车辆辅助工作装置、清洁系统以及方法与流程

车辆辅助工作装置、清洁系统以及方法
1.本技术是申请日为2016年1月8日、申请号为201610012457.3的中国专利发明申请“车辆辅助工作装置、清洁系统以及方法”的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及清洁技术、清洁表面的方法以及用于清洁表面的系统，更具体地，涉及如在涉及工作装置中指出的从表面去除外来物质。


背景技术：

3.期望保持街道、广场以及其他市场清洁。存在专门用旋转刷清洁这样的表面的清洁车辆。清洁中的一个严重问题是在通过刷洗进行清洁时从表面悬浮到空气中的灰尘。这对于居住在该地区的人们是不便利的，还被认为是潜在的健康风险(尤其对于过敏的人)。
4.传统地，通过用水喷洒待清洁的表面并且然后将湿物质刷洗到清洁车辆的容器中，减少了空气粉尘的量。这有助于各种类型的清洁装置(最常见是车载式的)可在车辆移动时运转，该清洁装置严密地一体形成到车辆中。
5.从另一个角度来看，问题是在这样的表面处理中待使用的水的重量，这会引起车辆的燃料消耗并且因此维护与能率之比至少部分是不经济的。水的重量的推论问题是在新一轮收集之前可收集的碎屑的量减少。当清空收集碎屑的容器时/在清空收集碎屑的容器之后，必须在高含水量的基础上进行后处理。
6.灰尘问题的进一步改进是使用系统中的吸力吸走灰尘。然而，灰尘不能排放回到空气中，而是应当以将空气作为灰尘颗粒载体的再生方式去除灰尘。过滤大量空气传播颗粒需要大的表面面积以使袋室用于过滤，过滤装置的机械尺寸相对较大。而且，用于在经常堵塞的袋室上保持充分压降的泵或鼓风机一定是非常大并且重的。这样的车载系统导致大型设计和紧密集成，因此使得制造该装置变得昂贵并且仅用于一个目的导向。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种用于有效并且经济地清洁的新技术，通过该新技术减少或避免了现有技术的以上问题。利用本发明的实施方式实现了该目的。
8.根据本发明的一方面，提供了一种用于清洁街道和类似表面的诸如沙子的外来物质的工作装置。
9.所述工作装置包括：至少一个刷子，用于使所述外来物质从所述表面脱离；用于提供负压的装置，以将脱离的物质从所述表面抽吸到气流中；分离装置，用于将所述脱离的物质与所述气流分离；以及用于提供过压的装置，以将分离的空气返回至所述表面，其中，所述刷子被布置为相对于所述工作装置的预期运动方向反向旋转，并且当所述工作装置旨在在待清洁的污渍上移动时，所述用于提供负压的装置、所述分离装置和所述用于提供过压的装置按以下顺序处理所述污渍：用于抽吸所述外来物质的装置，反向旋转的所述刷子，以及用于将所述分离的空气返回至所述表面的装置。
10.利用根据本发明的工作装置，可以在不使用水的情况下提供表面的有效清洁，并且其中可以避免或减少将含尘空气排放到环境中。
11.根据本发明的一实施方式，所述工作装置是独立的模块/器械，其能够容易附接至车辆并容易从车辆拆卸。这使得能够使用用于多个目的的车辆，并且在没有集成的驱动器或发电设备的情况下工作装置可以是简单的并且相对较轻。然而，可替换地，其还可以利用与车辆集成为一体的工作装置实现本发明。
12.根据本发明的一实施方式，所述分离装置包括用于提供负压和/或过压的鼓风机。这样能够将一个鼓风机用于三个使用目的，将部件的数量保持较少以及使装置结构简单并且变轻。然而，可替换地，可以使用单独的鼓风机。
13.根据本发明的一实施方式，用于使分离的空气返回的装置包括用于提供气刀的喷嘴。该喷嘴可具有收缩的尺寸/截面的开孔以用于提高气流速度。由于空气的较高速度，气刀有效地从表面去除通过抽吸和刷洗还未能去除的外来物质。较高的气流速度还有效地移动物质并且将物质引导到位于气刀前方的刷子。然而，可替换地，如果不需要在抽吸和刷洗之后进行特别有效去除，则能在不用增大气流速度的情况下将空气返回至表面处理区域。
14.根据本发明的实施方式，待返回的空气被引导至表面并且具有在工作装置的预期运动方向上的运动分量。空气运动的这个方向的优势在于气刀从表面去除外来物质并且将去除的物质引导至旋转刷。
15.根据本发明的一实施方式，通过负压和吸气提供的含有外来物质的流被布置为在通道中输送，以被引导跨越所述刷子。这样，可以实现抽吸、刷洗和气刀的阶段的有利顺序。
16.根据本发明的一实施方式，分离装置包括旋风器和/或另一类型的分选器。使用旋风器带来了几个优点。除了清空收集的灰尘之外不需要进行日常维护。例如，不必提供可更换的过滤器。利用旋风器还可以提供抽吸所需的负压并且提供气刀所需的过压。旋风器具有较小的压降和低能耗，这不受所收集物质的量的影响。
17.根据本发明的一实施方式分离装置和容器相对于预期运动方向位于表面的处理区域后方。这样，可以具有位于工作装置的前面的处理区域并且可以清洁靠近障碍物(例如墙壁、栅栏以及楼梯)的表面。
18.根据本发明的一实施方式，车辆辅助工作装置被设计成位于辅助车辆的前面。这样，驾驶员在驾驶的期间能够看见装置并且更准确地控制装置的移动路线。然而，还可以将工作装置设计为安装在车辆后方。
19.根据本发明的一实施方式，车辆辅助工作装置具有能够在辅助车辆相应的竖直方向上浮动的部分。浮动部分被刷子和/或轮子支撑到地面。浮动部分因此可遵循地面的不平表面并且补偿刷子的磨损。优选地，浮动部分包括刷子和气刀。因此，气刀的距离可保持距地表面恒定、合适的距离，而不取决于地表面的形态。
20.根据本发明的一个方面，提供了一种利用流动空气辅助收集装置清洁表面的方法。所述方法包括以下步骤：在与刷子旋转对准的方向上抽吸空气；在主车辆的移动的反方向上用能旋转的所述刷子刷洗所述表面；朝向待清洁的所述表面引导加压空气以用于使碎屑脱离；将含有脱离的所述碎屑的抽吸空气引导到分离单元中；在所述分离单元中从所述空气中分离碎屑成分；将干净的空气成分循环回到空气循环中以用于提供加压空气，其中，按以下顺序处理表面的污渍：抽吸、刷洗以及引导加压空气。
21.根据本发明的一实施方式，通过加压空气从表面脱离的物质被引导进行刷洗并且进一步引导而抽吸。
22.根据本发明的实施方式，方法包括利用所述分离单元的子单元中的小颗粒分离单元。该实施方式具有的优点为进一步减小可能散布到环境中的小颗粒的量。
23.根据本发明的另一方面，系统包括主车辆和工作装置。
24.在下文中，参考示出本发明实施方式的另一实例的附图示出本发明的其他实施方式。本领域技术人员清楚的是，除非另外指出，否则附图中的对象的测量、顺序以及拓扑不仅限于所示出的实例的形式。各实施方式在合适的部分是可以结合的。
25.在该专利申请中，“负压”是指具有比环境压力低的量级的压力。按类似方式，“过压”是指具有比环境压力高的量级的压力。环境压力是指环境中空气的压力。
附图说明
26.在下文中，参考附图描述了本发明的一些实施方式，附图中：
27.图1以截面图示出了根据本发明的清洁装置的示例性实施方式，
28.图2以流程图示出了根据本发明的方法的示例性实施方式，以及
29.图3示出了根据本发明的清洁系统的示例性实施方式。
具体实施方式
30.图1示出了本发明的实施方式的用于清洁街道及类似表面的外来物质(诸如，沙子)的车辆辅助的工作装置15的实例。用工作装置前方的箭头示出了装置移动的主要方向。根据本发明的实施方式，工作装置包括刷子组件中的至少一个刷子5，其布置为从所述表面(即，例如街道表面)去除所述外来物质。以水平式或基本水平式表面为例给出该表面，所有的街道、广场和市场都属于这种类型，该表面对于车辆通行是足够平坦的。
31.根据本发明的实施方式，工作装置可以额外地包括刷子组件前面或旁边的较小的刷子(图中未示出)。额外的刷子具有竖直的旋转轴线并且其用于在街道上路面的边缘进行清洁。额外的刷子还可以具有吸力以用于将碎屑收集到碎屑容器10。
32.刷子组件可包括刷子5、该刷子的支撑臂52以及接头13、51，以保持刷子和/或引导刷子运动。根据一实施方式，刷子组件也可以包括以下中至少一个：用于刷子旋转的液压马达或电动马达、轮子、压力传感器、边缘套筒、室壁、气刀喷嘴以及抽吸通道。
33.在工作装置中，还存在：用于提供负压的装置1、2，以使脱离的物质(如通过刷子5/气刀6而脱离)被抽吸7到远离脱离污渍处的所述表面引导的气流中；用于将所述脱离的物质与所述气流分离的装置4；以及用于提供过压的装置1、2，该装置经由管线12向气刀6提供过压并且经由气刀6将分离的空气返回到表面。
34.在图1中，用于分离的装置体现为旋风器。旋风器具有切向流入口41、盘形接地板44、端部椎体43、以及排气口42。用箭头示出了流动以表现旋风器经由流动的操作。
35.刷子5被布置为在主装置的引导中逆时针旋转到工作装置的预期运动方向，使得由工作装置按顺序处理待清洁的表面上的污渍：用于抽吸外来物质的装置、至少一个刷子以及用于使分离的空气返回到表面的装置。用指向左边的水平箭头表示操作的预期方向。
36.根据一实施方式，在工作装置中，通过风机2或鼓风机2产生负压，其在进气入口处
具有负压侧并且在管线12的出口处具有过压侧，因此提供了用于制造负压和过压的相应装置。通过风机2而且还通过沿着抽吸通道7朝向垃圾容器3引导抽吸气流，经由垃圾容器3制造用于抽吸所需的负压。负压状态到达进气位置处的边缘套筒8和刷子5的协作点。负压还将刷子暴露成接触待刷洗的表面的污渍。边缘套筒具有与刷子近似相同的宽度，并且大约到达待清洁的地表面并因此清扫地表面。边缘套筒和刷子优选地接触，借此，刷子将碎屑沿着边缘套筒朝向通道7移动。在边缘套筒8进气位置的前面还存在入口室9。入口室具有前套筒91。边缘套筒和入口室都防止碎屑被刷子从装置前面扔到外部。它们还限制抽吸量并且因此在入口室区域中增强刷子的吸力。
37.根据一实施方式，主车辆对包括工作装置的模块/器械(作为另一系统元件)进行辅助。模块还可以包括附接装置和/或附接装置的配合装置(未示出)，使得模块可以附接至辅助车辆和/或从辅助车辆脱离，(或者根据每个中的附接需要的几个辅助车辆)，当所述系统元件的系统共同运行时起到主机的作用。
38.图1示出了用于使风机2或鼓风机2运转的液压马达1，其采用来自主车辆的液压系统的合适部分中的液压操作力。在可选的实施方式中，马达可以是气动的或电动的，其也采用来自主车辆的电力。根据电力馈送线路(图1中未示出)，用于旋转刷子5的马达也可以是以相似的方式的液压的，气动的或电力的。
39.根据一实施方式，工作装置包括将装置附接至主机的附接装置31(参见图3)，该主机设置有所述附接装置的配合装置。根据本发明的一实施方式，该附接装置被构造成从主机连接并中继以下中的至少一个：机械固定、拉动或推动、用于中继辅助液压压力的液压流体流动以及用于功率供给和/或发出控制信号的电连接。附接装置还可能具有例如用于控制工作装置的倾斜角的液压致动器。工作装置的固定部分还能够具有用于测量距地表面的距离的传感器。控制器然后可以监控传感器输出并且基于地表面的形态控制工作装置的倾斜角。这种自动倾斜控制允许额外补偿地面形态，使得浮动的刷子单元可具有较小的浮动跨度。
40.工作装置具有用于收集垃圾的容器10并且垃圾被允许通过重力而在容器10中沉降，这在图1中示出。根据一实施方式变型，容器10包括盖子11，盖子可以关闭/打开以用于保持/去除碎屑。可替换地，可存在可更换的容器和/或袋子。容器10位于旋风器下方。如分离单元4的一个实例，该分离单元具有锥体。在锥体上方，在体现的旋风器中绘制有盘形接地板44，该盘形接地板用于迫使涡流反转并且将细小的颗粒引导至旋风器椎体中的漏斗。在该实施方式中的盘形接地板的另一个任务是防止已经收集的碎屑通过气旋力而重新悬浮夹带。
41.附图仅是示意性的，并且因此测量或几何形状并非将尺寸或其关系仅限于所示出的实例。
42.有利地，旋风器可以定位在工作装置的内部容积17中，使得旋风器41的切向入口尽可能远地位于容积17中，因此有助于使空气中的碎屑获得容积17中的最长沉降时间，旋风器从刷子壳体等延伸至所体现实例的旋风器入口41位置附近的后壁。
43.根据本发明的一实施方式，风机2或鼓风机2布置为使得相同的风机或鼓风机2可用于向管线12提供负压和过压。对于包括实现气刀6的装置的可选的气刀布置而言，闭合环路部分的过压侧还可包括加压压缩机，该加压压缩机布置为进一步增大压力以用于使压力
最大化，当朝向待清洁的表面引导气刀喷嘴时，流速通过气刀喷嘴以在待清洁的表面上引起剪切力。气刀被布置为基于切削力来提供切应力，以使碎屑从待清洁的表面脱离。在气刀6中，喷嘴可以具有收缩的截面和/或窄缝以用于增大气流速度，从而利用定向在表面上的切应力分量来提供气刀作用。根据使用狭缝的实施方式，可以实现狭缝的可调尺寸。优选地，喷嘴6、刷子5以及抽吸接口7
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9具有基本上相同的宽度。
44.尽管风机2被布置为提供闭合环路中的气流，但根据一实施方式变型，一定容积比的抽吸空气可被引导至大气，以平衡流动物流。这样可以保持刷洗区域中的负压并且因此减少任何含尘空气的排放。此外，如果通过风机形成的负压还用于额外的刷子，则必须将相应量的抽吸空气引导至大气。根据一实施方式，可释放的空气经由辅助清洁单元而被引导至大气。
45.在本发明的一实施方式中，在风机2的过压侧，过压的空气可选地经由管道直接进行馈送或者经由连接至气刀喷嘴的加压器进行馈送。
46.根据实施方式的另一变形，装置包括管道和/或阀，该管道和/或阀布置为将来自风机的空气的至少一部分释放到大气中。根据本发明的一实施方式，该释放是经由辅助清洁单元进行的而不是直接释放，辅助清洁单元在释放空气之前从待释放的空气中进一步去除一些微粒物质。
47.根据一实施方式，辅助清洁单元包括朝向水面将气流引导至水中的装置，使得来自空气的颗粒悬浮于水中以在水中沉降。根据一实施方式，该装置在下文中还被称为撞击滤尘器(impinger)，该撞击滤尘器包括相对于水面定位的喷嘴，使得水面在喷嘴下面且位于喷嘴下方，其中，用于释放的空气正在流动，并且朝向水面引导该流动，借此，进行突然曲线线性转弯。虽然在该实施方式中，收集效率因颗粒尺寸而受到湍流程度的影响，根据在合适部分中的撞击理论可以理解所体现的操作。
48.根据一实施方式变型，辅助清洁单元中的水面被布置到气流的喷嘴中或者布置到馈送喷嘴的管道中，即，在水面的下方馈送空气，使得空气流动通过水。然后可溶解的碎屑可溶解于水中，并且悬浮的不可溶解的碎屑部分通过重力一直沉降到底部。
49.根据本发明的一实施方式，辅助清洁单元包括洗涤器，该洗涤器布置为在气流离开进入到大气中之前去除气流中的颗粒。
50.气刀6装置包括用于增大压力的装置以用于从喷嘴或者狭缝系统形成高速喷射类型的流，以将切应力类型的力引导至表面，从而改进颗粒和/或碎屑从表面(即，街道)的切断。根据本发明的一实施方式，图1中示出的喷嘴是可调节的，使得方向可以改变，以用于改进碎屑的脱离，而在其他实施方式中，喷嘴可以固定地安装至固定位置。
51.由于几何形状，经由气刀装置返回至刷子的空气被引导至表面和工作装置的预期运动方向。根据本发明的一实施方式，流与表面所成的角度小于50度，有利地，小于30度，甚至更有利地，小于25度。根据本发明的实施方式，该角度大于10度，甚至更具体地大于15度。根据一实施方式，气刀装置包括以相对于待清洁的表面的工作角将气流引导到待清洁的表面上的装置。
52.根据一实施方式，在入口室9中的边缘套筒8处从表面脱离的物质被引入负压通道7中，从而被引导到刷子5上，使得通过负压提供流动并且后续的空气抽吸引起流动，含有外来物质的气流被布置为在通道7中输送，其被引导跨越至少一个所述刷子5。在入口室9中的
边缘套筒8被布置为使得刷子实际上将碎屑推动至通道7，其在引导跨越刷子时延伸。在这个实施方式中，边缘套筒被布置为在通道7的一开始靠近待清洁的表面的位置处紧密地配合至刷毛位置。这样，通道的尺寸可与装置结构更能成为一体并且节约空间，但此外，使流动增强的曲线线性运动还给出悬浮的脱离物质预沉降的时间。待清洁的表面由至少一个刷子5清洁，该至少一个刷子体现为包含刷子的旋转刷片，其具有平行于表面的旋转轴，但在实施方式的实例中，位于表面的上方。除了疏松碎屑(例如，石头、沙子等)以外，碎屑从表面作为大的聚集体而不是单独的小颗粒而脱离。
53.较重的颗粒先落下，在容器的相对侧附近输送的较细的部分接近靠近分离器(4)的入口。根据本发明的一实施方式，旋风器用作分离器。例如，用于分离物质的容器和旋风器相对于预期的运动方向位于装置的表面的处理区域的后部。
54.根据本发明的一实施方式，刷子安装成浮动的刷子，即，刷子的轴悬浮成使得在待清洁的表面的位置处的刷毛拦截待清洁的表面。根据一实施方式，刷子悬浮成使得刷毛由于表面而在接触待清洁的表面的刷毛的端部位置处扭动。在这种实施方式中，刷子通过臂结构51和接头13悬浮，使得刷子可准确地遵循表面，而且有助于调节接触待清洁的表面的刷子。这样，还可以考虑到刷毛磨损。特别是在这样的实施方式中，在待清洁的表面的位置处的边缘套筒末端为此目的而与臂长匹配。接头可包括臂的某个位置的马达和/或锁定装置。
55.根据本发明的一实施方式，浮动刷子组包括至少刷子5，还包括设置在刷子5的前方和/或在刷子5的后方的至少一个轮子14、16，使得轮子14、16被布置为不与刷子5直接连接，从而能够悬浮。根据一实施方式变型，轮子是悬置的。
56.根据本发明的一实施方式，通过刷子5前侧的边缘套筒8接近在刷子接触区域处的待清洁的表面，而根据另一变型，可选地或此外，还从刷子5的后方或另一侧接近。
57.根据本发明的一实施方式，分离单元包括子分离器或子单元，子分离器或子单元被布置为去除悬浮颗粒的较小的成分，例如，直径为10μm以下的小颗粒。有利地，该子分离器位于旋风器4之后，相对于旋风器4的流动出口42串联。在所示出的实例中，用向左边对齐的箭头表示分离单元的排风出口，但本领域技术人员应当知道根据使用的分选器(elutriator，淘析器)的类型可在合适的部分使用其他位置。
58.根据一实施方式，可以使用静电式除尘器，例如原有的科特雷尔(cottrell)型的变型。
59.根据本发明的一实施方式，工作装置被设计成位于辅助车辆的前方，但根据各个可选实施方式，装置可位于主装置的侧面或后面。
60.在本发明的实施方式的变型中，主机可以是机器人或者远程控制的车辆等。
61.根据方法的一实施方式，利用根据本发明的一实施方式的车辆辅助工作装置可清洁这些表面(例如，街道、广场和市场)的沙子，根据本发明的实施方式的车辆辅助工作装置是根据具有如在图2中示出的整套方法步骤的以下方法操作的。
62.根据利用车辆辅助工作装置清洁表面的方法的一实施方式，该方法包括以下方法步骤
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步骤21，在刷子在旋转表面侧旋转的对准方向上的抽吸空气，
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步骤22，在车辆辅助工作装置的移动的反方向上用可旋转的刷子刷洗所述表面，
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步骤23，朝向待清洁的表面引导受压的气刀以用于通过所产生的切应力使碎屑脱离，
66.‑
步骤24，将含有脱离的碎屑的抽吸空气引导到分离单元中，
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步骤25，在用作分离单元的分离器中从空气中分离碎屑成分，
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步骤26，将干净的空气成分循环回到空气循环中。
69.按顺序处理表面的污渍：抽吸、刷洗以及引导加压空气。在优选实施方式中，通过加压空气从表面脱离的物质被引导至刷洗并且进一步被引导至抽吸。
70.本领域技术人员知道所示出的方法步骤中的一些至少部分地可同时和/或按不同的顺序进行。
71.根据一实施方式变型，车辆辅助工作装置是附接至车辆和/或从车辆拆卸的独立模块，其对作为主机的工作装置进行辅助。根据本发明的一实施方式，模块变体被设计为用于通过附接装置固定以附接至主机，并且在模块经由附接装置而永久固定的实施方式变形中，该模块变体在合适的部分中附接至其电动、液压和/或气动系统。根据一实施方式，附接装置还包括机械支撑件和/或机械支撑部，以中继推力/拉力(如来自主机的操纵力)。
72.图3示出了根据本发明一实施方式的系统，其中，工作装置15包括附接装置31以将装置附接至主机32。主机体现为图3中的拖拉机，而且可以是具有附接装置的配合装置的不同类型的车辆。可替换地，在一实施方式中，附接装置可以包括在主机中，并且配合装置可以包括在工作装置中。除了工作装置的机械附接以外，主车辆与工作装置之间还存在液压连接和/或一些其他的电连接。这用于向刷子马达和鼓风机提供能量。如一实例示出了工作装置的位置，而并非旨在将系统拓扑仅限于所示出的实例。
73.工作装置体现为用于清洁街道或类似表面的车辆辅助模块。根据本发明的一实施方式，这样的工作装置是移动收集装置，其中，该装置包括：闭合环路空气循环流体抽吸装置，用于产生吸力；收集单元，用于清洁抽吸的流体；气刀装置，用于产生可引导至待清洁的表面上的碎屑的切应力；旋转刷装置，布置为包括可在装置的计划移动的反方向上与所述抽吸对准地旋转的至少一个刷子；流体引导件，用于将抽吸的所述流体向前引导至所述流体引导件的弯曲表面上，以增进流入收集单元中的流体。
74.根据一实施方式，模块可通过附接装置附接至用作主机的车辆，车辆可以是以下中至少一个：汽车、拖拉机、轮式装载机、电车以及卡车。
75.根据本发明的一实施方式，主机被永久地固定。在另一实施方式中，包括主车辆和工作装置的系统按比例缩小至真空吸尘器(hoover)的尺寸，其中，主车辆至少部分是自驱动的机器人车，其布置为例如在有毒的或放射性的环境中清洁表面。
76.在本发明的一实施方式中，分离器4包括以下中至少一个：旋风器、经典的旋风器、lapple型的旋风器、thien型的旋风器、上述旋风器中至少两个的组合以及包括仅一种类型所述旋风类型中的旋风器组。
77.在本发明的一实施方式中，刷子装置包括具有水平旋转轴线的至少一个刷子5，但在一些实施方式中，刷子装置可包括具有竖直旋转轴线的至少一个附加刷子。
78.在本发明的一实施方式中，气刀的气流是稳定风流，但在可选实施方式中，例如气刀的气流是用振动开关阀保持的脉动冲击气流。
79.根据本发明的系统包括主车辆和工作装置。根据另一实施方式，系统包括在合适
的部分控制所述车辆的控制装置。
80.上面已描述了根据本发明的某些示例性装置。本发明的原理可在由专利权利要求所确定的保护范围内自然地修改，例如修改实施细节和使用区域。