用于清潔表面的清潔頭、包括該清潔頭的設備及清潔方法
【專利摘要】清潔頭(22)、包括一個或多個清潔頭(22)的清潔設備(8)、以及用于清潔表面的方法，表面諸如船身。該清潔頭(22)包括：框架(18)，其包括噴嘴軸(32)；一個或多個噴嘴(44)，其用于清潔表面，所述噴嘴(44)被連接到所述框架(18)的噴嘴軸(32)，利用轉(zhuǎn)動裝置使得所述噴嘴(44)是圍繞磁性定位裝置(46、42)可轉(zhuǎn)動的；磁性定位裝置(46、42)，其用于相對于被提供或附接到框架(18)的表面對頭(22)進行定位；以及致動元件，其用于操縱所述表面和定位裝置(46、42)之間的距離，所述致動元件被連接到定位裝置，其中，所述磁性定位裝置(46、42)在至少第一狀態(tài)和激活的第二狀態(tài)之間是可移動的。
【專利說明】用于清潔表面的清潔頭、包括該清潔頭的設備及清潔方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于清潔表面的清潔頭，該表面諸如船身。清潔頭還可以用于清潔貯箱和其他表面，包括船閘門的表面。
[0002]海上與海洋產(chǎn)業(yè)，包括通過船來運輸，涉及暴露于各種各樣的條件下相對長時間段的大型(鋼)結(jié)構(gòu)。為了確保這些結(jié)構(gòu)的正確操作，維護和保養(yǎng)是很重要的。例如，船身被海洋生物污染，這增加了船的拖曳力，從而增加了燃料消耗和發(fā)動機的磨損，并且降低了船的操縱性。少量的積垢層，諸如，泥渣層，已經(jīng)足以導致上述不利影響。此外，氣體，諸如，嘰、鞏以及⑶2的排放量因這種積垢而增加。清潔大多在過駁港或干船塢中進行，或者可選擇地，在一定程度上，在船的裝載和卸載過程中進行。由于清潔要求除去水下和水上表面上的積垢，在實踐中，對船定期進行清潔和檢查。海上結(jié)構(gòu)、干船塢以及橋柱需要類似的清潔和檢查。
[0003]在用于受環(huán)境影響的表面的清潔設備的領域中，有多種類型的清潔機器人，遠程控制型或是自動型的。
[0004]2？ 1886904公開了一種攀爬清潔機器人，其具有用于附著到金屬表面的高粘附磁體、以矩形構(gòu)型分組的四個驅(qū)動輪子、和清潔機構(gòu)，并且磁體位于輪子之間。由于磁體與固定到底盤的圓柱體連接，這能夠使磁體移動到非激活狀態(tài)，所以磁體可以以非激活狀態(tài)轉(zhuǎn)動。由于輪子相對于磁體和清潔機構(gòu)的特定構(gòu)型，機器人適用于平的表面而不是在三維中彎曲的表面。
[0005]2？ 1 216 761公開了一種用于表面的水力清潔的設備。該設備包括收集器、定子、包括徑向管道的轉(zhuǎn)子和高壓流發(fā)電機。殼體呈現(xiàn)為具有至少一個下部成形表面且部分地填充有移動壓載物的空心形狀的盤。
[0006]關(guān)于將設備附接至表面，681270117公開了一種沿可磁化材料的直立壁行進的滑架或吊運車(廿01167)。該設備包括用于附接到表面的磁性裝置，磁性裝置由于設備上的滾輪，與表面保持固定的距離。
[0007]本發(fā)明的目的是消除或至少減少上述問題。
[0008]為了這個目的，本發(fā)明提供了一種用于清潔表面的清潔頭，表面諸如船身，該清潔頭包括:
[0009]-框架，其包括噴嘴軸；
[0010]-一個或多個噴嘴，其用于清潔表面，噴嘴被直接或間接地連接到所述框架的噴嘴軸以用于為待清潔的表面提供流體；
[0011]-磁性定位裝置，其用于相對于被提供或附接到框架的表面對頭進行定位；以及
[0012]-致動元件，其用于操縱所述表面和所述定位裝置之間的距離，致動元件被連接到所述定位裝置，
[0013]其中，所述磁性定位裝置在至少第一狀態(tài)和激活的第二狀態(tài)之間是可移動的，在第一狀態(tài)下，所述頭自由地移動，在激活的第二狀態(tài)下，所述頭可移動地連接到所述表面，并且
[0014]還包括轉(zhuǎn)動裝置，使得所述噴嘴圍繞磁性定位裝置是可轉(zhuǎn)動的。
[0015]通過提供包括鐵磁定位裝置和電磁定位裝置的磁性定位裝置，清潔頭可相對于待清潔表面來定位。這個待清潔表面可能在水上或水下，并且可包括船身、箱表面、用于船閘的門或閘門、以及海上工業(yè)中相對靜止的構(gòu)造。這些結(jié)構(gòu)上的積垢增加對結(jié)構(gòu)的拖曳力，且使涂層和構(gòu)造惡化加劇。清潔包括除去積垢、涂料、表面層等。根據(jù)本發(fā)明的定期清潔將減少環(huán)境負荷和維護暴露于環(huán)境的構(gòu)造的各部分的需求。
[0016]通過提供致動元件，表面與定位裝置之間的距離可被操縱。致動元件使定位裝置在至少兩種不同的狀態(tài)之間移動。在第一狀態(tài)下，清潔頭從該表面自由地移動，并且可被定位在例如需要清潔的表面位置處。在激活的第二狀態(tài)下，對表面進行實際清潔，其中，所述清潔頭可以投入使用。在該第二狀態(tài)下，磁性定位裝置以磁性方式附接到待清潔表面。
[0017]致動裝置操縱(永久的)磁性定位裝置和待清潔表面之間的距離或間隙。小的間隙提供了頭和待清潔表面之間相對牢靠的連接，并使設備能夠在待清潔表面上移動。在使用可選擇的電磁體的情況下，所提供的電力水平?jīng)Q定了根據(jù)本發(fā)明的設備與待清潔表面的附接強度。
[0018]任選地，可配置中間狀態(tài)。例如，在這樣的中間狀態(tài)下，清潔頭與待清潔表面之間的某種連接仍然保持著，但是，這種連接相比于其中進行實際清潔的第二狀態(tài)較弱。在清潔頭不與表面完全斷開的情況下，這種中間狀態(tài)將使得清潔頭在表面上更容易移動。
[0019]清潔頭設置有將加壓流體引導到表面上的一個或多個噴嘴。
[0020]噴嘴被直接或間接地連接到噴嘴軸。例如，在本優(yōu)選實施例中，噴嘴被附接至噴嘴臂狀物，噴嘴臂狀物連接到能夠圍繞噴嘴軸轉(zhuǎn)動的可轉(zhuǎn)動的殼體。
[0021]流體可包括水和/或空氣。此外，流體可包括磨料和/或其它組分。加壓流體從待清潔表面上除去積垢和/或涂料和/或其它組分。優(yōu)選地，噴嘴被設置在轉(zhuǎn)動環(huán)上，轉(zhuǎn)動環(huán)使噴嘴圍繞框架的對應于所述清潔頭的軸線的噴嘴軸轉(zhuǎn)動。這增加了可在清潔頭的一個位置被清潔的表面積。
[0022]清潔頭還包括轉(zhuǎn)動裝置，使得所述噴嘴圍繞磁性定位裝置是可轉(zhuǎn)動的。通過使噴嘴在清潔頭使用時轉(zhuǎn)動，可清潔較大的表面積。優(yōu)選地，噴嘴設置在圍繞這些磁性定位裝置轉(zhuǎn)動的環(huán)上。
[0023]優(yōu)選地，所述清潔頭與定位裝置成一體設置。通過集成化地提供所述磁性定位裝置，提供了與表面的曲率吻合的能力。例如，這樣的曲率與船身相關(guān)。這顯著改善了根據(jù)本發(fā)明的清潔頭的適用性。
[0024]根據(jù)本發(fā)明，清潔彎曲的表面的功能和將設備附接到表面的功能被結(jié)合。由于清潔技術(shù)與磁性附接裝置的整合，本發(fā)明為當清潔表面(尤其是包括彎曲的表面)時的特定要求提供了解決方案，同時該設備能夠?qū)崿F(xiàn)高清潔速度并且也可以任選地被優(yōu)化，以便捕獲所除去的廢棄物。
[0025]在根據(jù)本發(fā)明的有利的優(yōu)選實施例中，致動元件包括液壓控制缸或氣動控制缸，其中所述定位裝置在至少第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間是可移動的。
[0026]通過提供氣動缸或液壓缸，定位裝置的磁性元件與待清潔表面之間的空氣間隙是可以控制的。在第一狀態(tài)下，空氣間隙是相對大的，使得所述清潔頭可以從該表面自由地移動，而在第二狀態(tài)下，空氣間隙相對小，使得所述清潔頭差不多是固定到待清潔表面。在這兩種狀態(tài)下，空氣間隙都確保待清潔表面不被清潔頭損壞。這保持了例如涂層和積垢層的防護性能。
[0027]優(yōu)選地，所述定位裝置包括永磁體。即使在電源發(fā)生故障的情況下，使用永磁體也保證清潔頭在水上和水下與船身保持連接。此外，與電磁體相比，永磁體具有高的附著力/磁體重量或尺寸比。此外，在本優(yōu)選實施例中，金屬條設置在永磁體的至少一側(cè)上，以增加磁場，并且從而提高相對于表面操作清潔頭的能力。這減少了所需磁體的數(shù)量，從而使得清潔頭的操作更容易，且降低了與根據(jù)本發(fā)明的清潔頭相關(guān)聯(lián)的成本。
[0028]優(yōu)選地，所述定位裝置設置在清潔頭的軸處或圍繞清潔頭的軸設置。如前文提到的，提供了一種與定位裝置集成在一起的清潔頭，其改善了清潔具有相對大的曲率的表面的能力。在本優(yōu)選實施例中，軸被定位在清潔頭的中心軸線處或靠近清潔頭的中心軸線。優(yōu)選地，用于致動元件的供應源中的一個或多個定位在軸的內(nèi)部中。這防止了使用附加的管或軟管。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的有利的優(yōu)選實施例中，轉(zhuǎn)動裝置包括可轉(zhuǎn)動的殼體，噴嘴借助臂狀物附接至可轉(zhuǎn)動的殼體。
[0030]通過提供可轉(zhuǎn)動的殼體連同臂狀物和附接至這些臂狀物的噴嘴，在使用時可清潔較大的表面積。如之前所提到的，噴嘴優(yōu)選地設置在圍繞這些磁性定位裝置轉(zhuǎn)動的一種類型的環(huán)或其它圓形形狀物上。
[0031]優(yōu)選地，所述噴嘴與所述表面以非垂直的角度設置，使得當所述清潔頭在使用時實現(xiàn)轉(zhuǎn)動運動。通過使噴嘴相對于待清潔表面的垂直線成傾斜設置，噴嘴為環(huán)的轉(zhuǎn)動運動提供動力，使得無需外部驅(qū)動，或需要至少減少的驅(qū)動。
[0032]在根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的優(yōu)選實施例中，清潔頭包括三個支撐和移動裝置

11168118)。
[0033]通過提供三個支撐和移動裝置，穩(wěn)定的構(gòu)造得以實現(xiàn)。優(yōu)選地，這些裝置包括使清潔頭能在待清潔表面上移動的輪子和/或輥。
[0034]在本優(yōu)選實施例中，支撐和移動裝置被附接或連接到所述軸，使得所述噴嘴可圍繞軸以及支撐和移動裝置轉(zhuǎn)動。在本實施例中，優(yōu)選地包括永磁體的定位裝置也被連接到所述軸，使得所述噴嘴也可圍繞所述定位裝置轉(zhuǎn)動。
[0035]任選地，所述支撐和移動裝置包括連接裝置，所述連接裝置用于連接到電源，以驅(qū)動清潔頭。當噴嘴同時圍繞軸以及所述支撐和移動裝置轉(zhuǎn)動時，清潔頭在使用時基本上在清潔表面上移動。
[0036]優(yōu)選地，所述清潔頭包括抽吸裝置。抽吸裝置從表面除去松散的部分。這些部分可能涉及由所述噴嘴除去的積垢和/或涂料。通過提供抽吸裝置，防止了這些部分進入環(huán)境。優(yōu)選地，所述抽吸裝置被引入到清潔設備的殼體中。該殼體包括雙壁殼體，其中抽吸裝置設置在內(nèi)壁和外壁之間。
[0037]本發(fā)明還涉及一種用于清潔表面諸如船身的清潔設備，包括:
[0038]-框架，其具有一個或多個上述清潔頭；以及
[0039]-驅(qū)動器，其用于使所述設備移動。
[0040]這樣的清潔設備提供了與針對清潔頭所述的相同的效果和優(yōu)點。通過向相關(guān)的部件提供防水套，該清潔設備可用于清潔部分地在水上且部分地在水下的表面。
[0041]由于多頭構(gòu)型，與例如周緣清潔相比，對設備應用一個以上清潔頭顯著改善了清潔性能。
[0042]優(yōu)選地，所述清潔設備包括一個或多個單元，每個單元都設置有一個或多個清潔頭。提供具有一個以上清潔頭的一個或多個單元能夠使用中央懸掛物，這為根據(jù)本發(fā)明的設備提供更多的平衡。
[0043]更優(yōu)選地，所述清潔頭設置有三個清潔頭，所述三個清潔頭連接到三角形子框架。在根據(jù)本發(fā)明的本優(yōu)選實施例中，清潔頭能夠相對于子框架轉(zhuǎn)動。子框架被連接到所述框架，所述框架容納用于使用圓柱體或其他懸掛物來移動所述設備的驅(qū)動器，從而實現(xiàn)三個清潔頭的柔性懸掛。這確保了清潔頭將與彎曲的表面完全吻合。此外，包括三個清潔頭的單元還將對遠離待清潔表面的清潔頭施加力。由于磁性定位裝置在清潔頭中，在其激活狀態(tài)下，附接到包括清潔頭的單元的框架將與待清潔表面保持連接。任選地，額外的磁性定位裝置可附接至框架，從而產(chǎn)生對表面的甚至更高的附著力。
[0044]在清潔設備的本優(yōu)選實施例中，該設備包括檢查裝置和/或噴漆裝置。這實現(xiàn)對表面的檢查。檢查裝置可包括照相機或傳感器，用于測量例如表面的厚度、涂層厚度和腐蝕檢查。噴漆裝置能夠在表面上設置涂層或其他層。
[0045]本發(fā)明還進一步涉及一種用于清潔表面諸如船身的方法，所述方法包括以下步驟:
[0046]-提供如上所述的清潔設備；
[0047]-將所述設備定位在表面上；以及
[0048]-清潔所述表面。
[0049]這種方法提供了與針對清潔設備和/或清潔頭所述的相同的效果和優(yōu)點。
[0050]在本優(yōu)選實施例中，如上所述，松散的部分被抽吸裝置除去。
[0051]將基于其優(yōu)選實施例來說明本發(fā)明的進一步的優(yōu)點、特征和細節(jié)，其中參照了附圖，在附圖中:
[0052]-圖1示出了由根據(jù)本發(fā)明的設備清潔的船；
[0053]-圖2六-2(:示出了圖1中的設備；
[0054]-圖3八-30示出了圖1中的設備的清潔頭；以及
[0055]-圖4八-42示出了圖1中的設備的一些細節(jié)。
[0056]船2(圖1)的一部分在水4下。在所示的實施例中，船2沿碼頭6定位。船2用清潔設備8來清潔，并且設置有電源10、空氣源12以及水源14，在所示的實施例中，全部連接到供應設備15。設備8任選地設置有排放管(未示出)和殼體16。
[0057]設備8(圖2八-20設置有框架18，框架18在使用時被殼體16(未示出)覆蓋。在所示的實施例中，框架18包括清潔單元20，該清潔單元20設置有三個清潔頭22。使用三個輪子24，設備8在船身26上是可移動的。總體而言，所提供的船身26具有曲率28。在所示的實施例中，所提供的設備8也具有類似于船身26的曲率的對應的曲率29。任選地，提供能夠調(diào)節(jié)設備8的曲率29以使其符合船身26的曲率的調(diào)節(jié)裝置(未示出)。
[0058]清潔頭22 (圖3八-30)使用連接部件30被附接到單元20和框架18。清潔頭22設置有軸32、馬達34、電源36以及水源38。馬達34驅(qū)動皮帶40，且其后驅(qū)動執(zhí)行實際清潔的多個噴嘴44。磁體46被設置在殼體42中。清潔頭22用磁體46附接到船身，且利用輪子48在該船身上可移動。在所示的實施例中，每個清潔頭22設置有多個永磁體，所述永磁體以交替的北-南構(gòu)型設置。
[0059]在第一狀態(tài)下(圖30，清潔頭22可以自由地移動。在第二附接狀態(tài)下(圖30)，清潔頭22用磁體46附接至船身。軸32附接到具有活塞52的缸50。在所示的實施例中，磁體46附接到活塞52。在磁體46上方，設置了金屬條56，用于加強磁場。使用軸承62，用于噴嘴44的臂狀物58與轉(zhuǎn)動殼體60 —起圍繞軸32可轉(zhuǎn)動。
[0060]在優(yōu)選的實施例中，每個清潔頭22設置有四個噴嘴44(圖3(:-301噴嘴以約500-200011)111轉(zhuǎn)動，且優(yōu)選地，用約0-1000巴范圍內(nèi)的壓力進行操作。清潔頭22設置有蓋64，蓋64包括外部部件66和內(nèi)部部件68。部件66和68是隔開的，從而產(chǎn)生抽吸通道70，抽吸通道70用于除去來自船身的由噴嘴44除去的部分。這些部分通過排放口或出口 72除去。
[0061]在所示的實施例中，軸32(圖4八-42)設置有供應和返回通道54，其可用于操縱活塞52的位置。實際上，軸32設置有三個通道，兩個用于空氣供應和返回通道54，且一個用于水源74。噴嘴圍繞軸32轉(zhuǎn)動并被供給來自出口 76的水。在所示的實施例中，通過具有開口 82的出口 78，80供應空氣，活塞52以氣動方式移動?？商娲兀钊梢砸簤悍绞交蛞云渌绞揭苿?。在所示的實施例中，提供用于輪子48的室84。任選地，輪子48設置在缸50的外周上(未示出
[0062]當船身26需要清潔時，將設備8設置在船身26上所需的位置處。磁體46從可自由移動狀態(tài)移動到附接狀態(tài)，在附接狀態(tài)下，設備8附接至船2。接下來，通過為噴嘴44提供水，開始清潔。通過啟動馬達34使噴嘴44轉(zhuǎn)動。使用輪子24，設備8在表面26上移動以清潔整個表面，通過提供防水套和/或防水部件，設備8可在水4上和水4下移動，從而避免船因清潔目的而從水中移出。電力由電源10供應?？蛇x地，在設備8中提供電池。
[0063]在所示的實施例中，清潔頭設置有約為50(^的直徑，且設備8的總寬度約為1.50。設備8是手動控制的，或者可選地，使用例如⑶3進行自動控制。
[0064]本發(fā)明并不限于其上述實施例。請求保護的權(quán)利由所附權(quán)利要求限定，在其范圍內(nèi)，可以設想許多修改。例如，輪子48設置在殼體42內(nèi)。在替代實施例中，根據(jù)本發(fā)明，輪子42也可以設置在殼體42的外部，優(yōu)選地在噴嘴44和殼體42之間的區(qū)域內(nèi)?？刂仆ǖ?4設置在軸32內(nèi)?？蛇x地，供應管或軟管也可以以更常規(guī)的方式設置在缸50的外部。在所示的實施例中，用馬達34實現(xiàn)轉(zhuǎn)動?？蛇x地，臂狀物58與噴嘴44成一角度設置，使得在使用時實現(xiàn)轉(zhuǎn)動運動。
【權(quán)利要求】
1.一種用于清潔表面的清潔頭(22)，所述表面諸如船身，所述清潔頭包括: -框架，其包括噴嘴軸(32)； -一個或多個噴嘴(44)，其用于清潔所述表面，所述噴嘴(44)被直接或間接地連接到所述框架的所述噴嘴軸以用于為待清潔的表面提供流體； -磁性定位裝置(46、42)，其用于相對于被提供或附接到所述框架的表面對所述頭(22)進行定位；以及 -致動元件，其用于操縱所述表面和所述定位裝置之間的距離，所述致動元件被連接到所述定位裝置(46、42)， 其中，所述磁性定位裝置(46、42)在至少第一狀態(tài)和激活的第二狀態(tài)之間是可移動的，在所述第一狀態(tài)下，所述頭(22)自由地移動，在所述激活的第二狀態(tài)下，所述頭(22)可移動地連接到所述表面，并且 還包括轉(zhuǎn)動裝置(60)，使得所述噴嘴(44)是圍繞所述磁性定位裝置(46、42)可轉(zhuǎn)動的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的清潔頭(22)，其中所述清潔頭與所述定位裝置(46、42)成一體設置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的清潔頭(22)，其中所述致動元件包括用于使所述定位裝置(46、42)在至少第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間移動的液壓控制缸或氣動控制缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的清潔頭(22)，其中所述定位裝置(46、42)包括永磁體，且其中所述磁體的至少一側(cè)設置有金屬條(56)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的清潔頭(22)，其中所述定位裝置設置在軸(32)處或圍繞軸(32)設置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的清潔頭(22)，其中用于所述致動元件的供應源(78、80、82)定位在所述軸(32)的內(nèi)部中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的清潔頭(22)，其中所述轉(zhuǎn)動裝置包括可轉(zhuǎn)動的殼體(60)，所述噴嘴(44)借助臂狀物(58)附接至所述可轉(zhuǎn)動的殼體(60)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的清潔頭(22)，其中所述噴嘴(44)與所述表面成非垂直角度設置，使得在操作中，當所述清潔頭在使用時，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動運動。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的清潔頭(22)，還包括三個支撐和移動裝置(48)，其中所述三個支撐和移動裝置(48)任選地包括連接裝置，用于連接到電源。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的清潔頭(22)，還包括抽吸裝置(64、66、68、70)，用于除去松散的部分。
11.一種用于清潔表面的清潔設備(8)，所述表面諸如船身，所述清潔設備(8)包括: -框架(18)，其具有一個或多個根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的清潔頭(22);以及 -驅(qū)動器，其用于使所述設備移動。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的清潔設備(8)，還包括設置有一個或多個清潔頭(22)的單元且包括組合式懸掛物。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的清潔設備(8)，還包括檢查裝置和/或噴漆裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的清潔設備(8)，其中抽吸裝置被引入到殼體中。
15.一種用于清潔表面的方法，所述表面諸如船身，所述方法包括以下步驟:-提供根據(jù)前述權(quán)利要求11-14中的一項或多項所述的清潔設備(8);-將所述設備(8)定位在所述表面上；以及-清潔所述表面。
【文檔編號】B08B3/02GK104507591SQ201380030351
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月10日
【發(fā)明者】亞歷山大·邁克爾·努德斯特蘭德, 科內(nèi)利斯·柏翠·瑪利亞·徳韋特 申請人:艾姆恩發(fā)展私人有限公司, 西普姆德韋特控股私人有限公司