CN1265990C - 除尘装置 - Google Patents

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Abstract

在除尘装置中，前气嘴装置(25)将气流沿覆盖在旋转刷(12)的上半部分(12a)上的外罩(15)的线形前端边(15a)喷到工件表面(11)上靠近旋转刷(12)的一个区域内。后气嘴装置(30)将气流沿外罩(15)的线形后端边(15b)喷到工件表面(11)上靠近旋转刷(12)的另一区域内。

Description

除尘装置
技术领域
本发明涉及除尘装置，其用于在对工件表面涂漆前从工件表面上除去外来尘粒、污粒、棉绒等(下文中统称为尘粒)，以便在令人满意的条件下对工件表面进行涂漆。
背景技术
在对汽车的车身表面进行涂漆的过程中，除非在涂漆前对存在于车身表面上的尘粒进行清洁，否则会产生不希望有的涂漆缺陷。为了避免这种涂漆缺陷，必须在对车身表面进行真正的涂漆之前采用除尘装置来去除粘附在车身表面上的尘粒。
在各种传统上已知的除尘装置中，在日本实用新型公开特许公报No.62—132776中公开了其中的一种，下面将详细地介绍这种除尘装置。
图13是此实用新型公开特许公报所公开的除尘装置100的剖视图。在这个所公开的除尘装置100中，除尘刷10l具有被外罩102所覆盖的上半部分．在外罩102的前端部分上连接了排出管103(在图13中只显示了其中的一个)，沿着排出管103的前下端并与之相邻地设置了一个附加旋转刷104，在外罩102的后端边附近设置有气嘴(鼓风狭槽)装置105。
为了从汽车的车身表面106上除去尘粒107，除尘装置100使除尘刷101沿箭头“b”所示方向旋转，同时沿箭头“a”所示方向向前运动。另外，除尘装置100通过气嘴装置105喷出气流，同时使附加旋转刷104沿箭头“c”所示方向旋转，这样，粘附在车身表面106上的尘粒107就从车身表面106上脱离或者或多或少地浮起。然后，这样分离出的尘粒107经旋转的除尘刷101而被引向排出管103。
与此同时，车身表面106被旋转的除尘刷101擦拭，使得最初被除尘刷101漏过且之后残留在车身表面106上未被除去的尘粒107从车身表面106上脱离或者或多或少地浮起，因此，新分离出的尘粒107也被引向排出管103。这样，就可以从车身表面106上除去粘附在车身表面106上的尘粒107，并将其通过排出管103排出。
气嘴装置105所喷出的气流还可以防止从车身表面106上分离出的尘粒107不希望有地逸出到除尘刷101之外。这样，除尘装置100可以从车身表面106上除去尘粒107，结果可以在车身表面的涂漆工序中避免出现涂漆缺陷。
然而，在包括有除尘刷101和附加旋转刷104的传统除尘装置100中，需要设置用于两个刷子101和104的两套单独的驱动装置。设置这两个刷子101和104及其两套驱动装置会使除尘装置100的结构复杂很多，并且增加了除尘装置100的成本。
另外，通常来说，在其上进行除尘操作的各汽车的车身表面106具有突出和下凹(凸起和凹陷)的角部和边缘部分。因此，当附加旋转刷104在除尘装置100相对于车身表面106的运动过程中到达一个相对较深的下凹角部时，除尘装置100可能会夹在这个角部中，这样它就不会再向前运动，因此车身表面106的下凹角部就无法被除尘刷101擦拭。
也就是说，在采用传统的除尘装置100时，很难使两个刷子101和104在适当的条件下与车身表面106可靠地接触，因此无法有效地从车身表面106上除去尘粒107。
应当注意，图13所示的除尘装置100包括多个与外罩102相连的排出管103，以便通过吸力将尘粒107从中排出。在图14中显示了安装有排出管103的示例性方式。
图14是传统除尘装置100的剖视图，其中特别显示了以预定间距与外罩102相连的排出管103；例如在日本公开特许公报No.HEI-5-169038中显示了类似的结构。存在于外罩102内、即存在于由外罩102所形成的除尘空间内的尘粒107如箭头所示地被沿箭头“d”方向作用的吸力吸到排出管103中。
然而在使用图14所示的结构时，吸力很难充分地作用在排出管103之间的空间108中，因此夹在这些空间108内的尘粒107无法通过排出管103排出。因此，所夹杂的尘粒107将被旋转的除尘刷101送回到车身表面106上，这就显著地影响了从车身表面106上有效地除尘。
发明内容
鉴于上述现有技术的问题，本发明的一个目的是提供一种改进的除尘装置，其可以采用简单的结构从工件表面上有效地除去尘粒。
为了实现上述目的，本发明提供了一种除尘装置，包括：基本上平行于将要除去尘粒的工件表面而设置的旋转刷；覆盖了旋转刷上半部分的外周的大致半圆柱形的外罩，此外罩具有一对基本上为半圆形的相对侧面和线形的前后端边；与外罩相连的排出管，旋转刷沿外罩相对于工件表面运动，从而从工件表面上除去尘粒，使得所除去的尘粒可被引向排出管；以及后气嘴装置，用于沿外罩的线形后端边将气流喷到工件表面上靠近旋转刷的另一区域上，其特征在于，具有固定到所述外罩的线形前端边上的前气嘴装置，用于沿外罩的线形前端边将气流喷到工件表面上靠近旋转刷的一个区域上；所述排出管通过锥形连接件与所述外罩相连，所述锥形连接件形成了一个排出通道，其在与所述外罩相邻的一端上具有较大的截面积，在与所述排出管相邻的另一端上具有较小的截面积。
在一个特定实施例中，后气嘴装置固定在外罩的后端部分上，而前气嘴装置固定在外罩的前端部分上。前气嘴装置可通过将气流喷到工件表面上而形成位于旋转刷之前的气帘。这样形成的气帘能够有效地防止尘粒向前扩散到旋转刷的外部。因此，不需要象传统除尘装置那样在外罩正前方设置另外的旋转刷。另外，通过可沿外罩的线形前端边将气流喷到工件表面上靠近旋转刷的区域上的前气嘴装置，可以有效地使粘附在工件表面上的尘粒从车身表面上脱离或者或多或少地浮起。这样，可以用旋转刷以明显提高的效率来擦去尘粒。
排出管最好通过锥形连接件与外罩相连，锥形连接件在其与外罩相邻的一端上具有较大截面积的开口，在其与排出管相邻或与外罩相对的另一端上具有较小截面积的开口。锥形连接件插入在排出管和外罩之间，锥形连接件上与外罩相邻的一端处的开口截面积大于其与排出管相邻的另一端处的开口截面积。具有较大截面积的开口的锥形连接件的一端通向由半圆柱形外罩所形成的预定除尘空间，使得可以有效地将浮起在外罩(即除尘空间)内的尘粒引向排出管。
特别是，多个所述排出管沿旋转刷的轴线设置为通过多个所述锥形连接件与所述外罩相连，从而在所述外罩内产生将尘粒吸进分别的排出管的吸力在所述外罩内的空间始终为接近恒定。
旋转刷最好设定在130-170rpm(转/分)范围内的速度下旋转。当旋转刷的转数低于130rpm时，旋转刷的转速太低而无法有效地从工件表面上除去尘粒。因此，在本发明中旋转刷的转数设定在130rpm或以上，以便以提高的效率从工件表面上除去尘粒。另一方面，当旋转刷的转数高于170rpm时，与转数为170rpm的情况相比，虽然耗费了更多的能量消耗，然而除尘率并未显著增加。因此，在本发明中，旋转刷的最大转数设定为170rpm，以便减小能量消耗并保证令人满意的除尘率。
在本发明的特定实施例中，后气嘴装置相对于垂直方向以向后倾斜的方向喷出气流，其倾斜角在20-25°的范围内。当后气嘴装置喷出的气流的倾斜角小于20°时，倾斜角太小，这样后气嘴装置喷出的气流无法适当地阻挡由旋转刷的旋转所产生的风。因此，由于旋转刷的旋转所产生的风，从工件表面上分离出或浮起的尘粒会通过后气嘴装置所喷出的气流而不希望有地扩散到旋转刷的外部，这会妨碍从工件表面上有效地去除尘粒。因此，在本发明中，后气嘴装置喷出的气流的倾斜角设置在20°或更大，以便有效地阻挡由旋转刷的旋转所产生的风，从而防止尘粒发生不希望有的扩散，这样就可以从工件表面上有效地去除尘粒。
另一方面，当后气嘴装置喷出的气流的倾斜角大于25°时，倾斜角太大，这样后气嘴装置喷出的气流(朝向旋转刷的旋转轴或旋转轮毂)进入到旋转刷中过深，从而防止了从工件表面上分离出或浮起的尘粒被朝向排出管引导并引入到排出管中。因此，在本发明中，后气嘴装置喷出的气流的倾斜角设定为25°或更小，以便有效地防止后气嘴装置喷出的气流进入到旋转刷中过深，因此可以通过后气嘴装置喷出的气流将尘粒有效地引向排出管。
附图说明
下面将参考附图并只通过示例来详细地介绍本发明的一些优选
实施例，在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的除尘装置的透视图；
图2是图1所示除尘装置的侧视图；
图3是沿图2中线3-3的剖视图；
图4是本发明的除尘装置从工件表面上去除尘粒的示例性方式的说明图；
图5是显示了由可喷出气流的前、后气嘴装置所产生的风速和除尘率之间的关系的图；
图6是本发明的除尘装置的侧视图；
图7A和7B是由除尘装置的旋转刷旋转所产生的风速和由后气嘴装置喷出的气流所产生的风速之间的关系的说明图；
图8是显示了由可喷出气流的后气嘴装置所产生的风速和风的角度之间的关系的图；
图9是显示了由可喷出气流的后气嘴装置所产生的风速和风的角度之间的关系的另一示例的图；
图10是用于说明本发明的除尘装置的操作的剖视图；
图11A和11B是位于覆盖了旋转刷的外罩内的尘粒被吸入到排出管中的示例性方式的说明图；
图12是用于测试本发明的除尘装置的除尘能力的工件的透视图；
图13是除尘装置的剖视图；和
图14是传统除尘装置的剖视图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的除尘装置的透视图，图2是图1所示除尘装置的侧视图。
除尘装置10包括：沿旋转轴或旋转轮毂13安装的旋转刷12，旋转轴通常平行于工件的表面11延伸；旋转刷12具有沿正交于装置10的前后方向延伸的大致圆柱形的外形。如所述，旋转刷12可在前后方向上运动。旋转刷12的上半部分12a被半圆柱形的外罩15所覆盖，形成了一个预定的除尘空间。外罩15具有一对均为半圆形的相对侧面，以及线形的前、后端边15a和15b。在外罩15上以后面将介绍的方式连接了多个排出管20，除尘装置10设计成通过使外罩15和旋转刷12沿工件表面11运动而从工件表面11上除去尘粒。
除尘装置10还包括沿外罩15的线形前端边15a设置并用于将气流喷到工件表面11上靠近旋转刷12的一个区域上的前气嘴装置25，以及沿外罩15的线形后端边15b设置并用于将气流喷到工件表面11上靠近旋转刷12的另一区域上的后气嘴装置30。作为示例，工件表面11为汽车的车身表面。
旋转刷12包括多根嵌入在旋转轴或旋转轮毂13的外周中的刷毛14，旋转轴13在其相对端部处可旋转地安装在外罩15上。旋转轴13安装在外罩15上的具体方式将在下文中参考图3进行详细介绍。
排出管20在其一端经锥形连接件21与外罩15的靠近线形后端边15b的位置相连，在另一端经流体连通管22与泵23相连。锥形连接件21的形状使得锥形连接件21上与外罩15相连的一端21a处的开口截面积大于锥形连接件21上与排出管20相连的另一端21b的开口截面积。
由于各锥形连接件21安装在外罩15上靠近线形后端边15b的位置处，因此锥形连接件21的一端即较大开口端21a位于离工件表面11更近的位置处。因此，从工件表面11上分离出或浮起的尘粒35可通过转动的旋转刷12而被有效地引向锥形连接件21的较大开口端21a。结果，尘粒35可通过各个锥形连接件21的较大开口端21a有效地排出，从而实现提高的除尘率。
前气嘴装置25包括供气管27a，其在相对的端部处经支撑杆26(在图1和2中均只示出了其中的一个)与外罩15相连，并与线形前端边15a相邻且平行。多个前喷嘴28(在图1和2中均只示出了最左边的那个前喷嘴28)与公共供气管27a相连，而公共供气管27a又经供气软管27b与供气源29相连。
类似的，后气嘴装置30包括供气管32a，其在相对的端部处经支撑杆31与外罩15相连，并与线形后端边15b相邻且平行。多个后喷嘴33与公共供气管32a相连，而公共供气管32a又经供气软管32b与供气源29相连。
在本发明的除尘装置10中，旋转刷12可由驱动装置(未示出)带动旋转，如图2中箭头①所示，并通过传送装置(同样未示出)在沿工件表面11的前后方向上移动，如箭头②所示。与此同时，促动供气源29以允许前、后气嘴装置25和30喷出气流。这样，除尘装置10可通过前、后气嘴装置25和30将气流喷到工件表面11上，同时通过旋转刷12来擦拭工件表面11。
特别是，在本发明的除尘装置10中，沿外罩15的线形前端边15a设置的前气嘴装置25可以通过将气流喷到工件表面11上而在旋转刷12前方形成气帘。这样形成的气帘能够有效地防止尘粒35不希望有地向前扩散到旋转刷12的外部。由于存在气帘，就不需要象上述传统除尘装置那样在外罩正前方设置另外的旋转刷，从而可以显著地简化除尘装置10的结构。
另外，通过可将气流喷到工件表面11上靠近旋转刷12的区域上的前气嘴装置25，可以在旋转刷12擦拭表面11之前使粘附在工件表面11上的尘粒35从表面11上分离出或者或多或少地浮起。这样，可以用提高的效率来擦去工件表面11上的尘粒35。
图3是沿图2中线3-3的剖视图，其尤其显示了与半圆形的左、右侧壁15c和15d相连的轴承16以及在其相对端部处由各个轴承16可旋转地支撑于外罩15中的旋转刷12的旋转轴13。在图3中还可看出，多根刷毛14嵌入在旋转轴13的外周中，各排出管20在其一端经锥形连接件21与外罩15上靠近线形后端边15b的位置相连。旋转轴13由驱动装置(未示出)带动旋转，如图中箭头所示。
外罩15的后端边部分(为方便起见，其由与后端边相同的标号15b来表示)具有三个以预定间距形成于其中的开口18，各开口18的尺寸小于锥形连接件21的较大开口端21a的尺寸。这些开口18被各个锥形连接件21的较大开口端21a所覆盖，排出管20与相应锥形连接件21的较小开口端21b相连。由于外罩15附近的较大开口端21a的开口大于较小开口端21b的开口，因此各锥形连接件21呈锥形，使得形成于其中的空气通道的截面积在从较大开口端21a到较小开口端21b的方向上逐渐减小。
下面将主要参考图4和表1来介绍旋转刷12的转数和由旋转刷12的旋转所产生的风速之间的关系以及旋转刷12的转数和装置10的除尘率之间的关系。
图4是本发明的除尘装置10进行操作以从工件表面11上除去尘粒的示例性方式的说明图。当旋转刷12沿箭头①的方向旋转时，沿工件表面11会产生风(或风速)V1。当由旋转刷12的旋转所产生的风速V1变得足够高时，尘粒35就会因风V1而产生不希望有的扩散；因此，最好能使风速V1最小。因此，为了有效地去除尘粒35，重要的是保证旋转刷12的转数和由旋转刷12所产生的风速之间的关系以及旋转刷12的转数和除尘率之间的关系。
下面的段落将根据比较示例1和比较示例2与本发明的优选示例1到优选示例5的试验结果来阐明由旋转刷12所产生的风速V1和除尘率之间的关系。在各次试验中，旋转刷12旋转同时前、后气嘴装置25和30完全地停用，从而确定只通过旋转刷12的旋转所得到的除尘率。
                                       表1
 刷子的转数(rpm)   除尘率(％)   风速V1(m/s)   评价
 比较示例1   110   30   0.4   ×
 优选示例1   130   40   0.6   ○
 优选示例2   140   40   0.8   ○
 优选示例3   150   40   1.5   ○
 优选示例4   160   45   1.6   ○
 优选示例5   170   50   1.7   ○
 比较示例2   180   50   1.9   ×
如表1所示，在比较示例1中，旋转刷12在110rpm的速度下旋转。在此示例中，从工件表面11上除去尘粒35的除尘率为30％，风速V1为0.4m/s。
在优选示例1中，旋转刷12在130rpm的速度下旋转。在此示例中，除尘率为40％，风速V1为0.6m/s。
在优选示例2中，旋转刷12在140rpm的速度下旋转。在此示例中，除尘率为40％，风速V1为0.8m/s。
在优选示例3中，旋转刷12在150rpm的速度下旋转。在此示例中，除尘率为40％，风速V1为1.5m/s。
在优选示例4中，旋转刷12在160rpm的速度下旋转。在此示例中，除尘率为45％，风速V1为1.6m/s。
在优选示例5中，旋转刷12在170rm的速度下旋转。在此示例中，除尘率为50％，风速V1为1.7m/s。
在比较示例2中，旋转刷12在180rpm的速度下旋转。在此示例中，除尘率为50％，风速V1为1.9m/s。
为了评价比较示例1和优选示例1到优选示例5的试验结果，将除尘率的阈值设定为40％，等于和高于40％的除尘率被评定为“○”(令人满意)，而低于40％的除尘率被评定为“×”(令人不满意)。因此，比较示例1的试验结果被评定为“×”，而优选示例1到优选示例5的试验结果被评定为“○”。
由于除尘率高于40％的阈值，因此比较示例2的试验结果应被评定为“○”或令人满意的；除此之外，优选示例5和比较示例2的试验结果均显示了50％的相同除尘率。然而在比较示例2中，旋转刷12的转数高于优选示例5中的转数，因而耗费了更多的能量。也就是说，当旋转刷12的转数高于170rpm时，虽然耗费了更多的能量，然而除尘率与转数等于170rpm的情况相比并未增加。这就是比较示例2的试验结果被评定为“×”的原因。
从上述表1中可以看出，通过将旋转刷12的转数设定130rpm或更高，可以有效地除去尘粒35。这是因为在旋转刷12的转数小于130rpm时，旋转刷12的转速太低而无法有效地从工件表面11上除去尘粒35。
如前所述，优选示例5和比较示例2均显示了50％的相同除尘率，从中可以看出，将旋转刷12的转数增大到170rpm之上并不能将除尘率提高到50％之上。因此，为了降低使旋转刷12转动所需的能量消耗，本发明设置成将旋转刷12的转数限制在170rpm或更低。
出于以上原因，旋转刷12的转数设定在130-170rpm的范围内。
下面的段落将参考图4和5来阐明由可喷出气流的前、后气嘴装置25和30所产生的风速V2和可通过气流将尘粒35从工件表面11上吹落的除尘率之间的关系。
如图4所示，风速V2是由前气嘴装置25将气流喷到工件表面11上靠近旋转刷12的区域上而产生的。类似地，由后气嘴装置30将气流喷到工件表面11上靠近旋转刷12的另一区域上产生了相同的风速V2。在此示例中，旋转刷12在170rpm的速度下旋转。
图5是显示了可喷出气流的前、后气嘴装置25和30所产生的风速V2和除尘率之间的关系的图。在此图中，纵坐标表示除尘率(％)，而横坐标表示风速V2(m/s)。
在图5中，实线g1表示了在从工件表面11上除去尘粒35如尼龙屑和棉绒时的变化。实线g1显示了当由前、后气嘴装置25和30喷出的气流所产生的风速V2为3m/s时从工件表面11上除去尘粒的除尘率为98％，而当V2为5m/s时除尘率为100％。
虚线g2表示了在从工件表面11上除去尘粒如密封材料颗粒和因磨损而产生的颗粒时的变化。在此示例中，当由前、后气嘴装置25和30喷出的气流所产生的风速V2为3m/s时从工件表面11上除去尘粒的除尘率为90％，而当V2为5m/s时除尘率为100％。
从线g1和g2中可以看出，通过可喷出气流的前、后气嘴装置25和30可将风速V2调节到5m/s，从而可以从工件表面11上有效地吹去尘粒35，例如尼龙屑和棉绒或密封材料颗粒和磨损颗粒。因此，前、后气嘴装置25和30应设成可喷出气流以使风速V2为5m/s。
在这里似乎表明，只要考虑了能从工件表面11上有效地吹去尘粒35的目的，就可以使风速V2超过5m/s而不会引起任何不便之处。然而，如果风速V2太高的话，尘粒35会发生不希望有的扩散，因此在此实施例中将风速V2的上限值设定为5m/s。
接着将参考图6和7来给出关于前、后气嘴装置25和30的气流喷射角的介绍。
图6是本发明的除尘装置10的侧视图。如图所示，由旋转刷12沿箭头①的方向旋转而产生了风速V1，由后气嘴装置30喷出的气流产生了风速V2。风速V1和风速V2合成为风速V3。风速V3最好如图所示地沿垂直方向向下作用，其原因如下所述。
图7A和7B是由本发明除尘装置的旋转刷的旋转所产生的风速和由后气嘴装置30喷出的气流所产生的风速之间的关系的说明图。如图7A所示，如果由后气嘴装置30喷出的气流所产生的风速V2的倾斜角θ1(即由后气嘴装置30喷出的气流的倾斜角θ1)太小，那么风速V3就远离旋转刷12向外作用。因此可以看出，太小的风速V2的倾斜角θ1无法适当地使风速V2阻挡由旋转刷12的旋转所产生的风速V1。在类似于此的风速V2无法适当地阻挡风速V1的情况下，从工件表面11上分离出或者或多或少地浮起的尘粒35会不希望有地扩散到旋转刷12的外部，这就使得难以从工件表面11上有效地除去尘粒35。
如图7B所示，如果由后气嘴装置30喷出的气流所产生的风速V2的倾斜角θ1太大，那么风速V3朝向旋转刷12向内作用。因此可以看出，太大的风速V2的倾斜角θ1会使气流(朝向旋转轴)进入到旋转刷12中过深。在风速V2进入到旋转刷12中的情况下，从工件表面11上浮起的尘粒35会因风速12而发生分散，这就使得难以有效地除去尘粒35。
从上述可以看出，如果由风速V1和风速V2合成的风速V3设定成沿垂直方向向下作用，那么风速V3相对于水平方向的角Ф为90°。
这里假定风速V2相对于水平方向的角为θ，那么在角Ф和倾斜角θ1之间可建立下述关系：
Ф＝tan-1{V2×sinθ/(V1-V2cosθ)}＞90°     (1)
如果角θ设为70°、风速V1设为1.7m/s(见表1)并且当风速V2在0.2-6.2m/s的范围内变化时，风速V3相对于水平方向的角Ф如图8中曲线所示地变化。
图8是表示了由后气嘴装置30喷出的气流所产生的风速V2和风速V3的角Ф之间的关系的图，其中纵坐标表示风速V3的角Ф，而横坐标表示风速V2。
如变化曲线g3所示，当风速V2为4.8m/s时风速V3的角Ф为89.3°，而当风速V2为5.0m/s时风速V3的角Ф为-89.9°。当角Ф为89.3°时，风速V3为如图7A所示的正值，并基本上在垂直方向上作用。当角Ф为89.9°时，风速V3为如图7B所示的负值，并基本上在垂直方向上作用。
因此可以看出，将后气嘴装置30的喷出气流相对于水平方向的角度θ设定为70°，同时将风速V2设定为5m/s，可以允许由后气嘴装置30喷出的气流所产生的风速V2能有效地阻挡由旋转刷12的旋转所产生的风速V1。这里，由于后气嘴装置30喷出的气流相对于水平方向的角度θ和倾斜角θ1之间的关系可表达为θ＝90°-θ1，因此后气嘴装置30的倾斜角θ1为20°。
图9是表示了由后气嘴装置30的喷出气流所产生的风速V2和风速V3的角Ф之间的关系的另一示例的图，其中纵坐标表示风速V3的角Ф，而横坐标表示风速V2。
如果角θ设为65°，风速V1设为1.7m/s(见表1)并且当风速V2在0.2-6.2m/s的范围内变化时，风速V3相对于水平方向的角Ф如图9中曲线所示地变化。
如变化曲线g4所示，当风速V2为4.0m/s时风速V3的角Ф为89.8°，而当风速V2为4.2m/s时风速V3的角Ф为-88.9°。当角Ф为89.8°时，风速V3为如图7A所示的正值，并基本上在垂直方向上作用。当角Ф为88.9°时，风速V3为如图7B所示的负值，并基本上在垂直方向上作用。
因此可以看出，将相对于水平方向的角度θ设定为65°、即将后气嘴装置30的喷出气流的倾斜角θ1设成比图8中的情况大5度，可允许由后气嘴装置30的喷出气流所产生的风速V2能有效地阻挡由旋转刷12的旋转所产生的风速V1，即使风速V2设定为4.2m/s时也是如此。这里，由于风速V2的角度θ和后气嘴装置30的倾斜角θ1之间的关系可表达为θ＝90°-θ1，因此后气嘴装置30的喷出气流的倾斜角θ1为25°。
如图8中的曲线所示，当后气嘴装置30的喷出气流的倾斜角θ1为20°时，只需将后气嘴装置30的喷出气流所产生的风速V2设为5.0m/s。此外，如图9中的曲线所示，当后气嘴装置30的喷出气流的倾斜角θ1为25°，只需将由后气嘴装置30的喷出气流所产生的风速V2设为4.2m/s。
回过来参考图5，线g1和g2表明，虽然需要将风速V2设为5.0m/s以将100％的尘粒35从工件表面11上吹去，然而即使风速V2降低到4.2m/s，也可将几乎100％的尘粒35从工件表面11上吹去。
出于以上原因，在本发明的除尘装置10中，后气嘴装置30的喷出气流相对于垂直方向向内倾斜一个处于20-25°范围内的角度。
也就是说，当后气嘴装置30的倾斜角θ1低于20°时，风速V2必须设定为高于5.0m/s的值，以便适当地阻挡由旋转刷12的旋转所产生的风速V1。然而，超过5.0m/s的风速V2太高，使得尘粒35会不希望有地扩散到旋转刷12的外部。因此，通过将后气嘴装置30的喷出气流的倾斜角θ1设为20°或以上并且将风速V2设为低于5.0m/s的值，可以使除尘装置10构建成能防止尘粒35发生不希望有的扩散。
另一方面，当后气嘴装置30的喷出气流的倾斜角θ1超过25°时，风速V2必须降低到4.2m/s之下。然而，低于4.2m/s的风速V2太低，无法适当地将尘粒35从工件表面11上吹去，如图5所示。
另外，如果风速V2设定为5.0m/s且后气嘴装置30的喷出气流的倾斜角θ1超过25°时，那么从后气嘴装置30中喷出的气流会(朝向刷12的中心)进入到旋转刷12中过深，这样会使从工件表面11上分离出或浮于其上的尘粒35发生分散。结果，无法有效地将从工件表面11上分离出或浮于其上的尘粒35引向排出管20。
因此，通过将后气嘴装置30的喷出气流的倾斜角θ1设为不超过25°并且将风速V2设定为超过4.2m/s，可以使除尘装置10构建成能从工件表面11上有效地吹去尘粒35。
下面的段落将参考图10-11和表2来介绍处于由外罩15所形成的预定除尘空间内的尘粒35被吸入到排出管20中的示例性方式。
图10是说明本发明的除尘装置10的操作的剖视图。旋转刷12沿箭头①的方向旋转以从工件表面11上擦去尘粒35，这样擦下的尘粒35经旋转刷12朝向排出管20传送。
当旋转刷12旋转时，促动泵23以从外罩15(即由外罩15形成的预定除尘空间)内将尘粒35经锥形连接件21吸到排出管20中，如箭头③所示。这样吸入的尘粒35经连通管22引导并排出，如箭头④所示。
由于各锥形连接件21的较大开口端21a具有较大截面积的开口，因此外罩15内的尘粒35可经锥形连接件21被有效地吸入到排出管20中。
图11A和11B是外罩内的尘粒被吸入到排出管中的示例性方式的说明图。具体地说，图11A显示了作为比较示例3的传统技术，图11B显示了本发明的优选示例6，其中纵坐标表示压力，而横坐标表示位置。
在图11A的比较示例3中，外罩102内的尘粒通过施加于管103上的吸力而吸入到排出管103中。然而，由于排出管103的各开口具有相对较小的截面积S1，因此，尽管存在着如向上箭头所示的施加于管103上的吸力，但是在排出管103之间远离管103的开口的位置(P1，P3，P5和P7)处会发生相当大的尘粒阻滞。
                                    表2
  位置   P1   P2   P3   P4   P5   P6   P7   评价
风速(m/s)   比较示例3 1.1m/s 2.5m/s 1.3m/s 2.7m/s 1.0m/s 2.3m/s 1.0m/s ×
  优选示例6 2.3m/s 2.5m/s 2.4m/s 2.7m/s 2.3m/s 2.6m/s 2.3m/s ○
也就是说，如表2所示，在比较示例3中当在管103上施加吸力时，在位置P1处风速为1.1m/s，在位置P2处风速为2.5m/s，在位置P3处风速为1.3m/s，在位置P4处风速为2.7m/s，在位置P5处风速为1.0m/s，在位置P6处风速为2.3m/s，在位置P7处风速为1.0m/s。
在比较示例3中，远离各个排出管103的位置(P1，P3，P5和P7)处的风速保持为较低，而处于各个排出管103正下方的其它位置(P2，P4和P6)处的风速增大到较高的值。因此，在较远位置(P1，P3，P5和P7)处会发生尘粒阻滞，存在于较远位置(P1，P3，P5和P7)处的尘粒无法被吸入到排出管103中。因此，比较示例3被评定为“×”(令人不满意)。
也就是说，如图11A中的曲线g5所示，由于在这些较远位置处的风速较低，较远位置(P1，P3，P5和P7)处的吸力不会增大。因此，在这些位置(P1，P3，P5和P7)处的浮起尘粒无法被吸入到排出管103中。因此，尘粒将留在较远位置处，然后通过除尘刷回到工件表面11上，重新粘附在工件表面11上。结果，比较示例3无法有效地从工件表面11上除去尘粒。
在图11B的优选示例6中，在排出管20上施加吸力以将尘粒吸入到排出管20中。由于各锥形连接件21的较大开口端21a具有较大截面积的开口，因此在外罩15内浮起的尘粒35可通过锥形连接件21而有效地吸入到排出管20中。
具体地说，当在管20上施加吸力时，在位置P1处风速为2.3m/s，在位置P2处风速为2.5m/s，在位置P3处风速为2.4m/s，在位置P4处风速为2.7m/s，在位置P5处风速为2.3m/s，在位置P6处风速为2.6m/s，在位置P7处风速为2.3m/s。
在优选示例6中，在外罩内整个除尘空间上(在从P1到P7的所有位置上)风速可以基本上均匀地增大，这样就可以基本上均匀地将尘粒吸入到排出管20中。结果，优选示例6可显著地提高从工件表面11上除去尘粒的除尘率。因此，优选示例6被评定为“○”(令人满意)。
也就是说，如图11B中的曲线g6所示，优选示例6可在所有位置(P1到P7)处基本上均匀地保持较高的风速，从而在所有位置(P1到P7)处基本上均匀地增大吸力。由于尘粒可以这种方式从外罩15内的整个除尘空间中均匀地吸入到排出管20中，因此优选示例6能够有效地从工件表面11上除去尘粒。
接着将参考图12和表3给出关于本发明的除尘装置10的除尘能力的介绍。
图12是用于测试本发明的除尘装置10的除尘能力的工件的透视图。试验在下述测试条件下进行。
采用汽车车身作为工件。在用装置10进行除尘操作之前，预先在已经划分成Z1到Z15总共15个区域的工件表面11上撒上尘粒，存在于各个区域Z1到Z15中的尘粒可一个个区域地进行计算。在计算出各区域Z1到Z15中的尘粒数目后，在下述条件下驱动或促动除尘装置10：
除尘装置10和工件(汽车车身)表面之间的相对速度：处于5.1-5.7m/min的速度范围内；
旋转刷的转数：170rpm；
由旋转刷的旋转所产生的风速V1：1.7m/s；和
由后、前气嘴装置的喷出气流所产生的风速V2：5.0m/s。
在用除尘装置10进行除尘操作后，计算残留在各个区域Z1到Z15中的尘粒数目，然后对于每一区域Z1到Z15，将除尘操作后的计算值与进行除尘操作前的计算值相比较，从而确定除尘率，如表3所示。
                             表3
  区域号   除尘前   除尘后
  Z1   168   4
  Z2   189   1
  Z3   174   5
  Z4   145   4
  Z5   124   1
  Z6   135   1
  Z7   89   2
  Z8   81   2
  Z9   108   3
  Z10   148   2
  Z11   189   1
  Z12   168   1
  Z13   159   1
  Z14   124   1
  Z15   172   1
  总数   2173(A)   30(B)
  除尘率(A-B)/A   98.6％
  评价   ○
如上表3所示，在用装置进行除尘前存在于各区域内的尘粒数目为：第一区域Z1为168个；第二区域Z2为189个；第三区域Z3为174个；第四区域Z4为145个；第五区域Z5为124个；第六区域Z6为135个；第七区域Z7为89个；第八区域Z8为81个；第九区域Z9为108个；第十区域Z10为148个；第十一区域Z11为189个；第十二区域Z12为168个；第十三区域Z13为159个；第十四区域Z14为124个；以及第十五区域Z15为172个。因此，在除尘前存在于区域Z1到Z15内的尘粒总数为2173个。
另一方面，在用装置进行除尘后存在于各区域内的尘粒数目为：第一区域Z1为4个；第二区域Z2为1个；第三区域Z3为5个；第四区域Z4为4个；第五区域Z5为1个；第六区域Z6为1个；第七区域Z7为2个；第八区域Z8为2个；第九区域Z9为3个；第十区域Z10为2个；第十一区域Z11为1个；第十二区域Z12为1个；第十三区域Z13为1个；第十四区域Z14为1个；以及第十五区域Z15为1个。因此，在除尘后残留于区域Z1到Z15内的尘粒总数为30个。
试验结果表明，通过用装置10进行除尘操作，使得在除尘前测到的尘粒总数(2173个尘粒)降低到只有30个，因此效果十分显著。因此，除尘率{(2173-30)/2173}×100为98.6％，从中可以看出，可以除去区域Z1到Z15中的大多数尘粒。由于经验表明在除尘率为90％或更大时不会产生涂漆缺陷，因此，可将除尘率提高到98.6％的此装置10的除尘能力足以被评定为“○”。
下面的段落将根据表4来介绍在除尘装置10中所采用的前、后气嘴装置25和30的优点。在表4中，比较示例4为未设有与旋转刷相关的前或后气嘴装置的除尘装置，比较示例5为只设有与旋转刷相关的前气嘴装置的除尘装置，优选示例7为设有与旋转刷12相关的前和后气嘴装置的上述除尘装置10。
对这种比较示例4、比较示例5和优选示例7中的各个例子进行除尘试验。各除尘试验可以基本上与如表3所述相同的方式来进行；即，汽车的车身表面分成多个区域，计算各个区域中在除尘操作前和除尘操作后的尘粒数目，然后从除尘操作前的尘粒总数A和除尘操作后的尘粒总数B中确定除尘率{(A-B)/A}。
试验结果示于下面的表4中。由于经验表明在除尘率为90％或更大时不会产生涂漆缺陷，因此除尘率的阈值设定为90％，因此，等于或高于90％的除尘率被评定为“○”，而低于90％的除尘率被评定为“×”。
                                     表4
  气嘴装置   除尘率   评价
  比较示例4   未设置前或后气嘴装置   50.2％   ×
  比较示例5   只设置有前气嘴装置   80％   ×
  优选示例7   设置有前和后气嘴装置   98.6％   ○
如表4所示，比较示例4的除尘率为50.2％，其远低于阈值为90％，因此被评定为“×”。
比较示例5的除尘率为80％，其低于阈值为90％，因此被评定为“×”。
优选示例7的除尘率为98.6％，其高于阈值为90％，因此被评定为“○”。也就是说，由于设置了前、后气嘴装置25和30，优选示例7能够显著地提高除尘率。
虽然在上文中针对工件表面11为汽车的车身表面的情况对本发明的实施例进行了介绍，然而本发明并不限于此，而是还可应用于其它的工件表面。另外，虽然在上文中针对除尘装置10相对于工件表面11向前运动且外罩15的前端15a先于后端15b进行除尘的情况对本发明的实施例进行了介绍，然而除尘装置10也可相对于工件表面11向后运动且外罩15的后端15b先于前端15a进行除尘。
以上述方式设置的本发明具有许多优点。
特别是，本发明的特征在于设置了固定在外罩的后端部分上的后气嘴装置和固定在外罩的前端部分上的前气嘴装置。前气嘴装置可通过将气流喷到工件表面上而在旋转刷的前方形成气帘。这样形成的气帘能够有效地防止尘粒不希望有地向前扩散到旋转刷的外部，因此，不需要象上述传统除尘装置那样在外罩正前方设置另外的旋转刷。此外，通过前气嘴装置将气流沿外罩的线形前端边喷到工件表面上靠近旋转刷的区域中，可以使粘附在工件表面上的尘粒从工件表面上分离出或者或多或少地浮起，因此可用转动的旋转刷以显著提高的效率擦去尘粒。结果，本发明可以有效地除去工件表面上的尘粒。

Claims (4)

1.一种除尘装置，包括：
平行于将要除去尘粒(35)的工件表面(11)而设置的旋转刷(12)；
覆盖了所述旋转刷(12)的上半部分(12a)的大致半圆柱形的外罩(15)，所述外罩(15)具有一对为半圆形的相对侧面和线形的前、后端边(15a，15b)；
与所述外罩(15)相连的排出管(20)，所述旋转刷(12)沿所述外罩(15)相对于所述工件表面(11)运动，从而从所述工件表面(11)上除去尘粒，使得所除去的尘粒被引向所述排出管(20)；和
后气嘴装置(30)，用于沿所述外罩(15)的线形后端边(15b)将气流喷到所述工件表面(11)上靠近所述旋转刷(12)的另一区域上，其特征在于，
具有前气嘴装置(25)固定到所述外罩(15)的线形前端边(15a)上，用于沿所述外罩(15)的线形前端边(15a)将气流喷到所述工件表面(11)上靠近所述旋转刷(12)的区域上；
所述排出管(20)通过锥形连接件(21)与所述外罩(15)相连，所述锥形连接件形成了一个排出通道，其在与所述外罩(15)相邻的一端上具有较大的截面积，在与所述排出管(20)相邻的另一端上具有较小的截面积。
2.根据权利要求1所述的除尘装置，其特征在于，所述旋转刷(12)设定在130-170rpm范围内的速度下旋转。
3.根据权利要求1所述的除尘装置，其特征在于，所述后气嘴装置(30)相对于垂直方向以向后倾斜的方向喷出气流，其倾斜角在20-25°的范围内。
4.根据权利要求1-3之一所述的除尘装置，其特征在于，多个所述排出管(20)沿旋转刷(12)的旋转轴设置为通过多个所述锥形连接件(21)与所述外罩(15)相连，从而在所述外罩(15)内产生将尘粒(35)吸进分别的排出管(20)的吸力在所述外罩(15)内的空间始终为接近恒定。
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