ES2895364T3 - Limpiadores de piscina automáticos con indicadores de carga de filtro - Google Patents

Abstract

Un limpiador de piscina automático (200) que comprende: a. un cuerpo (1) que incluye una entrada de fluido (9) y una salida de fluido (10); b. un filtro de residuos (11), al menos una porción del cual está colocada entre la entrada de fluido (9) y la salida de fluido (10); y c. un conjunto sensor de presión, que comprende un conjunto sensor de presión diferencial, configurado para evidenciar la acumulación de residuos en el filtro de residuos, caracterizado porque el conjunto sensor de presión diferencial comprende: a. un imán (113); y b. medios, que comprenden un sensor de efecto Hall (110) o un interruptor de láminas, configurado para interactuar con el imán (113).

Description

DESCRIPCIÓN

Limpiadores de piscina automáticos con indicadores de carga de filtro

Referencia cruzada a la solicitud relacionada

Esta solicitud reivindica el beneficio y la prioridad de la solicitud de patente provisional de Estados Unidos con núm. de serie 62/537,601 presentada el 27 de julio de 2017.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a sistemas y aparatos para limpiar recipientes que contienen agua tales como piscinas y spas y más particularmente, aunque no necesariamente exclusivamente, a limpiadores de piscina automáticos (APC) configurados para proporcionar información sobre si, o en qué medida, los filtros de residuos incorporados están obstruidos.

Antecedentes de la invención

Actualmente existen numerosos dispositivos de limpieza capaces de moverse de manera autónoma dentro de piscinas y spas. El más común de estos dispositivos son los APC, que a menudo son de tipo hidráulico o robótico. Los limpiadores hidráulicos varían el flujo de agua para el movimiento, mientras que los limpiadores robóticos típicamente emplean motores eléctricos para provocar el movimiento. Además, los APC hidráulicos se subdividen en limpiadores del "lado de presión" y del "lado de succión", con los limpiadores del lado de presión conectados de manera fluida a las salidas de las bombas de los sistemas de circulación de agua de la piscina y los limpiadores del lado de succión conectados de manera fluida a las entradas de dichas bombas.

El agua que se aspira en los limpiadores del lado de succión generalmente se filtra de manera remota. Por el contrario, los APC robóticos y del lado de la presión generalmente incluyen filtración incorporada, con un filtro transportado, dentro o con un cuerpo asociado de un APC a medida que el cuerpo se mueve dentro de una piscina. Debido a que los filtros con frecuencia se sumergen durante el uso y a menudo se colocan dentro de los cuerpos de muchos limpiadores robóticos, no son fácilmente visibles desde el exterior de las piscinas. Por lo tanto, la obstrucción de los filtros puede pasar desapercibida durante períodos prolongados, lo que reduce significativamente la eficiencia operativa y de limpieza de los APC correspondientes.

Se han ideado varios métodos para resolver problemas de obstrucción de filtros de los APC. La patente de Estados Unidos núm. 5,961,822 de Polimeni, Jr., por ejemplo, describe un limpiador de piscinas no autónomo que utiliza uno o más rollos de "una lámina continua de material de filtro". A medida que la lámina se obstruye con residuos, el agua se acumula dentro del filtro para entrar en contacto con un interruptor flotante. El interruptor flotante, a su vez, activa un motor que hace avanzar el rollo de material de filtro de modo que una porción no obstruida quede expuesta al agua cargada de residuos.

La publicación de solicitud de patente de Estados Unidos núm. 2015/0191926 de Tavor, y otros, describe un limpiador de piscinas robótico que tiene un filtro de dos cámaras. A medida que los residuos se acumulan en la primera cámara, pueden ser detectados por un detector óptico y trasladados, mediante lavado automático a contracorriente, a una segunda cámara del filtro. Se emplea una válvula de retención para evitar que los residuos en la segunda cámara regresen a la primera cámara. Sin embargo, en la solicitud de Tavor se reconoce que, ocasionalmente, los residuos deben retirarse de manera manual de la segunda cámara.

Ambas presentaciones buscan reducir la obstrucción del filtro a través de la actividad automática cuando un interruptor o sensor cambia de estado. Sin embargo, ninguna contempla notificar a un usuario u operador de una piscina que el filtro incorporado de un APC está obstruido.

La patente de Estados Unidos núm. 6,965,814 de Hadari detalla otro limpiador robótico que tiene un filtro de bolsa reemplazable. El robot incluye adicionalmente un controlador que periódicamente toma muestras de corriente a un motor impulsor. Como se indica en la patente de Hadari: "Cuando la corriente muestreada instantánea excede un valor de umbral preestablecido, ... [el controlador] emite una señal que activa un indicador, por ejemplo, una luz de advertencia, que muestra que el filtro está parcialmente obstruido". Sin embargo, no se contempla ninguna evaluación de obstrucciones que no sea la basada en la corriente muestreada al motor.

El documento WO 2017/055740 A1 describe un limpiador de piscina automático de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Otros limpiadores de piscina que forman parte del estado de la técnica se describen en los documentos EP 2891 756 A1 y EP 2987926 A2.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona a los usuarios, operadores u otras personas información relacionada con la obstrucción de los filtros asociados con los APC. Esto especialmente útil para los APC (particularmente limpiadores robóticos) que tienen bombas a bordo. Sin embargo, al menos algunos principios de la invención pueden aplicarse a sistemas en los que las bombas no son necesariamente APC incorporados. La invención se define mediante las reivindicaciones 1-10 del aparato y las correspondientes reivindicaciones 11 y 12 del método.

Los APC consistentes con la presente invención pueden incluir al menos un mecanismo sensor de presión. A medida que se obstruye un filtro, la presión en la entrada de la bomba disminuye. Al comparar la presión de entrada de la bomba con la presión ambiental a la que se somete un APC, por ejemplo, se puede obtener información sobre la cantidad de carga del filtro.

En al menos algunas versiones de la invención, un APC puede incluir un imán y un resorte colocados en un tubo u otra cámara. Un extremo del tubo es adyacente y, por tanto, se somete principalmente a la presión de succión proporcionada en la entrada de la bomba, mientras que el otro extremo del tubo está alejado de la entrada de la bomba y se somete principalmente a la presión ambiental. Preferentemente, el extremo adyacente a la entrada de la bomba está por encima del otro extremo cuando el limpiador está en posición vertical.

A medida que el filtro se carga y la presión de entrada de la bomba disminuye, el imán se mueve hacia arriba. La elección adecuada de la fuerza del resorte que se opone parcialmente al movimiento del imán permite que el imán se mueva lentamente dentro del tubo. Cuando el imán se mueve a una ubicación particular con base en la carga del filtro, interactúa con un componente tal como un interruptor de láminas o un sensor de efecto Hall.

La interacción del imán con un interruptor de láminas hace que el interruptor cambie de estado (de abierto a cerrado o viceversa). Los circuitos eléctricos o electrónicos asociados con el interruptor de láminas pueden utilizar el cambio de estado para indicar que el filtro está obstruido. Tal indicación puede ser tan simple como iluminar (o apagar) una luz en el cuerpo del limpiador que identifica que el filtro necesita limpieza. Alternativamente, el cambio de estado del interruptor de láminas podría provocar una transmisión electrónica a, por ejemplo, el teléfono inteligente de un usuario que indica que el filtro está obstruido. Los expertos en la técnica reconocerán que aún pueden proporcionarse otros tipos de indicaciones.

De manera similar, la interacción del imán con un sensor de efecto Hall podría proporcionar información sobre el alcance de la carga del filtro, algo así como los medidores de combustible de automóviles convencionales proporcionan indicaciones sobre las cantidades de combustible que quedan en los tanques. La salida del sensor sería proporcional al vacío en el volumen de succión de la bomba. La salida se puede procesar y proporcionar a las partes interesadas de cualquier manera adecuada, que incluye (pero no se limita a) mediante transmisión electrónica a un teléfono inteligente.

Los dibujos adjuntos ilustran partes de un APC y un mecanismo de detección de presión ilustrativo. Al menos si el APC es un robot, puede incluir capacidad de procesamiento electrónico incorporada. Se pueden incorporar uno o más procesadores en una placa de circuito impreso (PCB) que también, si se desea, puede incluir algunos o todos los componentes del mecanismo sensor de presión. Además, la PCB se puede instalar dentro de un bloque de motor del APC. También se puede incluir una derivación para el filtro en el APC y podría activarse si el mecanismo indica que el filtro está obstruido.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un APC robótico ilustrativo.

La Figura 2 es una vista en sección transversal del APC de la Figura 1 que ilustra esquemáticamente una trayectoria de flujo de agua a través de un filtro de residuos incorporado del APC.

La Figura 3A es una vista en sección esquemática de un APC similar al de la Figura 1 que muestra un sensor de presión diferencial ilustrativo de la presente invención cuando el filtro de residuos incorporado del APC está relativamente limpio (es decir, sin obstrucciones o sin carga).

La Figura 3B es una vista en sección esquemática del APC de la Figura 3A que muestra el sensor de presión diferencial ilustrativo cuando el filtro de residuos incorporado del APC está relativamente sucio (es decir, obstruido o cargado).

La Figura 4 es un conjunto de vistas esquemáticas de una PCB ilustrativa que incluye componentes del sensor de presión diferencial de las Figuras 3A-B.

La Figura 5 incluye vistas esquemáticas en sección y despiezadas de un conjunto de imán ilustrativo útil como parte del sensor de presión diferencial de las Figuras 3A-B.

Las Figuras 6A-B son vistas en primer plano del APC de las Figuras 3A-B, respectivamente.

La Figura 7 es un gráfico que ilustra un ejemplo de una posible señal de salida (por ejemplo, tensión, corriente, frecuencia, etc.) de un sensor de efecto Hall en función del desplazamiento del imán en relación con la presente invención.

Descripción detallada

La Figura 1, y gran parte de la Figura 2, aparecen en la patente de Estados Unidos núm. 8,627,533 de Pichon, y otros, cuyo contenido completo se incorpora en la presente descripción por esta referencia. Como se muestra, el APC 200 puede incluir, entre otros componentes, el cuerpo 1, miembros de desplazamiento (por ejemplo, 2, 3) y un filtro de residuos tal como el dispositivo de filtrado 11. El APC 200 puede incluir adicionalmente una bomba que comprende un motor 12, un eje de transmisión 13 y una hélice 14. Se muestra particularmente por las líneas F de la Figura 2 que, bajo la influencia de la bomba, el agua cargada de residuos de una piscina o spa puede introducirse en el cuerpo 1 a través de la entrada 9, pasar a través del dispositivo de filtrado 11 y salir del cuerpo 1 a través de la salida 10. Gran parte de los residuos contenidos inicialmente en el agua quedarán retenidos dentro del dispositivo de filtrado 11, lo que provocará que el dispositivo 11 se obstruya o se cargue mientras funciona el APC 200.

Las Figuras 3A-B y 6A-B muestran un conjunto sensor ilustrativo 99 colocado dentro del cuerpo 1 del APC 200. El conjunto sensor 99 responde preferentemente a las diferencias de presión existentes en la entrada de la bomba en comparación con la presión ambiental a la que está sometido el APC 200. Al menos algunas modalidades del conjunto sensor 99 pueden incluir una PCB 111 (ver la Figura 4) que comprende una tarjeta sensora 100 equipada con un sensor de efecto Hall 110. Puede obtenerse una versión adecuada del sensor de efecto Hall 110 de Honeywell vendido con la designación "SS39ET", aunque los expertos en la técnica reconocerán que otras versiones pueden ser al menos igualmente adecuadas para su uso en relación con la presente invención. El sensor de efecto Hall 110 puede alimentarse y procesar sus señales de salida de cualquier manera apropiada, con la Figura 4 que ilustra los cables 112 que conectan eléctricamente la PCB 111a una PCB interna principal 105 (normalmente responsable, por ejemplo, de controlar al menos los motores 12 y 20).

Actualmente se prefiere que la PCB 111 (que incluye la tarjeta 100) se ubique dentro de una porción impermeable del cuerpo 1 como, por ejemplo, dentro del bloque de motor que incluye el motor 12. La PCB 111, o algunos o todos los componentes de la misma, pueden incorporarse adicionalmente en la PCB interna principal 105 si se desea. Alternativamente, puede usarse un recinto o placa separada.

El conjunto sensor 99 puede comprender adicionalmente el conjunto de imán 101 (véase también la Figura 5). El conjunto de imán 101 incluye al menos un imán 113 que puede alojarse en la carcasa 114. El imán 113 puede estar formado por cualquier material adecuado que incluye, como ejemplos no limitantes, neodimio, samario cobalto o cerámica de ferrita. Cuando está presente, la carcasa 114 puede funcionar para proteger el imán 113 de la corrosión, así como también para crear una lanzadera móvil que contiene el imán 113. Sin embargo, no es necesario usar la carcasa 114, especialmente cuando el imán 113 es resistente a la corrosión.

Además, el recinto 102 puede formar parte del conjunto sensor 99. El recinto 102 incluye ventajosamente una primera y una segunda abertura 106 y 107, respectivamente. La primera abertura 106 se coloca preferentemente en o cerca de la entrada 104 a la bomba del APC 200, mientras que la segunda abertura 107 preferentemente se coloca alejada de la misma. Sin embargo, tal posicionamiento no es estrictamente necesario, ya que la primera abertura 106 puede ubicarse alternativamente en cualquier área del cuerpo 1 aguas abajo del dispositivo de filtrado 11, y la segunda abertura 107 alternativamente puede posicionarse esencialmente en cualquier lugar aguas arriba del dispositivo 11.

El recinto 102 forma la cámara 300 en la que el conjunto de imán 101 se coloca entre la primera y la segunda abertura 106 y 107. La cámara 300 preferentemente está dimensionada para permitir que el conjunto de imán 101 se mueva linealmente (hacia arriba y hacia abajo en las vistas de las Figuras 3A-B y 6A-B), con tal desplazamiento que ocurre debido a la diferencia en la presión del agua existente en la primera y la segunda abertura 106 y 107. El dimensionamiento de la cámara 300 también permite preferentemente que exista solo un pequeño espacio entre el conjunto de imán 101 y las paredes laterales 304 de la cámara 300, lo que minimiza la posibilidad de transferencia de agua dentro de la cámara 300 desde un lado del conjunto de imán 101 al otro.

El conjunto sensor 99 puede incluir además un medio de empuje tal como el resorte 103. En la versión representada del conjunto 99, el resorte 103 es un resorte de compresión ubicado dentro de la cámara 300 entre la primera abertura 106 y el conjunto de imán 101. La fuerza de empuje del resorte 103 puede usarse para calibrar o ajustar la carrera del conjunto de imán 101 a la variación de presión normal que probablemente se detecte entre la entrada de la bomba 104 y el ambiente cuando el dispositivo de filtro 11 está limpio u obstruido. Alternativamente, se puede colocar un medio de empuje, tal como un resorte de tracción, entre la segunda abertura 107 y el conjunto de imán 101. Sin embargo, alternativamente, no es necesario emplear ningún medio de empuje, aunque en (al menos) tal caso, el sensor de efecto Hall 110 probablemente podría ser reemplazado por un interruptor de láminas.

La Figura 7 proporciona una curva típica de señal de salida del sensor de efecto Hall 110 en función del desplazamiento del conjunto de imán 101. Cuando el dispositivo de filtrado 11 está relativamente limpio de residuos, la presión del agua en la primera y la segunda abertura 106 y 107 es generalmente la misma. En consecuencia, no existe una presión diferencial sustancial para superar la fuerza de empuje del resorte 103, y el conjunto de imán 101 permanece dentro de la cámara 300 esencialmente como se muestra en las Figuras 3A y 6A.

A medida que el dispositivo de filtrado 11 se obstruye con los residuos, se crea una presión diferencial, que supera la fuerza del resorte 103 y desplaza de esta manera el conjunto de imán 101 (hacia arriba como se muestra en las Figuras 3B y 6B) dentro de la cámara 300. Este desplazamiento es registrado por el sensor de efecto Hall 110 al elevar su señal de salida, como se muestra en la Figura 7. Por tanto, la señal de salida aumentada evidencia una carga en aumento del dispositivo de filtro 11. En otras modalidades, no es necesario que el desplazamiento del imán sea hacia arriba, sino que podría estar en cualquier orientación adecuada en relación con la implementación del conjunto sensor 99 dentro del APC 200.

La salida del sensor de efecto Hall 110 puede procesarse de cualquier manera adecuada y transmitirse o usarse según se desee. Por ejemplo, la señal de salida puede emplearse directa o indirectamente para iluminar una fuente de luz (por ejemplo, un diodo emisor de luz [LED]) en el cuerpo 1 del APC 200, lo que proporciona de esta manera una indicación visual externa al cuerpo 1 de que el dispositivo de filtrado 11 dentro del cuerpo 1 está obstruido. Alternativa o adicionalmente, un transmisor con cable o inalámbrico o un dispositivo similar asociado con el APC 200 puede transmitir una frecuencia de radio (RF) u otra señal directa o indirectamente a un dispositivo remoto tal como un teléfono inteligente, tableta u ordenador para alertar a un usuario que el dispositivo de filtrado 11 está obstruido. La información con respecto a la limpieza del dispositivo de filtrado 11 también podría transmitirse a un técnico de servicio, un fabricante o vendedor de a Pc , o de cualquier otra manera, según se desee, en un esfuerzo por provocar la eliminación de residuos del dispositivo 11 cuando esté obstruido o para estudiar los efectos de la carga del dispositivo 11.

Lo anterior se proporciona con el propósito de ilustrar, explicar y describir las modalidades de la presente invención. Las modificaciones y adaptaciones adicionales de estas modalidades serán evidentes para los expertos en la técnica y se pueden realizar sin apartarse del alcance de la invención, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un limpiador de piscina automático (200) que comprende:

a. un cuerpo (1) que incluye una entrada de fluido (9) y una salida de fluido (10);

b. un filtro de residuos (11), al menos una porción del cual está colocada entre la entrada de fluido (9) y la salida de fluido (10); y

c. un conjunto sensor de presión, que comprende un conjunto sensor de presión diferencial, configurado para evidenciar la acumulación de residuos en el filtro de residuos,

caracterizado porque el conjunto sensor de presión diferencial comprende:

a. un imán (113); y

b. medios, que comprenden un sensor de efecto Hall (110) o un interruptor de láminas, configurado para interactuar con el imán (113).

2. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conjunto sensor de presión diferencial comprende además un recinto (102) dentro del cual se mueve el imán (113), el recinto que define una primera (106) y una segunda (107) abertura.

3. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende además una bomba que tiene una entrada (104) y en la que la primera abertura (106) está situada en o cerca de la entrada (104) de la bomba.

4. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el imán (113) se mueve dentro del recinto (102) en respuesta a la diferencia de presión del agua en la primera (106) y la segunda (107) abertura.

5. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el conjunto sensor de presión diferencial comprende además un resorte (103) al menos parcialmente dentro del recinto (102), el resorte que se opone al movimiento del imán (113).

6. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende además medios para indicar la acumulación de residuos en el filtro de residuos (11).

7. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el medio para indicar la acumulación de residuos en el filtro de residuos (11) comprende una fuente de luz visible desde el exterior del cuerpo (1).

8. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el medio para indicar la acumulación de residuos en el filtro de residuos (11) comprende un transmisor electrónico.

9. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además medios alámbricos o inalámbricos para transmitir electrónicamente información relativa a la acumulación de residuos en el filtro de residuos (11) a un receptor electrónico separado del cuerpo (1).

10. Un limpiador de piscina automático de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende:

a. una bomba colocada al menos parcialmente dentro del cuerpo (1) y que incluye una entrada (104); b. medios para mover el cuerpo (1) de manera autónoma dentro de una piscina;

el conjunto sensor de presión diferencial que comprende: (i) un conjunto de imán (101) que comprende (A) una carcasa (114) y (B) el imán (113) contenido dentro de la carcasa (114); (ii) un sensor de efecto Hall (110) cuya salida es una función de su proximidad al imán (113); (iii) un recinto (102) (A) que define (1) una primera abertura (106) colocada en o cerca de la entrada (104) de la bomba y (2) una segunda abertura (107) y (B) dentro de la cual el imán (113) se mueve en respuesta a la diferencia de presión del agua en la primera (106) y la segunda (107) abertura; y (iv) un resorte (103) posicionado al menos parcialmente dentro del recinto (102) y configurado para oponerse al movimiento del imán (113); y

c. medios para indicar la acumulación de residuos en el filtro de residuos (11).

11. Un método para operar un limpiador de piscina automático (200) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

a. hacer que el limpiador de piscina automático (200) se mueva de manera autónoma dentro de una piscina; y b. recibir, en un dispositivo ubicado desde el limpiador de piscina automático (200), información transmitida electrónicamente que indica la acumulación de residuos en el filtro de residuos (11) del limpiador de piscina automático (200), la información transmitida electrónicamente que se genera como un resultado del diferencial presión de agua existente dentro del cuerpo (1) del limpiador de piscina automático (200), tal presión diferencial de agua evidenciada por el conjunto sensor de presión del limpiador de piscina automático (200).

12. Un método para operar un limpiador de piscina automático (200) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende:

a. hacer que el limpiador de piscina automático (200) se mueva de manera autónoma dentro de una piscina; y b. recibir información que indique la acumulación de residuos en un filtro de residuos (11) del limpiador de piscina automático (200), dicha información (i) generada como un resultado de la presión diferencial de agua existente dentro de un cuerpo (1) del limpiador de piscina automático y (ii) que comprende una indicación visible externamente del limpiador de piscina automático (200) proporcionada por la iluminación de una fuente de luz asociada con un cuerpo del limpiador de piscina automático (200).