DE102022128567A1 - SURFACE CLEANING HEAD - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Flächenreinigungskopf zur Reinigung einer Fläche (11), mit einem haubenförmigen, in einer horizontalen Gebrauchslage des Flächenreinigungskopfs (10) nach unten offenen Gehäuse (12), in dem zumindest ein Sprüharm (40, 42) mit einer Reinigungsdüse (44, 46) um eine Drehachse (32) drehbar gelagert ist, wobei der Reinigungsdüse (44, 46) unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit zuführbar ist und die Reinigungsdüse (44, 46) zusammen mit dem Sprüharm (40, 42) um die Drehachse (32) umläuft zur Beaufschlagung der zu reinigenden Fläche (11) mit einem Flüssigkeitsstrahl. Um den Flächenreinigungskopf derart weiterzubilden, dass er eine höhere Reinigungsleistung aufweist, wird vorgeschlagen, dass der Flächenreinigungskopf eine Oszillationseinrichtung (50; 212; 246; 272; 282; 302) zur Erzeugung von zeitlichen und/oder räumlichen Oszillationen des von der Reinigungsdüse abgegebenen Flüssigkeitsstrahls aufweist.The invention relates to a surface cleaning head for cleaning a surface (11), with a hood-shaped housing (12) which is open downwards in a horizontal position of use of the surface cleaning head (10), in which at least one spray arm (40, 42) with a cleaning nozzle (44, 46) is mounted so as to be rotatable about an axis of rotation (32), wherein the cleaning nozzle (44, 46) can be supplied with pressurized cleaning liquid and the cleaning nozzle (44, 46) rotates together with the spray arm (40, 42) about the axis of rotation (32) to apply a jet of liquid to the surface (11) to be cleaned. In order to further develop the surface cleaning head in such a way that it has a higher cleaning performance, it is proposed that the surface cleaning head has an oscillation device (50; 212; 246; 272; 282; 302) for generating temporal and/or spatial oscillations of the liquid jet emitted by the cleaning nozzle.
Description
Die Erfindung betrifft einen Flächenreinigungskopf zur Reinigung einer Fläche, mit einem haubenförmigen, in einer horizontalen Gebrauchslage des Flächenreinigungskopfs nach unten offenen Gehäuse, in dem zumindest ein Sprüharm mit einer Reinigungsdüse um eine Drehachse drehbar gelagert ist, wobei der Reinigungsdüse unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit zuführbar ist und die Reinigungsdüse zusammen mit dem Sprüharm um die Drehachse umläuft zur Beaufschlagung der zu reinigenden Fläche mit einem Flüssigkeitsstrahl.The invention relates to a surface cleaning head for cleaning a surface, with a hood-shaped housing which is open downwards in a horizontal position of use of the surface cleaning head and in which at least one spray arm with a cleaning nozzle is mounted so as to be rotatable about an axis of rotation, wherein pressurized cleaning liquid can be supplied to the cleaning nozzle and the cleaning nozzle rotates together with the spray arm about the axis of rotation to apply a jet of liquid to the surface to be cleaned.
Derartige Flächenreinigungsköpfe sind aus der
Derartige Flächenreinigungsköpfe haben sich bewährt. Es ist allerdings wünschenswert, die Reinigungsleistung der Flächenreinigungsköpfe zu steigern. Such surface cleaning heads have proven themselves. However, it is desirable to increase the cleaning performance of the surface cleaning heads.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Flächenreinigungskopf der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass er eine höhere Reinigungsleistung aufweist.The object of the invention is therefore to further develop a surface cleaning head of the type mentioned at the beginning in such a way that it has a higher cleaning performance.
Diese Aufgabe wird bei einem Flächenreinigungskopf der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Flächenreinigungskopf eine Oszillationseinrichtung zur Erzeugung von zeitlichen und/oder räumlichen Oszillationen des Flüssigkeitsstrahls aufweist.This object is achieved according to the invention in a surface cleaning head of the generic type in that the surface cleaning head has an oscillation device for generating temporal and/or spatial oscillations of the liquid jet.
Mithilfe der Oszillationseinrichtung kann ein zeitlich und/oder räumlich oszillierender Flüssigkeitsstrahl erzeugt werden, der auf die zu reinigende Fläche gerichtet werden kann. Die Oszillationen des Flüssigkeitsstrahls provozieren eine Desintegration des aus der Reinigungsdüse austretenden Flüssigkeitsstrahls, sodass sich dieser auf dem Weg von der Reinigungsdüse zu der zu reinigenden Fläche zumindest teilweise in einzelne Flüssigkeitstropfen auflöst und demzufolge einzelne Tropfen auf die zu reinigende Fläche auftreffen. Dies führt zu einem sogenannten Wasserschlageffekt, der zu einer erhöhten Auftreffkraft der Flüssigkeit führt, durch die die Reinigungsleistung deutlich erhöht wird. Unter der Wirkung der hohen Auftreffkraft der Tropfen können selbst hartnäckige Verschmutzungen von der zu reinigenden Fläche gelöst werden, ohne dass eine Nachbehandlung der Fläche erforderlich ist. Die erhöhte Reinigungsleistung hat darüber hinaus den Vorteil, dass der Flächenreinigungskopf mit größerer Geschwindigkeit an der zu reinigenden Fläche entlangbewegt werden kann und dass Reinigungsflüssigkeit und Energie bei der Reinigung der Fläche eingespart werden können.The oscillation device can be used to generate a liquid jet that oscillates in time and/or space and can be directed at the surface to be cleaned. The oscillations of the liquid jet cause the liquid jet emerging from the cleaning nozzle to disintegrate, so that it at least partially breaks down into individual liquid droplets on the way from the cleaning nozzle to the surface to be cleaned, and individual droplets then hit the surface to be cleaned. This leads to a so-called water hammer effect, which increases the impact force of the liquid, which significantly increases the cleaning performance. The high impact force of the droplets means that even stubborn dirt can be removed from the surface to be cleaned without the need for subsequent treatment of the surface. The increased cleaning performance also has the advantage that the surface cleaning head can be moved along the surface to be cleaned at a higher speed and that cleaning liquid and energy can be saved when cleaning the surface.
Der von der an einem Sprüharm gehaltenen Reinigungsdüse abgegebene Flüssigkeitsstrahl führt somit nicht nur eine kreisförmige Bewegung um die Drehachse des Sprüharms durch, sondern er weist zusätzlich zeitliche und/oder räumliche Oszillationen auf, unter deren Wirkung der von der Reinigungsdüse abgegebene Flüssigkeitsstrahl zumindest teilweise in einzelne Tropfen aufgelöst wird. Die einzelnen Flüssigkeitstropfen müssen nicht zwingend vollständig voneinander getrennt sein, es kann auch vorgesehen sein, dass die Tropfen über schmale Flüssigkeitsbrücken (Flüssigkeitsligamente) miteinander verbunden sind, sodass der Flüssigkeitsstrahl eine modulierte oder gepulste Flüssigkeitsströmung ausbildet.The liquid jet emitted by the cleaning nozzle attached to a spray arm not only performs a circular movement around the rotation axis of the spray arm, but also exhibits temporal and/or spatial oscillations, under the effect of which the liquid jet emitted by the cleaning nozzle is at least partially broken down into individual drops. The individual liquid drops do not necessarily have to be completely separated from one another; it can also be provided that the drops are connected to one another via narrow liquid bridges (liquid ligaments), so that the liquid jet forms a modulated or pulsed liquid flow.
Bei den zeitlichen Oszillationen kann es sich beispielsweise um Druckschwankungen in Strömungsrichtung des Flüssigkeitsstrahls handeln. Bei den räumlichen Oszillationen kann es sich beispielsweise um eine zusätzliche Pendelbewegung des Flüssigkeitsstrahls handeln. Bevorzugt ist die Pendelbewegung quer zu der um die Drehachse umlaufenden kreisförmigen Bewegung des Flüssigkeitsstrahls ausgerichtet.The temporal oscillations can be, for example, pressure fluctuations in the flow direction of the liquid jet. The spatial oscillations can be, for example, an additional pendulum movement of the liquid jet. The pendulum movement is preferably aligned transversely to the circular movement of the liquid jet around the axis of rotation.
Bei einer räumlichen Oszillation des Flüssigkeitsstrahls beträgt die Oszillationsfrequenz bevorzugt mindestens 10 Hz, insbesondere 10 Hz bis 3.000 Hz.In the case of spatial oscillation of the liquid jet, the oscillation frequency is preferably at least 10 Hz, in particular 10 Hz to 3,000 Hz.
Bei einer zeitlichen Oszillation des Flüssigkeitsstrahls beträgt die Oszillationsfrequenz bevorzugt 10 kHz bis 30 kHz, insbesondere 20 kHz bis 25 kHz.In the case of a temporal oscillation of the liquid jet, the oscillation frequency is preferably 10 kHz to 30 kHz, in particular 20 kHz to 25 kHz.
Die Drehzahl des mindestens einen Sprüharms beträgt bevorzugt maximal 15.000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere 1.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute, beispielsweise 1.500 bis 2.000 Umdrehungen pro Minute.The rotational speed of the at least one spray arm is preferably a maximum of 15,000 revolutions per minute, in particular 1,000 to 3,000 revolutions per minute, for example 1,500 to 2,000 revolutions per minute.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Oszillationsfrequenz des Flüssigkeitsstrahls mindestens so groß wie die Drehzahl des mindestens einen Sprüharms.In a preferred embodiment of the invention, the oscillation frequency of the liquid jet is at least as high as the rotational speed of the at least one spray arm.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Oszillationsfrequenz des Flüssigkeitsstrahls ein Vielfaches der Drehzahl des mindestens einen Sprüharms beträgt. Bei einer derartigen Ausgestaltung führt der von der Reinigungsdüse abgegebene Flüssigkeitsstrahl während einer Umdrehung des Sprüharms um die Drehachse eine Vielzahl von Oszillationen aus, die zur Folge haben, dass der Flüssigkeitsstrahl desintegriert, indem er sich zumindest teilweise in einzelne Flüssigkeitstropfen auflöst.It is particularly advantageous if the oscillation frequency of the liquid jet is a multiple of the rotational speed of the at least one spray arm. In such a configuration, the liquid jet emitted by the cleaning nozzle performs a large number of oscillations during one rotation of the spray arm about the axis of rotation, which result in the liquid jet disintegrating by dissolving at least partially into individual liquid drops.
Die Oszillationseinrichtung ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flächenreinigungskopfs in die an dem mindestens einen Sprüharm angeordnete Reinigungsdüse integriert. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung des Flächenreinigungskopfs.In a preferred embodiment of the surface cleaning head according to the invention, the oscillation device is integrated into the cleaning nozzle arranged on the at least one spray arm. This enables a particularly compact design of the surface cleaning head.
Günstig ist es, wenn die Reinigungsdüse einen Durchgangskanal aufweist und die Oszillationseinrichtung im Durchgangskanal eine Strömungskammer ausbildet, in der ein Strömungsleitelement zur Erzeugung einer räumlichen Oszillation des von der Reinigungsdüse abgegebenen Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist. Mithilfe des Strömungsleitelements kann der den Durchgangskanal der Reinigungsdüse durchströmenden Reinigungsflüssigkeit eine Pendelbewegung quer zur Längsachse des Durchgangskanals aufgeprägt werden, sodass der aus der Reinigungsdüse austretende Flüssigkeitsstrahl zusätzlich zu seiner kreisförmigen Bewegung um die Drehachse des Sprüharms eine Pendelbewegung ausführt. Dadurch kann der Flüssigkeitsstrahl zumindest teilweise in einzelne Tropfen aufgelöst werden, die mit hoher Auftreffkraft auf die zu reinigende Fläche auftreffen.It is advantageous if the cleaning nozzle has a through-channel and the oscillation device forms a flow chamber in the through-channel in which a flow guide element is arranged to generate a spatial oscillation of the liquid jet emitted by the cleaning nozzle. With the help of the flow guide element, the cleaning liquid flowing through the through-channel of the cleaning nozzle can be given a pendulum movement transverse to the longitudinal axis of the through-channel, so that the liquid jet emerging from the cleaning nozzle performs a pendulum movement in addition to its circular movement around the axis of rotation of the spray arm. This allows the liquid jet to be at least partially broken down into individual drops that hit the surface to be cleaned with high impact force.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung unterteilt das Strömungsleitelement die Strömungskammer der Reinigungsdüse in einen zentralen Strömungskanal und zwei einander gegenüberliegende Rückkopplungskanäle, wobei die Rückkopplungskanäle einen Ausgangsabschnitt des zentralen Strömungskanals mit einem Eingangsabschnitt des zentralen Strömungskanals verbinden. Die unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit kann den zentralen Strömungskanal durchströmen, wobei ein Teil der Reinigungsflüssigkeit über die Rückkopplungskanäle vom Ausgangsabschnitt des zentralen Strömungskanals zu dessen Eingangsabschnitt zurückgeführt wird. Die Mündungsbereiche der Rückkopplungskanäle in den Eingangsabschnitt des zentralen Strömungskanals liegen einander bevorzugt gegenüber, sodass die über die Rückkopplungskanäle zurückgeführten Reinigungsflüssigkeitsströme im Eingangsabschnitt des zentralen Strömungskanals aufeinandertreffen und aufgrund von Strömungsinstabilitäten die den zentralen Strömungskanal durchströmende Reinigungsflüssigkeit zu zeitlich aufeinanderfolgenden und einander entgegen gerichteten seitlichen Auslenkungen anregen. Es wird also im zentralen Strömungskanal eine Resonanzschwingung induziert, die zur Folge hat, dass der aus der Reinigungsdüse austretende Flüssigkeitsstrahl zusätzlich zu seiner kreisförmigen Bewegung um die Drehachse des Sprüharms eine Pendelbewegung ausführt, unter deren Wirkung er zumindest teilweise in einzelne Tropfen desintegriert.In a preferred embodiment of the invention, the flow guide element divides the flow chamber of the cleaning nozzle into a central flow channel and two feedback channels located opposite one another, the feedback channels connecting an output section of the central flow channel to an input section of the central flow channel. The pressurized cleaning fluid can flow through the central flow channel, with part of the cleaning fluid being returned via the feedback channels from the output section of the central flow channel to its input section. The mouth areas of the feedback channels in the input section of the central flow channel are preferably located opposite one another, so that the cleaning fluid flows returned via the feedback channels meet in the input section of the central flow channel and, due to flow instabilities, stimulate the cleaning fluid flowing through the central flow channel to lateral deflections that are directed in succession and in opposite directions. A resonance oscillation is thus induced in the central flow channel, which results in the liquid jet emerging from the cleaning nozzle, in addition to its circular movement around the axis of rotation of the spray arm, performing a pendulum movement under the effect of which it at least partially disintegrates into individual droplets.
Bevorzugt weist der zentrale Strömungskanal einen Eingangsabschnitt auf, an den sich aufeinanderfolgend ein erster linsenförmiger Abschnitt und ein zweiter linsenförmiger Abschnitt anschließen, wobei der erste linsenförmige Abschnitt länger ist als der zweite linsenförmige Abschnitt und der zweite linsenförmige Abschnitt den Ausgangsabschnitt des zentralen Strömungskanals bildet.Preferably, the central flow channel has an inlet section, which is successively followed by a first lens-shaped section and a second lens-shaped section, wherein the first lens-shaped section is longer than the second lens-shaped section and the second lens-shaped section forms the outlet section of the central flow channel.
Vorzugsweise beträgt die Länge des ersten linsenförmigen Abschnitts mindestens das 1,3-fache der Länge des zweiten linsenförmigen Abschnitts.Preferably, the length of the first lens-shaped portion is at least 1.3 times the length of the second lens-shaped portion.
Zwischen dem ersten linsenförmigen Abschnitt und dem zweiten linsenförmigen Abschnitt ist bevorzugt eine Strömungsabrisskante angeordnet.A flow separation edge is preferably arranged between the first lens-shaped section and the second lens-shaped section.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flächenreinigungskopfs ist die Oszillationseinrichtung als Pulsationseinrichtung ausgestaltet zur Erzeugung von zeitlichen Oszillationen in Form von Druckschwankungen des Flüssigkeitsstrahls, der von der an einem Sprüharm gehaltenen Reinigungsdüse abgegeben wird. Die Druckschwankungen führen in geringem Abstand zur Reinigungsdüse zu einer teilweisen oder vollständigen Auflösung des Flüssigkeitsstrahls in einzelne Tropfen, die unter der Wirkung des Wasserschlageffekts mit hoher Auftreffkraft auf die zu reinigende Fläche auftreffen.In an advantageous embodiment of the surface cleaning head according to the invention, the oscillation device is designed as a pulsation device for generating temporal oscillations in the form of pressure fluctuations in the liquid jet that is emitted by the cleaning nozzle held on a spray arm. The pressure fluctuations lead to a partial or complete dissolution of the liquid jet into individual drops at a short distance from the cleaning nozzle, which impact the surface to be cleaned with high impact force under the effect of the water hammer effect.
Günstig ist es, wenn die Reinigungsflüssigkeit mittels der Pulsationseinrichtung mit Druckimpulsen beaufschlagbar ist.It is advantageous if the cleaning fluid can be subjected to pressure pulses by means of the pulsation device.
Die Pulsationseinrichtung weist bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flächenreinigungskopfs eine Resonatorkammer auf, die einen Druckresonator ausbildet zur Beaufschlagung der Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen. Die Resonatorkammer kann beispielsweise in Form eines Helmholtzresonators ausgestaltet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels der Resonatorkammer in der Reinigungsflüssigkeit bezogen auf deren Strömungsrichtung axial ausgerichtete Druckschwankungen erzielbar sind.In an advantageous embodiment of the surface cleaning head according to the invention, the pulsation device has a resonator chamber which forms a pressure resonator for applying pressure pulses to the cleaning liquid. The resonator chamber can be designed, for example, in the form of a Helmholtz resonator. In particular, it can be provided that axially aligned pressure fluctuations can be achieved in the cleaning liquid with respect to its flow direction by means of the resonator chamber.
Die Resonatorkammer kann beispielsweise einen zylindrischen Hohlraum mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung ausbilden, die von der Reinigungsflüssigkeit durchströmbar sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung schließt sich an die Einlassöffnung des Hohlraums eine bezogen auf die Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit radial nach außen gerichtete Stufe an, an der sich die Strömung der Reinigungsflüssigkeit ablöst, sodass sich Wirbel ausbilden, die sich innerhalb des zylindrischen Hohlraums in Strömungsrichtung bewegen, wobei sich im Hohlraum eine Resonanzschwingung ausbildet, die axial ausgerichtete Druckschwankungen der Reinigungsflüssigkeit zur Folge hat.The resonator chamber can, for example, form a cylindrical cavity with an inlet opening and an outlet opening through which the cleaning fluid can flow. In such a design, the inlet opening of the cavity is followed by a step that is directed radially outwards in relation to the flow direction of the cleaning fluid, at which the flow of the cleaning fluid separates so that vortices are formed that move within the cylindrical cavity in the flow direction, with a resonance vibration forming in the cavity, which results in axially aligned pressure fluctuations in the cleaning fluid.
Die Resonatorkammer kann in die Reinigungsdüse integriert sein.The resonator chamber can be integrated into the cleaning nozzle.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Resonatorkammer von der der Reinigungsdüse zuführbaren Reinigungsflüssigkeit durchströmbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Resonatorkammer stromaufwärts der Reinigungsdüse angeordnet.Alternatively, it can be provided that the cleaning fluid that can be fed to the cleaning nozzle can flow through the resonator chamber. In such an embodiment of the invention, the resonator chamber is arranged upstream of the cleaning nozzle.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Resonatorkammer in dem mindestens einen Sprüharm angeordnet ist.For example, it can be provided that the resonator chamber is arranged in the at least one spray arm.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Resonatorkammer unmittelbar stromaufwärts der Reinigungsdüse angeordnet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung weist der mindestens eine Sprüharm einen Bereich auf, an den sich die Reinigungsdüse anschließt und in dem die Resonatorkammer angeordnet ist.In particular, it can be provided that the resonator chamber is arranged directly upstream of the cleaning nozzle. In such an embodiment of the invention, the at least one spray arm has a region to which the cleaning nozzle is connected and in which the resonator chamber is arranged.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Resonatorkammer stromaufwärts des mindestens einen Sprüharms angeordnet ist.It can also be provided that the resonator chamber is arranged upstream of the at least one spray arm.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Pulsationseinrichtung mindestens ein Piezokeramikteil auf, das mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagbar ist, wobei die Reinigungsflüssigkeit von dem mindestens einen Piezokeramikteil mit Druckimpulsen beaufschlagbar ist. Die Beaufschlagung des mindestens einen Piezokeramikteils mit der elektrischen Wechselspannung hat eine periodische Expansion und Kontraktion des mindestens einen Piezokeramikteils zur Folge, sodass die das mindestens eine Piezokeramikteil kontaktierende Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen beaufschlagt wird, die in der Reinigungsflüssigkeit Druckschwankungen hervorrufen. Die Druckschwankungen führen zu einer Desintegration des aus der Reinigungsdüse austretenden Flüssigkeitsstrahls.In an advantageous embodiment of the invention, the pulsation device has at least one piezoceramic part to which an alternating electrical voltage can be applied, wherein the cleaning liquid can be subjected to pressure pulses by the at least one piezoceramic part. The application of the alternating electrical voltage to the at least one piezoceramic part results in a periodic expansion and contraction of the at least one piezoceramic part, so that the cleaning liquid contacting the at least one piezoceramic part is subjected to pressure pulses that cause pressure fluctuations in the cleaning liquid. The pressure fluctuations lead to a disintegration of the liquid jet emerging from the cleaning nozzle.
Von Vorteil ist es, wenn zumindest ein Piezokeramikteil einen Durchtrittskanal aufweist, der von der Reinigungsflüssigkeit durchströmbar ist. Aufgrund der Beaufschlagung des Piezokeramikteils mit der elektrischen Wechselspannung verändert sich der Strömungsquerschnitt des Durchtrittskanals periodisch. Durch die Verringerung und Vergrößerung des Strömungsquerschnitts werden Druckimpulse auf die den Durchtrittskanal durchströmende Reinigungsflüssigkeit ausgeübt, die sich in Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit ausbreitende Druckschwankungen zur Folge haben und eine Desintegration der aus der Reinigungsdüse austretenden Reinigungsflüssigkeit bewirken.It is advantageous if at least one piezoceramic part has a passage through which the cleaning fluid can flow. Due to the application of the alternating electrical voltage to the piezoceramic part, the flow cross-section of the passage changes periodically. By reducing and increasing the flow cross-section, pressure pulses are exerted on the cleaning fluid flowing through the passage, which result in pressure fluctuations spreading in the direction of flow of the cleaning fluid and cause disintegration of the cleaning fluid emerging from the cleaning nozzle.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Pulsationseinrichtung ein erstes und ein zweites Piezokeramikteil aufweist, wobei das erste Piezokeramikteil einen Durchtrittskanal aufweist, in dem das zweite Piezokeramikteil unter Ausbildung eines Ringspalts angeordnet ist, wobei der Ringspalt von der Reinigungsflüssigkeit durchströmbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Reinigungsflüssigkeit sowohl vom ersten Piezokeramikteil als auch vom zweiten Piezokeramikteil mit Druckimpulsen beaufschlagt werden. Die Reinigungsflüssigkeit umströmt hierbei das im Durchtrittskanal des ersten Piezokeramikteils angeordnete zweite Piezokeramikteil, sodass sich in der Reinigungsflüssigkeit sehr starke Druckschwankungen ausbilden, die eine Desintegration des aus der Reinigungsdüse austretenden Flüssigkeitsstrahls zur Folge haben.It is particularly advantageous if the pulsation device has a first and a second piezoceramic part, the first piezoceramic part having a passage channel in which the second piezoceramic part is arranged to form an annular gap, the annular gap through which the cleaning fluid can flow. With such a design, the cleaning fluid can be subjected to pressure pulses from both the first piezoceramic part and the second piezoceramic part. The cleaning fluid flows around the second piezoceramic part arranged in the passage channel of the first piezoceramic part, so that very strong pressure fluctuations form in the cleaning fluid, which result in disintegration of the fluid jet emerging from the cleaning nozzle.
Alternativ oder ergänzend kann die Pulsationseinrichtung zumindest ein Piezokeramikteil aufweisen, das quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltet ist und an einer Stirnseite eine Druckbeaufschlagungsfläche zur Beaufschlagung der Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen aufweist. Das quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltete Piezokeramikteil kann eine Art Kolben ausbilden, der eine Druckbeaufschlagungsfläche aufweist, wobei die Druckbeaufschlagungsfläche aufgrund der Beaufschlagung des Piezokeramikteils mit der elektrischen Wechselspannung zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Die Reinigungsflüssigkeit kann an der Druckbeaufschlagungsfläche entlangströmen und von dieser mit Druckimpulsen beaufschlagt werden.Alternatively or additionally, the pulsation device can have at least one piezoceramic part that is cuboid-shaped or cylindrical and has a pressure application surface on one end face for applying pressure pulses to the cleaning fluid. The cuboid-shaped or cylindrical piezoceramic part can form a type of piston that has a pressure application surface, wherein the pressure application surface is excited to mechanical vibrations due to the application of the alternating electrical voltage to the piezoceramic part. The cleaning fluid can flow along the pressure application surface and be subjected to pressure pulses by it.
Die Bereitstellung der elektrischen Wechselspannung kann mittels einer externen Steuerelektronik erfolgen, die über eine elektrische Verbindungsleitung an den Flächenreinigungskopf anschließbar ist.The electrical alternating voltage can be provided by means of external control electronics, which can be connected to the surface cleaning head via an electrical connecting cable.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Flächenreinigungskopf einen batteriebetriebenen Wechselspannungsgenerator aufweist zur Beaufschlagung des mindestens einen Piezokeramikteils mit einer elektrischen Wechselspannung. Bei einer derartigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Flächenreinigungskopfs kann eine elektrische Verbindung mit einer externen Steuerelektronik entfallen.It is particularly advantageous if the surface cleaning head has a battery-operated alternating voltage generator for applying an electrical alternating voltage to the at least one piezoceramic part. With such a design of the surface cleaning head according to the invention, an electrical connection to external control electronics can be omitted.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Flächenreinigungskopf stromaufwärts des mindestens einen Sprüharms einen Einlasskanal für die unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit auf, wobei die Reinigungsflüssigkeit im Bereich des Einlasskanals mittels der Pulsationseinrichtung mit Druckimpulsen beaufschlagbar ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Beaufschlagung der dem Flächenreinigungskopf bereitgestellten, unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen stromaufwärts des mindestens einen Sprüharms.In an advantageous embodiment, the surface cleaning head according to the invention has an inlet channel for the pressurized cleaning fluid upstream of the at least one spray arm, wherein the cleaning fluid in the region of the inlet channel can be subjected to pressure pulses by means of the pulsation device. In such an embodiment of the invention, the pressurized cleaning fluid provided to the surface cleaning head is subjected to pressure pulses upstream of the at least one spray arm.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Einlasskanal zumindest eine radiale Erweiterung aufweist, in der zumindest ein mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagbares Piezokeramikteil angeordnet ist oder die eine Resonatorkammer ausbildet, wobei die Resonatorkammer von der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit durchströmbar ist.For example, it can be provided that the inlet channel has at least one radial extension in which at least one piezoceramic part to which an alternating electrical voltage can be applied is arranged or which forms a resonator chamber, wherein the resonator chamber can be flowed through by the pressurized cleaning fluid.
Die an einem Sprüharm gehaltene Reinigungsdüse erfährt bei der Abgabe des Flüssigkeitsstrahls einen Rückstoß. Es kann vorgesehen sein, dass der Sprüharm unter der Wirkung des Rückstoßes um die Drehachse in Drehung versetzt wird. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Ausrichtung der Reinigungsdüse in Richtung auf die zu reinigende Fläche einstellbar ist. Dies erlaubt es, die Neigung der Reinigungsdüse, die diese in einer horizontalen Gebrauchslage des Flächenreinigungskopfs relativ zur Vertikalen einnimmt, zu verändern. Je stärker die Reinigungsdüse zur Vertikalen geneigt ist, desto größer ist die horizontale Kraftkomponente des Rückstoßes, die von der Reinigungsdüse bei der Abgabe des Flüssigkeitsstrahls auf den zugeordneten Sprüharm ausgeübt wird. Dies wiederum führt zu einer stärkeren Beschleunigung des Sprüharms, das heißt zu einer höheren Drehzahl des Sprüharms. Die große Reinigungsleistung, die mittels des erfindungsgemäßen Flächenreinigungskopfs erzielt werden kann, erlaubt es, den Flächenreinigungskopf mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit an der zu reinigenden Fläche entlangzubewegen. Hierbei sollte der mindestens eine Sprüharm eine relativ hohe Drehzahl aufweisen. Eine hohe Drehzahl kann auf einfache Weise durch eine relativ starke Neigung der am Sprüharm gehaltenen Reinigungsdüse relativ zur Vertikalen erzielt werden. Weist die zu reinigende Fläche allerdings sehr hartnäckige Verschmutzungen auf, so kann die Neigung der Reinigungsdüse zur Vertikalen bei Bedarf verringert werden, um dadurch auch die Drehzahl des mindestens einen Sprüharms zu verringern.The cleaning nozzle held on a spray arm experiences a recoil when the liquid jet is released. It can be provided that the spray arm is set in rotation about the axis of rotation under the effect of the recoil. In this case, it is advantageous if the orientation of the cleaning nozzle in the direction of the surface to be cleaned is adjustable. This allows the inclination of the cleaning nozzle, which it assumes in a horizontal position of use of the surface cleaning head relative to the vertical, to be changed. The more the cleaning nozzle is inclined to the vertical, the greater the horizontal force component of the recoil that is exerted by the cleaning nozzle on the associated spray arm when the liquid jet is released. This in turn leads to a stronger acceleration of the spray arm, i.e. to a higher speed of the spray arm. The high cleaning performance that can be achieved by means of the surface cleaning head according to the invention allows the surface cleaning head to be moved along the surface to be cleaned at a relatively high speed. In this case, the at least one spray arm should have a relatively high speed. A high speed can be achieved easily by a relatively strong inclination of the cleaning nozzle attached to the spray arm relative to the vertical. However, if the surface to be cleaned has very stubborn dirt, the inclination of the cleaning nozzle relative to the vertical can be reduced if necessary in order to also reduce the speed of at least one spray arm.
Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der mindestens eine Sprüharm bezogen auf die Drehachse einen inneren und einen äußeren Sprüharmabschnitt aufweist, wobei die Reinigungsdüse am äußeren Sprüharmabschnitt gehalten ist und der äußere Sprüharmabschnitt bezogen auf die Längsachse des Sprüharms in unterschiedlichen Drehstellungen mit dem inneren Sprüharmabschnitt lösbar verbindbar ist. Je nach Drehstellung, die der äußere Sprüharmabschnitt relativ zum inneren Sprüharmabschnitt aufweist, hat die am äußeren Sprüharmabschnitt gehaltene Reinigungsdüse eine unterschiedliche Neigung zur Vertikalen, sodass der gesamte Sprüharm eine von der Drehstellung des äußeren Sprüharmabschnitts abhängige Drehzahl aufweist.For example, it can be provided that the at least one spray arm has an inner and an outer spray arm section relative to the rotation axis, wherein the cleaning nozzle is held on the outer spray arm section and the outer spray arm section can be detachably connected to the inner spray arm section in different rotational positions relative to the longitudinal axis of the spray arm. Depending on the rotational position that the outer spray arm section has relative to the inner spray arm section, the cleaning nozzle held on the outer spray arm section has a different inclination to the vertical, so that the entire spray arm has a speed that depends on the rotational position of the outer spray arm section.
Um die Drehzahl des mindestens einen Sprüharms zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass an dem mindestens einen Sprüharm eine bezogen auf die Drehrichtung des Sprüharms tangential ausgerichtete Zusatzdüse zur Abgabe von Reinigungsflüssigkeit angeordnet ist. Die tangentiale Ausrichtung der Zusatzdüse übt auf den Sprüharm einen Rückstoß aus, der zu einer Beschleunigung des Sprüharms führt, sodass dieser mit großer Drehzahl um die Drehachse umläuft. Die Zusatzdüse kann hierbei eine deutlich kleinere Düsenöffnung aufweisen als die am Sprüharm gehaltene Reinigungsdüse, sodass die Strömungsrate der über die Zusatzdüse abgegebenen Reinigungsflüssigkeit geringgehalten werden kann und dennoch ein beachtlicher Rückstoß auf den Sprüharm ausgeübt werden kann.In order to increase the speed of the at least one spray arm, it can be provided that an additional nozzle for dispensing cleaning fluid is arranged on the at least one spray arm and is aligned tangentially with respect to the direction of rotation of the spray arm. The tangential alignment of the additional nozzle exerts a recoil on the spray arm, which leads to an acceleration of the spray arm so that it rotates around the axis of rotation at high speed. The additional nozzle can have a significantly smaller nozzle opening than the cleaning nozzle held on the spray arm, so that the flow rate of the cleaning fluid dispensed via the additional nozzle can be kept low and a considerable recoil can still be exerted on the spray arm.
Der Drehantrieb des mindestens einen Sprüharms kann auch mithilfe eines Turbinenrads erfolgen. Zu diesem Zweck weist der erfindungsgemäße Flächenreinigungskopf bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ein drehfest mit dem mindestens einen Sprüharm verbundenes Turbinenrad auf, das mit der der Reinigungsdüse zuführbaren Reinigungsflüssigkeit beaufschlagbar ist. Unter der Wirkung der unter Druck stehenden Reinigungsflüssigkeit, die das Turbinenrad beaufschlagt, wird das Turbinenrad und mit diesem auch der mindestens eine Sprüharm um die Drehachse in Drehung versetzt.The rotational drive of the at least one spray arm can also be carried out using a turbine wheel. For this purpose, in an advantageous embodiment, the surface cleaning head according to the invention has a turbine wheel that is connected in a rotationally fixed manner to the at least one spray arm and that can be acted upon by the cleaning liquid that can be fed to the cleaning nozzle. Under the effect of the pressurized cleaning liquid that acts on the turbine wheel, the turbine wheel and with it the at least one spray arm are set in rotation about the axis of rotation.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Flächenreinigungskopf einen motorischen Drehantrieb aufweist, wobei der mindestens eine Sprüharm mittels des Drehantriebs um die Drehachse in Drehung versetzbar ist.It can also be provided that the surface cleaning head has a motorized rotary drive, wherein the at least one spray arm can be set in rotation about the axis of rotation by means of the rotary drive.
Günstig ist es, wenn der Flächenreinigungskopf zur Energieversorgung des Drehantriebs eine Batterie, insbesondere eine wiederaufladbare Batterie, aufweist.It is advantageous if the surface cleaning head has a battery, in particular a rechargeable battery, to supply energy to the rotary drive.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Flächenreinigungskopfs ist die Drehachse des mindestens einen Sprüharms in einer horizontalen Gebrauchslage des Flächenreinigungskopfs zur Vertikalen geneigt. Bei einer derartigen Ausgestaltung rotiert der mindestens eine Sprüharm in einer Rotationsebene, die schräg zur Horizontalen ausgerichtet ist. Dies hat zur Folge, dass die am Sprüharm angeordnete Reinigungsdüse bei einer Umlaufbewegung um die Drehachse ihren Abstand zu der zu reinigenden Fläche ändert, sodass die Desintegration des von der Reinigungsdüse abgegebenen Flüssigkeitsstrahls in unterschiedlichem Abstand zu der zu reinigenden Fläche erfolgt und sich somit der Flüssigkeitsstrahl in unterschiedlichen Abständen zur zu reinigenden Fläche zumindest teilweise in einzelne Tropfen auflöst.In an advantageous embodiment of the surface cleaning head, the rotation axis of the at least one spray arm is inclined to the vertical in a horizontal position of use of the surface cleaning head. In such an embodiment, the at least one spray arm rotates in a rotation plane that is aligned at an angle to the horizontal. This means that the cleaning nozzle arranged on the spray arm changes its distance from the surface to be cleaned during a circular movement around the rotation axis, so that the disintegration of the liquid jet emitted by the cleaning nozzle takes place at different distances from the surface to be cleaned and thus the liquid jet at least partially dissolves into individual drops at different distances from the surface to be cleaned.
Die nachfolgende Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
-
1 : eine vertikale Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
2 : eine vergrößerte Darstellung von Detail X aus1 ; -
3 : eine Unteransicht des Flächenreinigungskopfs aus1 ; -
4 : eine vertikale Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
5 : eine perspektivische Darstellung des Flächenreinigungskopfs aus4 schräg von unten; -
6 : eine vertikale Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
7 : eine vertikale Schnittansicht einer vierten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
8 : eine Unteransicht des Flächenreinigungskopfs aus7 ; -
9 : eine vertikale Schnittansicht einer fünften Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
10 : eine vertikale Schnittansicht einer sechsten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
11 : eine vertikale Schnittansicht einer siebten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
12 : eine vertikale Schnittansicht einer achten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
13 : eine vertikale Schnittansicht einer neunten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
14 : eine vertikale Schnittansicht einer zehnten Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs; -
15 : eine vertikale Schnittansicht einer elften Ausführungsform eines Flächenreinigungskopfs.
-
1 : a vertical sectional view of a first embodiment of a surface cleaning head; -
2 : an enlarged view of detail X from1 ; -
3 : a bottom view of the surface cleaning head from1 ; -
4 : a vertical sectional view of a second embodiment of a surface cleaning head; -
5 : a perspective view of the surface cleaning head from4 obliquely from below; -
6 : a vertical sectional view of a third embodiment of a surface cleaning head; -
7 : a vertical sectional view of a fourth embodiment of a surface cleaning head; -
8th : a bottom view of the surface cleaning head from7 ; -
9 : a vertical sectional view of a fifth embodiment of a surface cleaning head; -
10 : a vertical sectional view of a sixth embodiment of a surface cleaning head; -
11 : a vertical sectional view of a seventh embodiment of a surface cleaning head; -
12 : a vertical sectional view of an eighth embodiment of a surface cleaning head; -
13 : a vertical sectional view of a ninth embodiment of a surface cleaning head; -
14 : a vertical sectional view of a tenth embodiment of a surface cleaning head; -
15 : a vertical sectional view of an eleventh embodiment of a surface cleaning head.
In den
Die Deckenwand 14 weist eine zentrale Durchbrechung 22 auf, die von einem Anschlussteil 24 durchgriffen wird. Das Anschlussteil 24 bildet einen Einlasskanal 26 aus, an dessen dem Gehäuse 12 abgewandtes Ende 28 eine an sich bekannte, in der Zeichnung zur Erzielung einer besseren Übersicht nicht dargestellte Druckleitung eines Hochdruckreinigungsgeräts angeschlossen werden kann. Über die Druckleitung kann dem Flächenreinigungskopf 10 Reinigungsflüssigkeit bereitgestellt werden, die vom Hochdruckreinigungsgerät unter Druck gesetzt wurde.The
Im Anschlussteil 24 ist ein rohrförmiges Verbindungsteil 30 um eine in der dargestellten horizontalen Gebrauchslage des Flächenreinigungskopfs 10 vertikal ausgerichtete Drehachse 32 drehbar gelagert. Zur drehbaren Lagerung des Verbindungsteils im Anschlussteil 24 kommen Lagerelemente zum Einsatz, die in Form eines ersten Kugellagerrings 34 und eines zweiten Kugellagerrings 36 ausgebildet sind.In the connecting
Das Verbindungsteil 30 weist einen in die dem Einlasskanal 26 abgewandte Richtung nach unten aus dem Anschlussteil 24 herausragenden Endabschnitt 38 auf, an dem zwei einander diametral gegenüberliegende Sprüharme 40, 42 drehfest gehalten sind. An ihren freien Enden tragen die beiden Sprüharme 40, 42 jeweils eine Reinigungsdüse 44 bzw. 46, die zusammen mit den Sprüharmen 40, 42 um die Drehachse 32 drehbar sind.The connecting
Mittels der Reinigungsdüsen 44, 46 kann jeweils ein Flüssigkeitsstrahl auf eine zu reinigende Fläche 11 gerichtet werden, um die Fläche 11 zu reinigen. Zur Reinigung der Fläche 11 kann der Flächenreinigungskopf 10 an der Fläche 11 entlangbewegt werden, wobei er mittels des Spritzschutzelements 20 an der Fläche 11 abgestützt werden kann.By means of the
Die Reinigungsdüsen 44, 46 erzeugen einen schräg nach unten gerichteten Flüssigkeitsstrahl. Zu diesem Zweck sind sie in der dargestellten horizontalen Gebrauchslage des Flächenreinigungskopfs 10 schräg zur Vertikalen ausgerichtet. Dies wird insbesondere aus
Um die Reinigungsleistung zu erhöhen, ist in die Reinigungsdüsen 44, 46 jeweils eine Oszillationseinrichtung 50 integriert zur Erzeugung von räumlichen Oszillationen der von den Reinigungsdüsen 44, 46 abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen in Form einer Pendelbewegung, die der kreisförmigen Bewegung der Flüssigkeitsstrahlen um die Drehachse 32 überlagert und in den
Die Reinigungsdüsen 44, 46 sind identisch ausgestaltet und weisen jeweils eine Oszillationseinrichtung 50 auf, die in
Die in den Durchgangskanal 54 der Reinigungsdüse 44 eintretende Reinigungsflüssigkeit kann den zentralen Strömungskanal 64 durchströmen, wobei ein Teil der Reinigungsflüssigkeit über die Rückkopplungskanäle 66, 68 ausgehend vom Ausgangsabschnitt 70 zum Eingangsabschnitt 72 zurückgeführt wird. Die Mündungsbereiche der Rückkopplungskanale 66, 68 liegen einander unmittelbar gegenüber, sodass die über die Rückkopplungskanäle 66, 68 zurückgeführten Flüssigkeitsströme im Eingangsabschnitt 72 aufeinandertreffen und aufgrund von Strömungsinstabilitäten die den zentralen Strömungskanal 64 durchströmende Reinigungsflüssigkeit zu zeitlich aufeinanderfolgenden und einander entgegen gerichteten seitlichen Auslenkungen anregen. Dies hat zur Folge, dass sich im zentralen Strömungskanal 64 eine selbsterregte Resonanzschwingung ausbildet, sodass der aus der Reinigungsdüse 44 austretende Flüssigkeitsstrahl zusätzlich zu seiner kreisförmigen Bewegung um die Drehachse 32 die bereits erwähnte Pendelbewegung 52 ausführt, unter deren Wirkung der Flüssigkeitsstrahl in einzelne Tropfen desintegriert. Die einzelnen Tropfen treffen auf die zu reinigende Fläche 11. Dies führt zu einem sogenannten Wasserschlageffekt, der zu einer erhöhten Auftreffkraft der Reinigungsflüssigkeit führt, durch die die Reinigungsleistung deutlich erhöht wird. Die Tropfen können hierbei vollständig voneinander getrennt sein oder auch über schmale Flüssigkeitsbrücken (Flüssigkeitsligamente) noch miteinander verbunden sein, sodass der Flüssigkeitsstrahl eine modulierte oder gepulste Flüssigkeitsströmung ausbildet.The cleaning liquid entering the through-
Die Oszillationsfrequenz der von den Reinigungsdüsen 44, 46 abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen beträgt bevorzugt mindestens 10 Hz, insbesondere 10 Hz bis 3.000 Hz.The oscillation frequency of the liquid jets emitted by the cleaning
Die Drehzahl der Sprüharme 40, 42 beträgt bevorzugt maximal 15.000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere 1.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute, beispielsweise 1.500 bis 2.000 Umdrehungen pro Minute.The rotational speed of the
In den
Der in den
In
In den
Der Einsatz der Zusatzdüsen 146, 148 ermöglicht es auf konstruktiv einfache Weise, die Drehzahl der um die Drehachse 32 umlaufenden Sprüharme 142, 144 zu erhöhen. Dies wiederum ermöglicht es, den Flächenreinigungskopf 140 mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit entlang der zu reinigenden Fläche 11 zu führen. Aufgrund der hohen Reinigungsleistung, die mittels der Oszillationseinrichtungen 50 erzielt werden kann, hat die verhältnismäßig hohe Geschwindigkeit des Flächenreinigungskopfs 140 keine Beeinträchtigung des Reinigungsergebnisses zur Folge.The use of the
In
In
In
Alternativ zur Anordnung der Resonatorkammern 216 stromaufwärts der Reinigungsdüsen 202, 204 können die Resonatorkammern 216 auch in die Reinigungsdüsen 202, 204 integriert sein.As an alternative to arranging the
In
Das Piezokeramikteil 250 ist über eine elektrische Verbindungsleitung 256 mit einem Wechselspannungsgenerator 258 verbunden und kann von diesem mit einer elektrischen Wechselspannung beaufschlagt werden. Die Beaufschlagung mit der Wechselspannung hat zur Folge, dass das Piezokeramikteil 250 bezogen auf die Drehachse 32 radial ausgerichtete mechanische Schwingungen ausführt, sodass die dem Flächenreinigungskopf 240 bereitgestellte, unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit mit Druckimpulsen beaufschlagt wird. Die Druckimpulse breiten sich in Strömungsrichtung der Reinigungsflüssigkeit aus und haben zur Folge, dass die von den Reinigungsdüsen 202, 204 abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen desintegrieren, indem sich einzelne Tropfen ausbilden, wie dies voranstehend bereits erläutert wurde.The
Zur Energieversorgung des Wechselspannungsgenerators 258 weist der Flächenreinigungskopf 240 eine wiederaufladbare Batterie 260 auf. Über eine Ladebuchse 262 kann die wiederaufladbare Batterie 260 an ein externes Ladegerät angeschlossen werden.To supply energy to the
In
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