CN102036594B - 一体式真空扇壳体 - Google Patents

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Abstract

一种用于表面养护机器的过滤器箱，其结合了风扇壳体的各方面。在一个示例中，用于清扫机器的过滤器箱设有位于圆柱形过滤器下方的叶轮风扇壳体。叶轮风扇的操作从碎屑漏斗抽吸空气通过圆柱形过滤器，并在经出口排入大气之前通过由卷动导管限定的扩展室。

Description

一体式真空扇壳体
技术领域
本发明涉及用于移动式表面养护机器的过滤系统。更具体地，本发明涉及一种利用过滤器壳体限定真空风扇壳体的过滤系统。
背景技术
多年来，已经开发出用于清洁和养护建筑内的地板以及诸如街道、人行道和停车场的铺有路面的室外区域的多种机器。这些机器包括诸如旋转路帚清扫机、真空清扫机、翻路机、辊光机、抛光机和洗涤器的这些机器。为了此处本发明的目的，这些机器可以分成将水施加到所养护表面的机器和干式操作的机器。我们关心后一种机器，其包括许多真空清扫机、翻路机和旋转路帚清扫机。这些机器都有本发明所要解决的一个问题。在其正常操作中，这些机器容易从所养护的表面激起灰尘。如果灰尘不受控制，则该灰尘是十分令人讨厌的。
在许多这些机器上，该问题已经得到一种一般的解决方案。诸如旋转路帚、翻路机头部或者真空拾取器之类的产生灰尘的功能工具设有盖并且由壁围绕，所述壁具有几乎低垂到所养护表面的橡胶裙部。机载排风机从由此产生的工具室持续地抽吸空气，从而在其中产生低于大气压的空气压力，这就避免了含尘空气从裙部下方流出。排风机将该空气排放到大气。在该空气路径中在排风机的上游或者下游放置有一个或者多个空气过滤器，以便在空气释放之前从该空气去除灰尘，使得排放到大气的空气将是没有灰尘的。
发明内容
本发明涉及一种用于移动式表面养护机器的过滤系统，其利用过滤器壳体来限定真空风扇壳体。在一个示例中，过滤器箱位于碎屑漏斗外部。一个或多个过滤器设置在过滤系统内。所述过滤器可以是圆柱形过滤器。过滤器箱还限定用于有效地抽吸空气通过圆柱形过滤器的真空叶轮壳体。在一个实施例中，碎屑漏斗可以从过滤器箱提升离开，例如在倾卸过程期间。在一个实施例中，外部过滤器箱与碎屑漏斗有选择的连通，以允许灰尘和碎屑从过滤器箱出来而沉积在碎屑漏斗内。该有选择的连通可以包括一个或多个折片，所述折片响应于折片上的压力变化以便打开或关闭折片。
以上已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以便可以更好地理解随后的本发明的详细说明。以下将说明形成本发明的权利要求的主旨的本发明的额外的特征和优点。本领域的技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或者设计执行与本发明相同目的的其它结构的基础。本领域的技术人员还应当理解，这些等同构造并没有脱离在所附权利要求中所阐述的本发明的精神和范围。当参照附图考虑时，从以下说明将更好地理解在组织和操作方法方面认为是本发明特点的新颖特征以及其它目的和优点。然而，应当清楚地理解，每个附图都仅为了示出和说明的目的而提供，并且不意欲作为本发明的限制的定义。
附图说明
为了更加完全地理解本发明，现在结合以下附图参照以下说明，其中：
图1是使用根据本发明的过滤器清洁系统的清洁机器的一个实施例的透视图。
图2和3是图1的清洁机器的预滤器室和过滤器箱的透视图。
图4是圆圈C4中包含的图3的放大部分。
图5是图1的预滤器室和过滤器箱的透视图。
图6是圆圈C6中包含的图5的放大部分。
图7是图1的实施例的盖部件的透视图。
图8是图1的实施例的壳体的透视图。
图9是图1的过滤器和过滤器摇动机构的透视图。
图10是图9的部分的剖视图。
图11是图1的机器的透视图。
图12是操作期间的图1的部件的视图。
图13和14是机器操作期间的过滤器箱和预滤器的视图。
图15-21示出了图1的机器的真空风扇壳体的各个方面。
图22示出测试数据比较。
具体实施方式
在以下本发明的说明中将使用传统的向前扔掷(forward throw)的旋转路帚清扫机作为示例。然而应当理解，如已经阐述的，本发明也可以应用到其它类型的移动式表面养护机器，例如，其它类型的旋转路帚清扫机、翻路机以及各种类型的真空清扫机。
参照图1，示出工业商的清扫机器10。如图所示，机器10是向前扔掷清扫机，其具有由箭头标志FM指示的预定的运动方向。机器10还可以是本领域中也众所周知的类型的过顶式后漏斗清扫机。机器10具有转动的圆柱形刷子12，其用于将碎屑从地板或者其它表面扫到碎屑漏斗13中。漏斗臂(未示出)允许漏斗13在倾卸过程期间提升。刷子室大体上在裙部14下方包围刷子12以控制围绕刷子12的气流。裙部14在很大程度上将由刷子12所激起的任何灰尘容纳在刷子室内。为了完成灰尘控制，设置有将空气从刷子室沿着由图1中的箭头所示的气流路径排放到大气的吸入式鼓风机或者真空风扇16。真空风扇16容纳在过滤器箱18中并且包括由机器的液压系统所驱动的叶轮。真空风扇16维持刷子室内的低于大气压的压力，以便使空气在裙部下方吸入而不是流出。因而，较少的灰尘从裙部14附近逃脱。在机器10操作期间，真空风扇16将含有碎屑和灰尘的空气在排放之前抽吸通过预滤器17和容纳在过滤器箱18内的过滤器19。预滤器17位于碎屑漏斗13内，并且在例如碎屑漏斗13提升和倾卸期间与过滤器箱18分离开。摇动机构40设置在过滤器箱18上。摇动机构的周期驱动摇动过滤器19以驱逐灰尘和碎屑。图1中已经去除了机器10的多种部件，例如，已经省略驱动发动机、壳体和操作员站以提高对本发明的各方面的理解。在美国专利号5,254,146和5,303,448中公开了适合于根据本发明进行改装的表面养护机器的额外的示例，每个专利都通过引用包含于此以用于所有目的。
图2是预滤器17和过滤器箱18的透视图。过滤器箱18容纳圆柱形的过滤器19，以下将详细地说明。充满了灰尘和碎屑的空气通过真空作用吸入到预滤器开口20中。预滤器17和过滤器箱18一起从空气流去除灰尘和/或碎屑，所以真空风扇16将在机器10操作期间将较清洁的空气排放到大气。预滤器17可以包括一组气旋式过滤器，含尘空气通过所述一组气旋式过滤器，导致分离和留下至少部分较大的灰尘颗粒和碎屑。预滤器17组件的附加特征可以参照题为“反转气旋过滤器”的美国申请序列号60/893,560找到，该文献通过引用而包含于此。
在优选的实施例中，过滤器箱18包括圆柱形的褶式介质过滤器19，例如由明尼苏达州明尼阿波利斯的Donaldson Company，Inc.所制造的过滤器。过滤器19具有褶式介质，褶状物与圆柱体的中心线平行地延伸，这使得这些褶状物当如图所示安装时是竖直的。褶式介质用穿孔的金属套筒围绕以用于结构的整体性。金属套筒的外部可以设置有由光滑的合成长丝编织的细筛孔套筒(未示出)，所述细筛孔套筒阻止较粗的灰尘并且在过滤器清洁循环期间使其容易流出。圆柱形的过滤器的端部是打开的。在过滤器箱18的可替代实施例中可以使用其它的过滤器技术。
本发明的优选示例使用圆柱形的褶式介质过滤器。然而，本发明也适用其它类型的过滤器。可替代的设计包括两个或者更多个平板的褶式介质过滤器，并且也可以成功地采用其它已知类型的空气过滤器。这些过滤器可能包括例如形成为袋、封套或者袜的布滤器，所述布滤器是在空气过滤领域中众所周知的类型。
如图3中所示，过滤器箱18在机器10的前部处具有进气开口22以接纳来自预滤器组件17的空气。如图所示，诸如泡沫材料的柔性联接器用于在预滤器17和过滤器箱18之间提供流体连通。由过滤器箱18所捕获的灰尘和碎屑可经由下碎屑出口23去除。经过滤的空气在出气口24处被指引离开过滤器箱18。在真空系统停用时，灰尘和碎屑的积聚物通过碎屑出口23处的密封件并进入机器漏斗13(未示出)中。在机器10操作期间，碎屑出口密封件通过真空作用保持封闭。过滤器箱18包括联接到真空叶轮(未示出)的真空风扇马达30。
图4是过滤器箱18的放大部分，其示出由图3中的圆圈C4所指示的摇动机构40的细节。铰接的盖板41通过两个铰链组件42和两个夹持组件43而固定在过滤器箱18的顶部上。当夹持组件43松开时，盖板41和连接的部件围绕铰链42转动以允许进出过滤器箱18。盖板41在与圆柱形过滤器19的大致位置相对应的位置中具有大致矩形的大开口。
摇动机构40包括联接到偏心质量件45的电动马达44。电动马达44联接到摇动板47，所述摇动板47接合过滤器19的顶部。摇动机构40还包括隔离振动的马达安装组件，所述马达安装组件允许摇动板47在过滤器摇动过程期间相对于盖板41大致独立地振动。
参照图5，马达安装组件包括马达夹具50、马达鞍座51和一对滑板52，所述一对滑板52固定到铰接的盖板41的朝上的法兰53。在该视图中已经去除了电动马达44和偏心质量件45。图6是过滤器箱18组件的放大部分，其示出由图5中的圆圈C6所指示的摇动机构40的细节。
马达44固定在马达夹具50和鞍座51之间。鞍座51刚性地联接到摇动板47。鞍座51经由一对紧固件61可运动地联接到滑板52。在该示例中，紧固件61在槽62内自由运动，以在过滤器摇动过程期间允许鞍座51、夹具50、马达44和偏心质量件45大致竖直位移。在槽62的限制下，垫圈64抵靠滑板52滑动。
图7示出铰接的过滤器盖41和滑板52。紧固件(未示出)穿过开口71并且将滑板52固定到盖板41的法兰53。狭槽62延伸通过滑板52和法兰53中的大致相等尺寸的开口。在一个示例中，滑板52由相对于盖板41具有大大改进的耐磨性的耐用材料制成。
图8示出过滤器箱18的壳体80和过滤器箱盖81。在该示例中，盖81经由螺纹紧固件固定到壳体80。销状部件82被包括在铰链组件42中，并且当盖板41打开时，例如在过滤器更换期间，该销状部件82支撑盖板41和连接的部件。
图9示出摇动机构40和过滤器19的部件。在该示例中，摇动板47总体上与过滤器19的一个端部直接接触。过滤器19的相对的端部由壳体80内的基部(未示出)支撑。上环状密封件90和下环状密封件91控制通过过滤器19的顶部开口的气流。
图10示出处于操作方位中的图9的摇动机构40和过滤器19的剖视图。顶盖100保持在过滤器19的顶面之间，并与摇动板47直接接触。上环状密封件90与铰接的盖板41的下表面接触。在马达44和偏心质量件45转动期间所产生的力直接施加到过滤器19的顶部并且导致过滤器19摇动和驱逐过滤器19表面上的灰尘和碎屑。
图11示出处于打开方位中的铰接的盖板41和连接的部件，例如在过滤器19的检查或更换期间。夹持组件43包括固定在螺纹紧固件112上的旋钮111，该螺纹紧固件112保持在过滤器箱盖81上方。如图所示，从螺纹紧固件112移除旋钮111允许打开盖板41并接近过滤器19。
图12是过滤器箱18的剖视操作视图，其中气流大致由箭头指示。在操作中，含尘气流首先通过预滤器17并且在进气开口22处进入过滤器箱19。在叶轮121激活时空气被抽吸通过过滤器箱18，并且在出气口24处朝向机器的后部排出，所述叶轮121通过真空风扇马达30驱动。因为空气在通过真空叶轮之前被清洁，减少了叶轮上的磨蚀，所以这是优选的布置。然而，某些清扫机使空气首先通过鼓风机并继而通过过滤器。本发明也可以容许该布置。
在机器10操作期间，灰尘和碎屑积聚在碎屑出口23附近。在机器10使用期间，密封件123通过真空作用保持封闭。在没有叶轮121转动的情况下，碎屑强迫打开密封件123并且通过开口124从漏斗箱18落出来。在一个示例中，开口124位于延伸导管125的端部附近，所述延伸导管125至少部分地位于机器10的前漏斗13内。从漏斗箱18落出的灰尘和碎屑被引导通过延伸部125并且通过开口124落到漏斗13的表面上。
在过滤器摇动过程期间，马达驱动的偏心质量件45施加振动到过滤器19，以便驱逐灰尘和碎屑的积聚物。可以设想到用于开始清洁循环的多种装置。在一个优选的实施例中，在每次真空系统关闭之后激活摇动马达44。在另一个实施例中，经由机器控制器响应于过滤器19上的压差变化而控制摇动马达44。也可以在过滤器箱18处安装用于低于大气压的压力的压力开关，该压力开关的一个压力端口连接到通向排气扇的管道并且其另一个压力端口向大气开放。在正常使用中，随着灰尘逐渐积聚在过滤器上，压差将升高。当压差到达预定值时，压力开关将用信号通知控制器以开始自动的过滤器清洁循环。
图13和14是过滤器箱18和预滤器17的剖视操作视图，其示出大致由箭头指示的气流。在操作中，含尘气流首先通过预滤器17并且在进气开口22处进入过滤器箱19。在叶轮121激活时空气被抽吸通过过滤器箱18并且在出气口24处朝向机器的后部排出，所述叶轮121通过真空风扇马达30驱动。除了包含圆柱形过滤器19以外，过滤器箱18还限定有真空风扇壳体，以用于抽吸空气通过过滤器和导管131并且通过导管132将空气引导出去，所述导管132具有随着从叶轮132延伸到出口124而扩展的横截面。在本发明的一个示例中，过滤器箱18是转动模制的聚合物部件。
申请人已经发现封闭面的叶轮21可以与包括“三维”卷动导管132的低成本塑性过滤器箱壳体80组合。“三维”卷动导管132允许在较小的占地面积中使用较大直径的封闭面的叶轮21。较大直径的封闭面的叶轮21以较低的转速转动，这导致包括以下的若干优点：
＊驱动封闭面的叶轮21的液压马达30在通常优选的液压马达操作范围内操作。在历史上，现有技术的机器为非典型的高速液压马达付出了高的价格。
＊以低速转动封闭面的叶轮21产生较小的噪声。
＊封闭面的叶轮21与工业上常见的开放面叶轮相比在安装方面要求低得多。卷动导管132被转动铸到过滤器壳体中，由此去掉了许多部件。
一体式塑性过滤器壳体80的一个优点在于其可以具有复杂的空气通路并且若干装置可以安装或附装在壳体内或壳体上。这允许便宜的紧凑壳体80用于包括空气通路、容纳过滤器19、容纳过滤器摇动机构40、容纳风扇叶轮21及其马达30在内的多重目的，并且其包含由卷动导管132限定的复杂形状的室。
在操作这，通过真空风扇21的作用将空气抽吸通过过滤器19。空气流过过滤器19，然后流过导管125并进入风扇21的中心。风扇21的旋转使得空气被抽吸通过封闭的叶轮。空气从叶轮21排入膨胀室132中。室132用于围绕已知风扇组件的渐开线的类似功能，但是以不同的方式实现。大多数渐开线相对于风扇的轴沿径向逐渐扩展其横截面流动面积，但是室132由于其体积相对于风扇的轴沿轴向扩展而是独特的。空气绕其行进并排出到另一短管道中。然后该管道将空气引导到安装在共用壳体上的过渡件，在该处空气离开壳体。现有技术包括风扇蜗壳，其中室的体积相对于风扇的轴沿径向和轴向两者扩展。与此相比，卷动导管132仅仅轴向扩展。
图15是壳体80的视图，示出了沿着壳体80的底部以大体圆形方式延伸的扩展室/卷动导管132。
图16是叶轮21和马达30以及叶轮盖161的视图。
图17-19是示出导管132的过滤器箱壳体18的剖视图。
图20是移除了盖161的过滤器箱18的视图。
图21是通过叶轮21所取的过滤器箱18的剖视图。图22示出在未容纳的叶轮和位于具有轴向扩展室的壳体中的叶轮之间的比较期间收集的数据。
虽然已经详细地说明本发明及其优点，但应理解，可以在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，进行多种改变、替换和改造。此外，本发明的范围不限于本说明书中说明的工艺、机器、制造、物质成分、装置、方法以及步骤的特定实施例。本领域的技术人员将从本发明的公开内容容易地理解，根据本发明可以使用执行与此处说明的相对应的实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的现有的或者以后待发展的工艺、机器、制造、物质成分、装置、方法或者步骤。因此，所附权利要求书意欲在其范围内包括这些工艺、机器、制造、物质成分、装置、方法或者步骤。

Claims (6)

1.一种用于移动式表面养护机器的过滤器系统，包括：
适于从清扫刷子(12)接收碎屑的漏斗(13)，所述漏斗接收来自清扫刷子的碎屑并且在漏斗倾卸过程期间提升；
过滤器箱(18)，所述过滤器箱容纳真空风扇叶轮(16)和圆柱形过滤器(19)并相对于所述漏斗(13)设置在外部，所述真空风扇叶轮绕旋转轴线旋转，所述过滤器箱(18)与所述漏斗(13)空气连通以支持通过所述漏斗(13)和所述圆柱形过滤器(19)的基于真空的气流，并且所述过滤器箱(18)限定轴向扩展的扩展室(132)，所述扩展室围绕所述真空风扇叶轮(16)的径向周边，所述扩展室(132)的横截面面积随着扩展室(132)绕所述真空风扇叶轮(16)行进而增大，其中所述扩展室(132)的中心处是在过滤器(19)内部和风扇叶轮(16)中心之间的导管(131)，所述漏斗在漏斗倾卸过程期间与过滤器箱(18)分离：以及
位于过滤器箱(18)和漏斗(13)之间的延伸导管(125)，其用于使来自过滤器箱(18)的灰尘和碎屑进入漏斗(13)中，所述延伸导管(125)具有密封件(123)，该密封件在机器使用期间通过真空作用保持封闭，并且在没有叶轮(16)转动的情况下打开，以允许碎屑通过开口(124)并落到漏斗(13)的表面上。
2.根据权利要求1所述的过滤器系统，其中，所述真空风扇叶轮(16)是封闭的叶轮。
3.根据权利要求1所述的过滤器系统，其中，所述扩展室(132)由轴向扩展的卷动件限定，所述卷动件绕所述真空风扇叶轮(16)中心定位，并且所述扩展室(132)的外壁在距所述真空风扇叶轮(16)的中心大体恒定的距离处沿所述旋转轴线的方向延伸。
4.根据权利要求2所述的过滤器系统，还包括从所述过滤器(19)的表面驱逐灰尘和碎屑的过滤器摇动机构(40)，所述灰尘和碎屑积聚在过滤器箱(18)的底部上。
5.一种为移动式表面养护机器过滤空气的方法，包括：提供具有内部体积的模制塑性过滤器箱(18)，过滤器(19)布置在所述内部体积中，所述过滤器箱(18)限定轴向扩展的真空扩展室(132)的至少一部分，其中真空风扇叶轮(16)由所述真空扩展室(132)围绕，并且
由所述真空风扇(16)抽吸空气通过所述过滤器(19)，其中抽吸的空气通过所述轴向扩展的真空扩展室(132)排出，并且所述真空扩展室(132)的横截面面积随着该真空扩展室(132)绕所述真空风扇叶轮(16)行进而增大；
在真空风扇(16)未操作时，使灰尘和碎屑从所述过滤器箱(18)通过延伸导管(125)并通过碎屑出口(23)进入漏斗(13)中；并且
在漏斗倾卸过程期间使所述过滤器箱(18)与所述漏斗(13)分离。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述扩展室(132)保持距中心大体恒定的径向距离。
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