CN108778533B - 硅酮橡胶泡沫刷子 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于清洁和预处理太阳能面板的方法和装置。所述装置是刷子(1000)，所述刷子包括挤压件(1002)，具有附接到其上的由硅酮泡沫橡胶材料制成的清洁元件。所述片(2000)的自由端(2002、2004)各自限定了刷子的翼片。具有两个自由端(2002、2004)的硅酮泡沫橡胶材料片(2000)可以附接到芯构件，使得所述两个自由端远离所述芯构件延伸以形成翼片。可以通过用硅酮泡沫橡胶材料的所述翼片擦刷太阳能面板表面来清洁所述太阳能面板。还可以通过用硅酮泡沫橡胶材擦刷所述太阳能面板表面来对所述太阳能面板进行预处理。

Description

硅酮橡胶泡沫刷子

相关申请的交叉引用

本专利申请根据美国法典第35节第119(e)条要求2016年3月4日提交的标题为“Silicone Rubber Foam Brush”的美国临时申请序列号62/303,958的优先权，所述美国临时申请的全部内容通过引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及刷子元件，且更具体地说，涉及硅酮泡沫橡胶刷子。

背景技术

各种设计的清洁刷子已经用于各种工业、商业和消费者应用。典型的合成泡沫材料已经用于某些清洁应用中，例如清洁汽车。这些合成泡沫材料提供优于非织造材料的益处，因为它们不吸水。此外，这些合成泡沫材料还可以抵抗污垢和碎屑积聚并留在材料中。当污垢浸渍材料在随后的清洁操作期间与清洁表面接触时，保持在清洁材料中的污垢和碎屑会刮擦清洁表面。尽管典型的合成泡沫材料提供了益处，但仍需要改善的清洁性能。

本发明解决了与清洁刷子相关的这些和其他限制。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种在太阳能面板的表面上执行清洁、磨光和抛光动作中的至少一者的方法。所述方法包括提供芯构件和提供至少一个材料片的步骤。所述至少一个材料片由闭孔硅酮泡沫橡胶构成并且具有第一自由端部分。所述至少一个材料片附接到所述芯构件，其中所述第一自由端部分远离所述芯构件延伸。所述方法包括致使芯构件沿第一方向移动使得至少一个材料片的一部分以重复图案与太阳能面板的表面接触的步骤。所述方法还包括致使芯构件沿第二方向移动使得芯构件沿太阳能面板的区域移动以便执行清洁、磨光和抛光中的至少一者的步骤。

根据另一方面，所述方法还包括提供邻近所述至少一个材料片的尾侧安置的柔性结构元件的步骤，其中所述柔性结构元件被配置为在接触期间增加至少一个材料片和表面之间的压力。

根据又一方面，第一方向是旋转方向，并且其中第二方向是平移方向。

根据另一方面，改善了太阳能面板的光传输特性。

根据又一方面，所述至少一个材料片包括第二自由端部分和安置在所述第一自由端部分和所述第二自由端部分之间的中间部段，并且其中所述中间部段的至少一部分附接到所述芯构件且第一自由端部分和第二自由端部分远离芯构件延伸。

根据另一方面，芯构件包括邻近每个所述材料片的附接的平坦表面。

根据另一方面，提供了一种在表面上执行清洁、磨光和抛光动作中的至少一者而不需要水的方法。所述方法包括提供芯构件和提供至少一个材料片的步骤。所述至少一个材料片由闭孔硅酮泡沫橡胶构成并且具有第一自由端部分。所述至少一个材料片附接到所述芯构件，其中所述第一自由端部分远离所述芯构件延伸。所述方法包括致使芯构件沿第一方向移动使得至少一个材料片的一部分以重复图案与表面滑动接触的步骤。所述至少一个材料片与所述表面之间的滑动接触在压力和相对速度下发生，所述压力和相对速度足以产生导致清洁、磨光和抛光中的至少一者的力。

根据另一方面，第一方向是旋转方向。

根据又一方面，第二方向是平移方向。

根据又一方面，所述方法包括提供邻近所述至少一个材料片的尾侧安置的柔性结构元件的步骤，其中所述柔性结构元件被配置为在滑动接触期间增加至少一个材料片和表面之间的压力。

根据另一方面，所述表面是太阳能面板，并且改善了太阳能面板的光传输特性。

根据又一方面，所述至少一个材料片包括第二自由端部分和安置在所述第一自由端部分和所述第二自由端部分之间的中间部段，并且其中所述中间部段的至少一部分附接到所述芯构件并且所述第一自由端部分和所述第二自由端部分远离所述芯构件延伸。

根据另一个方面，其中芯构件包括邻近每个所述材料片的附接的平坦表面。

根据另一方面，提供了一种被配置为在表面上执行清洁、磨光和抛光动作中的至少一者的刷子。刷子包括具有中心轴线和周边的芯构件。刷子包括由闭孔硅酮泡沫橡胶构成的至少一个材料片，并且具有至少第一自由端部分。所述至少一个材料片附接到所述芯构件，其中所述至少第一自由端部分远离所述芯构件的周边延伸，使得所述材料附接基本平行于所述芯构件的中心轴线。芯构件包括邻近每个所述材料片的附接的平坦表面。芯构件和至少一个材料片被配置为在至少第一方向上相对于表面相对移动。沿第一方向的运动致使至少一个材料片的至少第一自由端部分以非零速度接触表面，并且至少一个材料片的至少第一自由端部分的运动在表面上产生清洁、磨光和/或抛光动作中的至少一者。

根据另一方面，芯构件限定了基本上圆柱形的构件，所述基本上圆柱形的构件具有邻近每个平坦表面的弯曲部分。

根据又一方面，芯构件的刚度超过至少一个材料片的刚度。

根据另一个方面，芯构件被配置为在第一方向上相对移动，使得芯构件被配置为移动并且表面基本上是静止的。

根据又一方面，芯构件被配置为在第一方向上相对移动，使得芯构件被配置来相对于移动表面保持基本上静止。

根据另一方面，芯构件的第一移动方向是平移移动。

根据另一个方面，芯构件的第一移动方向是旋转移动。

根据又一方面，芯构件和至少一个材料片被配置为在至少第二方向上移动。

根据又一方面，第二移动方向是围绕芯构件的中心轴线旋转的。

根据另一方面，所述至少一个材料片包括第二自由端部分和安置在所述第一自由端部分和所述第二自由端部分之间的中间部段，并且其中所述中间部段的至少一部分附接到所述芯构件，且第一自由端部分和第二自由端部分远离芯构件的周边延伸。

根据又一方面，所述至少一个材料片的中间部段包括第一部分和第二部分，并且所述中间部段的第一部分在第一位置处附接到芯构件且所述中间部段的第二部分在第二位置处附接到芯构件。

根据又一方面，所述至少一个材料片的中间部段的第三部分安置在所述第一部分和所述第二部分之间，并且其中所述第三部分围绕所述芯构件的周边在所述第一位置和所述第二位置之间延伸。

根据另一方面，芯构件包括至少一个c形沟道凹槽，并且至少一个材料片通过c形沟道凹槽附接到芯构件。

根据又一方面，所述至少一个材料片包括第二自由端部分和安置在第一自由端部分和第二自由端部分之间的中间部段，并且其中所述中间部段的至少一部分保持在c形沟道凹槽中。

根据又一方面，刷子包括至少一个固定杆，其中所述杆安置在c形沟道凹槽内，以将材料片的中间部段保持在c形沟道凹槽内。

根据又一方面，刷子包括至少一个固定线圈，其中所述线圈安置在c形沟道凹槽内，以将材料片的中间部段保持在c形沟道凹槽内。

根据另一方面，提供了一种预处理太阳能面板的表面的方法。所述方法包括以下步骤：提供具有闭孔硅酮泡沫橡胶翼片的刷子，并使用刷子擦刷表面，直到实现太阳能面板的性能提高。

根据另一方面，太阳能面板暴露于大约7,000次擦刷循环。

根据另一方面，提供了一种在太阳能面板的表面上执行清洁、磨光和抛光动作中的至少一者的方法。所述方法包括提供第一支撑件和第二支撑件并提供带的步骤。带由闭孔硅酮泡沫橡胶构成，并且带围绕第一支撑件和第二支撑件延伸。所述方法包括致使支撑件旋转使得带的一部分以重复图案与太阳能面板滑动接触的步骤。带和太阳能面板之间的滑动接触在压力和相对速度下发生，所述压力和相对速度足以产生导致清洁、磨光和抛光中的至少一者的力。

根据另一方面，改善了太阳能面板的光传输特性。

根据另一方面，提供了一种在太阳能面板的表面上执行清洁、磨光和抛光动作中的至少一者的方法。所述方法包括提供背衬板和提供衬垫的步骤。衬垫由闭孔硅酮泡沫橡胶构成，并附接到背衬板。所述方法包括致使背衬板移动使得衬垫的一部分以重复图案与太阳能面板滑动接触的步骤。衬垫和太阳能面板之间的滑动接触在压力和相对速度下发生，所述压力和相对速度足以产生导致清洁、磨光和抛光中的至少一者的力。

根据另一方面，改善了太阳能面板的光传输特性。

根据另一方面，提供了一种被配置为在太阳能面板表面上执行清洁、磨光和抛光动作中的至少一者的表面处理工具。所述工具包括第一支撑件和第二支撑件以及带。带由闭孔硅酮泡沫橡胶构成，并且带围绕第一支撑件和第二支撑件延伸。支撑件被配置为旋转，使得带的一部分以重复图案与太阳能面板滑动接触。带和太阳能面板之间的滑动接触在压力和相对速度下发生，所述压力和相对速度足以产生导致清洁、磨光和抛光中的至少一者的力。

根据另一方面，第一支撑件和第二支撑件各自限定基本上圆柱形的构件。

根据又一方面，第一支撑件和第二支撑件各自具有超过带的刚度的刚度。

根据另一方面，提供了一种被配置为在太阳能面板表面上执行清洁、磨光和抛光动作中的至少一者的表面处理工具。所述工具包括背衬板和衬垫。衬垫由闭孔硅酮泡沫橡胶构成，并且衬垫附接到背衬板。背衬板被配置为移动使得衬垫的一部分以重复图案与太阳能面板滑动接触。衬垫和太阳能面板之间的滑动接触在压力和相对速度下发生，所述压力和相对速度足以产生导致清洁、磨光和抛光中的至少一者的力。

根据另一方面，背衬板被配置来以至少一个左右运动、前后运动、扭转运动和轨道运动及其组合的方式移动。

根据又一方面，其中背衬板的刚度超过衬垫的刚度。

附图说明

图1A示出了根据本发明的一个实施方案的用刷子擦刷后对太阳能面板的影响；

图1B示出了根据本发明的一个实施方案的用刷子擦刷后对太阳能面板的影响；

图1C示出了根据本发明的一个实施方案的用刷子擦刷后对玻璃的影响；

图2示出了具有C形沟道凹槽的细长结构构件的截面图，所述细长结构构件具有根据第一布置的刷子翼片；

图3A示出了具有C形沟道凹槽的细长结构构件的截面图，所述细长结构构件具有根据第二布置的刷子翼片；

图3B示出了具有C形沟道凹槽的细长结构构件的截面图，所述细长结构构件具有根据另一布置的刷子翼片和柔性构件；

图3C是根据本发明的至少一个实施方案的穿插通过材料的线圈形元件的透视图；

图4A是根据一种布置的线圈形元件在插入到c形沟道的凹槽中之前的侧视图；

图4B是根据另一布置的线圈形元件在插入到c形沟道的凹槽中之前的侧视图；

图5A是图4A的经偏置的线圈形元件在插入到c形沟道的凹槽中之前的侧视图；

图5B是图4B的经偏置的线圈形元件在插入到c形沟道的凹槽中之前的侧视图；

图6A是图4A的线圈形元件在插入到c形沟道的凹槽中之后的侧视图；

图6B是图4B的线圈形元件在插入到c形沟道的凹槽中之后的侧视图；

图7A是图4A的线圈形元件在插入到c形沟道的凹槽中之后的正视图；

图7B是图4B的线圈形元件在插入到c形沟道的凹槽中之后的正视图；

图8是根据本发明的至少一个实施方案的从c形沟道的凹槽移除线圈形元件的正视图；

图9示出了表面处理工具的截面图和透视图，所述表面处理工具具有两个支撑件和在它们之间延伸的带；并且

图10示出了具有背衬和衬垫的表面处理工具的立视图。

具体实施方式

通过概述和介绍，结合一个或多个实施方案描述了本发明，在所述一个或多个实施方案中，提供硅酮泡沫材料以执行表面的清洁、磨光和抛光中的一者。硅酮泡沫材料可以由芯构件支撑，所述芯构件可以是C形沟道挤压件以提供可旋转的刷子。硅酮泡沫刷子可以用于各种清洁应用，但是已经发现它在太阳能面板的干式清洁期间提供了显著的益处，如下面更详细地讨论的。硅酮泡沫材料是闭孔硅酮泡沫。硅酮泡沫可以多个片的形式提供。泡沫片的厚度和尺寸基于清洁目标的设计要求来选择。例如，可以在需要增加刷子力情况下提供较厚的片材料。

与标准刷子设计和材料相比，使用闭孔硅酮泡沫橡胶材料提供了显著的改善。发现使用闭孔硅酮泡沫作为刷子材料在清洁操作期间提供润滑效果。减少刷子和清洁表面之间的摩擦对于减少对刷子材料的磨损以及对清洁表面的磨损是相当重要的。同样，当被清洁的表面是太阳能面板时，防止对清洁表面的磨损是特别重要的，因为对太阳能面板的玻璃表面/抗反射涂层的损坏随着时间的推移会显著影响太阳能面板的性能。在干式清洁太阳能面板表面的特定应用中，据观察，硅酮材料本身似乎在刷子和清洁表面之间提供润滑效果。这种润滑效果减少了对刷子材料和清洁表面两者的磨损和损坏。

通常，在清洁太阳能面板表面期间使用水和/或肥皂。然而，由于闭孔硅酮橡胶的润滑效果，太阳能面板可以在不使用肥皂和/或水的情况下进行干式清洁。与使用肥皂和水相比，使用提供润滑效果的闭孔硅酮泡沫橡胶显著地减少了清洁太阳能面板的时间、成本和对环境的影响。与向太阳能面板(可能位于偏远的干旱地区)提供水、将水和肥皂施加到面板以及环境处理废水和肥皂的成本和工作相关联的基础设施可以被避免。因此，使用硅酮泡沫橡胶而不需要水，并且也不需要肥皂可以在性能、成本、效率和对环境的影响方面提供显著的优点。

除了它的润滑效果外，闭孔硅酮泡沫橡胶还可以防止水分、灰尘和碎屑滞留在刷子材料的结构中。因此，如果存在水分，则刷子会防止积水，而水分会由于增加重量和/或重量的不平衡影响到刷子的性能。防尘和防碎屑滞留减少灰尘和碎屑将损坏清洁表面的可能性。与使用典型合成泡沫的设计相比，闭孔硅酮橡胶还具有更高的弹性。闭孔硅酮泡沫橡胶的较高弹性提高了刷子的性能，因为闭孔硅酮泡沫橡胶在刷子旋转时能够更好地与清洁表面相贴合，尤其是在高旋转速度下。刷子与表面贴合的能力增加了刷子和表面之间的接触表面积，这提高了清洁效率。闭孔硅酮泡沫橡胶也耐紫外线，并且具有良好的强度和耐久特性。因此，本发明的闭孔硅酮泡沫橡胶刷子特别适合于高要求的应用，例如暴露于恶劣的户外环境的太阳能面板的清洁。然而，闭孔硅酮泡沫橡胶刷子的特性适合于许多清洁应用，包括传统的湿式清洁刷子应用。

闭孔硅酮泡沫橡胶刷子在太阳能面板清洁应用中提供了另一个意想不到的益处，因为使用闭孔硅酮泡沫橡胶刷子提高了太阳能面板收集光并将光转换成电的效率。根据一项实验，太阳能面板暴露20年相当于每天用各种刷子材料清洁暴露在沙子中的太阳能面板。在擦刷之前、擦刷之后测试太阳能面板的性能，并且然后在用水清洗之后再次测量太阳能面板的性能。还用扫描电子显微镜对面板的表面进行成像以检测表面磨损。图1A中示出了测试的结果。

参考图1A，在显微镜图像中可以看到由于用尼龙、布和闭孔硅酮泡沫橡胶(“橡胶”)进行各种擦刷而导致的太阳能面板表面磨损。用尼龙刷子擦刷的表面具有深的、平行的非反射涂层刮擦。布刷子将防反射涂层磨损得如此严重，以致于其在某些地方留下多个孔。硅酮橡胶泡沫刷子(“橡胶”)留下交叉影线图案的标记，但与尼龙刷子和布刷子相比，它们不是很深。

还使用太阳能电池测试设备测试了面板，所述测试设备测量太阳能电池在标准光/温度条件下的电流产生。电流产生与电池正接收的光量(通过玻璃/涂层/污垢)成比例。这是确定清洁溶液、表面涂层或电池组成的性能的标准方法。在擦刷之前最初逐个测量各电池，结果示出在图1A的图表中，示出为柱“a”(至少2个独立电池，分多次测量)。使电池循环通过磨损试验并再次测量性能(柱“b”)。然后用水清洗面板并再次测量面板(柱“c”)。

对于用尼龙刷子清洁的电池，电池的性能在整个过程中保持恒定。尽管抗反射涂层经历了严重的磨损，但是不足以在标准条件下使电池的性能大量改变。

对于用(无纺)布刷子清洁的细胞，在磨损试验之后性能下降。然而，尽管抗反射涂层受损，但在用水清洗之后，性能几乎恢复到磨损测试之前的水平。

在硅酮橡胶泡沫刷子的情况下，观察到电池效率的明显提高，如图表的柱b和柱c所示。在擦刷和清洗之后，用闭孔硅酮泡沫刷子擦刷的太阳能电池产生了1.02以上的归一化开路电流。此外，参考图1B和1C，数据分别指示太阳能面板性能和玻璃透射率的改善。虽然没有最终理解这种改善的原因，但据信这是由于用闭孔硅酮泡沫橡胶擦刷引起的微观水平的表面的非线性粗糙化。表面粗糙化可能破坏表面的均匀性并使更多的光通过。太阳能面板的性能的这种改善指示用硅酮橡胶泡沫刷子进行清洁不仅有利于清洁的目的，而且太阳能面板性能可以通过用闭孔硅酮泡沫橡胶擦刷而从预部署处理中受益。因此，可能是有用的是，在模拟清洁循环中使太阳能面板表面暴露于用闭孔硅酮橡胶泡沫刷子进行的擦刷，直到实现太阳能电池的效率提高。作为一个示例，可能是有益的是，将太阳能面板表面暴露于大约7,000个清洁循环，其中刷子从面板的表面移除沙子。

参考图2，根据一个实施方案示出了闭孔硅酮泡沫橡胶刷子1000。刷子1000包括挤压件1002，挤压件1002具有提供用于附件的机械附接的结构的截面。挤压件1002包括围绕其周边的C形沟道凹槽1020。C形沟道还包括嘴部1026和附接到嘴部的任一侧的两个相对的唇缘1022A和1022B。将闭孔硅酮泡沫橡胶材料片200附接到挤压件1002，使得所述片固定在两个相邻的C形沟道凹槽中，以形成从挤压件延伸的两个刷子翼片2002和2004。片2000的自由端2002和2004各自限定了刷子的翼片。片2000的中间部分2006固定到挤压件1002。中间部分2006的第一部段2008插入在第一C形沟道1020中。中间部分2006的第二部段2010插入在第二C形沟道1020中。中间部分2006的第三部段2012围绕挤压件1002的外周边的一个部段在两个C形沟道之间延伸。附接杆2050和2052安置在C形沟道中的每一者内，并且定位成使得片材料安置在挤压件1000与附接杆2050和2052之间。附接杆2050和2052将泡沫片固定在适当位置。因此，以这种方式将两个泡沫片附接到挤压件1002导致刷子具有四个翼片。作为另一示例，挤压件可以包括或多或少的C形沟道，以便提供具有或多或少的用于材料片的附接点的芯构件。因此，芯构件可包括围绕其周边(且更具体地是外周边)安置并从其延伸的不同数量的翼片。翼片可以成对布置，使得它们安置在芯构件的相对侧上。在其他布置中，翼片可围绕芯构件的外周边以相等的间距间隔开，以便提供围绕芯构件的平衡分布。在清洁、磨光或抛光操作期间，翼片的自由端部分和/或更近端部段可以接触表面，这取决于速度、刚度(弯曲)和/或翼片与表面的间距。因此，翼片的一部分与表面滑动接触，以执行清洁、磨光或抛光操作。

参考图3A，根据一个实施方案示出了闭孔硅酮泡沫橡胶刷子3000。刷子3000包括挤压件3002，挤压件3002具有提供用于附件的机械附接的结构的截面。挤压件3002包括围绕其周边的C形沟道凹槽3020。C形沟道还包括嘴部3026和附接到嘴部的任一侧的两个相对的唇缘3022A和3022B。闭孔硅酮泡沫橡胶材料片4000在每个C形沟道处附接到挤压件3002。所述片被折叠以形成双侧翼片4002。翼片4002的中间区域4004可包括填充物材料(例如，第二膨胀泡沫)，其为硅酮泡沫橡胶翼片提供机械支撑。可以选择提供柔性结构支撑的填充物材料，以便基于填充物材料的特性实现刷子翼片的所需质量、刚性、惯性和接触轮廓。

作为另一示例，参考图3B，除了填充物材料之外或作为填充物材料的替代，可以包括一块弹簧钢4005以提供额外的刚度。弹簧钢可以增加在擦刷期间施加到表面的压力，使得压力足以在表面上执行清洁、磨光和/或抛光操作。在图3B所示的布置中，弹簧钢4005安置在折叠片的内侧上，而外侧可用于滑动地接触表面。在这种结构布置中，弹簧钢与翼片材料的尾侧相邻，而不管翼片的移动方向如何，因为前侧(即，与表面接触的一端)位于折叠片的外侧上。在其他布置(例如，图4A-4B的非折叠翼片布置)中，柔性结构元件(例如，弹簧钢、填充物背衬、其他足够刚性的构件等)可定位成与翼片的尾侧(即，非收缩侧)相邻。柔性结构元件可以沿翼片的整个宽度延伸，并且还具有与翼片类似的高度。在其他布置中，柔性结构元件可以具有小于翼片宽度的宽度和/或可以具有小于翼片高度的高度。

如图3A和B所示，挤压件包括四个C形沟道。作为另一示例，挤压件可以包括或多或少的C形沟道，以便提供具有或多或少的用于材料片的附接点的芯构件。因此，芯构件可包括围绕其周边(更具体地是外周边)安置并从其延伸的不同数量的翼片。翼片可以成对布置，使得它们安置在芯构件的相对侧上。在其他布置中，翼片可围绕芯构件的外周边以相等的间距间隔开，以便提供围绕芯构件的平衡分布。

在2017年2月6日提交且标题为“Tool-Less Spring Attachment to C-Channeland Method of Using Same”的共同未决的美国专利申请序列号15/425,441中公开了可用于固定形成刷子清洁表面的硅酮泡沫橡胶材料(例如，硅酮泡沫橡胶材料片4000)的其他结构，所述专利申请如同完整阐述一样特此以引入方式全部并入本文中。在一个实施方案中，线圈形元件100连接到硅酮泡沫橡胶材料104，所述硅酮泡沫橡胶材料将附接到c形沟道或从c形沟道拆开。线圈形元件可以由多种材料制成，这些材料足够耐用并且可以响应于所施加的力而弹性地压缩。在某些实施方案中，线圈形元件是钢弹簧或塑料弹簧。在其他实施方案中，线圈形元件具有涂层或由较软/柔性材料制成，以避免沿着线圈的节距在每个线圈元件处具有尖锐边缘。

在特定实施方案中，如图3C所示，至少一个相对薄的硅酮泡沫橡胶材料片104连接到线圈形元件100。在某些结构中，硅酮泡沫橡胶材料可以在没有任何连接适配器或粘合剂的情况下使用，因为线圈形元件100可以直接穿插通过硅酮泡沫橡胶材料104。一种类型的连接器或适配器可以是缝合或以其他方式附接到待连接的硅酮泡沫橡胶材料104的额外的材料层或延伸部。然后，将线圈形元件连接到额外的层或延伸部。在一个实施方案中，线圈形元件仅连接到额外层或延伸部。这种配置对于某些应用可能是有用的，在这些应用中不希望用线圈形元件刺穿硅酮泡沫橡胶材料。在另一实施方案中，线圈形元件连接到额外层或延伸部和硅酮泡沫橡胶材料104本身。在一个实施方案中，在硅酮泡沫橡胶材料104中刺穿出孔103，使得线圈形元件100可穿插通过硅酮泡沫橡胶材料104。在另一实施方案中，线圈形元件100具有刺穿尖端，所述刺穿尖端的压缩强度被选择为足以刺穿薄材料而在不会使其线圈形状永久变形，包括恰好邻近刺穿尖端的线圈形元件的区段。通过将端部102馈送穿过硅酮泡沫橡胶材料104中的孔103，可以使线圈形元件100穿插通过所述材料。在另一实施方案中，使用粘合剂将硅酮泡沫橡胶材料104附接到线圈形元件100，使得应力分布在更大的区域上，而不是仅仅在线圈形元件100与硅酮泡沫橡胶材料104的接触点处。如下面更详细讨论，密封剂可以进一步用于将应力分布在更大的区域上并且加强线圈形元件100与硅酮泡沫橡胶材料104的连接。可以使用将线圈形元件连接到硅酮泡沫橡胶材料的其他方法。

在其他实施方案中，线圈形元件用于安装传感器或沿着使用铝挤压件(例如c形沟道)构建的设备的凹槽或在所述凹槽内布线。

在本发明的另一方面，线圈形元件100、110具有天然的、未偏置的形状，如图4A和4B所示。c形沟道凹槽215的内部由壁210、211和212形成。它还具有从壁210到211的内部尺寸，以及尺寸小于从壁210到211的内部尺寸的孔口。在一些实施方案中，如图4A所示，线圈形元件100的尺寸与c形沟道200的孔口201的大小相同或比它更宽，但是小于c形沟道凹槽的内部的宽度(从壁210到211)。这使得线圈形元件100能够通过孔口201导航并且停留在c形沟道凹槽215内而不会从孔口中掉出。当线圈形元件100与c形沟道200的长度相同或接近时，可以使用这种配置，使得线圈形元件100不会滑动到不适当的位置。如果线圈形元件仅覆盖c形沟道凹槽的部分，则重要的是固定线圈形元件，使得其不会沿凹槽滑动。线圈形元件100和硅酮泡沫橡胶材料104的一些用途可以在线圈形元件100和凹槽215之间形成牢固连接。例如，c形沟道的自旋旋转可产生离心力，所述离心力将线圈形元件100和硅酮泡沫橡胶材料104保持在适当位置。在其他实施方案中，如图4B所示，线圈形元件110的尺寸比孔口201和c形沟道凹槽的内部(从壁210到211)两者都宽。这使得线圈形元件能够摩擦地抵靠在凹槽215的内壁210、211、212上，这抑制或阻止线圈形元件从沟道释放并在其中滑动。正交地插入线圈形元件也可以阻止或防止滑动。

本发明的一个突出方面是，本发明使得能够在不需要工具且不需要接近c形沟道的端部的情况下附接到c形沟道凹槽以及从c形沟道凹槽拆开。因此，硅酮泡沫橡胶材料104或者传感器或线缆等不需要从c形沟道的端部滑动到凹槽中。具有在沿着凹槽的长度的任何地方附接材料或将材料从沿着凹槽的长度的任何地方拆开的能力在其中仅可接近c形沟道的一部分的系统中是特别有利的。沿着凹槽的长度而不是在端部插入材料还消除了对将用于拆卸和重装系统的工具的需要。线圈形元件可以跨越c形沟道凹槽的整个长度或其一部分，使得硅酮泡沫橡胶材料104仅在某些位置受到支撑。

在使用中，线圈形元件连接到所需的硅酮泡沫橡胶材料104，这可以通过穿插或粘合剂等方式实现。如上所述，线圈形元件在其未偏置状态下的尺寸大于c形沟道凹槽的孔口201的尺寸。在一些实施方案中，在连接之前将涂层施加到线圈形元件以避免其具有尖锐或粗糙的边缘。在其他实施方案中，如下面更详细地讨论，在将硅酮泡沫橡胶材料104连接到线圈形元件以防止撕裂之前或之后，可以向硅酮泡沫橡胶材料104添加加强件。然后，通过将线圈形元件扭转(且因此前进到沟道中)或挤压成偏置状态，将线圈形元件附接或安装到c形沟道凹槽。可以使用另一个力的施加来使线圈形元件进入偏置状态，例如手动施加的力。偏置状态由线圈形元件沿其长度的弹性压缩所致，而不是通过对其进行端到端压缩所致，如图5A和5B所示。必须施加足够的力以将线圈形元件偏置到小于或等于孔口201的尺寸的尺寸。图5A示出了偏置的线圈形元件100'，其被偏置到其中所述线圈形元件可以导航通过凹槽215的孔口201的点。然后将偏置的线圈形元件100'定位成使得其至少一部分位于c形沟道凹槽215中，如图4A所示。然后可以将偏置的线圈形元件100'恢复到其原始尺寸，所述原始尺寸小于c形沟道凹槽215的内部的尺寸但是大于孔口201的尺寸。

在另一实施方案中，如图5B所示，偏置的线圈形元件110'必须被偏置到其中所述线圈形元件可以导航通过凹槽215的孔口201的点。也就是说，它必须被偏置到小于或等于孔口201的尺寸的尺寸。然后，将偏置的线圈形元件110'定位成使得其至少一部分位于c形沟道凹槽215中，如图4B所示。然后，可以恢复偏置的线圈形元件110'，使得其接近其原始尺寸，所述原始尺寸大于孔口和c形沟道凹槽的内部两者。偏置的线圈形元件110'将膨胀，直到其摩擦地抵靠在c形沟道凹槽的内壁210、211、212中的至少一者上。依据c形沟道凹槽215和线圈形元件110的大小，线圈形元件110可以扩展到其原始尺寸或某个更小的尺寸。

在其他实施方案中，至少线圈形元件和硅酮泡沫橡胶材料104的连接到线圈形元件的顶部部分密封在一起。例如，密封剂可以沿着硅酮泡沫橡胶材料104的边缘或翼片延伸。在另一实施方案中，如果将额外的层附接到硅酮泡沫橡胶材料104，则密封剂可以沿着所述层的边缘或翼片延伸。密封剂的类型可包括硅酮、丙烯酸树脂、粘合剂、环氧树脂、蜡、聚氨酯或橡胶。密封方法可以包括浸渍、涂漆或喷涂，并且每种方法可以导致将线圈形元件的至少一部分和材料密封在一起，无论是沿着硅酮泡沫橡胶材料104的边缘或翼片连续地，还是以其他方式。密封剂用作额外的加强层并且有助于沿着硅酮泡沫橡胶材料104或额外层的长度分布任何应力(视情况而定)，而不是仅仅在线圈形元件和材料之间的接触点处分布任何应力。这可以进一步防止或减少材料在与线圈形元件接触的点处的撕裂。

在一些实施方案中，当使用如图7A或7B所示的线圈形元件将硅酮泡沫橡胶材料104附接到c形沟道凹槽200时，限定清洁刷子。线圈形元件可以直线或正交方式附接到c形沟道凹槽。

线圈形元件可以与其插入类似的方式被移除，其中线圈形元件被偏置，使得其可以被导航出c形沟道凹槽的孔口201。

图6A、6B、图7A和7B示出了本发明的另一方面，其中线圈形元件101、111的端部分延伸到孔口201的外部。端部分101、111从c形沟道凹槽中突出，使得它易于接近并且功能类似于拉环或充当拉动点。在使用中，这可以通过在插入之前将端部分101、111以一定角度定位或在插入之后使端部分101、111弯曲使得其延伸出c形沟道凹槽来实现。图8表明端部分101可以从c形沟道凹槽中拉出，从而移除线圈形元件100和附接在其上的硅酮泡沫橡胶材料104。

在其他实施方案中，硅酮泡沫橡胶材料104可以在其中线圈形元件穿过硅酮泡沫橡胶材料104或其他薄弱点的点处被加强以防止撕裂。当使用聚合物材料(例如闭孔硅酮泡沫板)时，孔103的内壁可以被熔化以防止撕裂。替代性加强件可包括沿着硅酮泡沫橡胶材料104和线圈形元件100的接合处的胶缝(未示出)。

在连接到线圈形元件之后熔化材料可以具有其他优点。当材料与线圈形元件穿插在一起时，可能发生微裂纹。材料的熔化可有助于修补这些裂纹并防止线圈形元件进一步撕开或撕裂材料。

本发明的另一方面是使用装置将材料固定到线圈形元件，以防止围绕线圈形元件滑动或旋转。实现此目的的一种方法是通过将材料熔化到线圈形元件上。实现此目的的另一种方法是通过在材料和线圈形元件之间的接触点处将材料胶合到线圈形元件。依据所使用的材料，可以在一些接触点处施加胶水以实现固定连接。例如，可以在线圈形元件的一端或两端处，在它与材料相遇的地方，或者仅在弹簧进入材料的地方，施加胶点。本文所述的这些和所有固定方法可以在线圈形元件与材料连接之前、期间或之后施加，无论是通过穿插还是其他方式。

在本发明的另一方面，线圈形元件用于促进用新翼片替换刷子上的磨损了的翼片。在这种情况下，线圈形元件和/或材料可以是一次性的，使得如果它们在移除期间被损坏则无关紧要。当元件被移除时，材料也可以被移除。

此外，闭孔硅酮泡沫橡胶翼片材料可与布料(例如，非织造聚酯混纺布)结合或与布料一起使用，以提供混合刷子翼片。

参考图9，硅酮泡沫材料可以带500的形式提供。带500可以安置在两个支撑元件502和504周围并由所述两个支撑元件来支撑，所述支撑元件可以是圆柱形的挤压件。支撑件的刚度可超过带的刚度。可以旋转支撑元件中的一个或两个，以使带移动以相对于表面(例如，太阳能面板)滑动，以在表面上执行清洁、磨光或抛光操作中的一者。可以调节支撑元件之间的距离，以便调节带中的张力。

参考图10，硅酮泡沫材料可以衬垫600的形式提供。衬垫600可由背衬板602支撑。例如，衬垫可以使用粘合剂、钩环紧固件、夹子等来附接。背衬板的刚度可超过衬垫的刚度。背衬板602可以左右、前后、扭转、轨道或振动运动或其组合的方式移动。背衬板602的移动可以使衬垫相对于表面(例如，太阳能面板)滑动，以在表面上执行清洁、磨光或抛光操作中的一者。另外，背衬板可相对于表面上下移动，以调节表面和衬垫之间的压力。

本文中描述的刷子和工具可以各种方式移动来执行清洁、擦刷或抛光操作。例如，刷子可以经历局部化移动，其可以包括旋转、平移(例如，左右和/或前后)、扭转、轨道或振动移动。刷子的局部化移动可以在表面的局部区域上操作。另外，刷子还可以相对于表面进行宏观移动，使得可以擦刷表面的较大区域。例如，刷子可以安装到清洁机器人上，并且可以旋转芯构件以旋转翼片，并且机器人可以沿着表面移动。在其他布置中，刷子可以是静止的并且表面可以相对于刷子移动。因此，设想了刷子和工具的各种移动组合，以便使硅酮泡沫材料跨表面滑动，来执行清洁、擦刷或抛光操作。

令人惊讶的是，本发明人已经发现，当用于通常包括玻璃的太阳能面板表面上时，本文所述的硅酮泡沫刷子提供了显著的益处。作为另一示例，硅酮泡沫刷子可以用在玻璃上，所述玻璃是硬质、光滑、均匀的表面，据信由于与太阳能面板类似的原因，可能还因为闭孔硅酮泡沫橡胶刷子作用在包括基于硅的衬底的表面上的原因，而受益于本发明。在其他应用中，清洁、磨光和抛光可以是针对硬质光滑表面，例如当刷子对其起作用时的工业钉子或齿状物和其他金属。车身表面和零件属于这一类。可以通过本发明的刷子对石头、硬质塑料和可能的橡胶起作用。

虽然本发明已经参考其较佳实施方案特定示出和描述，但本领域技术人员应理解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下在其中做出形式和细节上的改变。应理解，本领域技术人员可以想到本发明的各种组合、替代和修改。本发明旨在涵盖落入所附权利要求书内的所有这些替代、修改和变化。

Claims (10)

1.一种被配置为在表面上执行清洁、磨光和抛光动作中的至少一者的刷子，其包括：

芯构件，所述芯构件具有中心轴线和周边；

材料片，所述材料片由闭孔硅酮泡沫橡胶构成并且具有至少第一自由端部分；以及

至少一个固定线圈，其中所述线圈安置在芯构件内，以将材料片的中间部段保持在芯构件内，

其中所述材料片附接到芯构件的附接区域，其中所述至少第一自由端部分远离所述芯构件的所述周边延伸，使得所述附接区域基本平行于所述芯构件的所述中心轴线；

其中所述芯构件包括邻近每个所述材料片的附接区域的平坦表面；

其中所述芯构件和所述材料片被配置为在至少第一移动方向上相对于所述表面移动，并且沿所述第一移动方向的运动致使所述材料片的所述至少第一自由端部分以非零速度接触所述表面；以及

其中所述材料片的所述至少第一自由端部分的运动在所述表面上产生所述清洁、磨光和抛光动作中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的刷子，其中所述芯构件限定基本上圆柱形的构件，所述基本上圆柱形的构件具有邻近每个平坦表面的弯曲部分。

3.根据权利要求1所述的刷子，其中所述芯构件的刚度超过所述材料片的刚度。

4.根据权利要求1所述的刷子，其中所述芯构件被配置为在所述第一移动方向上相对移动，使得所述芯构件被配置为移动并且所述表面是静止的。

5.根据权利要求1所述的刷子，其中所述芯构件被配置为在所述第一移动方向上相对移动，使得所述刷子被配置为静止并且所述表面被配置为移动表面。

6.根据权利要求1所述的刷子，其中所述芯构件的所述第一移动方向是平移移动或旋转移动。

7.根据权利要求1所述的刷子，其中所述芯构件和所述材料片被配置为在至少第二移动方向上移动。

8.根据权利要求7所述的刷子，其中所述第二移动方向是围绕所述芯构件的所述中心轴线旋转的。

9.根据权利要求1所述的刷子，其中所述芯构件包括具有孔口的凹槽，并且所述固定线圈位于芯构件的凹槽内。

10.根据权利要求9所述的刷子，其中所述固定线圈包括从芯构件的凹槽的孔口中突出的端部分以起到拉动点的功能。

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