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Beschreibung:
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Saugreinigungskopf Die Erfindung betrifft einen Saugreinigungskopf
zur Verwendung an einer untergetauchten, unter Wasser oder einer anderen Flüssigkeit
liegenden Fläche.
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Solche Reinigungsköpfe werden mittels eines flexiblen Schlauches an
eine Saugvorrichtung angeschlossen und können sich über die zu reinigende Fläche
hinweg bewegen.
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Es sind Reinigungsköpfe dieser Art bekannt, welche veranlaßt werden,
sich schrittweise und in einem willkürlichen Muster über die Fläche hinweg zu bewegen.
Obwohl diese Reinigungsköpfe unterschiedlich arbeiten, beruht ihre Wirkungsweise
im wesentlichen doch auf einer pulsierenden Strömung.
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Andererseits hat der Erfinder zu vorliegender Anmeldung in der südafrikanischen
Patentanmeldung Nr. 81/6724 (die noch nicht veröffcntlicht ist)
einen
Saugreinigungskopf vorgeschlagen, der in der Saugleitung keine merklichen Pulsationen
hervorruft und eine bessere Steuerung des Kopfes ermöglicht. In dieser Anmeldung
sind verschiedene Ausführungsformen beschrieben, bei denen stets als primäres Bewegungsmittel
eine Wasserturbine vorgesehen ist, die ihrerseits von dem durch den Saugkopf hindurch
zum Saugschlauch fließenden Wasser angetrieben ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Saugreinigungskopf dieser Art
vorzuschlagen, der verhältnismäßig leicht und billig hergestellt werden kann und
willkürliche, die zu reinigenden Flächen vollständig überdeckende Bewegungen ausführt
sowie sogar Wände hinaufklimmen kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist ein erfindungsgemäßer Saugreinigungskopf
folgende Merkmale auf: ein Turbinengehäuse; einen an der Gehäuseunterseite vorgesehenen
Saugeinlaß; eine im Gehäuse gelagerte Turbinenwelle mit darauf angeordneter Turbine;
einen aus dem Gehäuse herausführenden, mit einem flexiblen Schlauch verbindbaren
Auslaß; wenigstens ein Schwinggestell, welches schwenkbar mit dem Gehäuse verbunden
ist und es zumindest partiell an der zu reinigenden Fläche abstützt; wenigstens
einen am Schwinggestell angeordneten Friktionsfuß, der an der Fläche anliegt und
in einer zu dieser Fläche transversalen Ebene schräg verläuft; und wenigstens einen
Exzenter auf der Turbinenwelle, der so gelagert ist, daß er einem
fest
mit dem Schwinggestell verbundenen Rahmen eine Schwingbewegung erteilt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines solchen Reinigungskopfes
ist vorgesehen, daß zwei Schwinggestelle schwenkbar mit dem Gehäuse verbunden sind,
daß zwei Exzenter auf der Turbinenwelle vorgesehen sind und jeweils einem mit einem
Schwinggestell fest verbundenen Rahmen eine Schwingbewegung erteilen, und daß jedes
Schwinggestell wenigstens einen Fuß aufweist.
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Die Schwinggestelle können unabhängig voneinander schwenkbar mit dem
Gehäuse verbunden werden, in welchem Falle sie um 180 phasenverschoben zueinander
verlaufen.
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Die Füße sind vorteilhafterweise schwenkbar an ihren Schwinggestellen
gelagert und nachgiebig in eine solche Schräglage vorgespannt, daß jeder Fuß eine
begrenzte Schwingbewegung relativ zum Schwinggestell ausführen kann, wenn Kräfte,
welche zu der zu reinigenden Fläche hin gerichtet sind, auf ihn ausgeübt werden.
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Ein solcher Reinigungskopf bewegt sich beim Durchtritt durch Wasser
durch ihn auf einer relativ geradlinigen Bahn in Richtung der nach oben verlaufenden
Schräglage der Füße. Um eine Richtungsänderung zu erreichen,
ist
erfindungsgemäß vorgesehen, daß als Gehäuseauslaß ein Schlauchverbindungsstück vorgesehen
ist, welches am Gehäuse drehbar gelagert ist und dem Saugeinlaß gegenüber angeordnet
ist. Mit dem Gehäuse sind fest Mittel verbunden, die es gestatten, in zueinander
entgegengesetzten Richtungen ein Drehmoment auf das Schlauchverbindungsstück auszuüben.
Als Ergebnis hiervon veranlaßt der Widerstand eines am Verbindungsstück befestigten,
flexiblen Schlauches das Gehäuse zu einer Drehung, wenn ein Drehmoment ausgeübt
wird.
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Sobald das Drehmoment aufhört, bewegt sich der Reinigungskopf wieder
geradlinig.
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Das Drehmoment kann durch eine separate, reversible Turbine aufgebracht
werden, die in einem mit dem Hauptgehäuse verbundenen Abteil untergebracht ist,
wobei dieses Abteil getrennte Ein- und Auslaßöffnungen aufweist.
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Vorteilhafterweise hat das Abteil, in welchem die das Drehmoment aufbringende
Turbine untergebracht ist, zwei Einlaßöffnungen, von denen jeweils eine einer bestimmten
Rotationsrichtung zugeordnet ist.
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Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Einlaßöffnungen
abwechselnd öffnet. Zwischen den Offnungszeiten liegt eine Verweildauer, in welcher
beide Einlaßöffnungen verschlossen sind. Die Steuereinrichtung hat vorzugsweise
die Gestalt einer mit passenden öffnungen versehenen Ventilplatte, welche
über
die beiden Einlaßöffnungen hinweg rotiert und mit der erforderlichen Geschwindigkeit
unter Zwischenschaltung eines Reduziergetriebes von einem Wassermotor angetrieben
ist. Der Wassermotor ist ebenfalls in einem Abteil mit einer getrennten Einlaßöffnung
und einer Auslaßöffnung zum Gehäuse hin untergebracht.
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Der Wassermotor kann von der Art sein, wie er bei bekannten oszillierenden
Sprinklern Verwendung findet.
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Seine Drehbewegung wird mit einem passenden Untersetzungsgetriebe
auf die gewünschte Drehzahl herabgesetzt.
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Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung.
Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittansicht eines Saugreinigungskopfes; Fig. 2 eine Teildraufsicht
entlang der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 eine Teildraufsicht entlang der Linie 2-2
in Fig. 1 mit abgenommener Turbine und Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie
4-4 in Fig. 3.
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Der dargestellte Saugreinigungskopf weist ein Gehäuse 10 auf, an dessen
Unterseite eine Einlaßdüse 11 und an dessen Oberseite ein Auslaß 12 vorgesehen sind.
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Das Gehäuse 1o nimmt eine Turbine 13 auf, die auf einer Welle 15 sitzt.
Die Welle 15 ist mit Hilfe von Lagern 14 an den Gehäusewänden drehbar gelagert.
Wenn Wasser aus der Düse 11 zum Auslaß 12 fließt, wird die Turbine 13 in Drehung
versetzt.
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Auf der Welle 15 sitzen weiterhin Exzenter 16, die zwischen Scheiben
19 angeordnet sind, welche ihrerseits an einem gabelförmigen Trägerrahmen 17 befestigt
sind. Die Exzenter 16 sind zueinander um 180° phasenverschoben angeordnet. Wenn
die Welle 15 rotiert, schwingen die Rahmen 17 hin und her. Jeder Rahmen 17 ist starr
oder einstückig mit einem seitlich angeordneten Schwinggestell 18 verbunden. Die
Verbindung erfolgt mit Hilfe einer Welle 20, die quadratische Enden aufweist. Die
innen gelegenen Enden der (doppelt vorhandenen) Wellen 20 sind drehbar in einem
Schalenlager 22 gelagert, die ihrerseits am Gehäuse lo befestigt sind. Wenn die
Rahmen 17 schwingen, werden ihre Bewegungen auf die beiden Schwinggestelle 18 übertragen.
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An den Schwinggestellen 18 sind Paare von Füßen 23, 24 schwenkbar
gelagert, die aus einem Friktionsmaterial, beispielsweise Gummi, gefertigt sind.
Anschläge 25 begrenzen die Schwenkbewegung der Füße. Federn 26 spannen die Füße
gegen Anschläge 25 vor, so daß sie
eine Schräglage relativ zu einer
in Fig. 4 dargestellten Abstützfläche annehmen.
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Wenn infolgedessen die Turbine 13 rotiert, führen die Schwinggestelle
18 Schwingungen aus und der ganze Reinigungskopf bewegt sich nach rechts in Richtung
des Pfeiles A in Fig. 1.
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Wenn die Welle 20 nicht zweigeteilt, sondern durchgehend ausgebildet
ist, müssen die Exzenter 16 zueinander in Phase sein. Jedoch ist die in diesem Fall
erhaltene Bewegung nicht so rasch und wirkungsvoll, als wenn die Exzenter phasenverschoben
umlaufen.
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Am Gehäuse 1o sind zwei Abteile 30 und 31 befestigt.
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Im oberen Abteil 30 ist eine reversible Turbine 32 untergebracht.
Zwei Einlaßöffnungen 34 führen von einem mit einem Sieb 36 versehenen Raum 35 in
das Abteil 30. Diese Einlaßöffnungen 34 im Abteil 30 werden von einer Ventilplatte
33 gesteuert, deren Betriebsweise weiter unten beschrieben wird. Der Auslaß aus
dem Abteil 30 ist mit dem Bezugszeichen 37 bezeichnet.
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Am Auslaß 12 ist drehbar ein Schlauchverbindungsstück 40 gelagert,
welches ein großes Zahn- oder Getrieberad 41 trägt. Ein Ritzel 42 an einer Welle
43 kämmt mit dem Rad 41. An ihrem unteren Ende trägt die Welle 43 ein Zahnrad 44,
welches mit einem Ritzel 45 an einer Welle der Turbine 32 in Eingriff steht.
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Wenn die Turbine 32 rotiert, versetzt sie somit das Schlauchverbindungsstück
40 in sehr langsame Umdrehung und erteilt diesem Verbindungsstück somit ein Drehmoment.
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Im Abteil 31 ist ein Wassermotor 52 eines Typs untergebracht, wie
er bei an sich bekannten, oszillierenden Sprinklern (für Rasenflächen und dgl.)
verwendet wird.
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Dem Wassermotor ist ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet, welches
die Umdrehungszahl des Motors im Verhältnis von etwa 2000 : 1 reduziert. Wasser,
welches den Raum 35 durchströmt, dringt in das Abteil 31 ein und strömt aus diesem
über einen Auslaß 51 in das Gehäuse 10 ein. Der Ausgang des Motors 52 erfolgt letztendlich
an einer Welle 53, welche die Ventilplatte 33 antreibt. Die Ventilplatte 33 ist
ihrerseits elastisch nach oben vorgespannt.
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Wenn der Motor 52 rotiert, verschließt und öffnet die Ventilplatte
33 abwechselnd die Einlaßöffnungen 34. Die Anordnung ist so getroffen, daß zwischen
öffnungszeiten relativ lange Perioden liegen, in denen beide Einlaßöffnungen geschlossen
sind. Wenn eine Einlaßöffnung 34 geöffnet ist, erteilt die Turbine 32 dem Schlauchverbindungsstück
40 an welchem ein flexibler Schlauch befestigt ist, ein Drehmoment in einer bestimmten
Richtung. Bei Freigabe der anderen Einlaßöffnung vermittelt die Turbine 32 ein entgegengesetzt
gerichtetes Drehmoment. Der Schlauch hat das
Bestreben, der ausgeübten
Drehbewegung zu widerstehen, so daß sich im Endergebnis die gesamte Anordnung um
die Achse des Verbindungsstücks 40 verdreht. Wenn die gerade offene Einlaßöffnung
wieder verschlossen wird, hat der Saugreinigungskopf eine neue, willkürliche Richtung
angenommen, die in der Regel von der ursprünglichen Richtung verschieden ist. Natürlich
hat der Umlauf der Turbine 13 ständig das Bestreben, den Saugreinigungskopf in Vorwärtsrichtung
zu bewegen, so daß sich jederzeit eine Art spiralförmiger Bewegung ergibt.
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Eine auf die beschriebene Anordnung ausgeübte Saugwirkung führt dazu,
daß sie auf der unter Wasser od.
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dgl. befindlichen Fläche, auf welcher sie aufsitzt, gehalten wird.
Um diese Wirkung zu unterstützen, ist das Gehäuse 10 mit entsprechenden (nicht dargestellten)
Tragflächen ausgerüstet, die nach unten relativ zur Unterseite der Anordnung in
deren Bewegungsrichtung geneigt sind. Das Gehäuse lo trägt auch (nicht dargestellte)
schwenkbar gelagerte, flexible Seitenklappen.
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Der Weg zu den Düsen 11 ist nachgiebig mit Hilfe gekrümmter Klappen
63 verstellt, welche durch nicht dargestellte Federn zu der Fläche hin vor gespannt
sind, auf welcher der Reinigungskopf gerade aufruht.
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Wenn eine Saugwirkung eintritt, bewegen sich die Klappen 63 nach innen,
so daß das Wasser die Düse 11
erreichen kann. Im Endergebnis fließt
Wasser von hinten und vorne ein, ist jedoch durch die Klappen daran gehindert, von
den Seiten her zu kommen.
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Die Rotation der Turbine 13 wirkt dann auf die Füße 23 und 24 ein
und veranlaßt den Reinigungskopf, sich in einer bestimmten Richtung fortzubewegen.
Der Motor 52 läuft kontinuierlich um und öffnet von Zeit zu Zeit eine Einlaßöffnung
34, wodurch die Turbine 32 veranlaßt ist, auf das Verbindungsstück 40 ein Drehmoment
auszuüben und somit eine Richtungsänderung entweder nach links oder nach rechts
bezogen auf die Bewegungsrichtung hervorzurufen. Der Hauptfluß des Wassers durch
die Turbine 13 erfolgt kontinuierlich; lediglich der relativ kleine Nebenstrom durch
die Turbine 32 vollzieht sich intermittierend.