ГИБРИДНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ПЫЛЕСОСА Российский патент 2010 года по МПК A47L9/04 

ОПИСАНИЕ

Область техники

В основном настоящее изобретение относится к пылесосам, в частности к насадке пылесоса.

Уровень техники

Из уровня техники известны пылесосы для бытового и промышленного использований. Обычно они содержат корпус, внутри которого расположен электродвигатель, который генерирует всасывающую силу, фильтр, расположенный перед электродвигателем, и элемент для сбора всосанных загрязняющих частиц в виде пылесборной камеры или мешка.

Обычно электродвигатель соединен с внешней частью корпуса при помощи трубки, один конец которой соединен внутри с отверстием, образованным в корпусе, а противоположный конец заканчивается входным отверстием, на который поочередно могут устанавливаться различные приспособления для обеспечения всасывающего действия на обрабатываемых поверхностях.

Эти приспособления включают в себя всасывающие чистящие насадки. Обычно всасывающая чистящая насадка содержит корпус, который содержит на верхнем участке соединительное отверстие для входного отверстия трубки. Корпус вмещает вращающийся барабан, который на периферии содержит множество щетинок, расположенных в предопределенном порядке и предназначенных для чистки обрабатываемой поверхности и передачи собранных загрязняющих веществ по направлению к отверстию и, таким образом, по направлению трубке. Барабан, содержащий множество щетинок, также называется вращающейся щеткой.

Вращение вращающейся щетки может осуществляться различными способами.

В соответствии с первым решением корпус содержит установленный внутри него электродвигатель, включающий в себя вращательный вал, выступающий из него, который соединяется, например, при помощи непрерывно намотанного приводного ремня, с вращающейся щеткой для передачи вращательного движения вращающейся щетке.

Приведение в действие электродвигателя может осуществляться при помощи сети электропитания или при помощи батарей.

В соответствии со вторым известным решением вращение вращающейся щетки осуществляется при помощи турбины, которая установлена напротив отверстия корпуса.

Всасывающее действие, производимое электродвигателем, генерирует воздушный поток, передаваемый по направлению к турбине, который вызывает ее вращение. Турбина соединена с вращающейся щеткой при помощи непрерывно намотанного приводного ремня и сообщает вращательное движение вращающейся щетке.

Известные решения по приведению в действие электродвигателя имеют определенные недостатки.

Первый недостаток заключается в том, что подача электроэнергии от сети электропитания требует соединения между последней и электродвигателем при помощи электрических кабелей, которые мешают пользователю при использовании пылесоса.

Другой недостаток заключается в том, что приведение в действие при помощи батарей требует циклической перезарядки последних, во время которой насадка пылесоса не может использоваться, кроме того, для перезарядки батарей требуется дорогое и громоздкое оборудование.

Еще один недостаток заключается в том, что приведение в действие при помощи турбин, перемещаемых под действием всасываемого воздушного потока, обеспечивает низкий крутящий момент в барабане; это вызывает при данных обстоятельствах, например во время использования пылесоса на ковриках или коврах с длинным ворсом, значительное уменьшение скорости вращения вращающейся щетки. В некоторых случаях скорость уменьшается в месте его зацепления вследствие сильного прилипания или возможного сплетения, которое происходит между щетинками и ворсом обрабатываемой поверхности и с последующим существенным уменьшением эффективности всасывания.

Цели и краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является усовершенствование насадок пылесоса в соответствии с уровнем техники. В частности, целью настоящего изобретения является создание насадки пылесоса, которая позволяет обрабатывать поверхности любого типа без уменьшения эффективности всасывания при исключении любых кабельных соединений с сетью электропитания, и которая может работать, по существу, без перерыва.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения создана насадка пылесоса, содержащая корпус, вращающуюся щетку и турбину. Когда всасываемый воздушный поток воздействует на турбину, он создает первый крутящий момент для вращения вращающейся щетки. Насадка дополнительно содержит генератор электроэнергии для генерирования электроэнергии при вращении турбины, аккумулятор для накопления генерируемой электроэнергии и электродвигатель, который выполнен с возможностью создания второго крутящего момента для вращения вращающейся щетки. Электродвигатель электрически соединен с аккумулятором.

Генератор электроэнергии и электродвигатель могут быть выполнены как один элемент, или они могли бы быть отдельными элементами. В этом последнем случае они, по существу, могли бы быть идентичными устройствами (например, электродвигатель, который может работать в качестве электродвигателя или в качестве генератора).

Преимущественно насадка дополнительно содержит детекторное устройство для определения значений, по меньшей мере, одного параметра, характеризующего вращение вращающейся щетки. В одном варианте осуществления детекторное устройство может включать в себя датчик положения, а, по меньшей мере, один параметр может включать количество оборотов в единицу времени и/или угловую скорость турбины. В другом варианте осуществления детекторное устройство может включать в себя резистивный датчик крутящего момента а, по меньшей мере, один параметр может включать резистивный крутящий момент, действующий на турбину.

Предпочтительно насадка дополнительно содержит переключающее устройство (например, панель с элементами, установленными на ней) для переключения между первым рабочим режимом и вторым рабочим режимом. В первом рабочем режиме генератор электроэнергии генерирует электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе. Во втором рабочем режиме электродвигатель работает за счет накопленной электроэнергии.

Переключающее устройство может быть выполнено с возможностью сохранения первого порогового значения и второго порогового значения параметра, характеризующего вращение вращающейся щетки.

Переключающее устройство может быть выполнено с возможностью сравнения множества зарегистрированных значений, по меньшей мере, одного параметра с первым пороговым значением и вторым пороговым значением и для переключения между первым рабочим режимом и вторым рабочим режимом в соответствии с результатами указанного сравнения.

Когда генератор электроэнергии и электродвигатель являются отдельными элементами, они могут быть соединены с валом турбины на противоположных сторонах турбины.

В одном варианте осуществления, по меньшей мере, один из генераторов электроэнергии и электродвигателя расположен со своей осью параллельно валу турбины, и он соединяется с валом при помощи зубчатого зацепления. Передаточное число, по меньшей мере, между одним из генераторов электроэнергии и электродвигателя и валом составляет от 1:3 до 3:1.

В одном варианте осуществления аккумулятор содержит, по меньшей мере, один конденсатор.

В одном предпочтительном варианте осуществления аккумулятор содержит, по меньшей мере, один ультраконденсатор.

Насадка в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может также содержать дополнительную вращающуюся щетку. Вращающаяся щетка и дополнительная вращающаяся щетка могут иметь одно и тоже направление вращения или противоположные направления вращения.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения создана насадка пылесоса, содержащая корпус, вращающуюся щетку и турбину. Всасываемый воздушный поток, оказывающий воздействие на указанную турбину, создает первый крутящий момент для вращения вращающейся щетки. Насадка дополнительно содержит электродвигатель-генератор, который выполнен с возможностью генерирования электроэнергии при вращении турбины, когда он работает в режиме генератора, и создания второго крутящего момента для вращения вращающейся щетки, когда он работает в режиме электродвигателя, и аккумулятор для накопления электроэнергии, генерируемой электродвигателем-генератором в его режиме электродвигателя. Электродвигатель-генератор электрически соединен с аккумулятором.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения создан пылесос, содержащий насадку пылесоса согласно первому или второму аспектам настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Дополнительные отличительные особенности и преимущества данного изобретения станут более понятными после изучения нижеследующего описания, представленного в виде неограничивающего примера и приведенного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - вид в перспективе насадки пылесоса без нижней части в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.2 - вид в перспективе под углом, отличный от вида с фиг.1, насадки пылесоса полностью без корпуса для обеспечения лучшей иллюстрации элементов;

фиг.3a и 3b - блок-схемы, иллюстрирующие работу электронной панели, содержащейся в насадке пылесоса с фиг.1, 2;

фиг.4 - схематический вид сверху насадки пылесоса в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - схематический вид сверху насадки пылесоса в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - схематический вид сверху насадки пылесоса в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - схематический вид сверху насадки пылесоса в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - схематический вид сверху насадки пылесоса в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - схематический вид сверху насадки пылесоса в соответствии с седьмым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения

На фиг.1 ссылочной позицией 1 обозначена насадка пылесоса, которая может устанавливаться на конце обычной всасывающей трубки, проходящей от него.

Насадка 1 пылесоса содержит корпус 2, который имеет первое отверстие 3, направленное к очищаемой поверхности, и второе отверстие 4. Второе отверстие 4 содержит шарнирный концевой элемент 5, который проходит к наружной стороне для обеспечения зацепления конца всасывающей трубки пылесоса (не показан на фиг.1), который может быть как бытовым, так и промышленным пылесосом.

Турбина 6 установлена внутри корпуса 2 и выполнена с возможностью вращения вокруг вала 7, причем вал 7, по существу, расположен поперек направлению перемещения всасываемого воздушного потока, обозначенного на фиг.2 стрелкой “A”, который предназначен для воздействия на лопасти турбины 6 для того, чтобы заставить ее вращаться во время работы пылесоса.

Вал 7 содержит конец, который проходит по направлению к стороне 102 корпуса 2, и на котором ведущий шкив 8 закреплен шпонкой (или присоединен другим образом) для объединения с ним с возможностью вращения.

Внутри корпуса 2 установлена вращающаяся щетка 9, которая предпочтительно содержит цилиндрический барабан 10. Предпочтительно цилиндрический барабан 10 поддерживает множество щетинок 11, проходящих наружу, по существу, в радиальном направлении, и он выполнен с возможностью вращения вокруг оси барабана (на чертежах не показана), по существу, параллельной вращающемуся валу 7 турбины 6.

Один конец цилиндрического барабана 10, который направлен к стороне 102 корпуса 2, поддерживает передаточный шкив 12. Приводной ремень 13 намотан и натянут между передаточным шкивом 12 и приводным шкивом 8, причем ремень 13 передает движение турбины 6 вращающейся щетке 9.

Электродвигатель-генератор 14 соединен с первым валом 7, более точно, между приводным шкивом 8 и турбиной 6. Электродвигатель-генератор 14 выполнен с возможностью работы в первом режиме (или режиме генератора), в котором он работает в качестве генератора электроэнергии, и во втором режиме (или режиме электродвигателя), в котором он работает в качестве электродвигателя для обеспечения вращения вращающейся щетки 9, как будет описано ниже более подробно.

Заявитель выполнил несколько положительных испытаний с использованием электродвигателя-генератора Mabuchi RS550-PC 7,2 В, изготовленного фирмой MABUCHI MOTOR CO.LTD, расположенной в Matsuhidai Matsudo City (Япония). Электродвигатель-генератор имел рабочий диапазон от 6,0 В до 14,4 В, скорость 16130 об/мин при максимальной эффективности и крутящий момент 47,8 мН·м при максимальной эффективности.

Предпочтительно электродвигатель-генератор содержит электродвигатель постоянного тока, такой как электродвигатель постоянного магнита. В качестве альтернативы электродвигатель-генератор может содержать электродвигатель переменного тока, такой как щеточный электродвигатель.

Предпочтительно электродвигатель-генератор 14 содержит соединенный с ним датчик 15 положения, который выполнен с возможностью определения значений параметров, характеризующих скорость вращения вала 7, таких как количество оборотов в минуту или угловая скорость. Датчик 15 положения также выполнен с возможностью передачи определяемых значений в процессор электронной панели 16. Электронная панель 16 соединена с датчиком 15 положения, например, при помощи кабеля 17, как показано на фиг.1 и 2. Предпочтительно электронная панель 16 содержит память для сохранения заданных пороговых значений (нижнее пороговое значение и верхнее нижнее пороговое значение) для параметров, характеризующих скорость вращения первого вала 7, таких как нижнее и верхнее пороговое количество оборотов в минуту или нижняя и верхняя пороговая угловая скорость.

Электронная панель 16 управляет работой электродвигателя-генератора 14. На фиг.3a и 3b показаны основные схемы последовательности операций возможной работы электронной панели 16.

Как показано на фиг.3a, предполагается, что электродвигатель-генератор 14 в исходном положении работает в режиме генератора. Когда значения DV, определяемые датчиком 15 положения, ниже нижнего порогового значения TV', т.е. в случае значительного уменьшения скорости вращения вращающейся щетки 9 в результате большого сопротивления, обусловленного очищаемой поверхностью, электронная панель 16 посылает командный сигнал в электродвигатель-генератор 14 для переключения его в режим электродвигателя. При этом электродвигатель-генератор 14 начинает работать как электродвигатель для приложения дополнительного крутящего момента к вращающейся щетке 9, как будет описано более подробно далее.

Как показано на фиг.3b, предполагается, что электродвигатель-генератор 14 работает в режиме электродвигателя. Когда значения DV, определяемые датчиком 15 положения, выше верхнего порогового значения TV'', т.е. в случае значительного увеличения скорости вращения вращающейся щетки 9 в результате низкого сопротивления с полом, электронная панель 16 посылает командный сигнал в электродвигатель-генератор 14 для переключения его в его режим генератора. При этом электродвигатель-генератор 14 начинает работать как генератор для подачи электроэнергии в аккумулятор 18. Электродвигатель-генератор 14 будет продолжать работать в качестве генератора до тех пор, пока вращающаяся щетка 9 не будет испытывать большое сопротивление, обусловленное очищаемой поверхностью.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления насадки 1 пылесоса, на месте датчика 15 положения может быть установлен резистивный датчик крутящего момента, например, на валу 7 для определения значений резистивного крутящего момента на нем и для передачи их в электронную панель 16. В данном варианте осуществления память электронной панели 16 сохраняет пороговые значения резистивного крутящего момента для принудительного переключения работы электродвигателя-генератора 14.

Аккумулятор 18, например, может содержать, по меньшей мере, один конденсатор 19 (например, вариант осуществления, показанный на фиг.1 и 2, содержит три конденсатора 19, соединенные параллельно), который соединен с электронной панелью 16 и с электродвигателем-генератором 14 при помощи дополнительных кабелей 20.

Более предпочтительно, по меньшей мере, один конденсатор 19 содержит, по меньшей мере, один ультраконденсатор. Ультраконденсаторы известны своей способностью очень быстро перезаряжаться, приблизительно в течение нескольких десятков секунд; следовательно, даже когда весь заряд энергии, накопленный в них, израсходован, достаточно поднять насадку 1 в течение нескольких десятков секунд от очищаемой поверхности при включенном пылесосе, оставляя вращающуюся щетку 9 вращаться без какого-либо контакта с полом для того, чтобы можно было возобновить нормальную скорость и количество оборотов: электронная панель регистрирует это новое состояние и переключает электродвигатель-генератор 14, преобразуя его снова в генератор электроэнергии, который приводится в движение вращающейся щеткой 9, перезаряжает очень быстро ультраконденсаторы 19, так что они снова готовы для использования.

Например, заявитель выполнил несколько положительных испытаний с использованием ультраконденсаторов, изготовленных компанией Maxwell Technologies SA, расположенной в Rossens (Швейцария), имеющих серийный номер BCAP0350. В преимущественном расположении три из ультраконденсаторов установлены параллельно.

В одном предпочтительном варианте осуществления электронная панель 16 не приводилась в действие внешними источниками питания. Предпочтительно она приводилась в действие при помощи аккумулятора (возможное включение одного или более ультраконденсаторов). В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, когда турбина начинает вращаться, она включает (по существу, автоматически) электронную панель, и когда турбина перестает вращаться, электронная панель отключается, и она, по существу, автоматически перестает работать. Это является преимуществом, поскольку безопасность бытового устройства, на который установлена насадка, в значительной степени повышена. Не существует риска того, что вращающаяся щетка будет вращаться после выключения вилки из розетки. Следовательно, в одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения турбина работает в качестве переключателя для приведения в действие вращающейся щетки. В противоположность насадкам согласно другому уровню техники нет специально предназначенного обычного переключателя для включения/выключения вращения щетки.

Принцип работы насадки 1 пылесоса в соответствии с первым вариантом осуществления состоит в следующем. Насадка 1 устанавливается на конец обычной всасывающей трубки, которая проходит от пылесоса.

При включении пылесоса для чистки поверхности всасываемый воздушный поток генерируется и проходит через насадку 1 пылесоса, проходя от первого отверстия 3 ко второму отверстию 4, воздействуя на турбину 6 и вызывая ее вращение.

Вместе с турбиной 6 электродвигатель-генератор 14 и через приводной ремень 13, намотанный вокруг приводного шкива 8 и передаточного шкива 12, вращающаяся щетка 9 также вращается, причем вращающаяся щетка собирает загрязняющие частицы с очищаемой поверхности и направляет их к первому отверстию 3 для всасывания в пылесос.

В данных условиях электродвигатель-генератор 14 вырабатывает электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе 18, который затем становится заряженным.

Если очищаемая поверхность создает высокое сопротивление, например, если поверхность является особенно шероховатой или имеет ворс значительной длины, то скорость вращения вращающейся щетки 9, по существу, уменьшается до тех пор, пока количество оборотов в минуту (или угловая скорость) не станет меньше заданного нижнего порогового значения, сохраненного в памяти электронной панели 16. Электронная панель 16 с целью повторного установления и поддержания эффективного действия вращающейся щетки 9 включает работу электродвигателя-генератора 14, преобразуя его в электродвигатель, который прикладывает дополнительный крутящий момент к вращающейся щетке 9, который добавляется к крутящему моменту, обусловленному турбиной 6.

В этом состоянии аккумулятор 18 питает электродвигатель-генератор 14 электроэнергией, предварительно накопленной, до тех пор, если необходимо, пока энергия не будет израсходована.

На фиг.4-9 показаны другие варианты осуществления всасывающей чистящей насадки согласно настоящему изобретению. Поскольку такие чертежи особенно предназначены для иллюстрации расположений электродвигателя-генератора (электродвигателей-генераторов) и щетки (щеток) относительно турбины, то расположение аккумулятора 18 и панели 16 с переключателем на этих чертежах являются только схематичными. Датчик 15 положения не показан на фиг.4-9.

В частности, на фиг.4 показан второй вариант осуществления всасывающей чистящей насадки настоящего изобретения. Всасывающая чистящая насадка обозначена ссылочной позицией 50. Она содержит электродвигатель-генератор 14, вращающуюся щетку 9 и турбину 6. Электродвигатель-генератор 14 соединен с валом 7 при помощи зубчатой передачи 72. Передаточным числом может быть 1:1 или отличным от 1:1. Зубчатая передача 72 может выбираться таким образом, чтобы передаточное число составляло 1:1. Подобно фиг.1, 2, приводной ремень 13, передаточный шкив 12 и приводной шкив (не показан на фиг.4) передают движение турбины 5 вращающейся щетке 9.

Работа насадки 50 пылесоса в соответствии с первым вариантом осуществления, по существу, является такой же, как работа насадки 1 пылесоса с фиг.1 и 2, и, следовательно, полное описание ее работы будет опущено.

На фиг.5 показан третий вариант осуществления всасывающей чистящей насадки настоящего изобретения. Всасывающая чистящая насадка обозначена ссылочной позицией 100. Она содержит электродвигатель 141, генератор 142, вращающуюся щетку 9 и турбину 6. Электродвигатель 141 и генератор 142 закреплены шпонкой на валу 7 турбины 6 или другим способом соединены с валом 7 турбины 6, на противоположных сторонах турбины 6. Это является только примером, поскольку электродвигатель 141 и генератор 142 могут также располагаться на одной и той же стороне турбины 6. В то время как электродвигатель 141 предпочтительно непосредственно соединяется с валом 7, генератор 142 соединяется с валом 7 при помощи зубчатой передачи 72. Предпочтительно передаточное число отличается от 1:1. Предпочтительно зубчатая передача 72 выбирается таким образом, что передаточное число составляет от 1:3 до 3:1. Подобно фиг.1, 2, приводной ремень 13, передаточный шкив 12 и приводной шкив (не показан на фиг.5) передают движение турбины 6 вращающейся щетке 9.

Принцип работы устройства 100 пылесоса является следующим.

В первом рабочем режиме всасываемый воздушный поток, проходящий через насадку 100 пылесоса, вызывает вращение турбины 6. Вместе с турбиной 6 генератор 141 и вращающаяся щетка 9 также принудительно вращаются. При данных условиях генератор 141 вырабатывает электроэнергию. Таким образом, выработанная электроэнергия накапливается в аккумуляторе 18, который, следовательно, становится заряженным. При таком первом рабочем режиме электродвигатель 142 остается бездействующим, или он оказывается неработающим в соответствии с командами, полученными с электронной панели.

Во втором рабочем режиме (например, во время использования пылесоса на ковриках или коврах с длинным ворсом), если скорость вращения вращающейся щетки 9 уменьшается до тех пор, пока количество оборотов в минуту не станет ниже заданного нижнего порогового значения, электронная панель 16 управляет, чтобы привести в действие электродвигатель 142 для приложения дополнительного крутящего момента к вращающейся щетке 9. В этом втором рабочем режиме аккумулятор 18 обеспечивает электродвигатель 142 электроэнергией, предварительно накопленной в нем.

Предпочтительно генератор 141 и электродвигатель 142 выполнены посредством использования первого электродвигателя-генератора 141 и второго электродвигателя-генератора 142, по существу подобных электродвигателю-генератору 14, используемому в первом и втором вариантах осуществления настоящего изобретения. В этом случае в первом рабочем режиме электронная панель посылает командный сигнал в первый электродвигатель-генератор 141 для переключения его в режим генератора. При таком первом рабочем режиме второй электродвигатель-генератор 142 остается бездействующим, или он оказывается неработающим в соответствии с командами, полученными с электронной панели. Кроме того, во втором рабочем режиме электронная панель посылает командный сигнал во второй электродвигатель-генератор 142 для переключения его в режим электродвигателя. При таком втором рабочем режиме первый электродвигатель-генератор 141 остается бездействующим, или он оказывается неработающим в соответствии с командами, полученными с электронной панели.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения на месте генератора 141 на фиг.5 может быть расположен электродвигатель. Подобным образом, на месте электродвигателя 142 на фиг.5 может быть расположен генератор. Кроме того, в первом рабочем режиме всасываемый воздушный поток, проходящий через насадку 100 пылесоса, вызывает вращение турбины 6. Вместе с турбиной 6 генератор и вращающаяся щетка 9 также принудительно вращаются. При данных условиях генератор вырабатывает электроэнергию. Таким образом, выработанная электроэнергия накапливается в аккумуляторе 18, который, следовательно, становится заряженным. Во втором рабочем режиме электронная панель управляет, чтобы привести в действие электродвигатель для приложения дополнительного крутящего момента к вращающейся щетке 9. В этом втором рабочем режиме аккумулятор 18 подает энергию в электродвигатель. Кроме того, предпочтительно электродвигатель 141 и генератор 142 выполнены посредством использования первого электродвигателя-генератора 141, работающего в его режиме электродвигателя при втором рабочем режиме насадки пылесоса, и второго электродвигателя-генератора 142, работающего в его режиме генератора при первом рабочем режиме насадки пылесоса.

На фиг.6 показан четвертый вариант осуществления всасывающей чистящей насадки настоящего изобретения, которая, по существу, подобна насадке 100 первого варианта осуществления, показанного на фиг.4. Насадка обозначена ссылочной позицией 200. Основное отличие между насадкой 100 с фиг.4 и насадкой 200 с фиг.6 состоит в том, что на фиг.6 как генератор 141, так и электродвигатель 142 закреплены шпонкой на валу 7 турбины 6 (или другим способом соединены с валом 7 турбины 6) при помощи соответствующих зубчатых передач 71, 72. Следовательно, как первое передаточное число между валом 7 и генератором 141, так и второе передаточное число между валом 7 и электродвигателем 142 предпочтительно отличаются от 1:1. Предпочтительно зубчатые передачи 71, 72 выбираются таким образом, что первое и второе передаточные числа составляют от 1:3 до 3:1. Первое и второе передаточные числа могут быть одинаковыми или неодинаковыми. Кроме того, хотя на фиг.6 генератор 141 и электродвигатель 142 расположены на противоположных сторонах турбины 6, в соответствии с другими вариантами осуществления, не показанными на чертежах, устройства 141 и 142 могут располагаться по-разному, например, они могли бы быть расположены на одной и той же стороне турбины 6. Кроме того, предпочтительно устройство 141 генератора и устройство 142 электродвигателя выполнены посредством использования первого электродвигателя-генератора 141, работающего в режиме генератора при первом рабочем режиме насадки пылесоса, и второго электродвигателя-генератора 142, работающего в режиме электродвигателя при втором рабочем режиме насадки пылесоса.

Работа насадки 200 пылесоса в соответствии с четвертым вариантом осуществления, по существу, является такой же, как работа насадки 100 пылесоса третьего варианта осуществления и, следовательно, полное описание ее работы будет опущено.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения на месте генератора 141 с фиг.6 может быть расположен электродвигатель. Подобным образом, на месте электродвигателя 142 с фиг.6 может быть расположен генератор. Работа такого альтернативного варианта осуществления аналогична работе альтернативного варианта осуществления, описанного со ссылкой на фиг.5.

На фиг.7 показан пятый вариант осуществления всасывающей чистящей насадки настоящего изобретения, которая обозначена ссылочной позицией 300. Насадка 300 содержит генератор 141, электродвигатель 142, вращающуюся щетку 9 и турбину 6. В отличие от насадки 100 и 200, только генератор 141 соединен с валом 7 турбины 6 при помощи зубчатой передачи 71. Предпочтительно зубчатая передача 71 выбирается таким образом, что передаточное число составляет от 1:3 до 3:1. Кроме того, генератор 141 имеет вращательный вал 7', который предпочтительно параллелен валу 7 турбины 6. Вращательный вал 7' генератора 141 имеет конец, который проходит по направлению к стороне корпуса 2. Приводной шкив 8 предпочтительно закреплен шпонкой на таком конце для составления единого целого с ним с возможностью вращения. Подобно фиг.1 и 2, приводной ремень 13, передаточный шкив 12 и приводной шкив 8 сообщают движение турбины 6 (и затем генератора 141) вращающейся щетке 9. Кроме того, электродвигатель 142 соединен с вращающейся щеткой 9 при помощи приводного ремня 13', передаточного шкива 12' и приводного шкива 8', которые сообщают движение электродвигателя 142 вращающейся щетке 9.

Работа насадки пылесоса заключается в следующем.

В первом рабочем режиме всасываемый воздушный поток, проходящий через насадку 300 пылесоса, вызывает вращение турбины 6. Вместе с турбиной 6 генератор 141 и вращающаяся щетка 9 также принудительно вращаются. При данных условиях генератор 141 вырабатывает электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе 18, который, следовательно, становится заряженным.

Во втором рабочем режиме (например, во время использования пылесоса на ковриках или коврах с длинным ворсом), если скорость вращения вращающейся щетки 9 уменьшается до тех пор, пока количество оборотов в минуту не станет меньше заданного нижнего порогового значения, электронная панель 16 управляет, чтобы привести в действие электродвигатель 142 для приложения дополнительного крутящего момента к вращающейся щетке 9. В этом втором рабочем режиме аккумулятор 18 затем передает в электродвигатель 142 электроэнергию, предварительно накопленную в нем до тех пор, если необходимо, пока энергия полностью не израсходуется.

Кроме того, предпочтительно генератор 141 и электродвигатель 142 выполнены посредством использования первого электродвигателя-генератора 141, работающего в своем режиме генератора при первом рабочем режиме насадки пылесоса, и второго электродвигателя-генератора 142, работающего в своем режиме электродвигателя при втором рабочем режиме насадки пылесоса.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения на месте генератора 141 с фиг.7 может быть расположен электродвигатель. Подобным образом, на месте электродвигателя 142 с фиг.7 может быть расположен генератор. Кроме того, в первом рабочем режиме всасываемый воздушный поток, проходящий через насадку 300 пылесоса, вызывает вращение турбины 6. Вместе с турбиной 6 генератор и вращающаяся щетка 9 также принудительно вращаются. При данных условиях генератор вырабатывает электроэнергию. Таким образом, выработанная электроэнергия накапливается в аккумуляторе 18, который, следовательно, становится заряженным. Во втором рабочем режиме электронная панель управляет, чтобы привести в действие электродвигатель для приложения дополнительного крутящего момента к вращающейся щетке 9. В этом втором рабочем режиме аккумулятор 18 подает энергию в электродвигатель.

Другие варианты осуществления всасывающей чистящей насадки в соответствии с настоящим изобретением могут также содержать более одной вращающейся щетки 9.

Например, на фиг.8 показан шестой вариант осуществления всасывающей чистящей насадки настоящего изобретения, которая обозначена ссылочной позицией 400. Всасывающая чистящая насадка 400 содержит одиночный электродвигатель-генератор 14, первую вращающуюся щетку 91, вторую первую вращающуюся щетку 92 и турбину 6. Электродвигатель-генератор 14 прикреплен шпонкой на валу 7 турбины 6 (или иначе соединены с валом 7 турбины 6) при помощи зубчатой передачи 71. Предпочтительно зубчатая передача 71 выбирается таким образом, что передаточное число составляет от 1:3 до 3:1. Предпочтительно электродвигатель-генератор 14 содержит вращательный вал 7', который параллелен валу 7 турбины 6. Вращательный вал 7' имеет конец, который проходит по направлению к стороне корпуса 2, и на котором приводной шкив 8 предпочтительно закреплен шпонкой для составления одного целого с ним с возможностью вращения. Подобно фиг.1 и 2, приводной ремень 13, передаточный шкив 12 и приводной шкив 8 сообщают движение турбины 6 (и затем устройства 14) первой вращающейся щетке 91. Кроме того, приводной шкив 12', приводной ремень 13' и передаточный шкив 8' передают движение первой вращающейся щетки 91 второй вращающейся щетке 92 таким образом, что первая и вторая вращающиеся щетки 91 и 92 имеют противоположные направления вращения. Как вариант, первая и вторая вращающиеся щетки 91 и 92 могут иметь одинаковое направление вращения.

В первом рабочем режиме всасываемый воздушный поток, проходящий через насадку 400 пылесоса, вызывает вращение турбины 6. Вместе с турбиной 6 электродвигатель-генератор 14, первая вращающаяся щетка 91 и вторая вращающаяся щетка 92 также принудительно вращаются. При данных условиях электродвигатель-генератор 14 вырабатывает электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе 18, который, следовательно, становится заряженным.

Во втором рабочем режиме (например, во время использования пылесоса на ковриках или коврах с длинным ворсом), если скорость вращения или первой, или второй вращающихся щеток 91, 92 уменьшается до тех пор, пока количество оборотов в минуту не станет меньше заданного минимального значения, электронная панель 16 включает работу электродвигателя-генератора 14, преобразуя его в электродвигатель для приложения дополнительного крутящего момента к первой вращающейся щетке 91 и затем ко второй вращающейся щетке 92. В этом режиме аккумулятор 18 передает в электродвигатель-генератор 14 предварительно накопленную электроэнергию до тех пор, если необходимо, пока энергия не израсходуется.

Одиночный электродвигатель-генератор может заменяться в других вариантах осуществления, которые не показаны, электродвигателем и отдельным генератором, подобно расположениям на фиг.5, 6 и 7. В этом случае предпочтительно электродвигатель и генератор выполнены посредством использования первого электродвигателя-генератора, работающего в своем режиме генератора при первом рабочем режиме насадки пылесоса, и второго электродвигателя-генератора, работающего в своем режиме электродвигателя при втором рабочем режиме насадки пылесоса.

На фиг.9 показан седьмой вариант осуществления всасывающей чистящей насадки настоящего изобретения, которая обозначена ссылочной позицией 500. Всасывающая чистящая насадка 500 содержит генератор 141, электродвигатель 142, первую вращающуюся щетку 91, вторую первую вращающуюся щетку 92 и турбину 6. Как генератор 141, так и электродвигатель 142 соединены с валом 7 турбины 6 при помощи соответствующих зубчатых передач 71, 72. Предпочтительно передаточное число между валом 7 и генератором 141 и передаточное число между валом 7 и электродвигателем 142 отличается от 1:1. Предпочтительно зубчатые передачи 71, 72 выбираются таким образом, что первое и второе передаточные числа составляют от 1:3 до 3:1. Передаточные числа могут быть или одинаковыми, или нет.

Кроме того, генератор 141 содержит вращательный вал 7' с концом, который проходит по направлению к стороне корпуса 2, и на котором приводной шкив 8 закреплен шпонкой (или иначе соединен) для составления одного целого с ним с возможностью вращения. Приводной ремень 13, передаточный шкив 12 и приводной шкив 8 сообщают движение турбины 6 (и затем генератора 141) первой вращающейся щетке 91. Кроме того, передаточный шкив 12', приводной ремень 13' и приводной шкив (не показан) передают движение электродвигателя 142 второй вращающейся щетке 92 таким образом, что первая и вторая вращающиеся щетки 91 и 92 имеют противоположные направления вращения. Как вариант, первая и вторая вращающиеся щетки 91 и 92 могут иметь одинаковое направление вращения.

В первом рабочем режиме всасываемый воздушный поток, проходящий через насадку 500 пылесоса, вызывает вращение турбины 6. Вместе с турбиной 6 генератор 141, первая вращающаяся щетка 91 и вторая вращающаяся щетка 92 также принудительно вращаются. При данных условиях генератор 141 вырабатывает электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе 18, который затем становится заряженным. При таком первом рабочем режиме электродвигатель 142 остается неработающим, или он становится бездействующим в соответствии с командами, полученными с электронной панели.

Во втором рабочем режиме (например, во время использования пылесоса на ковриках или коврах с длинным ворсом), если скорость вращения первой или второй вращающихся щеток 91, 92 уменьшается до тех пор, пока количество оборотов в минуту не станет меньше заданного минимального значения, электронная панель 16 управляет, чтобы привести в действие электродвигатель 142 для приложения дополнительного крутящего момента ко второй вращающейся щетке 92. В этом втором рабочем режиме аккумулятор 18 затем передает в электродвигатель 142 предварительно накопленную электроэнергию до тех пор, если необходимо, пока энергия не израсходуется.

Кроме того, предпочтительно генератор 141 и электродвигатель 142 выполняют посредством использования первого электродвигателя-генератора 141, работающего в своем режиме генератора при первом рабочем режиме насадки пылесоса, и второго электродвигателя-генератора 142, работающего в своем режиме электродвигателя при втором рабочем режиме насадки пылесоса.

Насадка в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с насадками согласно известному уровню техники, некоторые из которых были упомянуты выше.

Преимущественно используют ультраконденсаторы, чтобы насадка имела исключительно длительный срок эксплуатации. Кроме того, как было указано выше, ультраконденсаторы способны очень быстро перезаряжаться.

Насадка в соответствии с настоящим изобретением приводит к меньшему воздействию на окружающую среду, поскольку нет отработанных перезаряжаемых батарей (обычно Ni-Mh или NiCd).

Обычные устройства для перезарядки перезаряжаемых батарей не требуются.

Соединение с сетями электропитания, отделенными от насадки, не должно осуществляться, и расходы по эксплуатации являются низкими. Фактически в насадку в соответствии с настоящим изобретением должна подаваться электроэнергия, которая необходима для приведения в действие основного электродвигателя пылесоса. Предпочтительно, чтобы турбина могла работать в качестве переключателя для щетки, как изложено выше.

В известных насадках, содержащих только турбину для вращения вращающейся щетки, эффективность чистки щеткой зависит только от мощности основного электродвигателя пылесоса. Следовательно, пылесосы, оснащенные электродвигателями с низкой мощностью, обеспечивают слабый очищающий эффект. В насадке в соответствии с настоящим изобретением эффективность чистки щеткой не только зависит от мощности основного электродвигателя, а также от характеристик электродвигателя насадки, который приводится в действие при помощи аккумулятора. Следовательно, насадка в соответствии с настоящим изобретением также приводит к ценным результатам при соединении с пылесосом низкой мощности.

Кроме того, благодаря отсутствию электрических соединений снаружи насадки, разные требования по мощности, часто зависящие от страны, в которой должен использоваться пылесос, преодолены.

Насадка в соответствии с настоящим изобретением выгодно используется в соединении с обычными пылесосами для домашнего использования и/или с пылесосами для промышленного использования. Преимущественно она может также использоваться в централизованных пылесосах. В таких пылесосах, особенно, когда они расположены в больших зданиях, всасывание является довольно слабым, и это не позволяет использовать турбину для приведения в действие вращающихся щеток.

Дополнительным возможным использованием насадки в соответствии с настоящим изобретением является соединение с пылесосами, оснащенными фильтрами для воды, нагнетающими пар и всасывающими устройствами, или с так называемыми устройствами для влажной и сухой обработки. Обычно для этих типов пылесосов не рекомендуется использовать обычное напряжение 230 В или 130 В для приведения в действие насадок по причинам безопасности.

Следовательно, в целях настоящего изобретения термин «пылесос», используемый в настоящем описании и в формуле изобретения, будет включать любое устройство из группы, содержащей пылесосы для домашнего использования, пылесосы для промышленного использования, вертикальные пылесосы, централизованные пылесосы, пылесосы с фильтрами для воды, паронагнетающие и всасывающие устройства, ранцевые пылесосы, пылесосы с ремнем, легкие пылесосы, устройства для влажной и сухой обработки, настенные устройства или им подобные. Аналогично термин «насадка пылесоса» следует понимать, как насадку для использования в соединении с указанными пылесосами.

Изобретения относятся к пылесосу и его насадке. Насадка содержит корпус, вращающуюся щетку для очистки поверхности и турбину, на которую воздействует всасываемый воздушный поток, создающий первый крутящий момент для вращения щетки. Насадка дополнительно содержит генератор электроэнергии для генерирования электроэнергии при вращении турбины, аккумулятор для накопления электроэнергии и электродвигатель, который выполнен с возможностью создания второго крутящего момента для вращения вращающейся щетки. Электродвигатель электрически соединен с аккумулятором. Генератор электроэнергии и электродвигатель могут быть выполнены в виде единого элемента или отдельных элементов. Насадка оснащена детекторным устройством для определения значений, по меньшей мере, одного параметра, характеризующего вращение щетки, и переключающим устройством для переключения между первым рабочим режимом и вторым рабочим режимом. В первом рабочем режиме генератор генерирует электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе, а во втором рабочем режиме электродвигатель при работе питается электроэнергией. Технический результат состоит в обеспечении возможности обработки насадкой поверхности любого типа без уменьшения эффективности всасывания при исключении любых кабельных соединений с сетью электропитания и без перерывов в работе. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Насадка (1, 100, 200, 300,400, 500) пылесоса, содержащая корпус (2), вращающуюся щетку (9, 91), которая выполнена с возможностью чистки поверхности, и турбину (6), в которой всасываемый воздушный поток, воздействующий на турбину (6), создает первый крутящий момент для вращения вращающейся щетки (9, 91), отличающаяся тем, что она дополнительно содержит генератор (14, 141, 142) электроэнергии для генерирования электроэнергии при вращении турбины (6); аккумулятор (18) для накопления электроэнергии; и электродвигатель (14, 142, 141), который выполнен с возможностью создания второго крутящего момента для вращения вращающейся щетки (9, 91), причем электродвигатель (14, 142, 141) электрически соединен с аккумулятором (18).

2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что генератор (14, 141, 142) электроэнергии и электродвигатель (14, 142, 141) объединены в единый элемент (14).

3. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что генератор (14, 141, 142) электроэнергии и электродвигатель (14, 142, 141) являются отдельными элементами.

4. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что генератор (14, 141, 142) электроэнергии и электродвигатель (14, 142, 141), по существу, являются идентичными устройствами.

5. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит детекторное устройство для определения значений (DV), по меньшей мере, одного параметра, характеризующего вращение вращающейся щетки (9, 91).

6. Насадка по п.5, отличающаяся тем, что детекторное устройство содержит датчик (15) положения, причем, по меньшей мере, один параметр включает число оборотов в единицу времени и/или угловую скорость турбины (6).

7. Насадка по п.5, отличающаяся тем, что детекторное устройство содержит резистивный датчик крутящего момента, причем, по меньшей мере, один параметр представляет собой резистивный крутящий момент, действующий на турбину (6).

8. Насадка по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит переключающее устройство (16) для переключения между первым рабочим режимом и вторым рабочим режимом, причем в первом рабочем режиме генератор (14, 141, 142) генерирует электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе (18).

9. Насадка по п.8, отличающаяся тем, что во втором рабочем режиме электродвигатель (142) при работе питается электроэнергией.

10. Насадка по п.8, отличающаяся тем, что переключающее устройство (16) выполнено с возможностью сохранения первого порогового значения (TV') и второго порогового значения (TV'') параметра, характеризующего вращение вращающейся щетки (9, 91).

11. Насадка по п.10, отличающаяся тем, что переключающее устройство (16) выполнено с возможностью сравнения множества определяемых значений (DV), по меньшей мере, одного параметра с первым пороговым значением (TV) и вторым пороговым значением (TV'') и переключения между первым рабочим режимом и вторым рабочим режимом в соответствии с результатами сравнения.

12. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что генератор (141, 142) электроэнергии и электродвигатель (142, 141) являются отдельными элементами, которые соединены с валом (7) турбины (6) на противоположных сторонах турбины (6).

13. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один из генератора (141, 142) электроэнергии и электродвигателя (142, 141) расположен своей осью (7') параллельно валу (7) турбины (6) и соединен с валом (7) при помощи зубчатой передачи (71, 72).

14. Насадка по п.13, отличающаяся тем, что передаточное число между, по меньшей мере, одним из генератора (141, 142) электроэнергии и электродвигателя (142, 141) и валом (7) составляет от 1:3 до 3:1.

15. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что аккумулятор (18) содержит, по меньшей мере, один конденсатор (19).

16. Насадка по п.15, отличающаяся тем, что аккумулятор (18) содержит, по меньшей мере, один ультраконденсатор (19).

17. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит дополнительную вращающуюся щетку (92).

18. Насадка по п.17, отличающаяся тем, что вращающаяся щетка (91) и дополнительная вращающаяся щетка (92) имеют одинаковое направление вращения.

19. Насадка по п.17, отличающаяся тем, что вращающаяся щетка (91) и дополнительная вращающаяся щетка (92) имеют противоположные направления вращения.

20. Пылесос, отличающийся тем, что он содержит насадку (1, 100, 200, 300, 400, 500) пылесоса по любому из пп.1-19.