用于清洁表面的清洁头、包括该清洁头的设备及清洁方法
【专利摘要】清洁头(22)、包括一个或多个清洁头(22)的清洁设备(8)、以及用于清洁表面的方法，表面诸如船身。该清洁头(22)包括：框架(18)，其包括喷嘴轴(32)；一个或多个喷嘴(44)，其用于清洁表面，所述喷嘴(44)被连接到所述框架(18)的喷嘴轴(32)，利用转动装置使得所述喷嘴(44)是围绕磁性定位装置(46、42)可转动的；磁性定位装置(46、42)，其用于相对于被提供或附接到框架(18)的表面对头(22)进行定位；以及致动元件，其用于操纵所述表面和定位装置(46、42)之间的距离，所述致动元件被连接到定位装置，其中，所述磁性定位装置(46、42)在至少第一状态和激活的第二状态之间是可移动的。
【专利说明】用于清洁表面的清洁头、包括该清洁头的设备及清洁方法
[0001]本发明涉及一种用于清洁表面的清洁头，该表面诸如船身。清洁头还可以用于清洁贮箱和其他表面，包括船闸门的表面。
[0002]海上与海洋产业，包括通过船来运输，涉及暴露于各种各样的条件下相对长时间段的大型(钢)结构。为了确保这些结构的正确操作，维护和保养是很重要的。例如，船身被海洋生物污染，这增加了船的拖曳力，从而增加了燃料消耗和发动机的磨损，并且降低了船的操纵性。少量的积垢层，诸如，泥渣层，已经足以导致上述不利影响。此外，气体，诸如，叽、巩以及⑶2的排放量因这种积垢而增加。清洁大多在过驳港或干船坞中进行，或者可选择地，在一定程度上，在船的装载和卸载过程中进行。由于清洁要求除去水下和水上表面上的积垢，在实践中，对船定期进行清洁和检查。海上结构、干船坞以及桥柱需要类似的清洁和检查。
[0003]在用于受环境影响的表面的清洁设备的领域中，有多种类型的清洁机器人，远程控制型或是自动型的。
[0004]2？ 1886904公开了一种攀爬清洁机器人，其具有用于附着到金属表面的高粘附磁体、以矩形构型分组的四个驱动轮子、和清洁机构，并且磁体位于轮子之间。由于磁体与固定到底盘的圆柱体连接，这能够使磁体移动到非激活状态，所以磁体可以以非激活状态转动。由于轮子相对于磁体和清洁机构的特定构型，机器人适用于平的表面而不是在三维中弯曲的表面。
[0005]2？ 1 216 761公开了一种用于表面的水力清洁的设备。该设备包括收集器、定子、包括径向管道的转子和高压流发电机。壳体呈现为具有至少一个下部成形表面且部分地填充有移动压载物的空心形状的盘。
[0006]关于将设备附接至表面，681270117公开了一种沿可磁化材料的直立壁行进的滑架或吊运车(廿01167)。该设备包括用于附接到表面的磁性装置，磁性装置由于设备上的滚轮，与表面保持固定的距离。
[0007]本发明的目的是消除或至少减少上述问题。
[0008]为了这个目的，本发明提供了一种用于清洁表面的清洁头，表面诸如船身，该清洁头包括:
[0009]-框架，其包括喷嘴轴；
[0010]-一个或多个喷嘴，其用于清洁表面，喷嘴被直接或间接地连接到所述框架的喷嘴轴以用于为待清洁的表面提供流体；
[0011]-磁性定位装置，其用于相对于被提供或附接到框架的表面对头进行定位；以及
[0012]-致动元件，其用于操纵所述表面和所述定位装置之间的距离，致动元件被连接到所述定位装置，
[0013]其中，所述磁性定位装置在至少第一状态和激活的第二状态之间是可移动的，在第一状态下，所述头自由地移动，在激活的第二状态下，所述头可移动地连接到所述表面，并且
[0014]还包括转动装置，使得所述喷嘴围绕磁性定位装置是可转动的。
[0015]通过提供包括铁磁定位装置和电磁定位装置的磁性定位装置，清洁头可相对于待清洁表面来定位。这个待清洁表面可能在水上或水下，并且可包括船身、箱表面、用于船闸的门或闸门、以及海上工业中相对静止的构造。这些结构上的积垢增加对结构的拖曳力，且使涂层和构造恶化加剧。清洁包括除去积垢、涂料、表面层等。根据本发明的定期清洁将减少环境负荷和维护暴露于环境的构造的各部分的需求。
[0016]通过提供致动元件，表面与定位装置之间的距离可被操纵。致动元件使定位装置在至少两种不同的状态之间移动。在第一状态下，清洁头从该表面自由地移动，并且可被定位在例如需要清洁的表面位置处。在激活的第二状态下，对表面进行实际清洁，其中，所述清洁头可以投入使用。在该第二状态下，磁性定位装置以磁性方式附接到待清洁表面。
[0017]致动装置操纵(永久的)磁性定位装置和待清洁表面之间的距离或间隙。小的间隙提供了头和待清洁表面之间相对牢靠的连接，并使设备能够在待清洁表面上移动。在使用可选择的电磁体的情况下，所提供的电力水平决定了根据本发明的设备与待清洁表面的附接强度。
[0018]任选地，可配置中间状态。例如，在这样的中间状态下，清洁头与待清洁表面之间的某种连接仍然保持着，但是，这种连接相比于其中进行实际清洁的第二状态较弱。在清洁头不与表面完全断开的情况下，这种中间状态将使得清洁头在表面上更容易移动。
[0019]清洁头设置有将加压流体引导到表面上的一个或多个喷嘴。
[0020]喷嘴被直接或间接地连接到喷嘴轴。例如，在本优选实施例中，喷嘴被附接至喷嘴臂状物，喷嘴臂状物连接到能够围绕喷嘴轴转动的可转动的壳体。
[0021]流体可包括水和/或空气。此外，流体可包括磨料和/或其它组分。加压流体从待清洁表面上除去积垢和/或涂料和/或其它组分。优选地，喷嘴被设置在转动环上，转动环使喷嘴围绕框架的对应于所述清洁头的轴线的喷嘴轴转动。这增加了可在清洁头的一个位置被清洁的表面积。
[0022]清洁头还包括转动装置，使得所述喷嘴围绕磁性定位装置是可转动的。通过使喷嘴在清洁头使用时转动，可清洁较大的表面积。优选地，喷嘴设置在围绕这些磁性定位装置转动的环上。
[0023]优选地，所述清洁头与定位装置成一体设置。通过集成化地提供所述磁性定位装置，提供了与表面的曲率吻合的能力。例如，这样的曲率与船身相关。这显著改善了根据本发明的清洁头的适用性。
[0024]根据本发明，清洁弯曲的表面的功能和将设备附接到表面的功能被结合。由于清洁技术与磁性附接装置的整合，本发明为当清洁表面(尤其是包括弯曲的表面)时的特定要求提供了解决方案，同时该设备能够实现高清洁速度并且也可以任选地被优化，以便捕获所除去的废弃物。
[0025]在根据本发明的有利的优选实施例中，致动元件包括液压控制缸或气动控制缸，其中所述定位装置在至少第一状态和第二状态之间是可移动的。
[0026]通过提供气动缸或液压缸，定位装置的磁性元件与待清洁表面之间的空气间隙是可以控制的。在第一状态下，空气间隙是相对大的，使得所述清洁头可以从该表面自由地移动，而在第二状态下，空气间隙相对小，使得所述清洁头差不多是固定到待清洁表面。在这两种状态下，空气间隙都确保待清洁表面不被清洁头损坏。这保持了例如涂层和积垢层的防护性能。
[0027]优选地，所述定位装置包括永磁体。即使在电源发生故障的情况下，使用永磁体也保证清洁头在水上和水下与船身保持连接。此外，与电磁体相比，永磁体具有高的附着力/磁体重量或尺寸比。此外，在本优选实施例中，金属条设置在永磁体的至少一侧上，以增加磁场，并且从而提高相对于表面操作清洁头的能力。这减少了所需磁体的数量，从而使得清洁头的操作更容易，且降低了与根据本发明的清洁头相关联的成本。
[0028]优选地，所述定位装置设置在清洁头的轴处或围绕清洁头的轴设置。如前文提到的，提供了一种与定位装置集成在一起的清洁头，其改善了清洁具有相对大的曲率的表面的能力。在本优选实施例中，轴被定位在清洁头的中心轴线处或靠近清洁头的中心轴线。优选地，用于致动元件的供应源中的一个或多个定位在轴的内部中。这防止了使用附加的管或软管。
[0029]在根据本发明的有利的优选实施例中，转动装置包括可转动的壳体，喷嘴借助臂状物附接至可转动的壳体。
[0030]通过提供可转动的壳体连同臂状物和附接至这些臂状物的喷嘴，在使用时可清洁较大的表面积。如之前所提到的，喷嘴优选地设置在围绕这些磁性定位装置转动的一种类型的环或其它圆形形状物上。
[0031]优选地，所述喷嘴与所述表面以非垂直的角度设置，使得当所述清洁头在使用时实现转动运动。通过使喷嘴相对于待清洁表面的垂直线成倾斜设置，喷嘴为环的转动运动提供动力，使得无需外部驱动，或需要至少减少的驱动。
[0032]在根据本发明的另一个有利的优选实施例中，清洁头包括三个支撑和移动装置
11168118)。
[0033]通过提供三个支撑和移动装置，稳定的构造得以实现。优选地，这些装置包括使清洁头能在待清洁表面上移动的轮子和/或辊。
[0034]在本优选实施例中，支撑和移动装置被附接或连接到所述轴，使得所述喷嘴可围绕轴以及支撑和移动装置转动。在本实施例中，优选地包括永磁体的定位装置也被连接到所述轴，使得所述喷嘴也可围绕所述定位装置转动。
[0035]任选地，所述支撑和移动装置包括连接装置，所述连接装置用于连接到电源，以驱动清洁头。当喷嘴同时围绕轴以及所述支撑和移动装置转动时，清洁头在使用时基本上在清洁表面上移动。
[0036]优选地，所述清洁头包括抽吸装置。抽吸装置从表面除去松散的部分。这些部分可能涉及由所述喷嘴除去的积垢和/或涂料。通过提供抽吸装置，防止了这些部分进入环境。优选地，所述抽吸装置被引入到清洁设备的壳体中。该壳体包括双壁壳体，其中抽吸装置设置在内壁和外壁之间。
[0037]本发明还涉及一种用于清洁表面诸如船身的清洁设备，包括:
[0038]-框架，其具有一个或多个上述清洁头；以及
[0039]-驱动器，其用于使所述设备移动。
[0040]这样的清洁设备提供了与针对清洁头所述的相同的效果和优点。通过向相关的部件提供防水套，该清洁设备可用于清洁部分地在水上且部分地在水下的表面。
[0041]由于多头构型，与例如周缘清洁相比，对设备应用一个以上清洁头显著改善了清洁性能。
[0042]优选地，所述清洁设备包括一个或多个单元，每个单元都设置有一个或多个清洁头。提供具有一个以上清洁头的一个或多个单元能够使用中央悬挂物，这为根据本发明的设备提供更多的平衡。
[0043]更优选地，所述清洁头设置有三个清洁头，所述三个清洁头连接到三角形子框架。在根据本发明的本优选实施例中，清洁头能够相对于子框架转动。子框架被连接到所述框架，所述框架容纳用于使用圆柱体或其他悬挂物来移动所述设备的驱动器，从而实现三个清洁头的柔性悬挂。这确保了清洁头将与弯曲的表面完全吻合。此外，包括三个清洁头的单元还将对远离待清洁表面的清洁头施加力。由于磁性定位装置在清洁头中，在其激活状态下，附接到包括清洁头的单元的框架将与待清洁表面保持连接。任选地，额外的磁性定位装置可附接至框架，从而产生对表面的甚至更高的附着力。
[0044]在清洁设备的本优选实施例中，该设备包括检查装置和/或喷漆装置。这实现对表面的检查。检查装置可包括照相机或传感器，用于测量例如表面的厚度、涂层厚度和腐蚀检查。喷漆装置能够在表面上设置涂层或其他层。
[0045]本发明还进一步涉及一种用于清洁表面诸如船身的方法，所述方法包括以下步骤:
[0046]-提供如上所述的清洁设备；
[0047]-将所述设备定位在表面上；以及
[0048]-清洁所述表面。
[0049]这种方法提供了与针对清洁设备和/或清洁头所述的相同的效果和优点。
[0050]在本优选实施例中，如上所述，松散的部分被抽吸装置除去。
[0051]将基于其优选实施例来说明本发明的进一步的优点、特征和细节，其中参照了附图，在附图中:
[0052]-图1示出了由根据本发明的设备清洁的船；
[0053]-图2六-2(:示出了图1中的设备；
[0054]-图3八-30示出了图1中的设备的清洁头；以及
[0055]-图4八-42示出了图1中的设备的一些细节。
[0056]船2(图1)的一部分在水4下。在所示的实施例中，船2沿码头6定位。船2用清洁设备8来清洁，并且设置有电源10、空气源12以及水源14，在所示的实施例中，全部连接到供应设备15。设备8任选地设置有排放管(未示出)和壳体16。
[0057]设备8(图2八-20设置有框架18，框架18在使用时被壳体16(未示出)覆盖。在所示的实施例中，框架18包括清洁单元20，该清洁单元20设置有三个清洁头22。使用三个轮子24，设备8在船身26上是可移动的。总体而言，所提供的船身26具有曲率28。在所示的实施例中，所提供的设备8也具有类似于船身26的曲率的对应的曲率29。任选地，提供能够调节设备8的曲率29以使其符合船身26的曲率的调节装置(未示出)。
[0058]清洁头22 (图3八-30)使用连接部件30被附接到单元20和框架18。清洁头22设置有轴32、马达34、电源36以及水源38。马达34驱动皮带40，且其后驱动执行实际清洁的多个喷嘴44。磁体46被设置在壳体42中。清洁头22用磁体46附接到船身，且利用轮子48在该船身上可移动。在所示的实施例中，每个清洁头22设置有多个永磁体，所述永磁体以交替的北-南构型设置。
[0059]在第一状态下(图30，清洁头22可以自由地移动。在第二附接状态下(图30)，清洁头22用磁体46附接至船身。轴32附接到具有活塞52的缸50。在所示的实施例中，磁体46附接到活塞52。在磁体46上方，设置了金属条56，用于加强磁场。使用轴承62，用于喷嘴44的臂状物58与转动壳体60 —起围绕轴32可转动。
[0060]在优选的实施例中，每个清洁头22设置有四个喷嘴44(图3(:-301喷嘴以约500-200011)111转动，且优选地，用约0-1000巴范围内的压力进行操作。清洁头22设置有盖64，盖64包括外部部件66和内部部件68。部件66和68是隔开的，从而产生抽吸通道70，抽吸通道70用于除去来自船身的由喷嘴44除去的部分。这些部分通过排放口或出口 72除去。
[0061]在所示的实施例中，轴32(图4八-42)设置有供应和返回通道54，其可用于操纵活塞52的位置。实际上，轴32设置有三个通道，两个用于空气供应和返回通道54，且一个用于水源74。喷嘴围绕轴32转动并被供给来自出口 76的水。在所示的实施例中，通过具有开口 82的出口 78，80供应空气，活塞52以气动方式移动。可替代地，活塞可以液压方式或以其他方式移动。在所示的实施例中，提供用于轮子48的室84。任选地，轮子48设置在缸50的外周上(未示出
[0062]当船身26需要清洁时，将设备8设置在船身26上所需的位置处。磁体46从可自由移动状态移动到附接状态，在附接状态下，设备8附接至船2。接下来，通过为喷嘴44提供水，开始清洁。通过启动马达34使喷嘴44转动。使用轮子24，设备8在表面26上移动以清洁整个表面，通过提供防水套和/或防水部件，设备8可在水4上和水4下移动，从而避免船因清洁目的而从水中移出。电力由电源10供应。可选地，在设备8中提供电池。
[0063]在所示的实施例中，清洁头设置有约为50(^的直径，且设备8的总宽度约为1.50。设备8是手动控制的，或者可选地，使用例如⑶3进行自动控制。
[0064]本发明并不限于其上述实施例。请求保护的权利由所附权利要求限定，在其范围内，可以设想许多修改。例如，轮子48设置在壳体42内。在替代实施例中，根据本发明，轮子42也可以设置在壳体42的外部，优选地在喷嘴44和壳体42之间的区域内。控制通道44设置在轴32内。可选地，供应管或软管也可以以更常规的方式设置在缸50的外部。在所示的实施例中，用马达34实现转动。可选地，臂状物58与喷嘴44成一角度设置，使得在使用时实现转动运动。
【权利要求】
1.一种用于清洁表面的清洁头(22)，所述表面诸如船身，所述清洁头包括: -框架，其包括喷嘴轴(32)； -一个或多个喷嘴(44)，其用于清洁所述表面，所述喷嘴(44)被直接或间接地连接到所述框架的所述喷嘴轴以用于为待清洁的表面提供流体； -磁性定位装置(46、42)，其用于相对于被提供或附接到所述框架的表面对所述头(22)进行定位；以及 -致动元件，其用于操纵所述表面和所述定位装置之间的距离，所述致动元件被连接到所述定位装置(46、42)， 其中，所述磁性定位装置(46、42)在至少第一状态和激活的第二状态之间是可移动的，在所述第一状态下，所述头(22)自由地移动，在所述激活的第二状态下，所述头(22)可移动地连接到所述表面，并且 还包括转动装置(60)，使得所述喷嘴(44)是围绕所述磁性定位装置(46、42)可转动的。
2.根据权利要求1所述的清洁头(22)，其中所述清洁头与所述定位装置(46、42)成一体设置。
3.根据权利要求1或2所述的清洁头(22)，其中所述致动元件包括用于使所述定位装置(46、42)在至少第一状态和第二状态之间移动的液压控制缸或气动控制缸。
4.根据权利要求1、2或3所述的清洁头(22)，其中所述定位装置(46、42)包括永磁体，且其中所述磁体的至少一侧设置有金属条(56)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的清洁头(22)，其中所述定位装置设置在轴(32)处或围绕轴(32)设置。
6.根据权利要求5所述的清洁头(22)，其中用于所述致动元件的供应源(78、80、82)定位在所述轴(32)的内部中。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的清洁头(22)，其中所述转动装置包括可转动的壳体(60)，所述喷嘴(44)借助臂状物(58)附接至所述可转动的壳体(60)。
8.根据权利要求7所述的清洁头(22)，其中所述喷嘴(44)与所述表面成非垂直角度设置，使得在操作中，当所述清洁头在使用时，实现转动运动。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的清洁头(22)，还包括三个支撑和移动装置(48)，其中所述三个支撑和移动装置(48)任选地包括连接装置，用于连接到电源。
10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的清洁头(22)，还包括抽吸装置(64、66、68、70)，用于除去松散的部分。
11.一种用于清洁表面的清洁设备(8)，所述表面诸如船身，所述清洁设备(8)包括: -框架(18)，其具有一个或多个根据前述权利要求中的一项或多项所述的清洁头(22);以及 -驱动器，其用于使所述设备移动。
12.根据权利要求10所述的清洁设备(8)，还包括设置有一个或多个清洁头(22)的单元且包括组合式悬挂物。
13.根据权利要求10或11所述的清洁设备(8)，还包括检查装置和/或喷漆装置。
14.根据权利要求13所述的清洁设备(8)，其中抽吸装置被引入到壳体中。
15.一种用于清洁表面的方法，所述表面诸如船身，所述方法包括以下步骤:-提供根据前述权利要求11-14中的一项或多项所述的清洁设备(8);-将所述设备(8)定位在所述表面上；以及-清洁所述表面。
【文档编号】B08B3/02GK104507591SQ201380030351
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2012年4月10日
【发明者】亚历山大·迈克尔·努德斯特兰德, 科内利斯·柏翠·玛利亚·徳韦特 申请人:艾姆恩发展私人有限公司, 西普姆德韦特控股私人有限公司