利用自动供排水清洁表面的装置 【技术领域】
本发明涉及一种用于清洁表面如地面等的装置，尤其涉及利用自动供排水系统来清洁表面的装置。
背景技术
循环和喷洒液体的清洁系统被广泛地用于清洁地毯、室内装饰品、织物、墙面涂料和硬表面如水泥地面和瓷砖等等。在这样的一种系统中，已知的如连续流动循环，液态清洁液被喷洒到待清洁的表面上。真空源同时产生高速空气流，将雾化的液体向着或沿着所述表面引导、或当是地毯时使其进入材料中，接着使雾化的液体向上离开所述表面。这样就将灰土、碎片和其它外物随清洁液一起抽吸走。这类清洁系统的典型例子在于2000年5月2授予Cho的美国专利6,055,699中已进行了描述。Cho的系统包括桶和通过真空管和液体供应管连接到桶的清洁工具头。在操作中，液态清洁液通过液体供应管供应到清洁工具头的下排喷嘴，并通过清洁工具头的室将液体洒到待清洁的表面上。这时，桶中的电机运转以通过真空管抽真空，所述真空管流体连通到工具的室中。然而，在这种重复利用的方式中，液态清洁液在一段时间内被重新使用，因此，如果不经常更换桶中的清洁液，并且每次对桶不进行适当地清洗，会使清洁效果受到不良影响。
另一种非重复利用清洁液地表面清洁系统克服了上述缺点。于1909年4月27日授予Rocke等的美国专利919,606描述了具有抽吸管和水供应管的中央真空清洁系统，所述抽吸管和水供应管安装在建筑结构中并可到达建筑物的每一层。具有刷子、水通道和带有喷嘴的真空通道的清洁头设置为通过从清洁头伸出的柔性水管和真空管连接到所述水供应管和抽吸管上。在开动的Rocke等的中央真空系统的操作中，在真空管中产生真空。当水通道的阀被打开时，水流从供应管被输送到刷部，以使操作者冲刷待清洁的地面或表面，同时通过常用的擦洗操作使污物脱离。当污物从被清洁的表面脱离并与水完全混合时，为了使水和污物通过真空通道被抽吸到中央系统，关掉水并将真空喷嘴向下压以便接近表面或地面。然而，在Roke等的用于清洁和脱离污物的擦洗操作期间，由于真空喷嘴不能被向下压以接近表面，绝大多数脱离的粒子和水不能被抽吸到系统中，因而该操作并不是连续和有效的。此外，与用过的水混合的污物将被抽吸到中央真空系统中，导致很难清洁残留在真空管中的污物，尤其是当污物在其中干燥时。
因此，需要一种改进的表面清洁装置，以克服现有技术的缺点。
【发明内容】
本发明的一个目标是提供一种用于清洁表面的装置，所述装置适于使用液体供排系统，以便在表面清洁操作期间实现自动液体供排。
本发明的另一目标是提供一种用于清洁表面的装置，所述装置具有单个液体通道，在连续的清洁和抽吸操作期间用于交替地供应用于清洁的清洁液体和移去使用过的液体。
根据本发明的一方面，提供了一种用于清洁表面的装置。所述装置包括：清洁头，用于将液体喷洒到表面上并清洁所述表面；及真空头，用于在真空的作用下将使用过的液体、空气和粒子的混合物从所述表面上去除。设置风扇设备用于产生真空头的真空作用。设置用于从混合物中分别分离使用过的液体、空气和粒子并容纳分离的粒子的装置。设置盛装使用过的液体的容器，用于容纳从混合物中分离的大量使用过的液体。单个液体通道适用于在其第一端连接到外部液体供排系统，在其第二端具有阀装置，用于选择性地建立单个液体通道与清洁头和盛装使用过的液体的容器二者之一的流体连通。因此，可交替地通过单个液体通道将液体供给清洁头和从盛装使用过的液体的容器中抽回使用过的液体。
优选的是，设置液体供应容器以容纳大量的液体并将液体供应到清洁头。单个液体通道的阀装置连接到液体供应容器和盛装使用过的液体的容器，以便选择性地将单个液体通道与液体供应容器和盛装使用过的液体的容器二者之一流体连通。因此，为了确保连续的清洁和抽吸操作，可通过单个液体通道以控制的方式交替地使液体供应到液体供应容器和从盛装使用过的液体的容器中抽出使用过的液体。
优选的是，设置壳体结构，所述壳体结构具有敞开的底部并容纳清洁头、真空头、液体供应容器和盛装使用过的液体的容器、分离装置和风扇设备。清洁头和真空头在敞开的底部暴露到被清洁的表面。优选的是，单个液体通道形成有中空部分或把柄，所述把柄可枢转地安装到壳体上并具有软管延长部分，从而当所述装置被用于清洁室内表面如地面等时，软管的自由端可连接到外部液体供排系统的壁出口上。
优选的是，传感器被安装在液体供应容器和盛装使用过的液体的容器中，用于检测液体水平并适于电连接到外部液体供排系统。优选的是，在形成单个液体通道的一部分的软管中包括用于传送电流以驱动装置并将电信号从装置传输到外部液体供排系统的电导体。
本发明的装置确保了有效地连续清洁和抽吸操作并消除了人工供排清洁液体如水的需要。
参照下文描述的本发明的优选实施例，本发明的其它优点和特点将更易于理解。
附图简述
上面对本发明的特点的进行了一般的描述，以下参照附图，以图示方式示出其优选实施例，其中：
图1为根据本发明的一个实施例的清洁表面的装置的透视图；
图2示出了图1的装置的各种部件的示意剖面图；
图3为图1的装置的真空头的透视图；
图4为图1的装置的主体部件的透视图；
图5为图1的装置的清洁头的透视图；
图6为图5的清洁头的分解透视图，示出了用于转动刷子的驱动链的零件；
图7为图5的清洁头的单个转动刷子的分解图；和
图8为用于可调节地支撑图1的装置以便于其运动的轮组件的透视图。
【具体实施方式】
现在参照附图，特别是图1和图2，能够冲洗地面和从地面去除沙土和其它污物粒子的装置用标号10来表示。装置10包括：壳体结构12，其具有敞开的底部14；及把柄16。把柄16在其一端具有分叉部分18并且在其另一端具有握持部分20，所述分叉部分18可枢转地连接到壳体12的相对侧上，因此，使用者可方便地以各种角度位置握住把柄16来推动和拉动装置10，以便使其在地面上移动。在分叉部分18和自由端之间的把柄16的主要部分是中空的，形成单个水通道22。
装置10还包括清洁头24和真空头26，所述清洁头24和真空头26两者都受到壳体12的支撑并在壳体12的敞开底部14暴露到地面上。第一容器28设置在清洁头24的上面，用于容纳大量的清洁液体如水并用于为清洁头24供水。第二容器30设置在壳体12的下部位置处，当清洁头24和真空头26与地面接触时，所述第二容器与地面间隔开。第二容器30用于容纳大量的用过的水。容器32可拆卸地支撑在壳体12内并位于真空头26和第二容器30的上面。具有安装在其内侧的网孔34的容器32用作收集沙土和其它污物颗粒35的仓库，并使用过的水通过网孔34排放到第二容器30中。容器32可滑动地容纳在由第二容器30、真空头26、主体件38和风扇设备40限定的壳体36中，并且当壳体12一侧的盖部件42打开时，可通过开孔(没有示出)可滑动地从壳体36上拆卸下来，从而使收集在容器32中的沙土和污物颗粒35可被定期地从容器32的开口顶部倒掉。
连接软管46连接到把柄16的主中空部分并通过三向连接器44与第一和第二容器28，30都相通。三向连接器44具有连接到第一容器28的第一开口(没有示出)、连接到第二容器30的第二开口(没有示出)及连接到互连软管46的第三开口(没有示出)，所述互连软管46也形成单个水通道22的一部分。第一单向阀48位于三向连接器44的第一开口中，以使水只能从单个水通道22流向第一容器28而不能倒流，及第二单向阀50位于三向连接器44的第二开口中，以使水只能从单个水通道22流向第二容器30而不能倒流。
现在将参照图2和图3。真空头26通常包括单块海绵27，在所述海绵27的底部具有多个与地面相接触的空穴52。每个空穴52具有大体为三角形的截面，所述截面在海绵的内侧具有开口54、在海绵27的底部具有主开口56和从孔52的顶部垂直穿过海绵27延伸的圆孔58(在图3中只用虚线示出了一个圆孔)。因此，侧开口54形成真空头26的入口，在真空的作用下用于容纳水、空气和污物颗粒的混合物，及孔58形成出口，当每一空穴52的主开口56由被清洁的地面覆盖时用于排放混合物。
一块海绵27可拆卸地安装到图1的壳体12和第二容器30上，从而海绵27在需要时可方便地更换。
支撑在图1的壳体12内并位于真空头26顶部的主体件38包括具有多条流体通道60(在图4中仅用虚线示出了一个)的L-形单块(singlepiece)。每条流体通道60在L-形主体件38的下底表面64上具有开孔62和在主体件38的上底表面上具有开孔66。主体件38的开孔62与海绵27的垂直孔58相对齐并与其流体连通，开孔66在容器32外侧附近位于容器32的顶部并与容器32流体连通。流体通道60在开孔66附近包括弯曲部分61，以便引导从真空头26向下抽吸到容器32的混合流。
风扇入口70在容器32的顶部位于容器内侧附近，并且流体连通到容器32。优选的是，在风扇入口70内设置有空气过滤器72。风扇设备40还包括多个排出嘴74，所述排出嘴74沿主体件38和真空头26向下延伸并位于被清洁的地面附近。同样支撑在图1的壳体12内的风扇设备40的结构设计为与第二容器30、真空头26和主体件38结合来限定相对密封的壳体36，从而使由风扇设备40产生的真空作用通过由软管58、通道60和壳体36形成的通道在真空头26中有效地起作用。
现在参照图2、5、6和7。清洁头24包括用于支撑多个可转动刷78的基体76。基体76确定了具有开口顶部的室79，所述开口顶部由基盖90覆盖。基盖90包括用于容纳清水的入口92，多个小孔94穿过基体76的底部延伸，从而进入入口92的清水将在整个室79中散布并从小孔94排出到待清洁的地面上。
多个圆柱形延伸部分96从基体76的底部向下延伸并且每一个延伸部分96在其底端包括螺纹安装孔97。
每一个可转动的刷子78包括具有环槽100和中心孔102的圆柱体98，所述中心孔102穿过圆柱体98延伸。每一个刷子78通过将在中心孔102中延伸的圆柱形延伸部分96容纳在刷体98的中心孔102中而可转动地安装到基体76上，并通过带肩螺钉104固定在适当位置上，所述带肩螺钉104在圆柱形延伸部分96的端部中与螺纹安装孔97相啮合。
可转动刷子78在循环扁平带106的作用下转动，所述循环扁平带106部分地环绕刷体98的每一个并被拉紧，以便保持与每一个刷体98的紧密接触。带106沿轴向限制在刷体98的槽100内。穿过基盖90中的开孔112和基体76中的开孔114延伸的驱动轴108在其底端具有滑轮110。扁平带106还部分地环绕在滑轮110上并被张紧以与滑轮110接触，从而当驱动轴108连接到电机116并受到电机116的驱动时，滑轮110通过扁平带106转动所有的可转动刷子78。
电机/泵组件118设置在第一容器28和清洁头24之间，用来将水从第一容器28抽到清洁头24。阀120设置在电机/泵组件118的出口中，用于选择性地引导水流。阀120具有：第一位置，在第一位置时所抽取的水流通过入口92被引导到清洁头24的室79中，用于冲洗被清洁的地面；及第二位置，在第二位置时所抽取的水流从第一容器28通过旁通道121被引导到第二容器30中。
垂直杆122安装在第一容器28中并带有两个内嵌开关124、126。开关124位于第一容器28高度的约10％的下部位置处，开关126位于第一容器28高度的约90％的上部位置处。围绕杆122设置有带有内嵌磁铁(没有示出)的漂浮件128，当漂浮件128接近各个开关时，所述内嵌磁铁激活开关124和126。开孔129设置在第一容器28的顶部，当第一容器28的水位变化时，可使空气流进和流出。
类似地，垂直杆130安装在第二容器30中并带有两个内嵌开关132、134。开关132位于第二容器30高度的约5％的下部位置处，开关134位于第二容器30高度的约75％的上部位置处。带有内嵌磁铁(没有示出)的漂浮件136设置在垂直杆130的周围，当漂浮件136接近各个开关时，所述内嵌磁铁激活开关132和134。由于沙土残留物可妨碍漂浮件136的自由运动，设置导板138用于防止从容器32排出的水流过漂浮件136。还应注意到，管子140连接到单个水通道22的三向阀连接器44并延伸到第二容器30中，所述管子140应达到容器30的底部附近，以保证将用过的水从第二容器30中基本全部抽回。
参考图1和2，当清洁操作开始时，电机/泵组件118开始将水通过出口92从第一容器28抽到清洁头24的室79中。这时，阀120定位于关闭旁通道121。室79中的水通过开孔106流到被清洁的地面上。同时，电机116驱动刷子78转动，所述刷子78擦洗湿地面并使污物颗粒从地面上脱离。这时，向左推动装置10，以使清洁头26的海绵27的空穴52将混合有地面上的沙土和其它污物颗粒的水推向待抽真空的空穴52的窄端。
抽吸操作同时进行。动力电机(没有示出)驱动风扇设备40，以通过风扇设备40在真空头26上产生高速气流。空气流集中在真空头26的空穴52的内侧开口54处，以便产生能够从被清洁的地面上提升与空气混合的水和污物颗粒并将水和污物颗粒与空气混合的有强力真空作用。具有较高速度的空气流携带用过的水和污物颗粒通过由垂直管58形成的狭窄通道(通道60)，并经过弯曲部分61向下引导进入容器32中。由于容器32的截面较由垂直管58所形成的狭窄通道(通道60)的截面要大得多，因而空气流的速度要小得多，仅为由垂直管58所形成的通道(通道60)中空气流的速度的1/20或1/100。当进入容器32时，空气流基本上损失了由其高速所产生的动量，并且由空气流所携带的用过的水和污物颗粒将在其自身重力的作用下下落，同时较低速度的空气流通过空气过滤器72被向上抽并进入风扇设备40的入口70。污物颗粒35被收集在容器32中，同时用过的水通过网孔34排放到第二容器30中。进入风扇设备40入口70的空气流被引导到较狭窄的喷嘴74中，从而从喷嘴74排出的空气流将具有较高的速度并冲击刚被清洁的地面，以便于干燥被清洁的地面。
所述装置通过软管142和连接器组件144被连接到中央供排水系统(没有示出)，所述连接器组件144安装到系统的壁出口上。该系统包括具有控制器的水-电装置并适于通过终止于壁出口的单个水管在压力下供水和在真空作用下抽吸水。中央供排水系统根据预定的程序和由安装在用户装置上的传感器发送的电信号完全自动地操作，如装置10上的开关124、126、132和134。该系统在申请者的于2002年3月11日提交的题目为“远程控制的水流和排水系统”的未授权美国专利申请中进行了全面的描述。其全部说明通过引用合并到本申请中。用于传送来自开关124、126、132和134的电信号的电导体和用于输送电流以驱动风扇设备40和电机/泵118的电机的电导体可合并在软管142中，并且端接到连接器组件144处，所述连接器组件144与壁出口结合被用于建立快而安全的流体和电连接。该联合连接器在申请者的于2002年3月11日提交的题为“用于流体和电连接的联合连接器”的未授权美国专利申请中进行了全面的描述。其全部说明通过引用合并到本申请中。在壳体12的顶部设置控制垫146，以便用户手动启动和终止清洁操作。阀120定位于壳体12的一侧，以便在手动操作中可接近阀120。
参照图1、2和8，设置可伸缩的轮组件148以便于装置10沿清洁方向(向图2的左侧)或空载方向(向图2的右侧)移动。轮组件包括由四个顶部带有架子的垂直杆152可转动地支撑的四个轮150。四根杆152可调节地支撑到壳体12上并受到两个轴154的驱动，所述轴154在其端部具有小齿轮并由壳体12可转动地支撑。轴154通过带158、160由被壳体12支撑的电机156来驱动。
优选的是，清洁头24和真空头26由弹簧装置(没有示出)支撑到壳体12上，当装置10沿清洁方向移动时，由控制垫146控制的电机156驱动轮150到达预定位置，以便可转动刷子78和海绵27在弹簧力的作用下与地面相接触，同时装置10在轮150上移动。当装置10在空载方向上移动时，由控制垫146控制的电机156向下驱动轮150以从地面上抬起可转动刷子78和海绵27。该操作可以是完全自动的，例如，通过包括在把柄16中的传感器检测作用在把柄上的拉力和推力，并检测把柄16相对于壳体12的枢转侧。控制垫146响应来自这些传感器的信号来控制轮150的位置。
在地面清洁期间，使用容纳在第一容器28中的水，并且空气通过开口129进入第一容器28中。当第一容器28中的水位降到开关124的水平时，开关124被激活并向中央供排水系统发出信号，以便通过单个水通道22泵水。在单个水通道22中的水压下，阀50被迫关闭和阀48被迫开启，以便水只能被引向第一容器28中，当第一容器28用水填充时，在第一容器28顶部的开口129使空气跑掉。当水位达到开关126时，开关126向中央供排水系统发出信号，以便关闭泵。
再者，在地面清洁期间，用过的水被收集在第二容器30中。当第二容器30中的水位到达开关134的水平时，开关134向中央供排水系统发信号，以启动泵在单个水通道22中产生相反的真空作用。在单个水通道22中的真空作用下，阀48关闭并且阀50开启，以便在第二容器30中用过的水在真空的作用下通过单个水通道22被移到中央供排水系统中并被引导到适当的排水装置中。
系统是完全自动的，从而，当系统通过单个水通道22将水泵到第一容器28中时，系统接收到抽水请求信号，这时系统将立即反向泵水并切换到抽水操作，以确保从第二容器30立即抽水。同样，当系统从第二容器30通过单个水通道22抽水时接收到供水信号，系统将立即反向泵水，并切换到供水操作，以确保向第一容器28立即供水。因此，装置10的连续清洁和抽吸操作将不会因供水或除去用过的水而中断。
注意到，当清水将要被抽吸到第一容器30中时，大量用过的水残留在单个水通道22中，因此，残留在单个水管22中的大量用过的水与清水一起被抽吸到第一容器28中。然而，这对于清洁和抽吸操作不会引起任何问题，而且对清洁性能不会有实质的影响。不过，这个问题可通过使用阀50和阀48来解决，所述阀50仅当单个水通道22的压力大于特定水位时关闭，所述阀48仅当单个水通道22的压力大于相同水位时开启。利用阀48、50，中央供排水系统可被编程为：在每次供水操作的开始，系统将在有限的压力水平下在较短时间内泵水，以确保残留在单个水通道22中的用过的水通过开启的阀50被泵回到第二容器中，同时阀48保持关闭。当经过预定的短时间后，系统通过单个水通道22在较高压力下泵水，以确保阀50被关闭并且阀48被开启，以便将清水引导至第一容器28中。
当清洁操作完成后，用户可手动启动壳体12侧面上的阀120，以通过旁通道121将第一容器28中的未使用的水排出到第二容器30中，并且接着通过壳体12上的控制垫146手动启动抽水操作，以便从第二容器30中排出水。在抽水操作期间，系统将忽略由开关132发出的信号并且仅当系统检测到在单个水通道22中没有水时终止抽水操作。因此，水基本上可从装置中排净并且装置可被适当地存储起来。收集在容器32中的沙土和其它污物颗粒可被定期地倒掉。
在本发明的另一实施例中，清洁头24和真空头26可形成工具头，但与装置10的其它部件分开。工具头可通过柔性水供应管和真空管连接到装置10的其它部件上。因此，分置的清洁头24和真空头26具有相对紧凑的形状，便于四处移动和清洁角落。
在本发明的另一实施例中，清洁头24不包括可转动的刷子，但包括作为替代物的凸缘(没有示出)，所述凸缘与真空头26结合在一起形成被清洁表面上的覆盖物。这种清洁头排除了擦洗操作并特别适合清洁地毯表面。
在本发明的另一实施例中，装置10不包括第一容器28。单个水通道22的三向连接器44被直接连接到清洁头24和第二容器30上，以便从外部中央供水系统直接将水供应到清洁头24，并且用过的水可从第二容器30交替地通过单个水通道22被抽出。因此，可进行连续清洁和抽吸操作，直到第二容器30充满用过的水为止。第二次连续清洁和抽吸操作将在用过的水从第二容器30中抽出后开始。
对本领域技术人员来说，很显然可对本发明的上述实施例进行改变和改进。例如，液体清洁剂可通过外部中央系统或通过其它安装到装置上的容器添加到水中。上述的描述意在示例而不是限制。因此，本发明的范围仅由后附的权利要求来限定。