用于真空清洁器的地板吸嘴的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对表面进行清洁的清洁设备，具有吸嘴装置(10)，该吸嘴装置包括：可围绕刷轴(14)转动的刷(12)，所述刷(12)被提供有具有尖端部分(18)的刷元件(16)，所述尖端部分用于接触要被清洁的表面(20)并且在刷(12)转动期间从表面(20)拾起灰尘颗粒(22)和/或液体(24)，用于驱动转动中的刷(12)的驱动装置，包括弹跳表面(33)的弹跳元件(32)，所述弹跳表面被配置为使得在转动期间从刷(12)释放的灰尘颗粒(22)和/或液体(24)被反弹回刷(12)，所述弹跳表面(33)与刷(12)间隔开并且基本沿与刷轴(14)平行的方向延伸，以及调节装置(35)，用于根据设备的移动方向(40)调节弹跳元件(32)相对于表面(20)的位置，其中调节装置(35)被适配为当清洁设备沿向前的方向移动时将弹跳元件(32)布置在其中弹跳元件(32)具有到表面(20)的第一距离d1的第一位置中，其中在第一方向上弹跳元件(32)从设备(40)的移动方向来看位于刷(12)后面，并且当清洁设备沿相反的向后的方向移动时调节装置将弹跳元件(32)布置在其中弹跳元件(32)具有到表面的第二距离d2的第二位置中，其中d2大于d1并且等于d3*tan(α)，d3是弹跳表面(33)与在刷(12)转动期间尖端部分(18)脱离与要被清洁的表面(20)接触的情况下刷(12)的位置之间的距离，并且α是等于或小于20°的角度。
【专利说明】用于真空清洁器的地板吸嘴
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于清洁表面的清洁设备。此外，本发明涉及用于这样的清洁设备的吸嘴装置。
【背景技术】
[0002]当今电地板清洁器可以被分成三类。第一类地板清洁器排他地使用空气流/负压来直接从地板(例如从地毯)摄取污垢。第二类地板清洁器利用空气流和转动刷的组合。它们主要依靠硬刷来驱散灰尘。由于刷的转动，灰尘将被使得从地板上扬起到空气中并向后被收集。
[0003]根据现有技术，已知有用于收集被驱散的灰尘的两种不同的概念。第一种已知的概念目的在于将灰尘收集在被置于地板上的所谓的灰尘簸箕中。为此，灰尘簸箕被布置在刷上其中灰尘从刷释放的一侧上，即灰尘被驱散的一侧上。然而，这个概念有很大的缺点，因为灰尘和污垢只能从一个方向(即从灰尘簸箕的相对侧)进入刷。因而，这些设备始终需要向前移动，其中刷从设备移动的方向看位于灰尘簸箕的前面。沿相反的向后的方向移动设备将不会导致污垢和灰尘的拾起，因为污垢和灰尘不会从这一侧到达刷。这又导致不令人满意的受限制的工作能力。
[0004]现有技术中已知的用于收集转动刷所驱散的污垢的第二概念是使用外部真空源。这些产品利用刷与真空聚合器所产生的空气流的组合驱散灰尘以抬起被驱散的灰尘。这种设备由W02005/074779A1示例性地提供。这个设备包括真空聚合器以在吸力腔内产生负压，所述吸力腔通过诸如浇口之类的限制元件被限制在设备的前后侧。转动刷被布置在吸力腔内部。刷被用于打扫地板并驱散灰尘，灰尘随后被真空流源摄取。根据这个解决方案所提出的两个限制元件被设计为垂直移动的，以使得它们可以依赖吸嘴的向前或向后移动而被抬起。这些限制元件具有以下功能，即稳定吸力腔内的负压以独立于吸嘴的移动方向来接收吸力腔内的恒定吸力流(恒定负压)。
[0005]然而，W02005/074779A1中所提出的设备包括若干缺点。首先，包括所述两个限制元件的构造相当复杂并且易受干扰。其次，被用于这个真空清洁器中的刷是具有坚硬刷毛的搅拌器(也被表示为搅动器)以搅动地板。然而，包括这样的搅拌器的装配件需要很高的吸力以收到令人满意的清洁效果，尤其是在硬地板上。因此，需要使用大的真空聚合器，这又导致设备的高消费价格。
[0006]第三类当今的电地板清洁器利用被布置为彼此平行的两个单独的刷。这些刷高速转动，一个顺时针转动，另一个逆时针转动。然而，为了摄取刷所抬起的灰尘，这些设备中的大多数设备需要外部流源，这又使得设备成本很高。除此之外，使用两个单独的刷使得吸嘴比较笨重，对于消费者而言导致不令人满意的行动自由。
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【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种改进的清洁设备，该清洁设备与现有技术相比具有改进的清洁性能，同时具有小尺寸的吸嘴，使用简单并且对于用户而言成本更低。尤其是要提供一种在不需要外部真空源的情况下具有改进的清洁性能的清洁设备，以使得在不限制清洁性能的情况下用于真空源的成本可以被节省。
[0009]这个目的通过一种具有吸嘴装置的用于清洁表面的清洁设备来实现，所述吸嘴装置包括:
[0010]-可围绕刷轴转动的刷，所述刷被提供有具有尖端部分的刷元件，所述尖端部分用于在刷转动期间接触要被清洁的表面并且转动从所述表面拾起灰尘颗粒和/或液体，
[0011]-用于驱动转动所述刷转动的驱动装置，
[0012]-包括弹跳表面的弹跳元件，所述弹跳表面被配置为使得在转动期间从刷释放的灰尘颗粒和/或液体被弹回刷，所述弹跳表面与刷间隔开并且基本沿与刷轴平行的方向延伸，以及
[0013]-调节装置，用于根据设备的移动方向调节弹跳元件相对于表面的位置，其中所述调节装置被适配为当清洁设备沿向前的方向移动时将弹跳元件布置在其中弹跳元件具有到所述表面的第一距离dl的第一位置中，在所述向前的方向上弹跳元件从设备的移动方向来看位于刷后面，并且当清洁设备沿相反的向后的方向移动时将弹跳元件布置在其中弹跳元件具有到所述表面的第二距离d2的第二位置中，其中d2大于dl并且等于d3*tan (a),d3是弹跳表面与在刷转动期间尖端部分脱离要被清洁的表面的情况下刷的位置之间的距离，并且a是等于或小于20°的角度。
[0014]根据本发明的第二方面，上述目的还通过用于如前所述的清洁设备中的相应的吸嘴装置来实现。
[0015]本发明的优选实施例在从属权利要求中被限定。应当理解所要求保护的吸嘴装置具有与所要求保护的清洁设备以及从属权利要求中所限定的优选实施例相类似和/或相同的优选实施例。
[0016]本发明基于提供弹跳元件的思想。该弹跳元件可以是例如由橡胶或塑料制成的弹性元件。该弹跳元件包括弹跳表面，在该弹跳表面处，在刷转动期间被刷拾起并从刷释放的污垢和/或液体颗粒可以被弹回到刷并且被转动的刷再次变成在空气中传播的。按照这种方式，污垢和/或液体颗粒被刷拾起，以锯齿状方式在刷与弹跳元件/弹跳表面之间来回弹跳并且在不需要外部真空源的情况下以这种方式被从地板上抬起。
[0017]与现有技术的设备形成对比，取决于吸嘴的移动方向对弹跳元件的上述调节允许在不需要额外真空源的情况下在向前行程以及向后行程中非常好地拾起污垢。
[0018]发明人发现一旦刷的尖端部分在刷转动期间脱离与表面的接触，被拾起的污垢和液体就以特定的角度和特定的速度从刷释放。实验发现污垢和/或液体相对于表面从刷释放的这个释放角a取决于刷的转动速度、污垢颗粒的大小和属性以及污垢颗粒进入转动刷的方向。换言之，释放角不仅取决于刷的转动速度和污垢颗粒的属性，还取决于污垢颗粒顺着刷转动方向还是逆着刷转动方向进入刷。这意味着该污垢释放角a在吸嘴的向前行程和吸嘴的向后行程中是不同的。
[0019]实验显示取决于污垢属性(大小和重量)，当污垢顺着刷的转动进入刷时，污垢颗粒以相对于地板的大约0-25°的角离开刷。与之相比，当污垢颗粒逆着刷的转动进入刷时，释放角a在大约10-60°的范围内。这意味着在吸嘴的向前行程和向后行程中，情况是不同的。[0020]为了适应这个效果，调节装置被提供用于根据设备的移动方向调节弹跳元件相对于表面的位置。调节装置被适配为当清洁设备沿向前的方向移动时将弹跳元件布置在其中弹跳元件具有到表面的第一距离dl的第一位置中，在所述向前方向上弹跳元件从设备的移动方向来看位于刷后面。这里的距离dl表示弹跳元件的下表面与要被清洁的表面(地板)之间的垂直距离。
[0021]根据本发明，弹跳元件被布置在刷的侧面，其中污垢和/或液体颗粒从刷释放。这确保了无论如何被释放的污垢和/或液体颗粒在从刷释放之后从弹跳元件上弹起。换言之，这意味着在设备的上述向前行程中(向前的方向)，污垢顺着刷的转动被刷碰到。因而，弹跳元件与表面之间的距离dl需要相当小，因为污垢相当平地被释放(α为大约0-25。) ο
[0022]另一方面，当清洁设备沿相反的向后的方向(其中弹跳元件从设备的移动方向来看位于刷前面)移动时，弹跳元件处于被布置为与表面的距离为d2的第二位置中。距离d2需要足够大以使污垢和/或液体颗粒进入吸嘴以被刷碰到。换言之，需要在弹跳元件的下表面与要被清洁的表面之间形成间隙，该间隙足够大以使污垢和/或液体颗粒进入吸嘴。另一方面，这个间隙的垂直高度(指与要被清洁的表面垂直的高度)不可以太大，因为在刷转动期间从刷释放的污垢颗粒因此将被扔出吸嘴，即通过弹跳元件与地板之间的间隙离开吸嘴。
[0023]因此，d2(向后行程)需要大于dl (向前行程)，但是足够小以确保被释放的污垢颗粒撞击弹跳件以产生上述弹跳效果，即污垢颗粒在弹跳元件与刷之间来回弹跳并且以这种方式从地板被抬起。
[0024]由于上述实验显示当污垢和/或液体颗粒在向后的行程中逆着刷的转动进入刷时，释放角α在10-60°的范围内，所以已发现在这种情形中将弹跳元件布置为具有到表面的距离d2是一种很好的权衡，其中d2 = d3*tan(a)，a具有最大值20°。其中，d3表示弹跳元件与刷转动期间尖端部分脱离与表面的接触的刷的位置之间的距离。换言之，距离d3是与要被清洁的表面平行地测量的，从污垢和/或液体颗粒从刷释放的点到它们从弹跳表面弹起的第一点的距离。
[0025]要注意针对a的值20°不是随机选择的值。针对a的最大值20°是根据上述实验结果而得到的。已示出污垢颗粒在上述角度范围内以一种均匀的分布从刷释放。这意味着在其中污垢颗粒逆着转动方向碰到刷的向后行程中，按特定角度被释放的污垢颗粒的量被均匀分布在上述10-60°的角度范围上，意味着以相对于表面的60°的角离开刷的污垢的量与以关于所述表面的10°的角离开刷的污垢的量大致相同。
[0026]因而最大角a =20°导致大约80%的所谓的灰尘拾起率(dpu)，意味着所述表面被释放了位于其上的污垢的大约80%。当然，针对a的更小的值导致更高的dpu。不过，80%的dpu这一值已经高于传统的真空清洁器,例如实现75%的dpu的在本发明的【背景技术】的开始段落中描述过的真空清洁器。记住这些传统的真空清洁器必须使用外部真空源，而根据本发明的设备在不需要真空源的情况下具有80%的dpu(只利用在刷与弹跳元件之间的上述弹跳效应)，这是个令人惊讶的好结果。
[0027]减小针对a的最大值提高上述dpu比率，因为根据给定的几何关系，这也减小d2(弹跳元件与表面之间的间隙，或者换言之，供污垢颗粒再次离开吸嘴壳体的出口间隙)。因而，减小针对α的最大值也减小了已被刷拾起的污垢颗粒再次离开吸嘴壳体而不撞击弹跳元件以按上述方式被抬起的概率。
[0028]根据本发明的实施例，α等于或小于15°，优选等于或小于12°，更优选在9°到11°的范围内，并且最优选等于10°。
[0029]假设污垢释放为上述均匀分布，角度α = 15°导致90%的dpu率。角度α =12°甚至导致大约96%的dpu率。大约10°的角度已证实导致几乎完全从表面上去除灰尘和污垢(大约100%的dpu率)。
[0030]角度10°源自实验，其中米粒被用作测试污垢。米粒尤其具有困难的材料属性，使得利用刷去除相当复杂。然而，已显示当米粒在设备的向后行程中逆着刷的转动进入刷时米粒同样以大约10°的最小角度离开刷。实验还显示这个最小释放角不会随刷的转动速度有太大变化。在实验期间，当刷的转动速度在4，000和8，OOOrpm及以上之间变化时，最小释放角基本保持不变。因而，当选择α为大致等于10°时，实现能够得到大约100%的dpu的最佳清洁效果。
[0031]换言之，当弹跳元件被放置在与表面的距离为d2的地方时得到最佳的清洁效果，其中d2被选择为大约是tan(10° )*d3。这个值指向后行程，而在向前行程中，弹跳元件到表面的距离dl优选为比较小，因为污垢颗粒在顺着刷的转动进入刷时以较小的角度离开刷。
[0032]要注意，术语向前和向后行程或者向前和向后移动只是这里用来方便理解的定义。但是，这两种定义可以在不脱离本发明的范围的情况下被互换，只要刷与弹跳元件之间的关系以及它们相对于彼此的位置仍然按以上所定义的即可。在任何情况下，不管是向前还是向后行程，弹跳元件总是需要被布置在刷的其中污垢和/或液体颗粒离开刷的一侧上。
[0033]根据本发明的实施例，调节装置被适配为将弹跳元件布置在距离dl为O的第一位置中，其中弹跳元件接触表面。布置弹跳元件以使得其接触表面(距离dl =0)使得在其中弹跳元件从设备的移动方向来看位于刷后面的向前行程中也能有尽可能好的清洁效果。
[0034]因为在这种情况下，污垢被发现在相对于地板的0°到25°的角度范围内从刷释放，所以确保了所有的污垢颗粒(也就是与地板平行地被扫出来的污垢颗粒)撞击弹跳元件，弹回到刷，当再次碰到刷元件时再次在空气中传播，并且通过在刷与弹跳表面之间以锯齿状方式来回弹跳而按以上所解释的方式被抬起。
[0035]在距离dl被选择为O的情况下，弹跳元件可以用作刮刀。弹跳元件可以例如用被附接到清洁设备的吸嘴壳体的底部的柔性橡胶唇缘来实现。取决于清洁设备的移动方向，这个柔性橡胶唇缘被适配为沿其纵向弯曲。
[0036]根据该实施例，所述橡胶唇缘优选包括至少一个或多个桩柱，这些桩柱被布置在橡胶唇缘的下端附近，在此处橡胶唇缘要接触要被清洁的表面。在该实施例中，桩柱可以被视为用于调节弹跳元件的位置的调节装置。所述至少一个桩柱被适配为当清洁设备沿上述向后的方向(其中橡胶唇缘从清洁设备的移动方向来看位于刷前面)在表面上移动时，至少部分地将橡胶唇缘从表面上抬起。在这种情况下，橡胶唇缘被抬起，这主要是由于发生在表面与桩柱之间的自然摩擦，该自然摩擦用作为橡胶唇缘减速并迫使其翻过桩柱的一种制动器。因而，刮刀被迫在桩柱上滑动，其中橡胶唇缘被桩柱抬起并且在橡胶唇缘与表面之间的空间中出现间隙。弹跳元件/橡胶唇缘与表面之间的上述距离d2可以通过适配桩柱的大小来实现，以使得桩柱相应地将橡胶唇缘抬起到与表面的距离为d2的位置处。在这种情况下，也确保了上述几何关系(d2 = d3*tan ( α ))。
[0037]当使用上述橡胶唇缘作为弹跳元件时，当清洁设备沿相反的向前的方向在表面上移动时，所述桩柱脱离与地板的接触。因而，橡胶唇缘可以自由地在地板上滑动并且从而从所述地板上刮擦和收集污垢和/或液体颗粒。
[0038]如上所述，当刷元件在它们转动期间脱离与地板的接触时，在刷元件的尖端部分处出现的加速度使得污垢颗粒自动从刷释放。由于不是所有的污垢颗粒和液滴都可以按上述方式(在刷与弹跳元件之间锯齿状地弹跳)直接被抬起，少量的污垢颗粒和/或液滴将被甩回到表面上其中刷元件脱离与表面的接触的区域中。这种再次喷溅到表面的效应通过弹跳元件克服，该弹跳元件用作刮刀并且通过作为一种刮擦器而收集被再次喷溅的污垢和/或液体。
[0039]根据本发明的另一优选实施例，调节装置被适配为将弹跳元件布置在具有到表面的第二距离d2的第二位置中，其中d2在0.3到7mm的范围内，优选在0.5到5mm的范围内，并且最优选在I到3mm。这个情况也适用上述向后行程，在所述向后行程中弹跳元件从设备的移动方向看位于刷的前面。
[0040]在这种情况下，弹跳元件与要清洁的表面之间的间隙(d2)需要足够大以允许大部分污垢颗粒(优选为全部污垢颗粒)进入吸嘴装置并碰到刷。要注意所标称的距离范围也不是随机选择的，而是源自 申请人:的实验结果。
[0041]首先，已显示通过创建7_的间隙，即使最大的常见污垢颗粒可以也可以进入吸嘴装置。另一方面，如可以从d3和d2之间的上述几何关系(d2 = d3*tan(a))看出，当假设释放角α保持恒定时，增加弹跳元件与表面的距离d2也增加弹跳元件与刷的距离d3。不过，刷与弹跳元件之间的距离d3不应太大，因为这个距离受污垢颗粒的动能的限制。从刷到弹跳元件，污垢颗粒的动能将由于污垢颗粒的空气阻力而损失。由于应当留有足够的能量以从弹跳表面弹回到刷中，所以d3不应超过大约3到4cm的值。考虑到对于d3的这个限制，对于d2的限制导致上述距离范围。
[0042]大约I到3mm的弹跳元件到表面的距离d2显示为最佳可能的权衡结果，其中大部分污垢颗粒仍然可以进入吸嘴并且弹跳元件到刷的距离d3足够小以建立上述弹跳效应，并且从而实现非常好的清洁效果。
[0043]为了进一步改进清洁效果，根据本发明的另一实施例，弹跳元件的弹跳表面相对于垂直于表面的垂直轴倾斜。换言之，弹跳表面相对于垂直轴倾斜。有了这个倾斜，弹跳表面不再被布置为与要被清洁的表面(地板)垂直，而是朝上远离地板。这使得更容易将从弹跳表面弹起的污垢颗粒抬起，因为由于弹跳表面的倾斜，污垢颗粒被自动向上反弹。尤其是在污垢颗粒以0°的释放角度(与地板平行)从刷释放的情况下，污垢颗粒将以所述倾斜角从弹跳表面弹回，从而被更快速地抬起。
[0044]根据另一实施例，吸嘴装置包括至少部分包围刷的吸嘴壳体，并且其中弹跳元件被附接到所述壳体。在该布置中，刷至少部分被吸嘴壳体包围并且至少部分从所述吸嘴壳体的底侧突出来，所述吸嘴壳体的底侧在设备使用期间面向要被清洁的表面，以使得刷元件在刷的转动期间接触壳体外部的所述表面。[0045]当吸嘴在所述表面上被向前移动时，弹跳元件还优选被附接到壳体的所述底侧以接触要被清洁的表面(dl = O)。
[0046]根据本发明的另一优选实施例，多个刷元件的线性质量密度至少在尖端部分处低于150g/10km，优选低于20g/10km。与只被用于去污(所谓的搅动器)的根据现有技术所使用的刷相比，如这里所呈现的具有柔性刷元件的柔软刷具有从地板拾起水滴的能力。由于优选被用作刷元件的柔性微纤维毛，当在刷转动期间刷元件/微纤维毛接触地板时，污垢颗粒和液体可以被从地板拾起。利用刷也能拾起水的能力主要由因为刷元件的所选择的线性质量密度而出现的毛细管和/或其它粘合力而造成的。非常细的微纤维毛还使得刷对于粗污垢也是开放的。
[0047]要注意所提到的线性质量密度(即以克每IOkm为单位的线性质量密度)也被表示为Dtex值。上述种类的非常低的Dtex值确保至少在尖端部分处，刷元件足够柔软以经受弯曲效果并且能够从要清洁的表面拾起污垢颗粒和液滴。此外，刷元件的磨损和损耗程度看起来是在这个线性质量密度范围内是可接受的。
[0048] 申请人:所做的实验已经证实上述范围内的Dtex值看起来是技术上可能实现的并且利用所述范围可以获得很好的清洁效果。不过，实验显示清洁效果可以通过应用具有更低的Dtex值的上限(例如125、50、20或者甚至是5(以g/10km为单位)的Dtex值)的刷元件来进一步改进。
[0049]根据本发明的另一优选实施例，驱动装置被适配为在刷元件的尖端部分处实现离心加速度，尤其是在刷转动期间刷元件脱离与表面的接触时的污垢释放时段内，该离心加速度为至少3，000m/s2,更优选为至少7，000m/s2,并且最优选为12，000m/s2。
[0050]要注意，就至少在刷转动期间刷元件脱离与表面的接触时的污垢释放时段内出现在尖端部分处的加速度而言，最小值3，OOOm/s2也被在本发明的上下文中进行的实验的结果所支持。这些实验显示根据本发明的设备的清洁性能随着刷的角速度的提高而提高，所述刷的角速度的提高暗指在转动期间刷元件的尖端部分处的加速度的提高。
[0051]当驱动装置被适配为实现在上述范围内的刷元件的离心加速度时，在其中刷元件脱离与要被清洁的表面的接触的时期，附着于刷元件上的液滴很可能作为液滴雾而被排出。
[0052]将针对柔性刷元件的线性质量密度的上述参数与针对刷元件的尖端的加速度的参数组合，产生可转动刷的最佳清洁性能，其中刷所碰到的几乎所有污垢颗粒和溅出液体都被刷元件拾起并被驱赶到吸嘴壳体内部的位置处。如以上所解释的，被驱赶的污垢和/或液体颗粒被弹跳元件甩起，从弹跳表面弹回到刷，并且按上述锯齿状弹跳方式被抬起。
[0053]在刷元件的尖端部分处的线性质量密度和离心加速度的好的组合提供针对Dtex值的上限150g/10km以及针对离心加速度的下限3，OOOm/s2。这个参数组合显示允许实现非常好的清洁效果，其中表面几乎没有颗粒并且一下子就变干了。使用这种参数组合还显示产生非常好的去污特性。利用刷还能拾起液体/水的能力主要由因为刷元件的所选择的线性质量密度和刷被驱动的高驱动速度而出现的毛细管和/或其它粘合力造成的。
[0054]关于刷元件的尖端部分处的线性质量密度和所实现的离心加速度的上述参数的组合不是基于对现有技术的了解而发现的。现有技术甚至没有考虑具有被用于清洁表面并且能够抬起污垢和液体的唯一一个可转动刷的自主的最佳功能的可能性。[0055]为了在刷元件的尖端部分处实现上述离心加速度，根据本发明的实施例，驱动装置被适配为在设备操作期间实现刷的角速度在每分钟3，000到15，000转的范围内，更优选在每分钟5，000到8，000转的范围内。 申请人:的实验显示当刷以至少每分钟6，000转的角速度被驱动时可以得到最佳的清洁效果。
[0056]但是，在刷元件的尖端部分处所希望有的加速度不仅取决于角速度，还取决于刷的半径，相应地刷的直径。因此，根据本发明的另一实施例，优选当刷元件处于完全伸展的状态时，刷的直径在10到IOOmm的范围内，更优选在20到80mm的范围内，并且最优选在35到50mm的范围内。当刷元件处于完全伸展的状态时，刷元件的长度优选在I到20mm的范围内，更优选在8到12mm的范围内。
[0057]根据另一实施例，清洁设备还包括真空聚合器，用于在被限定在刷与弹跳元件之间的空间中的用于摄取污垢颗粒和液体的吸力区域中生成负压，其中所述真空聚合器所生成的所述负压在3到70mbar的范围内，优选在4到50mbar的范围内，最优选在5到30mbar的范围内。
[0058]尽管根据本发明如上所述真空聚合器不是一定需要的，但是附加的真空聚合器可以进一步提高清洁性能。尤其是所谓的再次喷溅所述表面的效应可以通过提供这个真空聚合器而被改善或克服。这会在下面进行解释。
[0059]当刷元件在它们的转动期间脱离与地板的接触时，在刷元件的尖端部分处出现的加速度使得污垢颗粒和液滴自动从刷释放。由于不是所有的污垢颗粒和液滴都可以按足够大的释放角被甩到弹跳元件以按上述弹跳方式被抬起，少量的污垢颗粒和/或液滴将被甩回到所述表面上的其中刷元件脱离与表面的接触的区域中。但是，这种再次喷溅到表面的效应通过弹跳元件和真空聚合器被克服。弹跳元件通过用作一种刮擦器收集被再次喷溅的液体和污垢，以使得残余的液体和污垢随后可以由于所应用的负压而被摄取，所述负压由附加的真空聚合器生成。因此，用作刮刀的弹跳元件确保了残余液体和污垢在不被真空聚合器摄取的情况下不离开弹跳元件与刷之间的吸力区域。这个效应主要发生在设备在向前方向移动时，其中弹跳元件优选地在表面上滑动。
[0060]与附加的真空聚合器所生成的上述压力范围相比，现有技术的真空清洁器需要应用更高的负压以获得可接受的清洁效果。然而，由于根据本发明被使用的上述弹跳效应并且由于刷的上述属性，在上述压力范围内已经可以实现非常好的清洁效果了。因而，也可以使用更小的真空聚合器。这提高了在选择真空泵方面的自由度。重申一次，要注意甚至不需要真空泵，就能获得比现有技术的清洁设备更好的清洁效果。
[0061]所提出的清洁设备还可以包括定位装置，用于将刷轴放置在与要被清洁的表面的距离小于具有完全伸展的刷元件的刷的半径的地方，以实现在操作期间接触所述表面的刷部分的缩进，所述缩进在刷直径的2%到12%的范围内。
[0062]结果，当刷与表面接触时刷元件被弯曲。因而，一旦在刷转动期间刷元件接触表面，刷元件的样子就从伸展的样子变成了弯曲的样子，并且一旦在刷转动期间刷元件脱离与表面的接触，刷元件的样子就从弯曲的样子变成伸展的样子。
[0063]刷的缩进的实际范围从与刷元件的完全伸展的状态相关的刷的直径的2%到12%变化。在实际情况中，所提到的刷的直径可以通过进行适当的测量而被确定，例如通过使用工作在刷的转动频率上的高速照相机或频闪仪。[0064]刷元件的形变或者更准确地说是形变可能发生的速度也受刷元件的线性质量密度的影响。此外，刷元件的线性质量密度影响转动刷所需要的功率。当刷元件的线性质量密度比较低时，柔性相对较高，并且当刷元件接触要被清洁的表面时用于使刷元件弯曲所需要的功率相对较低。这还意味着在刷元件与表面之间产生的摩擦功率很低，从而对表面的加热和对表面的关联损害被防止。刷元件的相对较低的线性质量密度的其它有利效果为相对较高的耐磨性、相对较小的被锋利物件等损害的机率以及即使当碰到表面中的大量不均匀性时仍然按保持接触的这样一种方式循着表面的能力。
[0065]当刷元件接触污垢颗粒或液体时，或者在刷相对于表面的缩进被设置的情况下，刷元件被弯曲。一旦粘在其上的污垢颗粒和液体的刷元件脱离与表面的接触，刷元件就被变直，其中尤其是刷元件的尖端部分以相对较高的加速度被移动。结果，刷元件的尖端部分处的离心加速度被增大。从而，当加速力高于粘结力时，粘在刷元件上的液滴和污垢颗粒可以说是从刷元件被发射，如以上根据实施例所提起的。加速力的值由各种因素决定，包括所提到的形变和线性质量密度，并且还由刷被驱动的速度决定。
[0066]在可转动刷的清洁功能中起到附加作用的因素是刷元件的封装密度。当封装密度足够大时，毛细管效应可能会发生在刷元件之间，这加强了从要被清洁的表面快速去除液体的能力。根据本发明的实施例，刷元件的封装密度为每cm2至少30绺刷元件，其中每绺的刷元件的数目为至少500个。
[0067]布置成绺的刷元件形成了额外的毛细管通道，从而增大用于从要被清洁的表面拾起污垢颗粒和液滴的刷的毛细力。
[0068]如以上所提到的，所提出的清洁设备具有实现非常好的清洁效果的能力。这些清洁效果可以通过主动弄湿要被清洁的表面而被进一步改进。这在去污时尤其有好处。在加强污垢颗粒对刷元件的吸附的过程中所使用的液体可以按各种方式被提供。首先，可转动刷和柔性刷元件可以用呈现在要被清洁的表面上的液体打湿。这种液体的示例有水或者水和肥皂的混合物。替代地，可以通过主动向刷提供清洁流体体而将液体提供给柔性刷元件，例如通过将液体渗到刷上或者通过将液体注入到刷的空心元件中。
[0069]根据实施例，因此优选清洁设备包括用于以低于在刷轴在其中延伸的刷的宽度上每厘米每分钟6ml的速度向刷提供液体的装置。似乎不必要使液体的供应以更高的速率进行，并且上述速率足够使液体实现作为针对污垢颗粒的承载/传送装置的功能。因而，从要被清洁的表面去除污点的能力可以被大幅改进。只使用少量液体的优点在于可以处理精细的表面，甚至是被指明为对诸如水之类的液体敏感的表面。此外，就给定大小的包含要被提供给刷的液体的储存库而言，后备时间更长，即在储存库变空并且需要被再次填充之前要花费更多的时间。
[0070]要注意，代替使用有意选择且主动供应的液体，也可以使用溅洒的液体，即要从要被清洁的表面去除的液体。例如溅洒的咖啡、牛奶、茶等。考虑到如下事实，这是可能的，所述事实即如之前所提到的刷元件能够从要被清洁的表面去除液体，并且液体可以在如前所述的离心力的影响下从刷元件处被去除。以上所提到的在位于刷与弹跳元件之间的区域中再次喷溅所道述表面上的效应可以通过弹跳元件来克服，所述弹跳元件通过用作一种刮擦器收集这些被再次喷溅的液体和污垢(在向前行程中)，以使得在使用附加的真空聚合器应用负压的情况下残余液体和污垢随后可以被摄取。因而，所选择的刷与弹跳元件的组合导致非常好的清洁和干燥效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0071]参考下文中所描述的实施例，本发明的这些及其它方面将变得清楚并得到阐明。在附图中，
[0072]图1示出了在第一工作位置中的根据本发明的清洁设备的吸嘴装置的第一实施例的示意性横截面；
[0073]图2示出了在第二工作位置中的图1中所示的吸嘴装置的第一实施例的示意性横截面；
[0074]图3示出了在第一工作位置中的根据本发明的清洁设备的吸嘴装置的第二实施例的示意性横截面；
[0075]图4示出了在第二工作位置中的图3中所示的吸嘴装置的第二实施例的示意性横截面；
[0076]图5示出了图示了不同工作位置的根据本发明的清洁设备的吸嘴装置的第三实施例的示意性横截面；
[0077]图6图示了在第二工作位置中的根据本发明被用于收集污垢和/或液体的弹跳效果;
[0078]图7图示了在第一工作位置中的根据本发明被用于收集污垢和/或液体的弹跳效果;
[0079]图8图示了使用根据另一实施例的弹跳元件的根据本发明被用于收集污垢和/或液体的弹跳效果；
[0080]图9A示意性地图示了在第二工作位置中的根据本发明的从刷释放污垢的情况，而图9B和9C示出了包括针对不同污垢颗粒的相应的测量结果的图；
[0081]图1OA示意性地图示了在第一工作位置中的根据本发明的从刷释放污垢的情况，而图1OB示出了包括相应的测量结果的图；
[0082]图11示出了根据本发明的清洁设备整体的示意性横截面；
[0083]图12示出了清洁设备的刷的实施例的示意性横截面；
[0084]图13示出了用于图示所述刷的角速度与所述刷的自清洁能力之间的关系的图；以及
[0085]图14示出了用于图示所述刷的离心加速度与所述刷的自清洁能力之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0086]图1和图2示出了根据本发明的清洁设备100的吸嘴装置10的第一实施例的示意性横截面。在图1中，吸嘴装置10被显示在第一工作位置中，而在图2中，吸嘴装置10被显示在第二工作位置中。吸嘴装置10包括可绕刷轴14转动的刷12。所述刷12被提供有优选用细的微纤维毛实现的柔性刷元件16。柔性刷元件16包括尖端部分18，该尖端部分18被适配为在刷12转动期间接触要被清洁的表面20并且在刷元件16接触表面20时的拾起时段中从所述表面20拾起污垢颗粒22和/或液体24。[0087]大多数刷元件16的线性质量密度至少在它们的尖端部分18处优选地被选择为低于150g/10km。此外，吸嘴装置10包括用于沿预定的转动方向26驱动刷12的驱动装置，例如马达(未被示出)。所述驱动装置优选地被适配为在刷元件16的尖端部分18处实现离心加速度，该离心加速度具体而言在刷12转动期间刷元件16脱离与表面20的接触时的污垢释放期间为至少3，OOOm/s2。
[0088]刷12至少部分被吸嘴壳体28围住。吸嘴壳体28内的刷12的布置优选地被选择以使得刷12至少部分从吸嘴壳体28的底侧30突出来，所述吸嘴壳体28的底侧30在设备100的使用期间面向要被清洁的表面20。
[0089]吸嘴壳体28的所述底侧30还附接有弹跳元件32。所述弹跳元件32与刷12间隔开并且基本与刷轴14平行地延伸。吸嘴壳体28、弹跳元件32和刷12 —起限定位于吸嘴壳体28内的吸力区域34。要注意吸力区域34在本发明中的意思不仅指刷12、弹跳元件32和吸嘴壳体28之间的区域，还指对于其中刷元件16在吸嘴壳体内部的刷12的转动期间在刷元件16之间的空间，并且吸力区域34也指被限定在弹跳元件32与刷12之间的区域。后一种区域在下面也被表示为开放在吸力区域34中的吸力入口 36。
[0090]此外，还要注意术语“吸力区域”意图表示其中污垢和/或液体颗粒22，24从表面20被收集和拾起的区域。这不一定表示吸力/负压在该区域34，36中被创建。
[0091]本发明的中心工作原理在图6和图7中被示意性地图示。在这些图中，弹跳元件32的两个位置被图示，这些位置根据设备100的移动方向40而改变。当清洁设备100在向前方向上移动时(如图6中所示)，其中弹跳元件32从移动的方向40来看位于刷12后面，弹跳元件具有到表面20的距离dl。距离dl优选地被选择为O。换言之，在这种情况下，弹跳元件32接触表面20。与之相对比，当清洁设备100沿相反的向后的方向移动时(如图7中所示)，其中弹跳元件从设备100的移动方向40来看位于刷12的前面，弹跳元件32具有到表面的距离d2。距离d2需要足够大以使得污垢22颗粒进入吸嘴10从而被刷12碰到。
[0092]要注意的是图6中所示的情形与图2中所示的情形相对应(被表示为向前行程)，而图7中所示的情形与图1中所示的情形相对应(被表示为向后行程)。唯一的区别在于弹跳元件32和刷12的位置是镜像反转的。不过，弹跳元件32和刷12相对于彼此的位置仍然是一样的。在每种情况下，弹跳元件32都被布置在刷12的侧面，其中污垢和/或液体颗粒22，24在被刷元件16碰到之后离开刷。
[0093]弹跳元件32包括弹跳表面33，在弹跳表面33处，在刷转动期间被刷12拾起并被刷12释放的污垢颗粒22可以被反弹回到刷12并且通过转动的刷12使得其再次在空气中传播。按照这种方式，污垢颗粒22被刷12拾起，以锯齿状方式在刷12与弹跳表面33之间来回弹跳，并且以这种方式被抬离地板20，而不需要外部真空源。
[0094]所描述的锯齿状抬离方式源于污垢颗粒22在弹跳表面33处被反射这一事实，其中在弹跳表面33处,入射角等于出射角，使得污垢颗粒22在弹跳表面33上被反弹时自动地相对向上移动。由于在此位置处朝上的刷12的转动，从弹跳表面33被弹回之后再次撞击刷元件16将污垢颗粒22进一步向上移动。在撞击弹跳表面33和刷12数次之后，污垢颗粒22沿向上的方向被自动抬离地板20，而不需要额外的真空源。在地板20上面的吸嘴10内的任意位置处，灰尘簸箕(未示出)可以被布置在靠近刷12的地方或者在刷12的一侧以收集被抬起的灰尘22。[0095]为了收到良好的滑行效果并且只产生很小的刮擦负荷，弹跳元件32优选地由柔性橡胶制成。
[0096]弹跳元件32根据移动方向40被布置在不同位置处的原因在于实验显示污垢颗粒22从刷12被释放时相对于表面20的释放角α不仅取决于刷12的转动速度和污垢颗粒22的属性，还取决于污垢颗粒22是顺着刷转动的方向(如图6中所示)还是逆着刷转动的方向(如图7中所示)进入刷12的。这意味着污垢释放角α在吸嘴10的向前行程中(图2和图6)与吸嘴10的向后行程中是不同的(图1和图7)。这个现象也可以通过对比显示向前行程中的情形的图9Α和显示向后行程中的相同情形的图1OA看出来。
[0097]相应的实验结果显示在图9B、9C和IOB中。这些图中图示的曲线图显示了释放角α与刷12被驱动的转动速度的依赖关系。图9Β和IOB显示了针对被用作测试污垢的米粒的这一关系，而图9C显示了针对用作测试污垢的糖的相应的关系。这些图中的上方的曲线图显示了释放角α的上限。而下方的曲线图显示了释放角α的下限。
[0098]可以看出当污垢颗粒22顺着刷的转动进入刷12时(参见图9)，污垢颗粒22按范围在0-25°之间的释放角α (至少对于米粒而言)从刷12被释放。另一方面，当污垢颗粒22逆着刷的转动进入刷12时(参见图10)，释放角α被发现在10°与大约60°之间变化。尤其是在图10中所示的第二种情况下，释放角α的范围在刷12的不同的被测试转动速度范围上基本是不变的。换言之，这意味着释放角α的范围或多或少独立于刷12被驱动的转动速度，在刷12在吸嘴10的向后行程中逆着刷的转动碰到污垢颗粒22的情况下。这种独立性至少应用在该实例中已被测试的4，000和8，OOOrpm的范围内。
[0099]所提出的设备通过根据吸嘴10的移动方向40调节弹跳元件32的位置而考虑这些不同的情形。因此，弹跳元件32在污垢颗粒22顺着刷的转动进入刷12时的向前行程中优选地被布置在与表面20的距离dl为O的位置处。这意味着其在向前行程中关闭吸力入口 36，以使得没有污垢颗粒22在不在弹跳表面33与刷12之间来回弹跳并以这种方式从表面20抬起的情况下离开吸力区域34。即使在污垢颗粒22以0°的角度α从刷12释放的情况下(与表面20平行)，它将从弹跳表面33上弹起并且因而被甩回刷12。以这种方式被甩回刷12的颗粒逆着刷的转动碰到刷12，使得发生与针对向后的行程所描述的情形类似的情形。所得到的释放角α因而将更大，使得污垢颗粒22可以按上述锯齿状方式被抬起。
[0100]另一方面，由于上述实验显示当污垢颗粒22在向后的行程中逆着刷的转动进入刷12时，释放角α在10-60°的范围内，所以已发现在该情形中布置弹跳元件32具有到表面的距离d2是一种很好的权衡，其中d2 = d3*tan(a )，a具有最大值20°。
[0101]距离d3表示刷12与弹跳元件32之间的距离。该距离是从在刷转动期间刷元件16的尖端部分18脱离与表面20的接触的点开始被测量的，因为这是污垢和/或液体颗粒22，24通常从刷12被释放的点。在该过程中，刷元件16大致用作一种用于捕获和拖动颗粒22，24的鞭笞，该鞭笞被强制闭合并且能够基于与带式制动器的功能相当的功能保持在颗粒22，24上。一旦刷元件16脱离与地板20的接触，在刷元件16的尖端部分18处出现的加速度立即增大，因此使得污垢颗粒22和液滴24自动从刷12被释放。
[0102]针对a的上述最大值20°被选择为权衡的值，这已经在本发明的
【发明内容】
部分中的第5到7页被详细说明过。下面只简短地对此进行重复。由于出现在向后行程中的最小角α被显示为大约10° (参见图10Β)，所以如果弹跳元件32被布置在与表面20的距离为d2 = d3*tan(10° )的位置处，则大致上所有的污垢颗粒弹离弹跳表面33。利用上述弹跳技术，这将导致大约100%的灰尘拾起率(dpu)。不过，弹跳元件32的下表面与要被清洁的表面20之间的间距不应当太小。否则，在向后行程中，较大的污垢颗粒22不能进入吸力入口 36。因而，d2应当在0.3到7mm的范围内，优选在0.5到5mm的范围内，并且最优选在I到3mm的范围内。
[0103]针对d2的上述几何关系还依赖d3。刷12与弹跳元件33之间的距离d3反而不应当太大，因为这个距离d3受污垢颗粒22的动能的限制。换言之，当距离d3变得太大时，污垢颗粒22将不能到达弹跳元件33，相应地被反弹回到刷12。从刷12行进到弹跳元件32，污垢颗粒22的动能将由于污垢颗粒22的空气阻力而损失。由于应当留有足够的能量以从弹跳表面33弹回到刷12中，所以d3不应超过大约3到4cm的值。
[0104]当选择d2等于或小于d3*tan(20° )时，对于d2和d3的上述限制可以用很好的方式被满足。如果d2被设置为正好等于d3*tan(20° )，则显示得到大约80%的dpu，这与只利用刷和真空源的组合并且从而得到75%的dpu的现有技术相比仍然是更好的清洁效果。记住在本实例中，这个高dpu是在不用真空源的情况下所达到的(只利用所提出的弹跳技术)，这是个更加异乎寻常的结果。角度α =20°仍然得到大约80%的dpu的原因在于在设备100的向后行程中污垢颗粒22在上述角度范围10°到60°内以基本平均的分布从刷12被释放。这意味着与以相对于表面20的60°的角离开刷12的污垢颗粒22的量与以相对于表面20的10°的角或者以10°到60°之间的任意角度离开刷12的污垢颗粒22的量近似相同。因而针对α的最大角度20°是一种很好的权衡值，根据该角度得到相当好的dpu，并且使得能够满足针对d2和d3的上述所想要的绝对距离值。当然，针对α的更小的角度甚至导致更高的dpu比率。
[0105]用于根据移动方向40调节弹跳元件32的位置的调节装置35可以用很多方式实现。在图1到4中所示的实施例中，其通过引导器35来实现，其中弹跳元件32被引导并且可以根据设备100的移动方向40被垂直地上下移动。不过，这不是调节弹跳元件32的唯
种可能的方式。
[0106]如图5中所示，调节装置也可以通过倾斜整个吸嘴装置10 (如箭头37所示)以调节弹跳元件32关于表面20的位置来实现。这个倾斜可以例如通过绕转动轴转动吸嘴壳体28来实现。为了不在转动吸嘴壳体28时抬起刷12，所述转动轴优选地与刷轴14落在一起。为了转动吸嘴壳体28，轮子(未被示出)可以使用。这些轮子中的至少一个轮子的轴可以通过任意种类的机械机制关于表面20被抬起。通过以这种方式倾斜吸嘴壳体28，弹跳元件32的位置(弹跳元件到表面的距离d2)也被自动适配(参见图5)。只要距离d2按上述方式被适配以确保取决于设备100的向前和向后行程的弹跳效果，调节装置35因而可以按很多种方式来实现。调节弹跳元件32的位置d2的另一种可能方式是将弹跳元件32实现为一种刮刀元件(柔性橡胶唇缘)，该刮刀元件在表面20上向前滑动，并且被布置在橡胶唇缘的下侧上的桩柱抬起以在设备被向后移动时使其弹起并被抬到上述距离d2处。这已经在
【发明内容】
中的第6页上被解释过。
[0107]上述弹跳效应的进一步的改进在图8中被示出。根据该实施例，弹跳元件32的弹跳表面33关于与表面20垂直的垂直轴被倾斜角度β。弹跳表面33因而被倾斜。有了这个倾斜，弹跳表面33不再如之前的附图中所显示的那样被布置为与要被清洁的表面20 (地板)垂直，而是朝上远离地板20。这使得更容易将从弹跳表面33弹起的污垢颗粒22抬起，因为由于弹跳表面33的倾斜，污垢颗粒22被自动向上反射。尤其是在污垢颗粒22以0°的释放角度(与地板平行)从刷12被释放的情况下，污垢颗粒22将以倾斜角β从弹跳表面33弹回，从而被更快速地抬起。这种改进在向前行程中具有特别有利的效果，其中污垢颗粒22以平直的方式(参见图9)从刷释放。
[0108]如图示了本发明的第二实施例的图3和图4中所示，额外的真空聚合器38可以被提供，该真空聚合器在这些图中只按示意性的方式被显示。真空聚合器在吸力区域34中生成负压，用于摄取已被刷12和弹跳元件32碰到并收集的污垢颗粒22和液体24。要注意所述真空聚合器38不是一定需要的。不过，额外应用的负压可以进一步提高设备100的清洁性能。尤其是从刷12被再次溅洒到表面20上并且未从弹跳元件33上弹起的颗粒22在这种情况下也可以被摄取。
[0109]真空聚合器38在吸力区域34内生成的负压优选在3与70mbar之间变化,更优选在4与50mbar之间变化,最优选在5与30mbar之间变化。这个负压与应用大约70mbar的负压的常规真空清洁器相比是非常低的。但是，由于上述弹跳技术，在上述压力范围内已经可以实现非常好的清洁效果了。因而，也可以使用更小的真空聚合器38。这提高了在选择真空泵方面的自由度。
[0110]示出了吸嘴装置10的第二实施例的图3和图4还图示了弹跳元件32和刷12的位置与第一实施例(被显示在图1和图2中)相比可以互换而并不脱离本发明的范围。在这种情况下，弹跳元件32相对于刷轴14被布置在吸嘴壳体28的另一侧。在这种情况下，当如图3中所示吸嘴10沿方向40移动时，其中弹跳元件32从移动方向40来看位于刷12的前面(被表示为向后行程)，弹跳元件32必须被布置在与地板20的距离为d2的地方。否则，液体24和污垢颗粒22又将不能进入吸力区域34，相应地进入吸力入口 36。
[0111]另一方面，当如图4中所示吸嘴10根据该实施例在所谓的向前行程中移动时，其中刷12从移动方向40来看位于弹跳元件32的前面并且首先碰到污垢和液体颗粒22，24，弹跳元件32需要在其闭合位置中，相应地被布置在与地板的距离为dl的地方(dl优选为等于O)。在这种情况下，弹跳元件32用作在表面20上滑动并收集表面20上的残余污垢和液体颗粒22，24的刮刀或刮擦器。
[0112]通过对比图1和2中所示的第一实施例与图3和4中所示的第二实施例，注意到装置的其余方面(即刷12)以及吸嘴壳体28的属性保持相同。刷12的转动方向26也保持相同，因为刷12的转动方向26需要被引导以使得刷元件16在还布置有弹跳元件32的吸嘴壳体28的那一侧上进入吸嘴壳体28。换言之，弹跳元件32被布置在刷12的那一侧上，其中污垢和/或液体颗粒22，24从刷12被释放。否则，这将不能实现刷12与弹跳元件32的上述相互作用。
[0113]刷12的属性也可以保持相同。清洁效果可以通过应用上述关于刷元件16的线性质量密度的参数以及通过实现在刷元件16的尖端部分18处的上述范围内的离心加速度而被进一步改进。尽管弹跳技术可以利用不同种类的刷来实现，刷12的属性以及刷12被驱动的转动速度还是在下文中被呈现。刷12优选具有在20到80mm范围内的直径，并且驱动装置能够以至少为3，000转每分钟的角速度转动刷12，优选地以大约6，OOOrpm以上的角速度转动刷12。刷12的宽度(即刷12在刷12的转动轴14延伸的方向上的尺寸)可以例如在25cm的量级。
[0114]在刷12的核心元件52的外表面上，绺54被设置。每个绺54包括数百个纤维元件，被称为刷元件16。例如，刷元件16由直径在大约10微米量级并且具有低于150g/10km的Dtex值的聚酯纤维或尼龙制成。刷元件16的封装密度可以为在刷12的核心元件52的外表面上每cm2至少30个绺54。
[0115]刷元件16也可以杂乱地布置，即不具有固定的相互间距。此外，提到刷元件16的外表面56可以是不均匀的，这增强了刷元件16捕获液滴24和污垢颗粒22的能力。具体而言，刷元件16可以是所谓的微纤维，该微纤维不具有平滑且大致为圆形的周长，而是具有带有缺口和凹槽的凸凹不齐且大致为星状的周长。刷元件16不需要是相同的，但是优选刷12的全部刷元件16的大部分的线性质量密度满足至少在尖端部分18处低于150g/10km的要求。
[0116]借助于转动刷12，具体而言借助于转动刷12的刷元件16，污垢颗粒22和液体24被从表面20拾起，并且在刷12与弹跳表面33之间以上述锯齿状弹跳方式被传送到清洁设备100内部的收集位置处。当刷元件16在转动期间脱离与地板20的接触时，在刷元件16的尖端部分18处出现的加速度使得污垢颗粒22和液滴24自动从刷12被释放。然后，大部分颗粒从弹跳元件32的弹跳表面33弹起。由于不是刚好全部污垢颗粒22和液滴24撞击弹跳表面33并且按上述方式被抬起或者可以直接被真空聚合器38摄取(在提供额外的真空聚合器38的情况下)，少量的污垢和液体将被甩回到表面20上的其中刷元件16脱离与表面20的接触的区域中。不过，这种再次喷溅表面20的效应可以通过弹跳元件32来克月艮，所述弹跳元件32通过在向前行程中用作一种刮擦器来收集这些被再次喷溅的液体和污垢，以使得残余液体24和污垢22随后可以因为所应用的负压而被摄取。液体24和污垢22因此不会在没有被向上弹起或被摄取的情况下再次离开吸力区域34。
[0117]由于所选择的技术参数，刷元件16具有在表面20上的轻柔的刮擦效果，这有助于抵消液体24和污垢颗粒22对表面20的粘合。
[0118]当刷12转动时，刷元件16在表面20上的移动一直持续到接触最终失去的时刻。当不再存在接触情况时，在作为刷12的转动的结果而作用在刷元件16上的离心力的影响下，刷元件16被使得采用初始的伸展状态。当有要求再次采用伸展的状态而刷元件16被弯曲时，附加的伸展加速度出现在刷元件16的尖端部分18处，其中刷元件16从弯曲状态挥动为伸展状态，其中刷元件16的移动可与被挥动的鞭笞相比。刷元件16已基本采用伸展状态时在尖端部分18处的加速度优选满足至少为3，000m/sec2的要求。
[0119]在所描述的移动期间，在作用在刷元件16的尖端部分18处的力的影响下，大量的污垢颗粒22和液体24被排离刷元件16，因为这些力远高于粘接力。因而，液体24和污垢颗粒22被迫使沿去往弹跳元件32的方向飞离。
[0120]在加速度的影响下，液体24可以以小液滴的形式被排离。这对于诸如由用作可转动的空气-污垢分离器的真空风扇聚合器38 (具体而言为真空聚合器38的离心风扇)执行的进一步的分离过程而言是有利的。注意诸如由离心风扇所施加的力之类的吸力在借助于刷元件16拾起液体和污垢的上述过程中不发挥作用。但是，这些吸力可以被用于拾起没有通过所提出的弹跳技术而被抬起的污垢和液体。[0121]除了之前所描述的每个刷元件16的功能以外，有助于拾起污垢颗粒22和液体24的过程的另一效应可能发生，即刷元件16之间的毛细管效应。就这方面而言，具有刷元件16的刷12与被蘸有大量涂料的刷12可相比，其中涂料基于毛细力而被刷12吸收。
[0122]从之前的描述看出根据本发明的刷12优选具有以下属性:
[0123]-具有柔性刷元件16的柔软绺54将在刷12转一圈的无接触部分期间在离心力的作用下伸直；
[0124]-在刷12与要被清洁的表面20之间可能存在完美的贴合，因为柔软绺54每当接触表面20时都将弯曲，并且只要有可能即在离心力的影响下被伸直；
[0125]-由于足够高的加速力，刷12经常自我清洁，确保了恒定的清洁效果；
[0126]-因为绺54的非常低的弯曲刚度，表面20与刷12之间的发热最小；
[0127]-基于液体24被绺54拾起而不是像很多传统设备中那样由空气流拾起这一事实，即使表面20中存在折痕或凹陷，也可以实现从表面20非常均匀地拾起液体以及非常均匀的总体清洁效果；并且
[0128]-借助于绺54，污垢22以一种轻柔但有效的方式从表面20上被去除，其中基于刷元件16的低刚度可以实现对能量的最高效的使用。
[0129]基于相对较低的线性质量密度的值，也可以使得刷元件16具有非常低的弯曲刚度，并且当封装在绺54中时，不能够保持它们原始的形状。在传统刷中，刷元件一被释放就弹回。然而，所提到的具有非常低的弯曲刚度的刷元件16不会那样，因为弹性力太小使得它们不能超过存在于各个刷元件16之间的内部摩擦力。因而，绺54在形变之后将保持被弄皱，并且只在刷12转动时伸直。
[0130]与包括用于接触要被清洁的表面的硬刷的传统设备相比，由于本发明的工作原理，根据本发明的实施例优选被使用的刷12能够实现好得多的清洁效果，根据本发明的工作原理，刷元件16被用于拾起液体24和污垢22并将液体24和污垢22带离要被清洁的表面20，其中液体24和污垢22在下一轮再次接触表面20之前被刷元件16甩开。
[0131]作为刷12被要被清洁的表面20缩进这一事实的结果，刷12用作一种齿轮泵，该齿轮泵将空气从吸嘴壳体28的内部泵到其外部。这是一种不利效应，因为污垢颗粒22被吹走并且液滴24被形成在刷12够不到的位置处并且可能在清洁过程期间没有预期到的时刻落下来。
[0132]为了补偿所提到的泵效应，提议包括用于在刷12接触表面20的区域中产生空气流，该空气流被用于补偿刷12所产生的空气流。
[0133]这些装置可以用各种方式来实现。第一种可能的实现方式被显示在图1和2中所示的第一实施例中，其中小开口 58被布置在吸嘴壳体28与刷12之间在刷12转动期间刷元件16离开吸嘴壳体28的位置处。这个开口 58实现到吸力区域34的另一吸力入口 60，所述吸力区域在其中刷元件16首先接触表面20的区域中应用负压。这个负压产生空气流以抵消使用期间由于刷12的转动而在刷12前面产生的不想要的动荡空气流。
[0134]抵制刷12前面的不想要的动荡空气流的第二种可能是为刷12装配被成排布置在刷12上的成行的绺54的刷元件16，以使得需要的吸力功率将大幅减少。
[0135]此外，可以使用偏导器62，用于在从转动方向26来看刷12接触表面20之前的位置处缩进刷12，这在被显示在图3和4中的第二实施例中被示例性地示出。偏导器62具有通过偏转刷元件16 —起按压刷元件16的功能。以这种方式，存在于刷元件16之间的空间中的空气被推出到所述空间以外。当刷元件16在离开偏导器62之后又被移离彼此时，刷元件16之间的空间增大以使得空气将被吸入刷12中，其中吸入污垢22和液体颗粒24的负压被产生。这再次补偿了转动刷12所产生的空气流。所提到的偏导器的示例被发现在都在 申请人:名下的两篇文件PCT/IB2009/054333和PCT/IB2009/054334中。
[0136]需要被补偿的空气流可以利用以下等式来计算:
[0137]Φε = Ji 村轉扑* (D*I_I2)
[0138]其中:
[0139]Φ。=需要被补偿的空气流(m3/s)
[0140]f =刷频率(Hz)
[0141]W=刷 12 的宽度(m)
[0142]F=刷补偿因子(_)
[0143]D =刷 12 的直径(m)
[0144]I =刷12被表面20的缩进(m)
[0145]在实际的示例中，f= 133Hz,ff = 0.25m,D = 0.044m 并且 1 = 0.003m。就刷补偿因子而言，注意该因子基于利用具有上述特征的刷的实验而被确定，并且被发现为0.4。利用所提到的值，以下补偿流被发现:
[0146]Φε = Ji *133*0.25*0.4* (0.044*0.00 3-0.00 32) = 0.005015m3/s
[0147]因而，在该示例中，包括大约每秒5升的补偿空气流是有利的。这样的空气流在实践中可以利用以上示例性地提到的可能的实现方式中的一个被很好地实现，使得刷12的不利的泵效应可以实际地被去除。
[0148]图11提供了根据本发明的清洁设备100的整体的视图。根据该示意性布置，清洁设备100包括吸嘴壳体28，其中刷12被可转动地安装在刷轴14上。可以被实现为诸如电动马达(未被示出)之类的常规马达的驱动装置为了驱动刷12转动的目的而优选被连接到或者甚至是位于刷轴14上。注意马达也可以位于清洁设备100内的任何其它合适的位置处。
[0149]在吸嘴壳体28中，诸如轮子之类的装置(未被示出)被布置用于将刷12的转动轴14保持在与要被清洁的表面20的预定距离处，其中该距离被选择以使得刷12被缩进。优选地，缩进的范围为与刷元件16的完全伸直的状态相关的刷12的直径的2%到12%。因而，当直径在50mm的量级时，缩进的范围可以从I到6mm。调节这些轮子还可以根据移动方向40倾斜吸嘴10以调节弹跳元件32的位置，这在上面已参考图5解释过。
[0150]除了吸嘴壳体28、刷12和弹跳元件32以外，清洁设备100优选被提供有以下组件:
[0151]-允许用户容易地操纵清洁设备100的手柄64；
[0152]-用于包含诸如水之类的清洁流体68的储存库66；
[0153]-用于接收从要被清洁的表面20拾起的液体24和污垢颗粒22的废物收集容器70 (也被表示为簸箕)；
[0154]-将废物收集容器70连接到吸力区域34的采用例如中空管72的形式的流通道，所述吸力区域34构成吸嘴10的底侧30上的吸力入口 36。需要注意在本发明的意思中，包括中空管72的流通道也可以被表示为吸力区域34，其中上述负压可以在额外的真空聚合器38被提供的情况下被应用(非强制的)到吸力区域；以及
[0155]-包括离心风扇38’的真空风扇聚合器38(非强制的)，被布置在废物收集室70中与布置有管72的一侧相对的一侧。
[0156]为了完整性，注意在本发明的范围内，其它和/或附加的构造细节也是可能的。例如，可以提供用于偏转被向上甩起的废物22，24的元件，以使得废物22，24在其最终到达废物收集室70之前首先经过偏转。此外，可选的真空风扇聚合器38可以被布置在废物收集室70的另一侧，该另一侧不同于与布置有中空管72的一侧相对的那一侧。
[0157]根据图12中所示的实施例，刷12包括核心元件52。核心元件52采用被设置有延伸通过核心元件52的壁76的多个通道74的中空管的形式。为了将清洁流体68从储存库66传送到刷12的中空核心元件52的内部，例如导入核心元件52的内部的柔性管78可以被提供。
[0158]根据该实施例，清洁流体68可以被提供给中空核心元件52，其中，在刷12转动期间，液体68经由通道74离开中空核心元件52，并且打湿刷元件16。以这种方式，液体68还淋在或落在要被清洁的表面20上。因而，要被清洁的表面20因为清洁液68而变湿。这尤其加强了污垢颗粒22对刷元件16的附着，并且因此提高了从要被清洁的表面20去污的能力。
[0159]根据本发明，液体68被提供给中空核心元件52的速度可以非常低，其中最大速度可以是例如刷12的宽度的每厘米每分钟6ml。
[0160]然而，要注意利用刷12内的中空通道74主动将水68提供至要被清洁的表面20的特征不是必需的，而是可选的特征。替代地，清洁液可以通过从外部喷洒所述刷12或者在使用前简单地将刷12浸在清洁水中而被提供。代替使用有意选择的液体，也可以使用已被溅洒的液体，即需要从要被清洁的表面20去除的液体。
[0161]如以上已提到的，从地板拾起清洁水68或者在弹跳元件32被置于与表面20的距离dl处时由弹跳元件32完成，所述弹跳元件通过用作一种将液体传送到吸力区域34的刮擦器来收集水，在吸力区域34中，由于可选的真空聚合器38所产生的负压，液体可以被摄取；或者水通过刷12与弹跳元件32之间的相互作用而直接从地板上被拾起。与包括不能拾起水的硬刷的传统设备相比，根据本发明可被使用的刷12能够拾起水。因而，所实现的清洁效果要好得多。
[0162]关于刷12、刷元件16和驱动装置的技术参数源自于在本发明的上下文中所进行的实验。
[0163]下面，多个实验中的一个实验和该实验的结果将被描述。所测试的刷配备有用于刷元件16的不同类型的纤维材料，包括相对较厚的纤维和相对较细的纤维。此外，封装密度以及Dtex值是变化的。各种刷的细节在下表中被给出。
[0164]
【权利要求】
1.一种用于对表面进行清洁的清洁设备，具有吸嘴装置(10)，所述吸嘴装置包括: -可绕刷轴(14)转动的刷(12)，所述刷(12)被提供有具有尖端部分(18)的刷元件(16)，所述尖端部分用于接触要被清洁的所述表面(20)并且在所述刷(12)转动期间从所述表面(20)拾起灰尘颗粒(22)和/或液体(24)， -用于驱动所述刷(12)转动的驱动装置， -包括弹跳表面(33)的弹跳元件(32)，所述弹跳表面被配置为使得在转动期间从所述刷(12)释放的所述灰尘颗粒(22)和/或液体(24)被反弹回到所述刷(12)，所述弹跳表面(33)与所述刷(12)间隔开并且沿与所述刷轴(14)基本平行的方向延伸，以及 -调节装置(35)，用于根据所述设备的移动方向(40)来调节所述弹跳元件(32)相对于所述表面(20)的位置，其中所述调节装置(35)被适配为当所述清洁设备沿向前的方向移动时将所述弹跳元件(32)布置在其中所述弹跳元件(32)具有到所述表面(20)的第一距离dl的第一位置中，其中在所述向前的方向上所述弹跳元件(32)从所述设备(40)的移动方向来看位于所述刷(12)后面，并且当所述清洁设备沿相反的向后的方向移动时所述调节装置(35)被适配为将所述弹跳元件(32)布置在其中所述弹跳元件(32)具有到所述表面的第二距离d2的第二位置中，其中d2大于dl并且等于d3*tan(a )，d3是所述弹跳表面(33)与在所述刷(12)转动期间所述尖端部分(18)脱离与要被清洁的表面(20)接触的情况下所述刷(12)的位置之间的距离，并且α是等于或小于20°的角度。
2.根据权利要求1所述的清洁设备，其中所述调节装置(35)被适配为将所述弹跳元件(32)布置在其中所述弹跳元件(32)具有到所述表面(20)的第二距离d2的所述第二位置中，其中d2大于dl并且等于d3*tan(a)，其中α等于或小于15°，优选等于或小于12°，更优选在9°到11°的范围内，并且最优选等于10°。
3.根据权利要求1所述的 清洁设备，其中所述调节装置(35)被适配为将所述弹跳元件(32)布置在距离dl为O的所述第一位置中，其中所述弹跳元件(32)接触所述表面(20)。
4.根据权利要求1所述的清洁设备，其中所述调节装置(35)被适配为将所述弹跳元件(32)布置在具有到所述表面(20)的第二距离d2的所述第二位置中，其中d2在0.3到7mm的范围内，优选在0.5到5mm的范围内，并且最优选在I到3mm的范围内。
5.根据权利要求1所述的清洁设备，其中所述弹跳表面(33)关于与所述表面(20)垂直的垂直轴倾斜。
6.根据权利要求1所述的清洁设备，其中所述吸嘴装置(10)包括至少部分围住所述刷(12)的吸嘴壳体(28)并且其中所述弹跳元件(32)被附接到所述壳体(28)。
7.根据权利要求1所述的清洁设备，其中多个所述刷元件(16)的线性质量密度至少在所述尖端部分(18)处低于150g/10km,优选低于20g/10km。
8.根据权利要求1所述的清洁设备，其中所述驱动装置被适配为在所述刷元件(16)的尖端部分(18)处实现离心加速度，特别在所述刷(12)转动期间当所述刷元件(16)脱离与所述表面(20)的接触时的污垢释放期间，所述离心加速度为至少3，OOOm/s2，更优选为至少，7，000m/s2，并且最优选为 12，000m/s2。
9.根据权利要求1所述的清洁设备，其中所述驱动装置被适配为在所述设备的操作期间实现所述刷(12)的角速度在3，000到15，000转每分钟的范围内，更优选在5，000到，8，000转每分钟的范围内。
10.根据权利要求1所述的清洁设备，其中当所述刷元件(16)处于完全伸展的状态时，所述刷(12)的直径在10到IOOmm的范围内，更优选在20到80mm的范围内，最优选在35到50mm的范围内，并且当所述刷元件(16)处于完全伸展的状态时，所述刷元件(16)的长度在I到20mm的范围内，优选在8到12mm的范围内。
11.根据权利要求1所述的清洁设备，还包括真空聚合器(38)，用于在被限定在所述刷(12)与所述弹跳元件(32)之间的空间中的用于摄取灰尘颗粒(22)和液体(24)的吸力区域(34，36)中生成负压，其中所述真空聚合器所生成的所述负压在3到70mbar的范围内，优选在4到50mbar的范围内，最优选在5到30mbar的范围内。
12.根据权利要求1所述的清洁设备，其中所述刷元件(16)的包装密度为每cm2有至少30绺(54)的刷元件(16)，并且其中每绺(54)的刷元件(16)的数目为至少500个。
13.根据权利要求1所述的清洁设备，包括用于在所述刷轴(14)在其中延伸的所述刷(12)的宽度上以低于每厘米每分钟6ml的速率向所述刷(12)提供液体(68)的装置。
14.一种用于如权利要求1所述的清洁设备的吸嘴装置，包括: -可绕刷轴(14)转动的刷(12)，所述刷(12)被提供有具有尖端部分(18)的刷元件(16)，所述尖端部分用于接触要被清洁的表面(20)并且在所述刷(12)转动期间从所述表面(20)拾起灰尘颗粒(22)和/或液体(24)， -用于驱动所述刷(12)转动的驱动装置， -包括弹跳表面(33)的弹跳元件(32)，所述弹跳表面被配置为使得在转动期间从所述刷(12)释放的所述灰尘颗粒(22)和/或液体(24)被反弹回到所述刷(12)，所述弹跳表面 (33)与所述刷(12)间隔开并且沿与所述刷轴(14)基本平行的方向延伸，以及 -调节装置(35)，用于根据所述设备的移动方向(40)调节所述弹跳元件(32)相对于所述表面(20)的位置，其中所述调节装置(35)被适配为当所述清洁设备沿向前的方向移动时将所述弹跳元件(32)布置在其中所述弹跳元件(32)具有到所述表面(20)的第一距离dl的第一位置中，其中在所述向前的方向上所述弹跳元件(32)从所述设备(40)的移动方向来看位于所述刷(12)后面，并且当所述清洁设备沿相反的向后的方向移动时所述调节装置(35)将所述弹跳元件(32)布置在其中所述弹跳元件(32)具有到所述表面的第二距离d2的第二位置中，其中d2大于dl并且等于d3*tan(a)，d3是所述弹跳表面(33)与在所述刷(12)转动期间所述尖端部分(18)脱离与要被清洁的表面(20)接触的情况下所述刷(12)的位置之间的距离，并且α是等于或小于20°的角度。
【文档编号】A47L9/04GK103874445SQ201280048712
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2011年10月3日
【发明者】J·T·范德库依, E·范德维恩 申请人:皇家飞利浦有限公司