DE19715562C1 - Bürstenreinigungskopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bürstenreinigungskopf für eine automatische Reinigungsvorrichtung, mit der vor allem Fenster­ scheiben, aber auch Fassadenflächen von Gebäuden unter Vermei­ dung kostspieliger und häufig gefährlicher menschlicher Arbeit gereinigt werden können.

Die automatischen Reinigungsvorrichtungen der betrachteten Art enthalten ein meist an Seilen an der Gebäudefassade hängendes Gestell, das beispielsweise in Schienen geführt sein kann, die an der Gebäudefassade befestigt sind. Auf dem Gestell befinden sich zugehörige Bestandteile der Reinigungsvorrichtung wie Wassertanks, Energieerzeuger, eine Antriebseinrichtung bzw. ein Manipulator für den Reinigungskopf, der diesen über die zu reinigende Fläche bewegt, zugehörige Leitungen etc.

Dem Reinigungskopf wird mittels einer Pumpe Wasser, dem Reini­ gungsmittel zugefügt sein können, aus einem zugehörigen Tank zugeführt, das nach dem Reinigungsvorgang wieder aus dem Reini­ gungskopf zusammen mit dem von der Scheibe entfernten Schmutz und eingesaugter Luft abgesaugt wird.

Aus der US 3,775,804 ist ein Bürstenreinigungskopf bekannt, bei dem die Bürsten an einer gemeinsamen Plattform befestigt sind, die innerhalb des Bürstenreinigungskopfs verschieblich angeord­ net ist. Diese Plattform ist mit einer hydraulischen Kolben/Zylinderanordnung verbunden, die die Plattform gegen Federdruck soweit vorschieben kann, daß die Bürsten aus eine anfänglich zurückgezogenen Position an die zu reinigende Fläche angedrückt werden.

Eine ähnliche Konstruktion ist in der US 3,999,242 offenbart, bei deren Bürstenreinigungskopf die alle Bürsten haltende Trag­ konstruktion mit einer pneumatischen Kolben/Zylinderanordnung verbunden ist. Die Bürsten sitzen verschieblich auf ihren Wellen und stützen sich über Schraubenfedern an der Tragkonstruktion ab.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bürstenreinigungskopf für eine derartige automatische Reini­ gungsvorrichtung anzugeben, mit dem insbesondere Fensterflächen, aber auch Fassadenflächen wirkungsvoll gereinigt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung hat der Bürstenreinigungskopf wenigstens einen, bevorzugt wenigstens zwei nebeneinander angeordnete Bür­ steneinrichtungen, die jeweils einen feststehenden Zapfen auf­ weisen, der kolbenartig in einen zugehörigen Zylinder eingreift, der drehbar auf diesem Zapfen sitzt und mit einem Bürstenkörper drehfest verbunden ist, in dessen kreisförmige Stirnfläche Borsten eingesetzt sind. Durch die kolbenartigen Zapfen der Bürsteneinrichtungen verläuft jeweils bevorzugt mittig in dessen Längsrichtung ein Wasserzufuhrkanal, dessen Austrittsöffnung dem Zylinderboden gegenüberliegt, wobei der Zylinder bevorzugt in dem Zylinderboden wenigstens eine Wasseraustrittsöffnung hat. Jeder Zylinder sitzt verschieblich auf dem zugehörigen Zapfen, wobei diese Längsverschieblichkeit auf dem Zapfen bevorzugt durch einen Anschlag begrenzt ist, wodurch die Borsten infolge des Drucks des beim Betrieb des Bürstenreinigungskopfs zugeführ­ ten Waschwassers an die zu reinigende Fläche angepreßt werden.

Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß durch das in den Innenraum jeder Bürsteneinrichtung zugeführte und dort gegen die zu reinigende Fläche gesprühte Waschwasser ein Anpreßdruck hervorgerufen wird, mit dem die Borsten an der zu reinigenden Fläche anliegen, so daß diese mit großer Wirksamkeit den Reini­ gungsvorgang ausführen können.

Mit Vorzug ist vorgesehen, daß mehrere Austrittsdüsen durch den Zylinderboden führen, durch die das Waschwasser bevorzugt schräg nach außen in Richtung der zu reinigenden Fläche ausgestoßen wird.

Jeder Bürstenkörper enthält zweckmäßigerweise wenigstens einen ringförmigen Borstenkranz, wobei bevorzugt zwei konzentrische Borstenkränze angeordnet sind. Dabei ist es für den Reinigungs­ vorgang vorteilhaft, wenn der äußere Borstenkranz aus verhält­ nismäßig weiche Borsten besteht, während der innere Borstenkranz härtere Borsten enthält.

Die Borsten sollten sich im Ausgangszustand des Zylinders bzw. des Bürstenkörpers, d. h. in dem Zustand, in dem noch kein Wasch­ wasser zugeführt wird, nahezu bis zur Stirnebene des Reinigungs­ kopfes erstrecken, d. h. zu der zu reinigenden Fensterscheibe, wobei etwa 2 mm Abstand zu dieser verbleiben sollte, damit beim Abheben kein Wasser an die Scheibe gelangt. Wenn dann durch den feststehenden Lagerzapfen das Waschwasser zugeführt wird, wird dem Vorschub des Zylinders und damit des Bürstenkörpers ent­ sprechend ein Anpreßdruck unter gleichzeitiger Biegung der elastischen Borsten hervorgerufen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß jeder Bürstenkörper mit einem Antriebsrad verbunden ist. Dieses Antriebsrad ist bevorzugt ein Zahnrad, wenn der Antrieb der Bürstenkörper über Zahnritzel oder einen Zahnriemen erfolgt, wobei aber auch eine Seilrolle in Betracht kommt, wenn die Antriebskraft durch einen Reibriemen erfolgt. Es kann auch vorgesehen sein, daß eine Bürsteneinrichtung über eine Antriebs­ welle mit einem außerhalb des Gehäuses sitzenden Elektromotor in Antriebsverbindung steht und die anderen Bürsteneinrichtungen beispielsweise über einen Zahnriemen antreibt.

An dem Antriebsrad kann ein Stift befestigt sein, der beispiels­ weise mit einem Gewindeabschnitt an seinem freien Ende in das Antriebsrad eingeschraubt ist. Der anschließende Schaft des Stiftes durchgreift bei dieser Ausgestaltung der Erfindung eine Durchgangsbohrung des Bürstenkörpers und enthält einen als Anschlag dienenden Kopf, zwischen dem und der Stirnfläche des Bürstenkörpers ein vorgegebenes Spiel verbleibt, das den Bewe­ gungsbereich des Zylinders auf dem Lagerzapfen bildet. Dies bedeutet, daß der Schaft länger ist als der Durchgangskanal durch den Bürstenkörper, und daß der Überstand des Schaftes den Bewegungsspielraum darstellt. Bei dieser Ausgestaltung dient der Stift als Mitnehmer für den Bürstenkörper, der sich zusammen mit dem daran befestigten Zylinder gemeinsam mit dem Antriebsrad dreht.

Der erfindungsgemäße Reinigungskopf hat nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung außer der Reinigungskammer, in der die Bürsteneinrichtungen sitzen, eine Absaugkammer für das Wasser/Luftgemisch und eine Luftzufuhrkammer. Die Absaugkammer befindet sich zweckmäßigerweise hinter der Reinigungskammer, von der sie durch eine Zwischenwand getrennt ist. Dahinter befindet sich - durch eine weitere Zwischenwand getrennt - die Luftzufuhrkammer, die mit einem geschlossenen Luftkreislauf in Verbindung stehen kann, der vom abgesaugten Luftstrom gespeist wird.

Die Luftzufuhrkammer steht mit einem äußeren ringförmigen Luft­ zufuhrkanal des Gehäuses in Verbindung, aus dem stirnseitig die Druckluft auf die zu reinigende Fläche auftrifft, von wo sie unter der Randkante einer ringförmigen Trennwand hindurch in einen radial innenliegenden ringförmigen Absaugkanal eintritt, der mit der Absaugkammer verbunden ist. Durch den Druckluftstrom wird verhindert, daß Reinigungsflüssigkeit aus dem Reinigungs­ kreislauf verlorengeht. Dieser Druckluftstrom muß aber nicht unbedingt vorgesehen sein.

Damit der erfindungsgemäße Reinigungskopf glatt über die zu reinigende Fläche gleiten kann, sind nach einem weiteren Vor­ schlag der Erfindung mehrere hydrostatische Lager angeordnet, aus denen Reinigungsflüssigkeit austritt. Bevorzugt ist, daß in jedem Eckbereich des Gehäuses ein zweckmäßigerweise punkt- bzw. kreisförmiges hydrostatisches Lager angeordnet ist. Auf diesen hydrostatischen Lagern gleitet der Reinigungskopf, wodurch die auftretende Reibung minimiert ist und außerdem zuverlässig verhindert wird, daß der Reinigungskopf eine Fensterscheibe zerkratzt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind fünf Bürsteneinrichtungen nebeneinander in dem Reinigungs­ kopf angeordnet, die von einem Zahnriemen in der Weise angetrie­ ben werden, daß jeweils benachbarte Bürsteneinrichtungen in entgegengesetzten Richtungen rotieren.

Mit dem erfindungsgemäßen Bürstenreinigungskopf können Fenster- und Fassadenflächen mit hochgradiger Wirksamkeit gereinigt werden. Der Anpreßdruck, mit dem die Borsten der einzelnen Bürsteneinrichtungen an die zu reinigende Fläche angepreßt wird, kann dabei auf das gewünschte Maß eingestellt werden, wozu eine geeignete Auswahl des Wasserdrucks, der beispielsweise 1 bis 2 bar betragen sollte, sowie geeignete Abmessungen des Durchmes­ sers des Wasserzufuhrkanals und der Wasseraustrittsöffnungen sowie des linearen Bewegungsbereichs des Zylinders auf dem Lagerzapfen heranzuziehen sind. Außerdem ist die Härte und Elastizität der Borsten für die Effektivität des Reinigungsvor­ ganges ein wesentlicher Faktor, wobei die bevorzugt zwei Bor­ stenkränze unterschiedliche Eigenschaften haben sollten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des Bürsten­ reinigungskopfes sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Stirnansicht einer ersten Ausführungsform eines Bürstenreinigungskopfes mit zwei Bürsteneinrichtungen;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie B-B durch den Bür­ stenreinigungskopf gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1;

Fig. 5 eine weitgehend schematische Stirnansicht eines Bür­ stenreinigungskopfs mit fünf Bürsteneinrichtungen.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen auf weitgehend schematische Weise, daß der Bürstenreinigungskopf 1 eine Reinigungskammer 2, in der die insgesamt mit 3 bezeichneten Bürsteneinrichtungen angeordnet sind, eine dahinter liegende, durch eine Zwischenwand 4 getrenn­ te Absaugkammer 5 sowie eine durch eine weitere Zwischenwand 6 abgetrennte, dahinter liegende Luftzufuhrkammer 7 aufweist. Die Luftzufuhrkammer 7 ist durch eine mit dem Bezugszeichen 8 ange­ deutete Leitung mit einem Druckluftkreislauf verbunden, während die Absaugkammer 5 über eine Leitung 9 mit einer Pumpe (nicht dargestellt) in Verbindung steht, die das abgesaugte Schmutz­ wasser/Luft-Gemisch einem Behälter zuführt.

In die Reinigungskammer 2 wird auf weiter unten näher beschrie­ bene Weise Reinigungswasser über einen Kanal, vorzugsweise einen Schlauch 10 zugeführt, der an dem Ende eines feststehenden Lagerzapfens 11 angebracht ist, der weiter unten näher beschrie­ ben wird.

Die Luftzufuhrkammer 7 führt die Druckluft durch einen äußeren Ringkanal 12 auf die zu reinigende Fläche zu, wo sie unter der Randkante 13 einer umlaufenden Trennwand 14 zwischen dem Luftzu­ fuhr-Ringkanal 12 und einem ebenfalls ringförmigen umlaufenden Absaugkanal 15 durchtritt, der mit der Absaugkammer 5 in Verbin­ dung steht. Eine weitere umlaufende Trennwand 16 grenzt den Absaugkanal 15 von der Reinigungskammer 2 ab. Die äußere Begren­ zungswand des Luftzufuhrkanals 12 ist mit dem Bezugszeichen 17 gekennzeichnet.

Die Bürsteneinrichtungen 3 enthalten einen feststehenden Lager­ zapfen (der auch als Kolben bezeichnet werden könnte) 11, der in einer Bohrung der Trennwand 4 sitzt und im Bereich der dahinter liegenden Trennwand 6 in den Endabschnitt des Schlauchs 10 eingreift. Der Lagerzapfen 11 enthält eine axiale durchgehende Bohrung 18, deren vordere Austrittsöffnung 19 dem Boden 20 eines Zylinders 21 gegenüberliegt, der drehbar auf dem Lagerzapfen 11 sitzt. Durch den Boden 20 des Zylinders 21 führt schräg nach außen gerichtet wenigstens eine Durchgangsbohrung 22, aus der durch den Schlauch 10 bevorzugt mit 1 bis 2 bar zugeführte Reinigungsflüssigkeit - Wasser, dem geeignete Reinigungszusätze beigemischt sein können - nach Durchlaufen der axialen Bohrung 18 austritt. Da der Zylinder 21 beim Betrieb des Reinigungskopfes 1 rotiert, wird das aus der Öffnung 22 austretende Wasser ent­ lang eines Kreises verteilt.

Mit dem Zylinder 21 ist ein Bürstenkörper 23 drehfest verbunden, beispielsweise mittels Schrauben 24, von denen in Fig. 2 eine dargestellt ist. In den Bürstenkörper 23 sind Borsten 25 einge­ lassen, die in der Darstellung der Fig. 2 einen ringförmigen Borstenkranz bilden. Es ist jedoch bevorzugt gemäß Fig. 1 zwei Borstenkränze 26, 27 anzuordnen, deren Borsten jeweils unter­ schiedliche Steifigkeiten haben. Wenn der äußere Borstenkranz 26 aus verhältnismäßig weichen Borsten und der Borstenkranz 27 aus härteren Borsten besteht, läßt sich eine verbesserte Reinigungs­ wirkung erzielen.

Die Bürsteneinrichtung 3 enthält ferner ein Zahnrad 28, das über einen Mitnehmer 29 mit dem Bürstenkörper 23 drehfest verbunden ist. Dieser Mitnehmer ist mit einem Gewindeabschnitt 30 in eine Gewindebohrung des Zahnrads 28 eingeschraubt und durchgreift mit einem gewindelosen Schaft 31 eine Durchgangsbohrung 32 durch den Bürstenkörper 23 mit geringem seitlichen Spiel. Der Mitnehmer 29 hat ferner einen Kopf 33, der in der in Fig. 2 dargestellten Ausgangslage, in der kein Wasser durch den Schlauch 10 und den Durchgangskanal 18 zugeführt wird, von der Stirnfläche 34 des Bürstenkörpers 23 um eine vorgegebene Strecke beabstandet ist.

Der Zylinder 21 sitzt in Längsrichtung des Lagerzapfens 11 (Pfeil X in Fig. 2) verschieblich auf dem Lagerzapfen 11. Da der Bürstenkörper 23 fest mit dem Zylinder 21 verbunden ist, ist demnach die gesamte drehbare Anordnung aus Zylinder 21, Bür­ stenkörper 23 und den zugehörigen Borsten 25 in X-Richtung verschieblich, und zwar soweit, bis die Stirnfläche 34 des Bür­ stenkörpers 23 auf den Kopf 33 des Mitnehmers 29 auftrifft. Es versteht sich, daß das Zahnrad 28 dabei in X-Richtung nicht verschiebbar angeordnet ist.

Wenn Reinigungswasser mit Überdruck aus der Öffnung 19 des Durchgangskanals 18 austritt, wird hierdurch der Zylinder 21 in X-Richtung vorgeschoben, wodurch die Borsten 25, die in der in Fig. 2 dargestellten Ausgangslage sich etwa bis zu einem Abstand von 2 mm von der vorderen Stirnebene 35 des Reinigungskopfs 1 erstrecken, an die zu reinigende Fläche angepreßt werden. Der Anpreßdruck hängt dabei unter anderem von dem Druck des zuge­ führten Wassers sowie den Querschnittsabmessungen des Durch­ gangskanals 18 und der Durchgangsbohrung 22 ab.

Zur Ableitung des auftretenden Leckstroms ist zwischen dem Zylinder 21 und dem Bürstenkörper 23 eine Abflußöffnung 36 vorgesehen.

Zum Antrieb der Bürsteneinrichtungen 3 führt eine Antriebswelle 37 durch die äußere Rückwand 38 sowie die Zwischenwände 6 und 4 des Reinigungskopfs 1 und ist in der Reinigungskammer 2 mit einem Antriebsritzel 39 verbunden, das mit dem Zahnrad 28 der einen Bürsteneinrichtung 3 kämmen kann. Damit die andere Bür­ steneinrichtung in derselben Drehrichtung rotiert, kann das Antriebsritzel 39 mit einem Zwischenzahnrad 40 kämmen, das in Eingriff mit dem Zahnrad 28 der benachbarten Bürsteneinrichtung steht.

Die Kraftübertragung kann aber auch über einen Zahnriemen erfol­ gen, wie weiter unten im Zusammenhang mit der in Fig. 5 darge­ stellten Ausführungsform beschrieben wird.

Damit der Reinigungskopf 1 glatt über Fensterflächen geführt werden kann, sind in den vier Eckbereichen 42 des im Grundriß rechteckigen Reinigungskopfs 1 punkt- oder kreisförmige hydro­ statische Lager 43 ausgebildet. Hierzu sind mit der Reinigungs­ flüssigkeitsquelle in Verbindung stehende Kanäle 44 vorgesehen, in deren stirnseitige Enden Schrauben 45 mit Durchgangsbohrungen 46 eines geeigneten Durchmessers eingesetzt sind.

Obwohl in Fig. 1 auch noch zwei mittlere hydrostatische Lager 47 dargestellt sind, kann - wie Versuche gezeigt haben - auf diese verzichtet werden.

Fig. 5 zeigt auf rein schematische Weise, daß fünf Bürstenein­ richtungen 23 nebeneinander in dem Reinigungskopf 48 angeordnet sein können. Die Zahnräder dieser Bürstenreinigungseinrichtungen 23 werden von einem Zahnriemen 49 angetrieben, der so um die Zahnräder geführt ist, daß sich benachbarte Bürsteneinrichtungen gegenläufig drehen. Zwei Spannrollen 50 sorgen dafür, daß der Zahnriemen 49 die erforderliche Spannung erhält.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die fünf Bürstenein­ richtungen 23 an einem Träger 51 befestigt, der gegen Federkraft innerhalb des Gehäuses in dessen Längs- und Schmalrichtung um eine vorgegebene Strecke bewegbar ist. Die Auslenkung erfolgt beim Auftreffen des Reinigungskopfs auf einen Fensterrahmen.

Claims (14)

1. Bürstenreinigungskopf für eine automatische Reinigungsvor­ richtung, mit wenigstens einer Bürsteneinrichtung (23), die einen feststehenden Zapfen (11) aufweist, der kolbenartig in einen Zylinder (21) eingreift, der drehbar auf dem Zapfen (11) sitzt und mit einem mit Borsten (25) versehenen Bürstenkörper (23) drehfest verbunden ist, wobei ein Wasserzufuhrkanal (18) in Längsrichtung durch den Zapfen (11) verläuft, und der Zylinder (21) mit wenigstens einer Wasseraustrittsöffnung (22) versehen ist, und wobei der Zylinder (21) um eine vorgegebene Strecke auf dem Zapfen (11) in dessen Längsrichtung vorschiebbar ist, wo­ durch die Borsten (25) an eine zu reinigende Fläche anpreßbar sind.

2. Bürstenreinigungskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Wasseraustritts­ öffnung (22) durch den Zylinderboden (20) führt.

3. Bürstenreinigungskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bürstenkörper (23) wenigstens ein ringförmiger Borstenkranz (26, 27) angebracht ist.

4. Bürstenreinigungskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Borstenkränze (26, 27) angeord­ net sind.

5. Bürstenreinigungskopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Borstenkranz (26) aus weichen Borsten und der innere Borstenkranz (27) aus harten Borsten besteht.

6. Bürstenreinigungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Borsten (25) im zurückgezo­ genen Ausgangszustand des Zylinders (21) bis zu einem Abstand von etwa 2 mm zur Stirnebene (35) des Reinigungskopfes (1) er­ strecken.

7. Bürstenreinigungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bürstenkörper (23) mit einem Antriebsrad (28) verbunden ist.

8. Bürstenreinigungskopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Antriebsrad (28) befe­ stigter Stift (29) eine Bohrung des Bürstenkörpers (23) durch­ greift und einen den Bewegungsbereich des Bürstenkörpers (23) begrenzenden Kopf (33) aufweist.

9. Bürstenreinigungskopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (29) die drehfeste Ver­ bindung zwischen dem Antriebsrad (28) und dem Bürstenkörper (23) bewerkstelligt.

10. Bürstenreinigungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf (1) eine Reini­ gungskammer (2), eine Absaugkammer (5) für das Wasser/Luftgemisch und bevorzugt eine Luftzufuhrkammer (7) aufweist.

11. Bürstenreinigungskopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Reinigungskopfes (1) einen äußeren ringförmigen Luftzufuhrkanal (12) und einen radial innenliegenden ringförmigen Absaugkanal (15) aufweist.

12. Bürstenreinigungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse mehrere hydrostatische Lager (43) aufweist, mit denen es auf einer zu reinigenden Fläche aufliegt.

13. Bürstenreinigungskopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Eckbereich (42) ein hydro­ statisches Lager (43) angeordnet ist.

14. Bürstenreinigungskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bis fünf Bürsteneinrichtungen (23) nebeneinander angeordnet sind.