грязи и/или частиц 24 жидкости с упомянутой поверхности 20 (пол 20) во время периода подбирания, когда щеточные элементы 16 соприкасаются с поверхностью 20.
2
К тому же, насадочное приспособление 10 содержит привод, например, двигатель (не показан), для приведения вращающейся щетки 12 в заданном направлении 26 вращения. Упомянутый привод предпочтительно выполнен с возможностью осуществления центробежного ускорения у концевых частей 18 щеточных элементов 16, которое, в частности, во время во время периода отпускания грязи когда щеточные элементы 16 не соприкасаются с поверхностью 20 во время вращения щетки 12, составляет по меньшей мере 3000 м/с.
Вращающаяся щетка 12 по меньшей мере частично окружена кожухом 28 насадки. Расположение вращающейся щетки 12 внутри кожуха 28 насадки предпочтительно выбрано так, чтобы вращающаяся щетка 12 по меньшей мере частично выступала из нижней стороны 30 кожуха 28 насадки. Во время использования устройства 100, нижняя сторона 30 кожуха 28 насадки обращена к очищаемой поверхности 20.
Также к упомянутой нижней стороне 30 кожуха 28 насадки присоединен скребковый элемент 32. Этот скребковый элемент 32 расположен так, чтобы он соприкасался с очищаемой поверхностью 20 во время использования устройства 100. Скребок используется в качестве чего-то вроде тряпки для стирания частиц 22, 24 грязи и/или жидкости вдоль или с поверхности 20 при перемещении насадки 10. Скребок 32 проходит, по существу, параллельно оси 14 щетки и расположен на первой продольной стороне 27 вращающейся щетки 12, на которой щеточные элементы 16 входят в кожух 28 насадки во время вращения щетки 12. Кожух 28 насадки, скребок 32 и вращающаяся щетка 12 вместе образуют область 34 всасывания, которая расположена внутри кожуха 28 насадки. Следует заметить, что область 34 всасывания, в контексте настоящего изобретения, не только обозначает область между вращающейся щеткой 12, скребком 32 и кожухом 28 насадки, но также обозначает пространство между щеточными элементами 16 для момента времени во время вращения щетки 12, когда щеточные элементы 16 находятся внутри кожуха 28 насадки. Также область 34 всасывания обозначает область, которая образована между скребком 32 и вращающейся щеткой 12. Последняя область далее также обозначена как всасывающий вход 36, который открывается в область 34 всасывания.
Посредством вакуумного агрегата 38, который на этих чертежах показан только схематично, в области 34 всасывания образуется разрежение для всасывания частиц 22, 24 жидкости и грязи, которые были встречены и собраны щеткой 12 и скребком 32. Упомянутое разрежение предпочтительно лежит в диапазоне 3-70 мбар, более предпочтительно в диапазоне 4-50 мбар, наиболее предпочтительно в диапазоне 5-30 мбар. Это разрежение является довольно низким по сравнению с обычными пылесосами, которые используют разрежение около 70 мбар. Тем не менее, благодаря свойствам вращающейся щетки 12, которые дополнительно объяснены далее, очень хорошие результаты очистки могут быть осуществлены уже в упомянутых выше диапазонах давления. Таким образом, также могут быть использованы меньшие вакуумные агрегаты 38. Посредством этого увеличивается свобода выбора вакуумного насоса.
Во время вращения вращающейся щетки 12 частицы 22, 24 грязи и/или жидкости встречаются на поверхности 20 и взлетают либо вовнутрь кожуха 28 насадки или в скребок 32. Если частицы 22, 24 взлетают в скребок 32, они отражаются от него. Эти отраженные частицы 22, 24 опять достигают щетки 12 и опять взлетают. Таким образом, частицы 22, 24 скачут вперед-назад между щеткой 12 и скребком 32 более или менее зигзагообразно перед тем, как они, наконец, будут всосаны вакуумным агрегатом 38. Тем не менее, некоторые частицы 22, 24 грязи и/или жидкости взлетают от поверхности 20 плоско таким образом, что они повторно распыляются обратно на поверхность 20 в области между щеткой 12 и скребком 32. Поскольку скребок 32 действует как что-то вроде тряпки, эти частицы 22, 24 не запускаются снова из кожуха 28 насадки. Благодаря разрежению, которое прилагается вакуумным агрегатом 38, эти повторно распыленные частицы 22, 24 затем всасываются вакуумным агрегатом 38.
Скребковый элемент 32 выполнен с возможностью изгибания/перебрасывания вокруг его продольного направления 48 между открытым и закрытым положением в зависимости от направления 40 перемещения насадки 10. Для этого он содержи гибкую резиновую губку 46, которая предпочтительно выполнена из полиуретана. Резиновая губка 46 у своего неподвижного конца 31 прикреплена к нижней стороне 30 кожуха 28 (смотри, например, фиг.5 и 6).
К тому же, для того, чтобы гарантировать хорошие результаты очистки при обратном ходе насадки 10 (показан на фиг.1), а также при переднем ходе насадки 10 (показан на фиг.2), скребок 32 содержит множество выступов 50 для перехода скребка 32 из открытого в закрытое положение и наоборот, в зависимости от направления 40 перемещения насадки 10. Эти выступы 50 расположены около или рядом со свободным концом 33 резиновой губки 46, который предназначен для соприкосновения с полом 20 (смотри, например, фиг.5 и 6). Более конкретно, выступы 50 расположены около или рядом со свободным концом 33 резиновой губки 46 на задней стороне 35 резиновой губки 46, которая обращена от вращающейся щетки 12. Выступы 50 выступают из упомянутой задней стороны 35 резиновой губки 46. Выступы 50 в этом документе также называются шипами 50.
Если насадка 10 перемещается при переднем ходе (показано на фиг.2), при котором скребок, при взгляде в направлении 40 перемещения, расположен за вращающейся щеткой 12, скребок 32 находится в закрытом положении. В этом закрытом положении скребок 32 выполнен с возможностью толкания или стирания частиц 22, 24 грязи и/или жидкости вдоль или с поверхности 20 посредством, примерно, скольжения над поверхностью 20. При таком переднем ходе скребок 32 действует в качестве чего-то вроде тряпки, которая собирает оставшуюся воду с поверхности 20, которая не была поднята или была разбрызнута обратно с вращающейся щетки 12 на поверхность 20. Тогда оставшаяся вода 24, которая не была собрана скребком, может быть втянута посредством приложенного разрежения.
С другой стороны, скребок 32 находится в своем открытом положении, когда насадка 10 перемещается при обратном ходе (показанном на фиг.1), при котором скребок 32 при взгляде в направлении 40 перемещения расположен спереди от щетки 12, так что он встречается с частицами 22, 24 грязи и/или жидкости на поверхности 20 перед тем, как их встречает вращающаяся щетка 12. При этом обратном ходе шипы 50 перебрасывают скребок 32 в его открытое положение. Затем в этом открытом положении частицы 22, 24 грязи и/или жидкости могут входить во всасывающий вход 36 через отверстия 44, которые созданы между шипами 50, резиновой губкой 46 и очищаемой поверхностью 20 (смотри, например, фиг.6a).
Если скребок 32 не может переходить в это открытое положение при обратном ходе, то очень малое количество частиц 22 грязи может достигать всасывающего входа 36, тогда как большинство частиц 22, 24 грязи и/или жидкости увлекается скребком 32 и толкается по поверхности 20 без возможности вхождения во всасывающий вход 36. Конечно же, это может привести к плохому эффекту очистки и сушки.
На фиг.3 и 4 показан второй вариант осуществления насадочного приспособления 10. На этих чертежах видно, что кожух 28 насадки также может иметь другую форму. Скребок 32 также может быть расположен у переднего конца кожуха 28 насадки, вместо расположения у его заднего конца, как показано на фиг.1 и 2. Тем не менее, из сравнения фиг.3 и 4 с фиг.1 и 2 можно заметить, что скребок 32 все еще расположен на стороне щетки 12, на которой щеточные элементы 16 входят в кожух 28 насадки во время вращения щетки (смотри направление 26 вращения).
Как можно видеть на фиг.3, скребок 32 в этом случае опять же должен находиться в открытом положении, когда насадка 10 перемещается в направлении вперед, в котором скребок 32, при взгляде в направлении 40 перемещения, расположен спереди вращающейся щетки 12.
С другой стороны, скребок 32 должен находиться в своем закрытом положении, когда насадка согласно этому варианту осуществления перемещается в обратном направлении, как показано на фиг.4, при котором вращающаяся щетка 12, при взгляде в направлении 40 перемещения, расположена спереди скребка 32 и первая встречается с частицами 22, 24 грязи и/или жидкости.
Увеличенные схематичные виды скребка 32 показаны на фиг.5-7. На фиг.5a, b показан скребок 32 в своем закрытом положении, тогда как на фиг.6a, b показан скребок 32 в своем открытом положении.
Шипы 50, которые расположены рядом со свободным концом 33 резиновой губки 46, где скребок 32 должен касаться поверхности 20, выполнены с возможностью по меньшей мере частичного поднятия резиновой губки 46 от поверхности 20, когда насадка 10 перемещается по поверхности 20 в направлении 40 назад (как показано, например, на фиг.1). В этом случае резиновая губка 46 загибается и по меньшей мере частично поднимается, в основном благодаря естественному трению, которое происходит между поверхностью 20 и шипами 50. Затем шипы 50 действуют как что-то вроде стопора, который замедляет резиновую губку 46 и заставляет ее перебрасываться через шипы 50. Посредством этого скребок 32 вынужденно скользит над шипами 50, причем резиновая губка 46 поднимается посредством шипов 50, и в пространстве между резиновой губкой 46 и поверхностью 20 возникают отверстия 44 (см. фиг.6a, b).
На фиг.1-4 можно видеть еще один признак насадочного приспособления 10 согласно настоящему изобретению. Насадка 10 может также содержать интерцептор 42. Интерцептор 42 расположен на второй продольной стороне 29 вращающейся щетки 12 в области, в которой щеточные элементы 16 покидают кожух 28 насадки во время вращения щетки. Этот интерцептор 42 соприкасается с вращающейся щеткой 12 и отклоняет щеточные элементы 16 во время вращения щетки 12. Интерцептор 42 выступает изнутри кожуха 28 насадки к вращающейся щетке 12.
Интерцептор 42 выполняет функцию предотвращения нежелательного эффекта выдувания щетки 12 у второй продольной стороны 29 вращающейся щетки 12. Без упомянутого интерцептора 42 щетка 12 действует как что-то вроде шестеренчатого насоса, который выкачивает воздух изнутри кожуха 28 насадки наружу. Этот эффект выдувания приводит к сдуванию частиц 22, 24 грязи и/или жидкости, так что вращающаяся щетка 12 больше не может встретиться с ними. Интерцептор 42 выполнен с возможностью сдавливания щеточных элементов 16 друг с другом и их изгибания, как только они ударяются об интерцептор 42. Таким образом, воздух, который присутствует в пространстве между щеточными элементами 16, выталкивается из упомянутого пространства. Посредством этого нежелательный эффект выдувания вращающейся щетки 12 может быть эффективно предотвращен.
Также интерцептор 42 по меньшей мере частично ограничивает всасывание воздуха в кожух 28 насадки у второй продольной стороны 29 щетки 12. Следовательно, интерцептор 42 также выполняет функцию стабилизатора потока. Он способствует постоянному расходу воздуха, входящего во вторую продольную сторону 29 кожуха 28 насадки. Этот постоянный расход особенно важен, поскольку скребковый элемент 32 перебрасывается в зависимости от направления 40 перемещения насадки 10 между открытым и закрытым положением и, посредством этого, приводит к возникновению разности расхода в зависимости от направления 40 перемещения насадки 10.
Как показано на фиг.11, насадочное приспособление 10 дополнительно содержит устройство 58 подачи жидкости, которое выполнено с возможностью подачи очищающей жидкости 68 к вращающейся щетке 12. Устройство 58 подачи жидкости предпочтительно содержит шланг 78, который присоединен к центральному элементу 52 вращающейся щетки 12 для подачи очищающей жидкости 68 вовнутрь центрального элемента 52. Центральный элемент 52 предпочтительно выполнен в форме полого цилиндра. Цилиндрический центральный элемент предпочтительно содержит множество отверстий 74, которые проходят через цилиндрическую стенку 76 центрального элемента 52. Внешняя поверхность 60 цилиндрической стенки 76 в настоящем документе также называется окружной поверхностью 60 центрального элемента 52.
Очищающая жидкость 68 может быть подана к полому центральному элементу 52, причем, во время вращения вращающейся щетки 12, очищающая жидкость 68 покидает полый центральный элемент 52 через множество отверстий 74. Посредством этого смачиваются щеточные элементы 16. Таким образом, очищающая жидкость 68 также разбрызгивается и падает на очищаемую поверхность 20. Посредством этого очищающая жидкость 68 также смачивается поверхность 20. Это в особенности улучшает прилипание частиц 22 грязи к щеточному элементу 16 и, следовательно, улучшает возможность удаления пятен с поверхности 20.
Благодаря высоким скоростям вращения, с которыми приводится вращающаяся щетка 12, очищающая жидкость 68 разбрызгивается из отверстий 74 в форме облака тумана. Результатом этого является очень однородное распределение очищающей жидкости 68 по длине вращающейся щетки 12.
Тем не менее, в отличие от приборов для влажной очистки предшествующего уровня техники, очищающая жидкость 68 подается не только в радиальном направлении наружу из цилиндрического центрального элемента 52, но также и из поперечных сторон 80a, b (коротких сторон центрального элемента 52), как показано на фиг.8. Эти поперечные стороны 80a, b обозначают базовые стороны цилиндрических центральных элементов 52, которые расположены перпендикулярно окружной поверхности 60 центрального элемента 52. Центральный элемент 52 предпочтительно содержит множество первых отверстий 74a, которые расположены на окружной поверхности 60, и по меньшей мере одно второе отверстие 74b на каждой поперечной стороне 80a, b центрального элемента 52 (смотри фиг.8) или рядом с ней. “Рядом с каждой поперечной стороной 80a, b центрального элемента 52” в этом случае означает, что по меньшей мере одно второе отверстие 74b не должно быть обязательно расположено на поперечных сторонах 80a, b центрального элемента 52, но также может быть расположено на окружной поверхности 60 центрального элемента 52 вблизи от упомянутых поперечных сторон 80a, b. Расстояние между вторым отверстием 74b и одной из поперечных сторон 80a,b центрального элемента 52 выбрано так, чтобы быть предпочтительно меньше 10 мм, более предпочтительно меньше 5 мм.
Подача очищающей жидкости 68 также к поперечным сторонам 80a, b вращающейся щетки 12 позволяет смачивать пол 20 по всей ширине насадки 10. Это оказывается большим преимуществом, в особенности, при очистке углов или очистке вдоль плинтусов. Большинство устройств влажной очистки предшествующего уровня техники не обеспечивает смачивания пола по всей ширине насадки. Причиной этого является то, что очищающая жидкость обычно подается только к вращающейся щетке, так что очищенная и увлажненная область на полу определяется длиной вращающейся щетки. Поскольку в большинстве устройств предшествующего уровня техники кожух насадки больше, чем вращающаяся щетка, увлажненная/очищенная область во всех этих случаях меньше, чем кожух насадки. Таким образом, во время использования таких устройств у боковых сторон кожуха насадки всегда остается небольшая полоса, которая не увлажнена.
Эта проблема решается согласно настоящему изобретению посредством разбрызгивания очищающей жидкости 68 также к поперечным сторонам 80a, b вращающейся щетки 12. Посредством этого обеспечивается непрерывное распределение влаги по всей ширине насадки 10 без возникновения каких либо несмоченных полос.
На фиг.7 и 8 показано насадочное приспособление 10 при виде в вертикальной проекции с нижней стороны насадки 10 (фиг.7) и в поперечном разрезе (фиг.8), перпендикулярном поперечному сечению, показанному на фиг.1-4.
Как можно видеть на этих чертежах, два боковых уплотненных элемента, первый боковой уплотняющий элемент 62a и второй боковой уплотняющий элемент 62b, расположены на боковых сторонах 82a, b (коротких сторонах) кожуха 28 насадки. Эти боковые уплотненные элементы 62a, b выполнены с возможностью уплотнения боковых сторон 82a, b кожуха 28 насадки. Боковые уплотненные элементы 62a, b, с одной стороны, предотвращают утечку воздуха на боковых сторонах 82a, b кожуха 28 насадки, которая может ухудшить разрежение, которое образуется посредством вакуумного агрегата 38. Такая утечка воздуха производит поток воздуха, который направлен, по существу, перпендикулярно поперечным сторонам 80a, b центрального элемента 52 (то есть, вдоль продольного направления 48). При отсутствии по меньшей мере одного бокового уплотненного элемента 62a, b, очищающая жидкость 68, которая разбрызгивается к боковым сторонам вращающейся щетки 12, может даже не достигнуть пола 20 и может быть вдута вовнутрь насадки 10 к вращающейся щетке 12 посредством результирующего потока воздуха. С другой стороны, эти боковые уплотненные элементы 62a, b предотвращают разбрызгивание очищающей жидкости 68 наружу с боковых сторон 82a, b кожуха 28 насадки.
Первый боковой уплотняющий элемент 62a находится на расстоянии от первой поперечной стороны 80a центрального элемента 52, так что зазор 84a (здесь называемый первым зазором) образован между первой поперечной стороной 80a центрального элемента 52 и первым боковым уплотняющим элементом 62a. Таким же образом, второй боковой уплотняющий элемент 62b находится на расстоянии от второй поперечной стороны 80b центрального элемента 52, так что на противоположной стороне подобный зазор 84b (здесь называемый вторым зазором) образован между второй поперечной стороной 80b центрального элемента 52 и вторым боковым уплотняющим элементом 62b. Очищающая жидкость 68 разбрызгивается в зазоры 84a, b через упомянутые выше вторые отверстия 74b, которые предусмотрены на поперечных сторонах 80a, b центрального элемента 52.
Первая часть 86a, b каждого из двух боковых уплотненных элементов 62a, b предпочтительно расположена, по существу, перпендикулярно оси 14 щетки, то есть, параллельно поперечным сторонам 80a, b вращающейся щетки 12 (смотри фиг.7). Тем не менее, вместо L-образного поперечного сечения, как показано на фиг.7, боковые уплотненные элементы 62a, b также могут иметь прямое поперечное сечение, и могут быть наклонены по отношению к оси 14 щетки.
Для уплотнения всех боковых сторон 82a, b кожуха 28 насадки каждый из боковых уплотненных элементов 62a, b предпочтительно проходит по меньшей мере между скребком 32 и точкой, в которой интерцептор 42 соприкасается с вращающейся щеткой 12 (смотри фиг.7). Иначе говоря, длина каждого из двух боковых уплотненных элементов 62a, b по меньшей мере больше или равна расстоянию между скребком 32 и точкой соприкосновения интерцептора 42 с вращающейся щеткой 12. Поскольку скребок 32 выполнен с возможностью изгибания в зависимости от направления 40 перемещения из его открытого положения в его закрытое положение (и наоборот), боковые уплотненные элементы 62a, b предпочтительно проходят по меньшей мере от точки соприкосновения интерцептора 42 с вращающейся щеткой 12 до секции скребка 32, которая в закрытом положении скребка 32 находится на максимальном расстоянии от интерцептора 42. Упомянутая секция скребка 32 обычно представляет собой свободный конец 33 скребка (в закрытом положении). Таким образом, боковые уплотненные элементы 62a, b закрывают все боковые стороны 82a, b кожуха 28 насадки независимо от положения скребка 32 (открытого или закрытого положения). Согласно альтернативному варианту осуществления (не показан) скребок 32 может проходить по всей ширине кожуха 28 насадки и, таким образом, может быть расположен за двумя боковыми уплотняющими элементами 62a, b (на фиг.7 виден под боковыми уплотняющими элементами 62a, b).
Боковые уплотненные элементы 62a, b могут соприкасаться с боковыми сторонами интерцептора 42 и скребка 32. Тем не менее, соприкосновение между боковыми уплотняющими элементами 62a, b и интерцептором 42 или скребком 32 может ухудшать функционирование интерцептора 42 или скребка 32, соответственно. С другой стороны, зазор между боковыми уплотняющими элементами 62a, b и интерцептором 42 или скребком 32, соответственно, также не должен быть слишком большим, поскольку это приводит к слишком большой утечке воздуха, которая ухудшает разрежение, образуемое внутри кожуха 28 насадки.
Следовательно, предпочтительно, чтобы расстояние d1 между первой частью 86a, b боковых уплотненных элементов 62a, b и соответствующими боковыми сторонами скребка 32 было меньше 5 мм, предпочтительно меньше 2 мм. Также предпочтительно, чтобы расстояние d2 между боковыми уплотняющими элементами 62a, b и соответствующими боковыми сторонами интерцептора 42 было меньше 5 мм, предпочтительно меньше 3 мм.
Для изготовления боковых уплотненных элементов 62a, b в целом возможно использовать разные материалы. Иллюстративными материалами являются резина и пластик. Тем не менее, обнаружено, что функция боковых уплотненных элементов 62a, b может быть улучшена, если эти боковые уплотненные элементы 62a, b выполнены в виде щеток 88a, b (смотри, например, фиг.8 и 9). Эти щетки 88a, b (в этом документе называемые неподвижными или боковыми щетками 88a, b) могут быть выполнены из тонких волокон. Каждая щетка 88a, b предпочтительно содержит множество кисточек 90, которые выполнены из синтетического или животного волоса. Особенно предпочтительными являются гидрофильные материалы, такие как полиамид. Упомянутые кисточки 90 предпочтительно имеют диаметр меньше 0,8 мм, еще более предпочтительно меньше 0,3 мм.
Такие щетки 88a, b показали эффект уплотнения, который является достаточным для уплотнения боковых сторон 82a, b кожуха 28 насадки. В отличие от резиновой или пластиковой губки эти щетки 88a, b обладают значительным преимуществом. Поскольку некоторое количество очищающей жидкости 68 разбрызгивается в зазоры 84a, b, небольшое количество очищающей жидкости 68 также достигает боковых щеток 88a, b. Благодаря капиллярным эффектам эти количества очищающей жидкости 68 могут входить в боковые щетки 88a, b и прилипать к кисточкам 90. При прилегании кисточек 90 к полу небольшое количество очищающей жидкости 68 также подается на пол 20 под боковыми щетками 88a, b. Это небольшое количество очищающей жидкости 68 образует на полу хороший плавный переход между влажной областью внутри кожуха 28 насадки и сухой областью снаружи кожуха 28 насадки. На полу 20 не возникают полосы, возникающие при использовании резинового или пластикового бокового уплотненного элемента 62a, b.
Еще одно преимущество использования щеток 88a, b в качестве боковых уплотненных элементов 62a, b заключается в их эффекте самоочистки. Как объяснено выше, к кисточкам 90 прилипает постоянное количество очищающей жидкости 68. Вследствие разрешения, образованного внутри кожуха 28 насадки, между кисточками 90 возникает поток воздуха, который снова высасывает некоторое количество очищающей жидкости 68 из щеток 88a, b. Эта высасываемая очищающая жидкость 68 также выталкивает частицы 22 грязи, которые прилипли к кисточкам 90 боковых щеток 88a, b.
Еще один положительный эффект использования таких щеток 88a, b в качестве боковых уплотненных элементов 62a, b заключается в поведении оттирания и очистки таких щеток 88a, b. Щетки 88a, b также трут пол 20 с очищающей жидкостью 68 для удаления пятен с пола 20.
Еще один признак насадочного приспособления 10 согласно настоящему изобретению можно видеть на фиг.9. Поскольку постоянное соприкосновение боковых уплотненных элементов 62a, b с очищаемой поверхностью 20 является предпочтительным, боковые уплотненные элементы 62a, b могут быть подпружинены посредством пружинного элемента 92. В этом случае обеспечивается то, что боковые уплотненные элементы 62a, b придавливаются к полу 20 с почти постоянным давлением, даже если на полу 20 возникает неровность.
Упомянутое выше устройство в целом позволяет смачивать пол 20 по всей ширине насадки 10. Для получения достаточно равномерного распределения очищающей жидкости 68 по полу 20, отверстия 74a, b предпочтительно равномерно распределены по центральному элементу 52 вращающейся щетки 12. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения максимальная величина полного расхода в минуту через все первые отверстия 74a вместе составляет 60 мл в минуту. Для того, чтобы разбрызгивать в зазоры 84a, b одинаковое количество очищающей жидкости 68, очищающая жидкость 68 предпочтительно выходит из каждого из вторых отверстий 74b с максимальным расходом 10 мл в минуту. Еще более предпочтительным является максимальный расход 30 мл в минуту через первые отверстия 74a и 5 мл в минуту через каждое из вторых отверстий 74b.
Далее представлены дополнительные свойства вращающейся щетки 12 и скорость вращения, с которой приводится щетка 12. Вращающаяся щетка 12 предпочтительно имеет диаметр, который лежит в диапазоне 20-80 мм, и привод может быть выполнен с возможностью вращения щетки 12 с угловой скоростью, которая составляет по меньшей мере 3000 оборотов в минуту, предпочтительно с угловой скоростью около 6000 оборотов в минуту и выше. Ширина вращающейся щетки 12, то есть, размер щетки 12 в направлении, в котором проходит ось 14 вращения вращающейся щетки 12, может составлять, например, порядка 25 см.
2
На внешней поверхности центрального элемента 52 вращающейся щетки 12 предусмотрены пучки 54. Каждый пучок 54 содержит сотни волоконных элементов, которые называются щеточными элементами 16. Например, щеточные элементы 16 выполнены из полиэстера или нейлона с диаметром порядка 10 микрометров и с величиной Децитекс меньше 150 г на 10 км. Плотность размещения щеточных элементов 16 может составлять по меньшей мере 30 пучков 54 на см на внешней поверхности центрального элемента 52 щетки 12.
Щеточные элементы 16 могут быть расположены несколько хаотично, то есть, не на постоянных взаимных интервалах. К тому же, следует заметить, что внешняя поверхность 56 щеточных элементов 16 может быть неровной, что увеличивает способность щеточных элементов 16 захватывать капли 24 жидкости и частицы 22 грязи. В частности, щеточные элементы 16 могут представлять собой так называемые микроволокна, которые не имеют не гладкую или более или менее круглую окружность, а грубую или более или менее звездообразную окружность с зазубринами и канавками. Щеточные элементы 16 не должны быть обязательно одинаковыми, но предпочтительно линейная массовая плотность большинства из всего количества щеточных элементов 16 вращающейся щетки 12 должна быть меньше 150 г на 10 км, по меньшей мере у концевых частей 18.
Посредством вращающейся щетки 12, в частности, посредством щеточных элементов 16 вращающейся щетки 12, частицы 22, 24 грязи и жидкости подбираются с поверхности 20, и переносятся в положение собирания внутри чистящего устройства 100.
Вследствие вращения щетки 12 возникает момент, с которым в первом положении осуществляется соприкосновение с поверхностью 20. Степень соприкосновения увеличивается до тех пор, пока щеточные элементы 16 не изогнутся таким образом, чтобы концевые части 18 щеточных элементов 16 соприкоснулись с поверхностью 20. Как изложено выше, концевые части 18 скользят по поверхности 20 и в процессе встречаются с частицами 22, 24 грязи и жидкости, причем встреча может привести к ситуации, в которой некоторое количество частиц 24 жидкости и/или частиц 22 грязи перемещается от очищаемой поверхности 20 и забирается щеточными элементами 16 на основании сил адгезии. В процессе, щеточные элементы 16 могут действовать как что-то вроде хлыста для захватывания и перетаскивания частиц 22, 24, который принудительно закрывается и обладает возможностью удерживания частиц 22, 24 на основании функции, которую можно сравнить с функцией ленточного тормоза. К тому же, подбираемая жидкость 24 может утягивать немного жидкости за собой, причем в воздухе остается линия жидкости, которая перемещается от поверхности 20. Ускорения, возникающие у концевых частей 18 щеточных элементов 16, приводят к автоматическому освобождению частиц 22 грязи и капель 24 жидкости с вращающейся щетки 12, когда щеточные элементы теряют соприкосновение с полом 20 во время их вращения. Поскольку вакуумный агрегат 38 может непосредственно всасывать не все частицы 22 грязи и капли 24 жидкости, небольшое количество грязи и жидкости вылетает обратно на поверхность 20 в области, в которой щеточные элементы 16 теряют соприкосновение с поверхностью 20. Тем не менее, этот эффект повторного разбрызгивания на поверхность 20 преодолевается посредством скребкового элемента 32, который собирает эти повторно разбрызганные жидкость и грязь, действуя как что-то вроде тряпки (в закрытом положении, при переднем ходе), так что остающиеся жидкость 24 и грязь 22 могут быть затем повторно всосаны благодаря приложенному разрежению. Следовательно, насадку 10 за скребком 32 покидает лишь небольшое количество частиц 24, 22 жидкости и грязи. Как упомянуто выше, упомянутое оставшееся количество воды и грязи подобно количеству воды и грязи, которое щетка 12 оставляет на полу 20, если насадка 10 осуществляет обратный ход.
Благодаря выбранным техническим параметрам щеточные элементы 16 обеспечивают эффект аккуратного протирания поверхности 20, который способствует противодействию прилипанию частиц 24, 22 жидкости и грязи на поверхность 20.
2
По мере того, как щетка 12 вращается, перемещение щеточных элементов 16 по поверхности 20 продолжается до возникновения момента, в котором соприкосновение, наконец, теряется. Когда состояние соприкосновения больше не присутствует, щеточные элементы 16 вынуждены принять исходное, вытянутое состояние под действием центробежных сил, которые действуют на щеточные элементы 16 в результате вращения щетки 12. Поскольку щеточные элементы 16 являются изогнутыми в то время, когда они вынуждены снова принять вытянутое состояние, у концевых частей 18 щеточных элементов 16 присутствует дополнительное ускорение вытягивания, с которым щеточные элементы 16 быстро переходят из изогнутого состояния в вытянутое состояние, причем перемещение щеточных элементов 16 можно сравнить со взмахом хлыста. Ускорение у концевых частей 18 в то время, когда щеточные элементы 16 снова почти принимают вытянутое состояние, должно составлять по меньшей мере 3000 м/с.
Под действием сил, действующих у концевых частей 18 щеточных элементов 16, некоторые количества частиц 22, 24 грязи и жидкости выбрасываются от щеточных элементов 16, поскольку эти силы значительно выше, чем силы адгезии. Следовательно, частицы 24, 22 жидкости и грязи вынуждены улетать в направлении от поверхности 20. Затем наибольшая часть частиц 24, 22 жидкости и грязи всасывается вакуумным агрегатом. Посредством скребкового элемента 32 и разрежения, образованного в области 34 всасывания, как объяснено выше, обеспечивается то, что наибольшая часть остающейся жидкости 24 и грязи 22, которая разбрызгивается обратно с вращающейся щетки 12 на поверхность 20, также собирается и затем также всасывается.
Под действием ускорения, жидкость 24 может быть выброшена в форме маленьких капель. Это является преимущественным для дальнейших процессов разделения, таких как выполняемый посредством вакуумного вентиляторного агрегата 38, в частности, центробежного вентилятора вакуумного агрегата 38, который выполняет функцию вращающегося сепаратора воздуха и грязи. Следует заметить, что силы всасывания, такие как силы, прилагаемые посредством центробежного вентилятора, не играют роли в описанном выше процессе подбирания жидкости и грязи посредством щеточных элементов 16. Тем не менее, эти силы всасывания необходимы для подбирания грязи и жидкости, которые собраны скребком.
Помимо описанного выше функционирования каждого из щеточных элементов 16, между щеточными элементами 16 может возникать еще один эффект, который способствует процессу подбирания частиц 22, 24 грязи и жидкости, а именно капиллярный эффект. В этом отношении, вращающуюся щетку 12 с щеточными элементами 16 можно сравнить с щеткой 12, которая окунута в некоторое количество краски, причем краска поглощена щеткой 12 на основании капиллярных сил.
Из описанного выше следует, что вращающаяся щетка 12 согласно настоящему изобретению имеет следующие свойства:
- мягкие пучки 54 с гибкими щеточными элементами 16 вытягиваются посредством центробежных сил во время свободной от соприкосновения части оборота щетки 12;
- возможно, иметь идеальное прилегание между щеткой 12 и очищаемой поверхностью 20, поскольку мягкие пучки 54 изгибаются, как только они соприкасаются с поверхностью 20, и выпрямляются при возникающей возможности под действием центробежных сил;
- щетка 12 постоянно самоочищается благодаря достаточно высоким силам ускорения, вследствие чего обеспечивается постоянный результат очистки;
- образование тепла между поверхностью 20 и щеткой 12 является минимальным благодаря очень низкой жесткости на изгиб пучков 54;
- могут быть осуществлены очень равномерное подбирание жидкости с поверхности 20 и очень равномерный общий результат очистки, даже если на поверхности 20 присутствуют складки или выбоины, на основании факта того, что жидкость 24 подбирается пучками 54, а не потоком воздуха, как во многих обычных устройствах; и
- грязь 22 удаляется с поверхности 20 аккуратно, но эффективно, посредством пучков 54, посредством чего может быть осуществлено наиболее эффективное использование энергии на основании низкой жесткости щеточных элементов 16.
На основании относительно низкой величины линейной массовой плотности, щеточные элементы 16 могут иметь очень низкую жесткость на изгиб, и, при упаковывании в пучки 54, могут не обладать возможностью сохранения их исходной формы. В обычных щетках, щеточные элементы отпружинивают при отпускании. Тем не менее, щеточные элементы 16, имеющие упомянутую очень низкую жесткость на изгиб, не делают этого, поскольку силы упругости так малы, что они не могут превосходить силы внутреннего трения, которые существуют между отдельными щеточными элементами 16. Следовательно, пучки 54 остаются смятыми после деформации и вытягиваются только при вращении щетки 12.
По сравнению с обычными устройствами, содержащими твердые щетки (побудители) для соприкосновения с очищаемой поверхностью, щетка 12, которая используется согласно настоящему изобретению, может достигать значительно более хороших результатов очистки благодаря принципу работы, согласно которому щеточные элементы 16 используются для подбирания жидкости 24 и грязи 22 и удаления жидкости 24 и грязи 22 от очищаемой поверхности 20, причем жидкость 24 и грязь 22 отбрасываются щеточными элементами 16 до того, как они снова соприкоснутся с поверхностью 20 при следующем обороте. Микроволоконные волоски, которые используются в качестве щеточных элементов 16, также имеют преимущество, заключающееся в том, что волоски выполняют функцию ограничения потока, проходя ограничительный элемент 27. Следовательно, щетка 12 показывает очень хороший эффект уплотнения. Жесткие волоски побудителя или перемешивателя не могут этого делать.
На фиг.10 показан вид целиком чистящего устройства 100 согласно настоящему изобретению. Согласно этой схеме чистящее устройство 100 содержит насадку 10 с кожухом 28 насадки, в котором вращающаяся щетка 12 установлена с возможностью вращения на оси 14 щетки. Привод, который может быть осуществлен в виде обычного двигателя, такого как, например, электродвигатель (не показан), предпочтительно присоединен к оси 14 щетки или даже расположен на ней с целью приведения щетки 12 во вращение. Следует заметить, что двигатель также может быть расположен в любом другом подходящем положении внутри чистящего устройства 100.
В кожухе 28 насадки, расположено средство, такое как колеса (не показаны) для удерживания оси 14 вращения щетки 12 на заданном расстоянии от очищаемой поверхности 20.
Как уже описано выше, скребковый элемент 32 предпочтительно находится на расстоянии от щетки 12 и прикреплен к нижней стороне 30 кожуха 28 насадки. В некоторых вариантах осуществления скребок 32 также может по меньшей мере частично соприкасаться со щеткой 12. Он проходит, по существу, параллельно оси 14 щетки, посредством этого образуя область 34 всасывания внутри кожуха 28 насадки между скребковым элементом 32 и щеткой 12, причем эта область 34 всасывания имеет всасывающий вход 36, который расположен у нижней стороны 30 кожуха 28 насадки, обращенной к очищаемой поверхности 20.
Кроме того, чистящее устройство 100 предпочтительно включает в себя следующие компоненты:
- рукоятку 64, которая позволяет пользователю легко манипулировать чистящим устройством 100;
- резервуар 66 для содержания очищающей жидкости 68, такой как вода;
- контейнер 70 для сбора мусора для принятия частиц 24, 22 жидкости и грязи, подбираемых с очищаемой поверхности 20;
- канал потока в форме, например, полой трубки 72, соединяющий контейнер 70 для сбора мусора с областью 34 всасывания, причем эта область 34 всасывания составляет всасывающий вход 36 на нижней стороне 30 насадки 10. Следует заметить, что в контексте настоящего изобретения канал потока, включающий в себя полую трубку 72, также может быть назван областью 34 всасывания, в которой упомянутое выше разрежение прилагается посредством вакуумного агрегата 38; и
- вакуумный вентиляторный агрегат 38, содержащий центробежный вентилятор 38’, расположенный на стороне контейнера 70 для сбора мусора, которая противоположна стороне, на которой расположена трубка 72.
Для ясности следует заметить, что в объеме настоящего изобретения возможны другие и/или дополнительные конструктивные детали. Например, может быть предусмотрен элемент для отклонения мусора 22, 24, который взлетает вверх, чтобы мусор 22, 24 сначала претерпевал отклонение перед тем, как он, в итоге, достигнет контейнер 70 для сбора мусора. Также, вакуумный вентиляторный агрегат 38 может быть расположен на другой стороне контейнера 70 для сбора мусора, а не на стороне, которая является противоположной стороне, на которой расположена трубка 72.
Технические параметры вращающейся щетки 12, щеточных элементов 16 и привода являются результатом экспериментов, которые выполнены в контексте настоящего изобретения.
Далее описан один из экспериментов с его результатами. Испытываемые щетки были оснащены разными типами волоконных материалов, используемых для щеточных элементов 16, включая относительно толстые волокна и относительно тонкие волокна. К тому же, изменялись плотность размещения, а также величины Децитекс. Конкретные данные по разным щеткам приведены в следующей таблице.
плотность размещения (# пучков/см<sup>2</sup>)
волокон пучке
Величина Децитекс (г/10 км)
материал волокон
длина волокна (мм)
внешний вид волокна
щетка 1
160
9
113,5
нейлон
10
упругое, прямое
щетка 2
25
35
31,0
нейлон
11
достаточно твердое, загнутое
щетка 3
40
90
16,1
-
11
очень мягкое, витое
щетка 4
50
798
0,8
полиэстер
11
очень мягкое, витое
Эксперимент включает в себя вращение щетки при одинаковых условиях и оценку результатов очистки, износа, и передачи энергии щетки 12 на обрабатываемую поверхность 20. Посредством этого обеспечивается определение образование тепла на поверхности 20. Результат эксперимента отражен в следующей таблице, в которой оценка 5 используется для обозначения наилучших результатов, а более низкие оценки используются для обозначения худших результатов.
удаление пятен
подбирание воды
износ
передача энергии на поверхность
Щетка 1
5
3
3
3
Щетка 2
5
3
1
4
Щетка 3
5
4
4
5
Щетка 4
5
5
5
5
Среди прочего, эксперимент подтверждает возможность наличия щеточных элементов 16 с линейной массовой плотностью в диапазоне 100-150 г на 10 км, и получения полезных результатов очистки, несмотря на то, что подбирание воды, поведение износа и потребление энергии не кажутся сравнительно хорошими. В итоге выяснено, что соответствующая предельная величина линейной массовой плотности составляет 150 г на 10 км. Тем не менее, ясно, что результаты очистки и все прочие результаты являются очень хорошими с гораздо меньшей линейной массовой плотностью. Следовательно, предпочтительным является применение более низких предельных величин, таких как 125г на 10 км, 50г на 10 км, 20г на 10 км, или даже 5г на 10 км. С величинами последнего порядка обеспечиваются превосходные результаты, оптимальное подбирание воды, минимальный износ, и достаточно низкое потребление энергии и образование тепла на поверхности 20.
2
Следует заметить, что минимальная величина 3000 м/с в отношении ускорения, которое преобладает у концевых частей 18 щеточных элементов 16 в некоторый период оборота щетки 12, в частности, в некоторый период во время периода отпускания грязи, в котором нет соприкосновения между щеточными элементами 16 и поверхностью 20, поддерживается результатами экспериментов, которые были выполнены в контексте настоящего изобретения.
Далее описан один из экспериментов с его результатами. К эксперименту применимы следующие условия:
2
1) На вале двигателя устанавливается щетка 12, имеющая диаметр 46 мм, ширину приблизительно 12 см, и полиэстерные щеточные элементы 16 с линейной массовой плотностью около 0,8г на 10 км, расположенные в пучках 54 из около 800 щеточных элементов 16, приблизительно по 50 пучков 54 на см.
2) Определяется вес сборки щетки 12 и двигателя.
3) Источник энергии двигателя присоединяется к таймеру для остановки двигателя после периода работы в 1 секунду или периода работы в 4 секунды.
4) Щетка 12 погружается в воду, так чтобы щетка 12 была полностью насыщена водой. Следует заметить, что используемая щетка 12, как оказалось, может поглощать приблизительно 70 г полного веса воды.
5) Щетка 12 вращается с угловой скоростью 1950 оборотов в минуту, и останавливается через 1 секунду или 4 секунды.
6) Определяется вес сборки щетки 12 и двигателя, и вычисляется разность по отношению к сухому весу, который определяется на этапе 2).
7) Этапы 4)-6) повторяются для других величин угловой скорости, в частности, для величин, показанных в следующей таблице, которая дополнительно содержит величины веса воды, все еще присутствующей на щетке 12 при остановках через 1 секунду и 4 секунды, и величины соответствующего центробежного ускорения, которое может быть вычислено согласно следующему уравнению:
2
a = (2*π*f)*R
в котором:
2
a = центробежное ускорение (м/с)
f = частота щетки (Гц)
R = радиус щетки 12 (м)
угловая скорость(оборотов в минуту)
вес воды, присутствующей после 1 с(г)
вес воды, присутствующей после 4 с(г)
центробежное ускорение(м/с<sup>2</sup>)
1950
8,27
7,50
959
2480
5,70
4,57
1551
3080
3,70
3,11
2393
4280
2,52
1,97
4620
5540
1,95
1,35
7741
6830
1,72
1,14
11765
7910
1,48
1,00
15780
9140
1,34
0,94
21069
Отношение, обнаруженное между угловой скоростью и весом воды, для двух разных остановок показано на графике на фиг.12, и обнаруженное отношение, обнаруженное между центробежным ускорением и весом воды, для двух разных остановок показано на графике на фиг.13, причем вес воды показан на вертикальной оси на обоих графиках. На графике на фиг.12 видно, что выпускание воды вращающейся щеткой 12 сильно уменьшается, когда угловая скорость ниже, чем около 4000 об/мин. Также, она, похоже, является довольно стабильной при угловых скоростях, которые превышают 6000 об/мин - 7000 об/мин.
2
2
Переход выпускания воды вращающейся щеткой 12 можно видеть при угловой скорости 3500 об/мин, которая соответствует центробежному ускорению 3090 м/с. Для иллюстрации этого факта, графики на фиг.12 и 13 содержат вертикальную линию, обозначающую величины 3500 об/мин и 3090 м/с, соответственно.
2
На основании результатов эксперимента, как объяснено выше, можно заключить, что величина 3000 м/с в отношении ускорения у концевых частей 18 щеточных элементов 16 во время периода без соприкосновения является реалистичной минимальной величиной при учете способности самоочистки щеточных элементов 16, которые должны иметь линейную массовую плотность, которая ниже, чем 150 г на 10 км, по меньшей мере у концевых частей 18. Должное выполнение функции самоочистки является важным для обеспечения хороших результатов очистки, как уже было объяснено выше.
2
2
Для ясности, следует заметить, что следует заметить, что в чистящем устройстве 100 согласно настоящему изобретению, центробежное ускорение может быть меньше, чем 3000 м/с. Причиной является то, что ускорение, которое возникает у концевых частей 18 щеточных элементов 16, когда щеточные элементы 16 выпрямляются, может быть ожидаемо больше, чем нормальное центробежное ускорение. Эксперимент показывает, что в отношении ускорения действительной является минимальная величина 3000 м/с, которая представляет собой нормальное, центробежное ускорение в случае эксперимента, и которое может быть более высоким ускорением, которое вызвано специфическим поведением щеточных элементов 16, когда в действительном чистящем устройстве 100 согласно настоящему изобретению период подбирания грязи закончился и существует пространство для выпрямления, что оставляет возможность более низкого нормального, центробежного ускорения в ходе других периодов вращения (например, в ходе периода подбирания грязи).
Специалисту в данной области техники будет понятно, что объем настоящего изобретения не ограничен обсужденными выше примерами, и что они могут быть подвергнуты многочисленным изменениям и модификациям без отхода от объема настоящего изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения. Несмотря на то, что настоящее изобретение проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в описании, эти чертежи и описание следует воспринимать только как иллюстративные и приведенные в качестве примера, и не как ограничивающие. Настоящее изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления.
2
Для понятности, следует заметить, что полностью вытянутое состояние щеточных элементов 16 является состоянием, в котором щеточные элементы 16 полностью проходят в радиальном направлении по отношению к оси 14 вращения вращающейся щетки 12, причем в щеточных элементах 16 нет загнутой концевой части. Это состояние может быть осуществлено, когда вращающаяся щетка 12 вращается с нормальной рабочей скоростью, которая является скоростью, при которой может быть осуществлено ускорение 3000 м/с у концевых частей 18 щеточных элементов 16. Только часть щеточных элементов 16 вращающейся щетки 12 может находиться в полностью вытянутом состоянии, тогда как другая часть не может, по причине препятствий, с которыми сталкиваются щеточные элементы 16. Как правило, диаметр D вращающейся щетки 12 определяется со всеми щеточными элементами 16 в полностью вытянутом состоянии.
Концевые части 18 щеточных элементов 16 представляют собой внешние части щеточных элементов 16 при взгляде в радиальном направлении, то есть, части, которые являются наиболее удаленными от оси 14 вращения. В частности, концевые части 18 представляют собой части, которые используются для подбирания частиц 22 грязи и жидкости, и которые выполнены с возможностью скольжения по очищаемой поверхности 20. В случае если вращающаяся щетка 12 является вдавленной по отношению к поверхности 20, длина концевой части приблизительно равна вдавленной части.
Несмотря на то, что изобретение проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в предшествующем описании, эти чертежи и описание следует воспринимать как иллюстративные и приведенные в качестве примера, и не как ограничивающие; изобретение не ограничено описанными вариантами осуществления. Из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения специалист в данной области техники может понять и выполнить другие разновидности описанных вариантов осуществления при осуществлении заявленного изобретения.
В прилагаемой формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, и неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множества. Единственный элемент или другая единица может выполнять функции нескольких предметов, изложенных в формуле изобретения. Сам факт того, что некоторые меры изложены в отдельных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает невозможности преимущественного использования комбинации этих мер.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не следует понимать как ограничивающие объем изобретения.