ES2912164T3 - Limpiador de piscinas por chorro de agua con hélices dobles opuestas - Google Patents

Abstract

Un limpiador de piscina autopropulsado para limpiar la superficie sumergida de una piscina o depósito que es propulsado por la descarga de un chorro de agua, comprendiendo el limpiador de piscina de piscina: una bomba de agua que incluye un motor (60) de bomba eléctrica reversible que tiene un árbol de transmisión que se extiende desde cualquier extremo del motor (60) de bomba, una hélice (64) conectada operativamente a cada extremo del árbol de transmisión, el árbol del motor (60) de bomba y árbol de transmisión que se extienden a lo largo del eje longitudinal del limpiador de piscina; una carcasa (12) que tiene un interior en el que se monta la bomba de agua, la carcasa (12) tiene un primer puerto de descarga de chorro de agua ubicado en un extremo y un segundo puerto de descarga de chorro de agua ubicado en el extremo opuesto de la carcasa (12), estando cada uno de los puertos de descarga selectivamente en una posición abierta mientras que el otro está en una posición cerrada para controlar la descarga direccional de un chorro de agua que es suficiente para impulsar el limpiador de piscina en una dirección de movimiento correspondiente generalmente al eje longitudinal del limpiador de piscina; un par de conductos (42) de descarga de chorro de agua, estando cada conducto de descarga de agua colocado entre el motor (60) de bomba y el puerto de descarga de chorro de agua en los extremos respectivos del limpiador de piscina; una válvula de descarga de chorro de agua colocada aguas abajo de la hélice (64) en cada conducto de descarga de chorro de agua entre la hélice y el puerto de descarga, siendo la operación de cada válvula de descarga sensible al flujo de agua a presión, en el que el agua presurizada fluye selectivamente a través de uno u otro de los puertos de descarga en forma de chorro de agua determinado por la dirección de rotación del motor (60) de bomba para impulsar el limpiador de piscina; caracterizado por que cada una de las hélices (64) estando posicionada adyacente y fuera del extremo interior de uno de los conductos (42) de descarga de chorro de agua en un espacio interior abierto entre los extremos del motor (60) y una superficie (15) de pared interior de la carcasa que rodea la boca de entrada del conducto (42), teniendo dichas hélices (64) un tamaño reducido que permite que el agua empujada entre en el conducto (42) de descarga adyacente con un mínimo de turbulencia producida por impacto directo con la pared (15) interior.

Description

DESCRIPCIÓN

Limpiador de piscinas por chorro de agua con hélices dobles opuestas

Campo de la invención

Esta invención se refiere a procedimientos y aparatos para propulsar limpiadores automáticos o robóticos de piscinas y tanques que emplean propulsión por chorro de agua.

Antecedentes de la invención

Un limpiador de piscina convencional comprende una placa base sobre la que se monta una bomba, al menos un motor para impulsar la bomba y, opcionalmente, un segundo motor para impulsar el aparato a través de ruedas, rodillos o correas de oruga sin fin; una carcasa que tiene una parte superior y paredes laterales colgantes y paredes extremas que encierran la bomba y el (los) motor(es) que están asegurados a la estructura interior y/o la placa base; uno o más tipos de medios filtrantes están colocados interna y/o externamente con respecto a la carcasa; y un mango externo separado se asegura opcionalmente a la carcasa. La energía es suministrada por cables eléctricos flotantes conectados a una fuente externa, como un transformador o una batería contenida en una carcasa flotante en la superficie de la piscina; también se puede proporcionar agua a presión a través de una manguera para limpiador accionados por turbina de agua. Los limpiadores de tanques y piscinas de la técnica anterior también funcionan junto con una bomba remota y/o un sistema de filtro que está ubicado fuera de la piscina y en comunicación fluida con el limpiador a través de una manguera.

Los limpiadores de piscinas automáticos o robóticos de la técnica anterior han estado tradicionalmente accionados por uno o más motores de accionamiento que, en algunos casos, son reversibles; se emplea un motor de bomba de agua separado para extraer agua que contiene desechos a través de una o más aberturas en una placa base cerca de la superficie a limpiar. El agua pasa a través de uno o más filtros colocados en la carcasa del limpiador de piscina y normalmente se descarga verticalmente a través de uno o más puertos en una superficie superior de la carcasa para crear así un vector de fuerza opuesto en la dirección de la superficie que se limpia. Esta configuración del aparato y su procedimiento de funcionamiento permiten el movimiento del limpiador de piscina a través de la pared inferior y, opcionalmente, le permiten trepar por las paredes laterales verticales de la piscina, mientras mantiene un contacto firme con la superficie que se está limpiando.

Un uso innovador de los chorros de agua para propulsar un limpiador de piscina se describe en el documento USP 6.412.133. Una sola hélice está unida al árbol de transmisión que sobresale del extremo superior de un motor de bomba montado verticalmente colocado en el interior de una carcasa de limpiador de piscina. El agua que pasa a través de la placa base y los filtros se desvía desde una dirección que generalmente es normal a la superficie que se limpia por medio de una válvula direccional de aleta y se descarga en direcciones alternas a través de un conducto que se coloca a lo largo del eje longitudinal del limpiador de piscina en la dirección de movimiento del limpiador de piscina; el conducto de descarga es generalmente paralelo a la superficie que se limpia. En una realización, la posición de la válvula direccional de aleta cambia cuando la bomba de agua se detiene o se reduce lo suficiente, lo que permite que el chorro de agua se descargue en la dirección opuesta y hace que el limpiador de piscina invierta su dirección de movimiento.

Aunque el sistema de propulsión reversible por chorro de agua del documento USP 6.412.133 ha tenido éxito comercial, los requisitos de tamaño y potencia del motor de la bomba deben tener en cuenta ciertas pérdidas de energía asociadas con el cambio abrupto de la dirección del flujo de agua cuando entra en contacto con la válvula de aleta direccional y sufre esencialmente un cambio de dirección de 90°.

Algunos otros ejemplos del estado de la técnica se pueden ver en los documentos CN1538022 y US2004/168838.

Por lo tanto, sería deseable proporcionar un aparato y un procedimiento que reduzca el flujo turbulento dentro del interior de la carcasa y facilite la descarga direccional alterna de los chorros de agua utilizados para impulsar el aparato con una pérdida mínima de energía debido a la turbulencia.

En la descripción que sigue se entenderá que el limpiador de piscina se desplaza sobre ruedas, rodillos u orugas de apoyo, o una combinación de estos medios que se alinean con el eje longitudinal del cuerpo del limpiador de piscina cuando éste se desplaza en línea recta. Las referencias al extremo frontal o delantero del limpiador serán relativas a su dirección de movimiento en ese momento.

Sumario de la invención

Los objetos anteriores y otras ventajas se obtienen mediante un limpiador de piscina autopropulsado según la reivindicación 1 adjunta y un procedimiento correspondiente según la reivindicación 11 adjunta.

La presente invención comprende en términos generales colocar el motor de la bomba horizontalmente dentro de la carcasa del limpiador de piscina, unir una hélice a cada extremo del árbol de transmisión del motor que se extiende a través y sobresale de los extremos opuestos del cuerpo del motor, y proporcionar aberturas de descarga de chorro de agua opuestas en la carcasa, cada una con una válvula de aleta sensible a la presión, en alineación axial con el árbol de transmisión del motor y el eje de rotación de las respectivas hélices. Cuando las hélices giran en una dirección, el agua se extrae a través de una o más aberturas en la placa base, pasa a través de un filtro o filtros asociados con el limpiador de piscina y se descarga a través de uno de los puertos de descarga como un chorro de agua de fuerza suficiente para impulsar el limpiador de piscina a lo largo de la superficie que se está limpiando.

De acuerdo con la presente invención, cada hélice está fijada o montada de forma segura en un extremo respectivo del árbol de transmisión del motor de la bomba. El chorro de agua creado por la hélice se alinea con el puerto de descarga adyacente formado en la pared del extremo de la carcasa. La fuerza del chorro de agua es suficiente para abrir una válvula situada aguas abajo de la hélice. La válvula se puede configurar como una válvula de aleta dividida que está articulada para plegarse hacia afuera desde una posición normalmente cerrada y está diseñada para producir una resistencia mínima al paso del chorro de agua a medida que se mueve hacia el puerto de descarga.

Una segunda válvula de aleta está montada en un segundo puerto de descarga ubicado en el extremo opuesto de la carcasa. La segunda válvula de aleta se presiona contra un sello de borde formado en la superficie periférica interior de un conducto de descarga para cerrar el (segundo) puerto de descarga opuesto. La segunda válvula de aleta se cierra por una caída de presión de agua creada junto a la segunda válvula en el interior de la carcasa como resultado del flujo rápido de agua que ingresa por un puerto de entrada, pasa a través de un dispositivo de filtro y sale por el puerto de descarga abierto en el extremo opuesto del limpiador.

En una realización, la hélice adyacente a la válvula de aleta cerrada también gira para mejorar el flujo de agua hacia la válvula de aleta abierta en el extremo opuesto de la carcasa. Para minimizar el flujo turbulento, los extremos opuestos del cuerpo del motor están provistos de una tapa o cubierta curvilínea que tiene una configuración de superficie aerodinámica que mejora un flujo más laminar del agua a presión creada por la hélice giratoria. El movimiento del agua a través de la carcasa del motor a una velocidad en la dirección de la hélice opuesta también mejora la fuerza del chorro de agua, ya que finalmente se descarga a través del puerto para proporcionar una fuerza para mover el limpiador de piscina en la dirección opuesta.

En otra realización, las hélices están provistas de un mecanismo de embrague para que giren en una sola dirección. En esta realización, la hélice adyacente al puerto de descarga con su válvula de aleta en la posición cerrada no gira; más bien, el árbol del motor gira dentro del mecanismo del embrague y no aplica fuerza al montaje de la hélice. Durante una operación de limpieza, cuando el motor se detiene y se invierte, la hélice que había estado girando ya no es impulsada por el árbol de transmisión y el embrague de la hélice en el extremo opuesto se acopla y la hélice gira, aplicando así una corriente presurizada de agua contra la válvula de aleta, que luego se abre y descarga un chorro de agua a través del conducto de descarga y fuera del puerto de descarga, lo que hace que el limpiador de piscina sea impulsado en la dirección opuesta. Como se señaló anteriormente, la válvula en el extremo opuesto se cierra por la fuerza de empuje.

De acuerdo con la presente invención, las hélices están colocadas junto a, pero fuera de la abertura del conducto de descarga en la región entre el motor y la pared interior del limpiador de piscina que define la entrada del conducto de descarga. Esta configuración se puede utilizar con ventaja cuando ambas hélices giran con el árbol de transmisión del motor, es decir, cuando no se emplea ningún mecanismo de embrague. Cuando la hélice está fuera del conducto de descarga, pero muy cerca de su entrada, la contrapresión o el arrastre experimentados por la hélice no impulsora que se encuentra en el extremo delantero del árbol de transmisión en la dirección del movimiento del limpiador de piscina son relativamente menores que el que experimenta la hélice delantera cuando está rodeada por el conducto de descarga. La reducción en la resistencia de la hélice, en consecuencia, reduce la potencia consumida por el motor de la bomba, lo que le permite operar de manera más eficiente y a un menor coste.

El funcionamiento del motor de la bomba se puede controlar de acuerdo con un programa predeterminado que interrumpe y luego invierte la polaridad o dirección de la corriente eléctrica que fluye hacia el motor de la bomba en respuesta a una secuencia cronometrada, un sensor que detecta movimiento o falta de movimiento, o un sensor que responde a una pared vertical u otro cambio en la posición del limpiador de piscina, ya sea en la posición en general horizontal o generalmente vertical. Diversos aparatos, medios y procedimientos para controlar la parada y el arranque de motores de accionamiento y/o motores de bomba son bien conocidos en la técnica y no forman parte específica de la presente invención. De manera similar, otras opciones además de las específicamente descritas y ejemplificadas en este documento serán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del ámbito de la invención.

En una realización preferida de la invención, se coloca un puerto de descarga auxiliar sobre el puerto de descarga direccional aguas arriba de la válvula de aleta y en el conducto de descarga del chorro cerca de la hélice impulsora. Como se usa aquí, el término "hélice impulsora" se refiere a la hélice adyacente a la aleta abierta que produce un chorro de agua que impulsa el limpiador de piscina. Una referencia al "extremo de avance" o "movimiento de avance" se entenderá como una referencia al extremo que mira en la dirección en la que se mueve entonces el limpiador de piscina.

El puerto de descarga auxiliar está en comunicación fluida con un conducto de descarga vertical que generalmente tiene un diámetro menor que el conducto que pasa por el chorro de agua propulsor y tiene una salida que está orientada verticalmente cuando el limpiador de piscina está colocado sobre una superficie horizontal. El agua que sale del conducto vertical produce un vector de fuerza que generalmente es normal a la superficie que se limpia. Cuando el limpiador de piscina se mueve sobre la superficie generalmente horizontal de la pared inferior de una piscina o tanque, el conducto de descarga vertical tiene el efecto de forzar las ruedas u otros medios de soporte del limpiador de piscina para que entren en contacto con la superficie. Se coloca un conducto de descarga vertical en cada extremo del limpiador de piscina. En una realización, un chorro de agua a presión sale verticalmente solo desde el extremo en el que se descarga el chorro de agua. En otra realización, el agua se puede descargar de ambos conductos verticales simultáneamente. Este alivio de presión por descarga de agua a través del conducto vertical adyacente a la válvula cerrada también cumple el propósito beneficioso de reducir la turbulencia. Se entenderá que la dirección de la "descarga vertical" es relativa a la superficie que se está limpiando. Cuando el limpiador de piscina sube o baja por una pared vertical, la descarga a través del puerto de descarga auxiliar produce un vector de fuerza opuesto para mantener el limpiador de piscina en contacto con la superficie vertical.

La orientación del chorro de agua descargado se puede variar para proporcionar un componente descendente o vector de fuerza, componentes laterales o una combinación de tales componentes o vectores de fuerza para complementar la fuerza de traslación producida por el chorro de agua que sale. Se pueden adaptar otros procedimientos y aparatos para lograr la combinación deseada de vectores de fuerza cuya resultante proporcione una fuerza suficiente para hacer que el limpiador de piscina se mueva a lo largo de la superficie que se está limpiando mientras se mantiene la tracción y para permitir que la unidad ascienda y descienda de manera confiable por superficies de paredes verticales. También se describen ejemplos de configuraciones alternativas adecuadas en el documento USD 6.412.133, por ejemplo, en las Figuras 8, 9, 12A, 15-17, 23 y 24 y la descripción correspondiente en la memoria descriptiva de dicha patente.

En una realización preferida del limpiador de piscina de la presente invención, la carcasa está sostenida por un par de ruedas montadas para girar sobre un eje transversal asegurado en un extremo de la carcasa, y una tercera rueda giratoria colocada en el extremo opuesto de la carcasa y situada sustancialmente en la línea central longitudinal del limpiador. En el funcionamiento de esta realización, el movimiento del limpiador de piscina en una dirección en la que las dos ruedas montadas en el eje transversal están en el extremo delantero del limpiador de piscina da como resultado que la rueda giratoria en el extremo opuesto de la carcasa siga típicamente, y el limpiador de piscina se mueve generalmente en línea recta para la limpieza. Cuando el motor de la bomba se detiene e invierte la dirección, la rueda montada giratoria ahora delantera generalmente gira hacia un lado o hacia el otro, o hacia adelante y hacia atrás entre posiciones alternativas, lo que hace que el limpiador de piscina adopte un camino aleatorio o al menos curvilíneo. Este movimiento alternativo en línea recta o lineal del limpiador de piscina seguido de un movimiento curvilíneo permite que el limpiador de piscina atraviese la mayoría, si no todas, las superficies inferiores de la piscina durante un ciclo de limpieza.

Otro aspecto preferido de la invención incluye el uso de al menos una, pero preferiblemente, un par de unidades de filtro plisado a través de las cuales se aspiran los desechos que contienen el agua de la piscina y los desechos se retienen cuando el agua pasa a través de la carcasa. En una realización particularmente preferida, el par de cartuchos de papel de filtro plisados se extienden longitudinalmente y sus ejes son paralelos al eje del árbol del motor de accionamiento. El uso de estos filtros plisados alargados tiene la ventaja de reducir el perfil del limpiador de piscina y, por lo tanto, la energía necesaria para moverlo por el agua.

Los filtros plisados están preferiblemente soportados para evitar el colapso y, por lo tanto, para mejorar su rendimiento y vida útil entre limpiezas y/o reemplazos. El material de soporte puede ser una pantalla de alambre formada por un material que no se oxida y que también es capaz de resistir la exposición al agua salada y/o los productos químicos de tratamiento que pueden estar presentes en el agua de la piscina. Un soporte particularmente preferido para el filtro plisado es una malla o pantalla de alambre de acero inoxidable tejido holandés que se pliega en la misma configuración que el papel plisado u otro material fibroso natural o sintético que funciona para filtrar el agua y retener los desechos. También se pueden utilizar materiales de soporte de plástico poroso.

Además de usar el cartucho de filtro plisado, el limpiador de piscina también se puede proporcionar con una malla tejida convencional o un filtro de pantalla para eliminar los desechos más grandes del flujo de agua entrante que ingresa desde la placa base. En una forma de realización preferida, el filtro de malla flexible se encaja en la zona inferior de la carcasa y se sitúa por encima de la placa base. El agua que entra en el cuerpo pasa primero por el filtro de malla, que arrastra fragmentos más grandes de desechos, por ejemplo, pequeñas ramitas, hojas y similares; el agua que sale de esta primera etapa de filtración pasa luego al interior de la unidad de filtro plisado y los residuos más pequeños quedan atrapados en su interior a medida que pasa el agua filtrada. El uso del filtro de malla principal también sirve para prolongar la vida útil del medio filtrante plisado, así como para reducir la frecuencia de mantenimiento. Suponiendo que el medio filtrante plisado no esté perforado, el cartucho puede retirarse de la unidad y lavarse de manera retroactiva para permitir su reutilización.

A partir de la descripción anterior, en su construcción más amplia, la invención define además un procedimiento para limpiar una superficie sumergida de una piscina con un limpiador de piscina autopropulsado según la reivindicación 11 adjunta. El limpiador de piscina es autopropulsado por medio de un chorro de agua que se descarga alternativamente en al menos una primera y segunda dirección que da como resultado un movimiento en direcciones de traslación opuestas. La dirección del chorro de agua está controlada por la dirección de rotación de un motor de bomba montado horizontalmente y hélices montadas en cada extremo del árbol de transmisión de la bomba. Los conductos de descarga opuestos están alineados axialmente con el árbol de transmisión del motor y el agua presurizada controla el movimiento de una o más válvulas que operan en uno o más conductos de descarga para hacer pasar el agua para descarga en direcciones alternas. Durante el cambio de una dirección a la dirección opuesta alternativa, el motor se detiene y su dirección se invierte. Esto interrumpe la descarga de agua de un conducto de descarga, lo que hace que la válvula se cierre y la presión creada por la hélice opuesta hace que la válvula se abra, lo que permite que la descarga del chorro de agua propulse la unidad en la dirección opuesta.

El movimiento de los limpiador de piscinas se puede caracterizar como patrones de exploración sistemáticos, patrones festoneados o curvilíneos y movimientos aleatorios controlados con respecto a la superficie inferior de la piscina o tanque. A los efectos de esta descripción, las referencias a la parte delantera y trasera del aparato de limpieza o a sus extremos o paredes de fondo de su carcasa serán con respecto a la dirección de su movimiento.

En una realización de la invención descrita a continuación y con referencia a los dibujos, el limpiador de piscina está soportado y se mueve sobre una pluralidad de ruedas, que contactan con la superficie que se está limpiando. En una realización actualmente preferida, las ruedas están unidas a un eje transversal unido a un extremo del conjunto limpiador de piscina y una tercera rueda giratoria está montada en el extremo opuesto de la unidad en una posición correspondiente al eje longitudinal del limpiador de piscina. El rango de giro o ángulo de movimiento radial alrededor del punto de pivote de la rueda giratoria está limitado por elementos de control fijos o ajustables. Esta combinación de ruedas fijas y una rueda pivotante o giratoria produce un movimiento esencialmente rectilíneo en la dirección en la que la tercera rueda va detrás y un patrón de limpieza curvilíneo cuando la tercera rueda va delante. Se pueden utilizar varios medios mecánicos y/o electromecánicos conocidos en la técnica para controlar y variar la posición direccional de la rueda giratoria para crear así patrones diferentes y variables de movimiento curvilíneo del limpiador de piscina. Como entenderán los expertos en la materia, el limpiador de piscina también puede estar provisto de un segundo par de ruedas montadas en el eje en lugar de la única rueda giratoria. El uso de un juego de ruedas en los extremos opuestos del limpiador de piscina se puede utilizar para proporcionar patrones de movimiento más regulares que el movimiento aleatorio asociado con la rueda giratoria. Por ejemplo, uno o ambos extremos de uno o ambos ejes pueden colocarse en ranuras fijas o ajustables que permiten que la(s) porción(es) respectiva(s) del eje(s) se muevan en respuesta a un cambio de dirección.

Las figuras ilustrativas que acompañan a esta solicitud, ya las que se hace referencia en la presente, ilustran esquemáticamente varias realizaciones de la invención aplicadas a limpiador robóticos equipados con ruedas; sin embargo, los expertos en la técnica entenderán que la invención es igualmente aplicable a limpiador que se mueven sobre rodillos transversales y orugas o correas sin fin.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá con más detalle a continuación y con referencia a los dibujos adjuntos donde los elementos iguales o similares se denominan con el mismo número, y en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva superior, lateral y frontal de un limpiador de piscina que ilustra una realización de un sistema de chorro de agua direccional;

La figura 2 es una vista desde arriba del limpiador de piscina de la figura 1 con la porción superior de la carcasa retirada para revelar la disposición interior de los componentes;

La figura 3 es una vista en alzado lateral parcial en sección transversal tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 2;

La figura 4 es otra vista en alzado lateral parcial en sección transversal tomada a lo largo de la línea 4-4 de la figura 2 que ilustra un sistema de propulsión que tiene un motor y hélices opuestas;

La figura 5 es una vista superior ampliada, parcialmente en sección, que ilustra el sistema de propulsión colocado entre conductos de descarga opuestos, cada uno de los cuales incluye una válvula de aleta dividida e ilustrado en posiciones abierta y cerrada;

La figura 6 es una vista en perspectiva despiezada de una primera realización de un filtro y componentes relacionados, como se muestra, por ejemplo, en la figura 3;

La figura 7 es una vista de extremo, parcialmente en sección tomada a lo largo de la línea 7-7 de la figura 1, que ilustra la trayectoria del flujo de agua que entra y pasa a través de los filtros y el interior del cuerpo del limpiador de piscina;

La figura 8 es una vista desde abajo que muestra una realización de una placa base que tiene dos puertos de entrada para admitir el flujo de agua a través de los filtros;

La figura 9A es una vista en sección transversal ampliada que ilustra una realización de tapas de extremo aerodinámicas instaladas en las placas de extremo del motor y agua que fluye alternativamente a través de conductos verticales opuestos, cada uno de los cuales está colocado cerca de una hélice y un conducto de descarga respectivos;

La figura 9B representa una realización según la presente invención en la que las palas de la hélice están situadas fuera de las aberturas de los conductos de descarga y junto a ellas;

Las figuras 10A y 10B son, colectivamente, un diagrama de flujo esquemático de un procedimiento para hacer funcionar un limpiador de piscina de acuerdo con la invención;

La figura 11 es una vista en perspectiva despiezada de una segunda realización de un filtro y componentes relacionados adecuados para su uso en el limpiador de la figura 1;

La figura 12 es una vista en sección transversal del filtro de la figura 11 que ilustra el flujo de agua filtrada a través del filtro;

La figura 13 es una vista en alzado lateral parcial en sección transversal que ilustra el filtro de la figura 11 instalado en el limpiador de piscina de la figura 1;

La figura 14 es una vista en alzado lateral que ilustra el limpiador de piscina de la figura 1 con un interruptor de mercurio que responde a cambios en la orientación del limpiador de piscina, por ejemplo, durante el ascenso y descenso de la pared lateral de una piscina;

Las figuras 15 y 16 son vistas en alzado lateral en sección transversal que ilustran el interruptor de mercurio de la figura 14 en varios estados de activación conductiva;

La figura 16 es una vista en alzado lateral en sección transversal que ilustra el interruptor de mercurio de la figura 14 en un estado de activación conductiva; y

Las figuras 17-20 son vistas en planta desde abajo del limpiador de piscina de la figura 1 que ilustran mecanismos opcionales para ajustar la posición del eje transversal con respecto al eje longitudinal del limpiador.

Para facilitar la comprensión de la invención, se utilizan números de referencia idénticos, en su caso, para designar elementos iguales o similares que son comunes a las figuras. Además, a menos que se indique lo contrario, las características que se muestran en las figuras no están dibujadas a escala, sino que se muestran solo con fines ilustrativos.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas

En la siguiente descripción, un limpiador 10 de piscina o tanques tiene una cubierta 12 exterior o carcasa con una pared 12A superior, una bomba interna y un motor 60 de accionamiento que extrae agua y desechos a través de aberturas en una placa base que son arrastradas por uno o más filtros 60.

Haciendo referencia a las figuras 1-4, 7 y 8, se ilustra una realización del limpiador 10 que tiene un solo motor que permite que el limpiador 10 robótico de piscinas aspire desechos mientras es impulsado sobre la superficie sumergida de la piscina usando un medio de control direccional relativamente simple. En esta realización, una inversión de la polaridad de la entrada de energía al motor da como resultado la inversión en la dirección del movimiento del limpiador de piscina. Este cambio (por ejemplo, inversión de polaridad) en la alimentación del motor puede resultar de un circuito de control de alimentación programable que se inicia por condiciones físicas que afectan al limpiador de piscina (por ejemplo, detectar una pared de la piscina o la superficie del agua), o de acuerdo con un programa cronometrado, es decir, de 30 segundos a un minuto en una dirección y luego un cambio en la dirección de rotación del motor de la bomba por un período de tiempo igual o diferente.

Continuando con la referencia a la figura 1, el limpiador 10 de piscina incluye una carcasa, denominada generalmente 12, que incluye una porción 12A de cubierta superior y una porción 12B de cuerpo inferior que se ajustan o unen de forma segura para proporcionar una estructura unitaria. Un cable 13 de energía flotante o flotante suministra energía de baja tensión desde una fuente de energía externa (remota) (no mostrada) como es bien conocido en la técnica. Los medios para controlar e invertir la polaridad de la corriente suministrada al motor de CC pueden ubicarse en la fuente de alimentación remota o incluirse en un dispositivo 68 procesador/controlador montado en el interior de la carcasa 12 del limpiador de piscina. El procesador/controlador 68 puede programarse de acuerdo con procedimientos conocidos en la técnica para interactuar con un temporizador y/o uno o más sensores o interruptores para efectuar el control de funcionamiento y direccional del limpiador de piscina.

El cuerpo del limpiador de piscina está soportado por un par de ruedas 30 montadas en el eje 31, que está montado o instalado de otro modo transversalmente al eje longitudinal del limpiador de piscina definido por la dirección del movimiento. Un tercer conjunto 32 de ruedas de apoyo está montado en el extremo opuesto al eje transversal. Para mayor claridad en la descripción adicional de la invención, el par de ruedas 30 se muestran ilustrativamente montados cerca del primer extremo "A" del limpiador 10 y el conjunto 32 de ruedas se muestra ilustrativamente y etiquetado como montado en el segundo extremo opuesto "B" del limpiador 10. En una realización, el conjunto 32 de ruedas incluye un soporte 34 de montaje con pestañas 36 que se proyectan hacia abajo que se acoplan con un elemento 38 de soporte de ruedas, que retiene y controla el rango de movimiento angular o radial de la rueda 39. Como será evidente para los expertos en la materia, el rango angular de movimiento puede controlarse proporcionando pasadores ajustables, que el usuario puede cambiar de posición. Además, el conjunto de rueda ilustrativo 32 mostrado en la figura 1 no se considera limitante, ya que un experto en la materia apreciará que también se pueden utilizar otros conjuntos de rueda bien conocidos, como un conjunto de rueda giratoria central, una rueda mecánica, un conjunto de rueda esférica y similares.

Continuando con la referencia a las figuras 1 y 4, la cubierta del limpiador de piscina incluye paredes 14 extremas delantera y trasera opuestas, en cada una de las cuales se forma un puerto 40 de descarga de chorro de agua. También se muestra en las figuras 1 y 4 son conductos 70 de descarga verticales opuestos, cada uno de los cuales tiene un extremo inferior conectado a una sección 71 de conducto respectiva montada en el interior de la carcasa 12 y el extremo superior termina en un puerto 72 de descarga vertical. Los puertos 72 de descarga verticales están colocados en los extremos opuestos del limpiador 10, y su función se describe a continuación con más detalle. Como se describirá con mayor detalle a continuación, los conductos 70 de descarga pueden configurarse como una sola sección recta de conducto para minimizar las pérdidas de energía asociadas con los cambios de dirección.

Con referencia ahora a la vista superior de la figura 2 de la que se ha quitado la porción 12A de cubierta, el motor 60 montado horizontalmente con el árbol 62 de transmisión que sobresale de ambos extremos soporta hélices 64 opuestas. Como se puede ver mejor en la vista en sección transversal de la figura 4, las hélices 64 están, respectivamente, colocadas en una relación muy cercana a los conductos 42 de descarga de chorro de agua longitudinales, cada uno de los cuales termina con los puertos 40 de descarga. Cada uno de los conductos 42 de descarga longitudinales también está provisto de una salida 43 situada aguas abajo de la hélice y en una zona de alta presión hidráulica. Como se muestra claramente por referencia a las figuras 1 y 4, las secciones 71 y 70 de conductos de descarga vertical forman un camino continuo que se comunica con la abertura 43 de entrada de descarga vertical para dirigir una corriente de agua a presión en una dirección que es normal a la superficie que se está limpiando, por ejemplo, verticalmente cuando la unidad se está moviendo sobre la pared inferior horizontal de una piscina o tanque, la corriente se descarga a través del puerto 72 de descarga vertical. En la realización ilustrada en las figuras 1 a 4, la porción externa de los conductos 70 de descarga verticales está fijada a la pared 14 de extremo de la porción 12A de cubierta superior. Se proporciona un accesorio hermético a fluidos donde la sección 71 de conducto se une al conducto 42 de descarga de chorro de agua.

Aunque las secciones 71 y 70 del conducto de descarga vertical están configuradas ilustrativamente con dos codos en ángulo recto, un experto en la materia apreciará que también se puede proporcionar un conducto recto o en ángulo para extenderse desde la salida 43 situada aguas abajo de la hélice a través de la superficie superior de la porción 12A de cubierta superior. Por ejemplo, con referencia a la figura 9A, el conducto de descarga vertical se extiende hacia arriba directamente desde la salida 43 y a través de la porción 12A de cubierta superior sin cambio de dirección en los dos codos 71 formados entre la abertura 43 de entrada de descarga y el puerto 72 de descarga. En una realización alternativa, el conducto recto puede formar un ángulo desde la abertura 43 de entrada y extenderse a través de la porción 12A de cubierta superior para producir un vector de fuerza que tiene una componente vertical y una componente horizontal. En esta última realización, el agua descargada a través del puerto 72 de descarga produce un vector de fuerza que es perpendicular a la placa 16 base para mantener el limpiador de piscina a lo largo de la superficie de la piscina, así como un vector de fuerza horizontal para ayudar a impulsar el limpiador de piscina a lo largo del eje longitudinal del limpiador 10. Como se indicó anteriormente, el uso de los términos "horizontal" y "vertical" se refiere a la superficie sobre la que se coloca y/o se mueve el limpiador de piscina.

El posicionamiento y el funcionamiento de las válvulas 90 de aleta partida se describen ahora con referencia a la vista en alzado lateral en sección transversal de la figura 4 y la vista en sección parcial superior de la figura 5. Cada par de secciones 90 de válvula incluye un elemento 92 de soporte, que se fija en los rebajes superior e inferior del conducto 42 de descarga. Se muestra un elemento 98 divisorio central que sobresale de la pared interior del conducto 42 para evitar que los elementos de válvula entren en contacto entre sí y se muevan más allá del rango definido, lo que les permitirá cerrarse cuando la dirección de rotación de las hélices 64 es al revés. En la práctica real, el espacio entre las secciones abiertas de la válvula de aleta se puede minimizar más allá de lo que se muestra a modo de ilustración en la figura 5. La pared interior del conducto 42 también está provista de una banda periférica sobresaliente o sello 44 contra el cual se muestran descansando las válvulas cerradas en el lado derecho de las figuras. En una realización preferida, la porción de aguas arriba del sello 44 saliente está contorneada para minimizar la turbulencia en la corriente en chorro que pasa.

Con referencia ahora a la figura 6, una primera realización del filtro 88 está provista de tapas 80 de extremo que incluyen una porción 82 del cuerpo y una entrada 84 que tiene paredes 85 que se extienden configuradas para producir una fuerza de succión en la vecindad de los puertos 18 de entrada de la placa base, como se describe con más detalle a continuación, y un tubo 86 de salida que se acopla en una relación ajustada con la entrada de la unidad 88 de filtro plisado. En una realización, el filtro 88 puede estar formado por un material de papel que está plegado o corrugado para aumentar el área superficial. La porción 82 de cuerpo también está preferiblemente provista de un reborde 83 periférico saliente que está dimensionado y configurado para acoplarse de manera segura con la periferia exterior del collarín 89 de extremo del filtro 88. Como se muestra claramente en las figuras 2, 3 y 5, el filtro 88 está equipado con una tapa 80 en cada extremo a través de la cual se admite el agua que contiene desechos y circula a través del medio filtrante, que retiene los desechos y pasa el agua filtrada a través del conducto 42 de descarga abierto bajo la influencia de las hélices 64 motorizadas.

Haciendo referencia a las figuras 11, 12 y 13, se muestra ilustrativamente una realización alternativa del filtro 88 que incluye el uso de un material 116 de malla convencional en lugar del material de papel plegado del filtro tipo cartucho descrito anteriormente. El material 116 de malla puede estar soportado en un marco abierto o por una malla de alambre de tejido holandés de acero inoxidable asociada, aunque se pueden usar otros tipos de fibras y metal de malla abierta tejida, así como tamices de filtro flexibles y/o rígidos poliméricos moldeados. El material 116 de malla se forma como un elemento tubular que se extiende entre las tapas 80 opuestas como se describe anteriormente. Una persona con experiencia ordinaria en la técnica apreciará que la malla de alambre se puede tejer suelta o apretada para formar espacios más grandes o más finos entre los hilos de alambre/fibra individuales para eliminar varias partículas indeseables en diferentes tipos de entornos en los que se usa el limpiador.

Preferentemente, el papel plisado o la malla tejida está soportado por una estructura similar a una malla más grande o un elemento 110 de soporte que soporta la circunferencia interior del papel o la malla tejida. En una realización, el elemento 110 de soporte incluye una pluralidad de anillos 112 concéntricos separados que están alineados y asegurados juntos por una pluralidad de elementos 114 cruzados separados. El elemento 110 de soporte está dimensionado para soportar la superficie interna del material del filtro 88 y las tapas 80 de los extremos. Como se muestra en las figuras 12 y 13, el agua fluye hacia la entrada 84, a través del tubo 86 de salida de las tapas 80 de los extremos y sale por la pared lateral tubular formada por la circunferencia del papel o la malla tejida para atrapar los desechos no deseados dentro del filtro 88.

Como se indicó anteriormente, la porción 12A de cubierta superior se puede quitar para permitir un acceso conveniente al interior del cuerpo, por ejemplo, para el mantenimiento de los filtros 88. Los conjuntos de filtro están preferiblemente soportados y mantenidos en posición por las porciones 12Ay 12B del cuerpo superior e inferior. Se pueden usar con la invención otras configuraciones de soportes y conjuntos de filtros conocidos en la técnica anterior.

Como se muestra mejor en las figuras 3 y 4, la placa 16 base se coloca muy cerca de la superficie de la piscina o tanque que se va a limpiar y el agua se extrae a través de una serie de puertos 18 de entrada de la placa base que se extienden transversalmente al eje longitudinal del limpiador de piscina. En la realización preferida que se muestra, las aletas 19 de cierre de entrada están montadas de manera que se abren bajo la influencia del agua extraída a través del puerto 18 de entrada y se cierran cuando se interrumpe el flujo de agua provocado por las hélices 64. Esta disposición tiene la ventaja de evitar que cualquier desecho suelto que pueda haber sido arrastrado al interior de la carcasa 12 del limpiador de piscina sea retenido para una eventual eliminación por parte del usuario cuando el limpiador 10 de piscinas se apague y se retire de la piscina.

Al describir el procedimiento de funcionamiento del limpiador de piscina de la invención, se entenderá que la dirección de rotación del motor 60 se efectúa cambiando la polaridad de la fuente de alimentación. Esta técnica es bien conocida en la técnica y un medio particular para lograr este cambio no forma parte de la presente invención. Esta inversión de polaridad se puede lograr utilizando un controlador 68 programado y otros elementos de circuito apropiados bien conocidos en la técnica. Como se señaló anteriormente, el cambio en la dirección de rotación del motor puede ser el resultado de un programa predeterminado que está específicamente diseñado para dar como resultado un patrón aleatorio de movimiento del limpiador de piscina que resultará en la limpieza de todas o sustancialmente todas las superficie(s) deseada(s) de la piscina. Otros cambios pueden ser el resultado de señales que emanan de varios tipos de dispositivos ópticos, mecánicos y/o de radiofrecuencia. De manera similar, las señales de control pueden ser generadas por uno o más sensores 120 que detectan el movimiento o la ausencia de movimiento del limpiador de piscina, por ejemplo, cuando el movimiento hacia adelante del limpiador de piscina se detiene al encontrar una pared o un obstáculo como una escalera. .

Haciendo referencia a la figura 4, en una realización, un sensor 120 (mostrado en líneas discontinuas) se proporciona de forma ilustrativa en el extremo del limpiador 10 de piscina que tiene el par de ruedas 30 montadas en él. El sensor 120 puede ser un interruptor que tenga una varilla de empuje o un botón que se active al entrar en contacto con la pared lateral de la piscina, o un sensor que use un sonar o luz (láser) para detectar la pared lateral, entre otros sensores conocidos capaces de detectar una pared lateral o estructura vertical en la piscina.

Preferentemente, el sensor 120 es un interruptor 122 de captación magnética que está acoplado a una o más ruedas 30, como también se muestra ilustrativamente en la figura 4. Uno o más imanes están en la circunferencia interior de la rueda 30, y un inductor 124 está montado en el chasis próximo a la circunferencia interior de la rueda 30. El captador magnético (inductor) detecta el imán cuando gira la rueda y envía una señal de control al controlador 68. El controlador 68 incluye un circuito de temporización que determina si la(s) rueda(s) han dejado de girar durante un tiempo predeterminado, como cuando la unidad se ha detenido en una pared lateral de la piscina. Durante el funcionamiento, cuando el circuito de temporización expira o el sensor 120 detecta la pared lateral, el controlador 68 opcionalmente interrumpe la alimentación al motor 60, terminando así la descarga de agua. En una realización, se invierte la polaridad del motor y el limpiador de piscina reanuda el movimiento en una dirección diferente. En una realización alternativa descrita con más detalle a continuación, el limpiador de piscina está programado para adoptar una posición de pared ascendente.

Otros sensores magnéticos de los tipos descritos en el documento USD 6.758.226 se puede acoplar al procesador/controlador del limpiador de piscina para proporcionar una señal periódica mientras la unidad está en movimiento, mientras que una demora predeterminada resultará en un cambio en la dirección del motor de la bomba. En una realización, se abre o se cierra un interruptor de láminas para generar la señal. Se pueden adaptar para su uso otros sistemas de detección de movimiento conocidos en la técnica.

El limpiador 10 de piscina se coloca en el fondo de la piscina o tanque que se va a limpiar y se suministra energía al motor 60, lo que hace que una o ambas hélices 64 giren con el árbol 62 de transmisión del motor. De acuerdo con las referencias direccionales indicadas en las figuras 4 y 5, el agua que contiene desechos se extrae desde debajo de la placa 16 base a través del puerto 18 de entrada y pasa a través de las tapas 80 de los extremos y hacia la abertura 84 de entrada del filtro ubicada en cualquier extremo de las dos unidades 88 de filtro plisado. Los desechos quedan atrapados en el medio del filtro y el agua filtrada fluye a través del material del filtro 88 plisado (o malla) externo y es arrastrada a través de la carcasa por la hélice 64 giratoria en el lado izquierdo y un chorro de agua principal es dirigido por el conducto 42 de descarga a salir a través del puerto 40 de descarga, moviendo así la unidad hacia la derecha. Simultáneamente, se descarga un volumen menor de agua aguas abajo de la hélice a través de la abertura 43 en el conducto 42 y se descarga a través de los conductos 71 y 70 comunicantes verticalmente a través del puerto 72 para proporcionar un vector de fuerza normal a la placa 16 base que actúa para mantener el limpiador de piscina en movimiento en contacto con la superficie a limpiar.

Como comprenderá un experto en la materia, los conductos 40 de descarga de chorros de agua se pueden colocar alternativamente en un ángulo distinto al horizontal con respecto a la superficie atravesada por el aparato de limpieza de piscinas. Por ejemplo, se puede proporcionar un vector de fuerza o empuje hacia abajo para ayudar a mantener el aparato en contacto con la superficie sobre la que se desplaza colocando los respectivos conductos 40 de descarga en un ángulo agudo con respecto a la horizontal. De manera similar, se puede proporcionar un vector de fuerza vertical o de empuje hacia arriba al hacer descender el tubo de escape por debajo de la horizontal. El extremo del conducto 40 de descarga se puede dividir de modo que la corriente de chorro de agua que sale se divida en un vector horizontal y una corriente de descarga ascendente (o descendente). Otro procedimiento para controlar la descarga direccional es mediante el uso de una placa o timón, ya sea fijo o ajustable por el usuario, que se coloca en el extremo del conducto de descarga.

En la realización en la que ambas hélices 64 giran simultáneamente, la hélice que se muestra en el extremo derecho del limpiador de piscina en la figura 4 también empuja el agua en la dirección de la válvula 90 de aleta abierta ubicada en el extremo izquierdo del limpiador de piscina. Para facilitar el flujo de agua alrededor de la carcasa 60 intermedia del motor de la bomba, las tapas 66 contorneadas se ajustan opcionalmente a las placas de extremo de la carcasa del motor, como se muestra en la figura 9A. Los contornos de las tapas 66 están dimensionados y configurados para reducir la turbulencia y facilitar el flujo de agua más eficiente energéticamente a lo largo del camino longitudinal definido por la carcasa 12 y el cuerpo del motor 60.

Con referencia a la figura 9A, se proporciona opcionalmente una válvula 96 de aleta u otro dispositivo de restricción del flujo de agua en cada tubo 70 de descarga vertical para evitar o permitir alternativamente el movimiento de agua dentro o fuera de la carcasa a través del puerto 72 de descarga vertical. En una realización, una válvula 96 de aleta está montada en el interior del tubo 70 de descarga vertical cerca de la entrada 43 de descarga, aunque dicha ubicación a lo largo del interior no pretende ser limitativa. Por ejemplo, la válvula 96 de aleta o una tapa (no mostrada) pueden montarse cerca del puerto 72 de descarga vertical para impedir o permitir la etapa de agua. Haciendo referencia a la figura 4, las válvulas de aleta (no mostradas) también están preferiblemente montadas en el interior de los tubos 70 de descarga verticales cerca de las entradas 43 de descarga, aunque dicha ubicación no pretende ser limitativa.

Durante la operación, cuando una válvula 90 de aleta de descarga principal, por ejemplo, la válvula de aleta en el lado izquierdo de la figura 9A, está abierta y el agua se mueve (expulsada) a través de la abertura 40 de descarga, la presión turbulenta creada por la rotación de la hélice 64 lateral izquierda adyacente también hará que se abra la válvula 96 de aleta vertical izquierda. En consecuencia, el agua presurizada puede fluir a través del tubo 70 vertical y se descarga a través del puerto 72 de descarga vertical para producir un vector de fuerza hacia abajo o componente normal a la placa 16 base. En el extremo opuesto del limpiador 10, la presión turbulenta creada por la rotación de la hélice 64 del lado derecho que está colocada junto a la válvula 90 de aleta de descarga cerrada hace que la válvula 96 de aleta vertical vuelva a su posición normalmente cerrada. De esta manera, se evita que el agua de la piscina entre en el tubo 70 vertical del lado derecho y fluya hacia la región de alta velocidad/baja presión aguas abajo de la hélice.

En una realización alternativa, la invención comprende el uso de dos motores separados (no mostrados) cuyos ejes de rotación del eje son coincidentes, en lugar de un solo motor 60. Preferentemente, un controlador de procesador programable regula las rotaciones de los árboles de los dos motores alineados axialmente. En esta realización, se proporciona energía a un primer motor para hacer girar la hélice que produce la corriente en chorro motriz y se detiene el (segundo) motor adyacente y opuesto para reducir la turbulencia dentro de la carcasa 12. Cuando se invierte el movimiento direccional del limpiador, se interrumpe la potencia del motor giratorio y se activa el segundo motor. Las válvulas 90 y 96 de aleta funcionan de manera similar a la descrita anteriormente con respecto a la realización que se muestra con un solo motor 60.

Además de, o en lugar de la descarga de una corriente vertical, el agua presurizada también se puede suministrar a través de un tubo o tubos a la parte inferior del limpiador de piscina con el fin de levantar los desechos en suspensión para que los capture el agua que fluye hacia los puertos 18 de entrada formados en la placa 16 base. Varios ejemplos de arreglos para crear una corriente presurizada y varios modos de entregarla a la parte inferior de la placa 16 base para este propósito se muestran y describen en los documentos USP 6.412.133, así como en USP 6.971.136 y USP 6.742.613.

Con referencia ahora a la figura 9B, se muestra una realización de la invención en la que cada una de las hélices respectivas se desplaza a una posición adyacente y muy próxima al conducto (42) de descarga, en lugar de estar ubicada dentro del conducto como se muestra, por ejemplo, en las figuras 2, 4, 5 y 9A. Como se muestra en la figura 9B, cada hélice está montada en un árbol (62) de transmisión que se extiende desde cualquiera de los extremos del motor (60). El diámetro de cada una de las palas de la hélice (43) es algo menor que el diámetro de las palas que se muestran en la realización, por ejemplo, de la figura 4. Las palas se colocan en el espacio interior abierto entre las tapas de los extremos (63) del motor (60) y la superficie (15) de la pared interior de la carcasa que rodea la abertura de entrada del conducto (42).

En funcionamiento, el giro de la hélice en el extremo del motor en sentido contrario al del movimiento produce un chorro de agua que se descarga a través del conducto (40) para impulsar hacia delante el limpiador de piscina. La reducción del tamaño de la hélice permite que el agua empujada desde la pala de la hélice entre en el conducto (42) de descarga adyacente con un mínimo de turbulencia producida por el impacto directo con la pared (15) interior que rodea la abertura del conducto. Como comprenderán los expertos en la materia, el caudal volumétrico de agua desde la pala de la hélice en movimiento hacia el conducto de descarga está relacionado con el diámetro de la pala de la hélice y su posición con respecto a la abertura de entrada del conducto. Estas relaciones dimensionales y espaciales también afectarán la corriente consumida por el motor que está relacionada con la turbulencia, la contrapresión y la resistencia que experimentan las respectivas hélices.

También se ha encontrado que esta disposición es ventajosa cuando no se instala embrague para interrumpir la rotación de la hélice no impulsora en el extremo opuesto del motor, es decir, en el extremo del limpiador de piscina que avanza. Aunque los elementos (90) de la puerta están cerrados a través de la abertura (40) del conducto en el extremo delantero, la turbulencia creada por la hélice giratoria que se mueve en la región abierta entre el extremo del motor y la pared (15) central que rodea el conducto cerrado crea menos fuerza de arrastre o resistencia en la hélice giratoria que cuando la hélice está en el espacio confinado rodeado por el conducto (40) de descarga y los paneles (90) de puerta cerrados como en la realización ilustrada en la figura 4.

Los efectos beneficiosos de reducir el diámetro de la hélice y mover la hélice desde una posición dentro del conducto de descarga, como se ilustra en la figura 4, a una posición próxima, pero justo fuera del conducto de descarga, como se ilustra en la realización de la figura 9B, se determinó midiendo los amperios consumidos por el motor (60) con las hélices en la configuración alternativa desplazadas del interior del conducto de descarga. Con las hélices colocadas como en la figura 4 y la hélice en el extremo delantero inmovilizada en virtud de un embrague (67) opcional, que se muestra en línea fantasma, se observó que el motor (60) consumía 2,5 amperios durante el funcionamiento del propulsor a chorro. Cuando se usó el motor para hacer girar ambas hélices en la configuración de la figura 9B, la corriente consumida fue de 3,5 amperios. Este es un valor aceptable que no afectará adversamente la vida útil del motor. Cuando ambas hélices giraron en la configuración de la figura 4, es decir, con cada hélice dentro y rodeada por sus respectivos conductos de descarga y la puerta (9) del conducto delantero cerrada, la corriente consumida por el motor fue aproximadamente un 30 % mayor que medido para la prueba usando la configuración representada por la figura 9B. La operación regular del motor a este valor de corriente más alto representa una carga significativa y se puede esperar que acorte la vida útil del motor. La única alternativa sería emplear un motor más grande y potente que requeriría más corriente para producir la misma fuerza motriz. Por tanto, la configuración de la figura 9B tiene la doble ventaja de reducir el coste de capital para el fabricante y los costes operativos de energía eléctrica para el usuario. Se encontró que el efecto sobre la fuerza del chorro de agua, determinado midiendo la tasa de movimiento del limpiador de piscina en pies/minuto, era insignificante con la hélice en la posición desplazada del conducto de descarga en la realización que se muestra en la figura 9B . Aunque el diámetro de las hélices es ligeramente menor en esta disposición, es evidente que la gran mayoría del chorro de agua en movimiento se dirige al conducto (40) y se descarga de manera eficiente para impulsar el limpiador de piscina en direcciones opuestas hacia adelante.

A partir de la descripción anterior de los resultados de las pruebas comparativas, se puede concluir que las fuerzas propulsoras deseadas se pueden producir usando un motor relativamente más pequeño que es menos costoso de comprar y consume menos energía eléctrica, lo que resulta en costes operativos reducidos para el usuario.

Haciendo referencia a las figuras 14-16, el limpiador de piscina de la presente invención no solo limpia la superficie inferior de la piscina, sino que también es capaz de ascender y limpiar las paredes laterales de la piscina. Haciendo referencia de nuevo a las figuras 4, 7 y 9, el limpiador 10 de piscina incluye un dispositivo 140 de flotación colocado a lo largo de la superficie interior superior de la cubierta 12A de la carcasa superior hacia el extremo A del limpiador cerca del par de ruedas 30. El dispositivo 140 de flotación está fabricado con un material que tiene flotabilidad suficiente para levantar el extremo A del limpiador al menos un ángulo predeterminado cuando el conducto de descarga vertical está obstruido por la válvula 96 de aleta o el sistema de propulsión está apagado. El dispositivo 140 de flotación puede ser una vejiga llena de aire, o estar fabricado con poliestireno, polietileno u otros bloques o láminas de espuma estable al agua, o cualquier otro material bien conocido que proporcione suficiente flotabilidad capaz de levantar el par de ruedas 30 en el extremo A del limpiador de piscina de la superficie inferior de la piscina.

El limpiador 10 de piscina puede incluir un elemento 142 de lastre en una posición en la placa 16 base hacia el segundo extremo opuesto B del limpiador que está opuesto al dispositivo 140 de flotación y próximo al conjunto 32 de rueda única. El elemento 142 de lastre se puede fabricar con un material que sea resistente al agua y la sal, como acero inoxidable, materiales cerámicos y similares, y preferiblemente tiene forma de placa. El elemento 142 de lastre se monta preferiblemente en la superficie interior de la placa 16 base, de modo que no interfiera con el flujo de agua a través de los puertos 18 de entrada y los filtros 88, aunque la forma y el posicionamiento del lastre 142 no deben ser considerados limitantes. El lastre 142 se puede utilizar para proporcionar estabilidad al limpiador de piscina cuando atraviesa las superficies de la piscina. El lastre 142 también sirve como contrapeso al dispositivo 140 de flotación, de modo que cuando el extremo A del limpiador 10 flota hacia arriba, el extremo opuesto B con el lastre no flotará hacia arriba y el conjunto 32 de rueda única mantiene contacto con la superficie de la piscina En consecuencia, el peso del lastre 142 se selecciona para evitar que el extremo B del limpiador de piscina flote hacia arriba, pero no evita que el limpiador 10 de piscina trepe por una pared lateral de la piscina cuando se activa el sistema de propulsión, como se describe a continuación con más detalle con respecto al diagrama de flujo de las figuras 10A y 10B.

Haciendo referencia de nuevo a las figuras 4, 9 y 14-16, el limpiador 10 de piscina incluye un interruptor 130 de corte de propulsión, que está conectado eléctricamente al controlador 68 a través del conductor 138 y al motor 60 eléctrico a través de los conductores 136. Preferentemente, el interruptor 130 de corte es un interruptor de mercurio que se abre o se cierra para controlar la potencia del sistema de propulsión cuando se encuentra y pasa por una pared lateral de la piscina. Como se muestra ilustrativamente en las figuras 14-16, el interruptor 130 de mercurio incluye una carcasa 132 sellada que contiene una cantidad de mercurio 134 que es suficiente para fluir entre el par de terminales de los conductores 136 para formar una ruta de circuito conductor, así como para hacer contacto con un terminal del conductor 138 para completar una ruta de circuito al controlador 68. Varios tipos y configuraciones de interruptores de mercurio son bien conocidos y se han utilizado durante mucho tiempo en la técnica como fuentes de generación de señales.

Las figuras 10A y 10B representan colectivamente un diagrama de flujo de un procedimiento 1000 para ascender y descender por una pared lateral vertical de una piscina. Las figuras 10A y 10B deben verse junto con las figuras 14­ 16.

Con referencia ahora a las figuras 10A y 10B, comenzando con la etapa 1001 en el que el limpiador de piscina está en posición sobre la superficie del fondo de la piscina, el motor de la bomba se activa en la etapa 1002 para impulsar el limpiador de piscina en una dirección hacia adelante como se define por el extremo de la unidad que tiene las ruedas montadas en el eje. Como se indica en la etapa 1004, el limpiador de piscina avanza a una posición adyacente a una pared lateral de la piscina, y una señal de un sensor integrado en la etapa 1006 indica que el extremo delantero del limpiador de piscina está muy cerca de la pared lateral.

Se envía una señal desde el procesador/controlador en la etapa 1008 para interrumpir la descarga vertical de agua a presión a través del puerto de descarga auxiliar eliminando así el vector de fuerza descendente en el extremo delantero del limpiador de piscina. Opcionalmente, la alimentación al motor de la bomba también puede interrumpirse durante un período de tiempo predeterminado, o hasta que se reciba una señal de un dispositivo de detección de orientación. Dado que el extremo delantero de la carcasa del limpiador de piscina incluye un dispositivo de flotación, el extremo delantero flotará bajo su efecto en la etapa 1010 para formar un ángulo que oscila entre 45° y 60° con la horizontal. Cuando el cuerpo del limpiador de piscina ha alcanzado un ángulo de al menos 45°, un sensor de inclinación transmite una señal al procesador/controlador en la etapa 1012 y se genera una señal adicional para restablecer la descarga de agua a través del puerto de descarga auxiliar y así proporcionar una vector de fuerza opuesto para dirigir el limpiador de piscina hacia la pared lateral en una orientación vertical. En una realización opcional de la etapa 1012, se activa un reloj temporizador cuando se interrumpe la descarga vertical de agua en la etapa 1008 y después de un período de tiempo predeterminado, se reanuda la descarga. El tiempo requerido para que la unidad logre la orientación angular deseada del extremo delantero puede ser determinado fácilmente por los expertos en la técnica usando experimentación simple para usaren la programación del procesador/controlador. Como se indicó anteriormente junto con la descripción de la etapa 1008, el motor de la bomba puede permanecer activado para que la unidad pueda moverse más cerca de la pared cuando la flotación levanta el extremo delantero; si la bomba ha sido interrumpida, entonces será reactivada por una señal del procesador/controlador al mismo tiempo que se reanuda la descarga de agua desde el puerto de descarga auxiliar. Con el motor de la bomba en marcha, el limpiador de piscina asciende por la pared lateral de la piscina.

Cuando el limpiador de piscina llega a la línea de agua en la etapa 1014, se envía una señal mediante un sensor opcional o un reloj de tiempo que inicia la cuenta de un período de tiempo predeterminado después de la reactivación de la descarga vertical de agua en la etapa 1012.

De acuerdo con la etapa 1016, la interrupción de la energía al motor de la bomba continúa durante un período de tiempo predeterminado medido por el reloj temporizador, o hasta que se genera una señal de sensor que indica que el limpiador de piscina ha asumido nuevamente una posición generalmente horizontal en el fondo de la piscina. Posteriormente, el motor de la bomba se activa en la etapa 1018, en una realización con la polaridad opuesta para impulsar el limpiador de piscina en una nueva dirección con la rueda giratoria en la posición delantera. El limpiador de piscina continúa moviéndose de acuerdo con un patrón determinado por el ajuste de la rueda giratoria, cuya dirección también puede verse afectada por encuentros con superficies curvas arqueadas que unen el fondo y las paredes laterales de la piscina que no interrumpen el movimiento de la unidad y/o encuentros con otros objetos/obstáculos en la piscina que pueden desviar el movimiento de la unidad, pero no hacer que se detenga por completo. De acuerdo con la etapa 1020, se genera una señal para interrumpir la alimentación al motor de la bomba cuando un sensor de movimiento detecta que el limpiador de piscina ha dejado de moverse. Posteriormente, el procesador/controlador invierte la polaridad y activa el motor de la bomba en la etapa 1022 para impulsar la unidad en una nueva dirección con las ruedas montadas en el eje definiendo el extremo delantero. Como se indica en la etapa 1024, la secuencia de pasos de este proceso se repite como en la etapa 1006 cuando el extremo delantero está cerca de una pared lateral.

Haciendo referencia a las figuras 17-20, se muestran ilustrativamente vistas inferiores que ilustran esquemáticamente realizaciones de la invención en las que el par de ruedas 30 de soporte del limpiador están montadas en el eje 31 que está desplazado en ángulo con una línea que es normal al eje longitudinal del limpiador.

En la figura 17, el eje 31 está montado en una ranura 160 en un lado de la unidad para que la rueda 30 adyacente a la ranura 160 pueda deslizarse hacia adelante y hacia atrás con el eje paralelo al eje longitudinal del limpiador o en ángulo al mismo, dependiendo de la dirección de movimiento del limpiador 10. En la realización de la figura 18, el eje gira en una ranura más grande 160 para lograr el posicionamiento angular de las ruedas con respecto al cuerpo del robot de limpieza en ambas posiciones extremas.

A partir de la descripción anterior, se entenderá que cuando se opera en una piscina o tanque rectangular, las realizaciones que se muestran en las figuras 17 y 18 permiten que el robot se mueva paralelo a las paredes de los extremos de la piscina, incluso cuando se desplaza de forma diferente a la perpendicular a las paredes laterales. En otras palabras, el patrón de escaneo correcto no requiere un cambio angular en la alineación del cuerpo del robot provocado por un contacto forzado con la pared de una piscina como con la técnica anterior. Esta característica es particularmente importante cuando se emplea un medio de propulsión por chorro de agua porque a medida que el conjunto del filtro acumula desechos en el sistema de propulsión por chorro, la fuerza del chorro de agua se debilita y la fuerza del impacto disminuye, de modo que el cuerpo del limpiador de piscina puede no ser capaz de completar la acción de giro necesaria para colocarlo en la posición correcta antes de que cambie de dirección. Esta desventaja es especialmente cierta en Gunite u otras piscinas de superficie rugosa en las que un limpiador de piscina, incluso con un conjunto de filtro limpio, puede no ser capaz de pivotar a la posición adecuada, ya que la resistencia o las fuerzas de fricción entre las ruedas y la superficie inferior de la piscina pueden ser demasiado grande para permitir el deslizamiento lateral necesario de las ruedas antes de que se produzca la inversión del motor.

Como se muestra en la figura 19, un extremo del eje 31 está montado en una ranura correspondiente 160 para permitir que el eje 31 se mueva longitudinalmente en ese extremo. Este movimiento de deslizamiento longitudinal puede estar restringido por uno o más pasadores 162 de guía reposicionables. Estos pasadores 162 permiten al usuario ajustar la posición angular del eje 31 para adaptarse al ancho u otras características de la piscina y lograr un patrón de exploración óptimo para el limpiador de piscina.

En la figura 20, cada extremo del eje 31 está montado en una ranura 162 correspondiente para permitir el movimiento longitudinal en ambos extremos. Esto permitirá que el limpiador 10 robótico con el posicionamiento adecuado de los pasadores 162 de guía avance en un patrón arqueado relativamente pequeño en una dirección y en uno diferente más grande en la otra.

El uso de este procedimiento y aparato son conocidos en la técnica y también se describen en detalle en el documento USP 6.412.133 mencionado anteriormente. El movimiento predeterminado opcional de los extremos de los ejes proporcionará un patrón de movimiento del limpiador de piscina que le dará al usuario la oportunidad de hacer la selección para personalizar la unidad para maximizar la limpieza eficiente de piscinas redondas, ovaladas, rectangulares y en forma de riñón de diferentes tamaños.

La invención ha sido descrita e ilustrada en detalle y varias modificaciones y mejoras serán evidentes para los expertos en la materia a partir de esta divulgación. El ámbito de la invención y su protección están definidos por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Un limpiador de piscina autopropulsado para limpiar la superficie sumergida de una piscina o depósito que es propulsado por la descarga de un chorro de agua, comprendiendo el limpiador de piscina de piscina:

una bomba de agua que incluye un motor (60) de bomba eléctrica reversible que tiene un árbol de transmisión que se extiende desde cualquier extremo del motor (60) de bomba, una hélice (64) conectada operativamente a cada extremo del árbol de transmisión, el árbol del motor (60) de bomba y árbol de transmisión que se extienden a lo largo del eje longitudinal del limpiador de piscina;

una carcasa (12) que tiene un interior en el que se monta la bomba de agua, la carcasa (12) tiene un primer puerto de descarga de chorro de agua ubicado en un extremo y un segundo puerto de descarga de chorro de agua ubicado en el extremo opuesto de la carcasa (12), estando cada uno de los puertos de descarga selectivamente en una posición abierta mientras que el otro está en una posición cerrada para controlar la descarga direccional de un chorro de agua que es suficiente para impulsar el limpiador de piscina en una dirección de movimiento correspondiente generalmente al eje longitudinal del limpiador de piscina;

un par de conductos (42) de descarga de chorro de agua, estando cada conducto de descarga de agua colocado entre el motor (60) de bomba y el puerto de descarga de chorro de agua en los extremos respectivos del limpiador de piscina;

una válvula de descarga de chorro de agua colocada aguas abajo de la hélice (64) en cada conducto de descarga de chorro de agua entre la hélice y el puerto de descarga, siendo la operación de cada válvula de descarga sensible al flujo de agua a presión,

en el que el agua presurizada fluye selectivamente a través de uno u otro de los puertos de descarga en forma de chorro de agua determinado por la dirección de rotación del motor (60) de bomba para impulsar el limpiador de piscina;

caracterizado por que cada una de las hélices (64) estando posicionada adyacente y fuera del extremo interior de uno de los conductos (42) de descarga de chorro de agua en un espacio interior abierto entre los extremos del motor (60) y una superficie (15) de pared interior de la carcasa que rodea la boca de entrada del conducto (42), teniendo dichas hélices (64) un tamaño reducido que permite que el agua empujada entre en el conducto (42) de descarga adyacente con un mínimo de turbulencia producida por impacto directo con la pared (15) interior.

2. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, en el que cada conducto de descarga de chorros de agua está situado en un ángulo agudo con respecto a la superficie de la piscina que se está limpiando.

3. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, en el que se monta un embrague de accionamiento unidireccional entre el motor (60) de bomba y cada una de las respectivas hélices (64), en el que la hélice (64) en el extremo del árbol de transmisión en la dirección del movimiento del limpiador de piscina no gira.

4. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, en el que la válvula de descarga de chorro de agua asociada con cada puerto de descarga responde al flujo de agua a presión procedente de las hélices (64).

5. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, en el que la primera hélice (64) proporciona un primer flujo de agua de salida generalmente alineado longitudinalmente con el primer puerto de descarga, y la segunda hélice (64) proporciona un segundo flujo de agua de salida generalmente alineado longitudinalmente con el segundo puerto de descarga.

6. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, en el que la rotación del árbol de transmisión en una dirección hace que tanto la primera como la segunda hélice (64) giren en la misma dirección para producir una zona de baja presión en un extremo de la carcasa (12) que cierra la descarga adyacente. puerto, y para producir una zona de alta presión que abre el otro puerto de descarga en el extremo opuesto de la carcasa (12).

7. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, que comprende además al menos un filtro montado en la carcasa (12) para capturar los desechos arrastrados en el agua que fluye entre al menos un puerto de entrada, que se proporciona en una porción inferior de la carcasa (12), y uno de los primero y segundo puertos de descarga.

8. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, que comprende además un controlador acoplado operativamente a la bomba de agua, proporcionando dicho controlador señales de control para regular la dirección de rotación del motor (60) de bomba.

9. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, en el que el motor (60) de bomba incluye placas extremas aerodinámicas opuestas que se extienden desde la periferia del motor (60) de bomba hasta el árbol de transmisión para minimizar la turbulencia adyacente al extremo del motor (60) de bomba.

10. El limpiador de piscina de la reivindicación 1, que comprende además un puerto de descarga vertical en cualquier extremo de la carcasa (12) y en comunicación fluida con el interior de la carcasa (12) para descargar un chorro de agua que generalmente es normal a la superficie que se está limpiando para así ejercer un vector de fuerza hacia abajo.

11. Un procedimiento para limpiar una superficie sumergida de una piscina con un limpiador de piscina autopropulsado, incluyendo dicho limpiador de piscina una carcasa (12) que tiene un primer puerto de descarga en su extremo frontal y un segundo puerto de descarga en su extremo trasero, medios transversales unidos a la carcasa (12) para sostener arriba y mover el limpiador de piscina a lo largo de la superficie de la piscina a limpiar, al menos un puerto de entrada formado en una superficie inferior de la carcasa (12), una bomba de agua que tiene un par de hélices (64), cada uno de los cuales está fijado a un extremo opuesto de un árbol de transmisión que se extiende dentro de la carcasa (12), a lo largo del eje longitudinal del limpiador, un conducto de descarga del chorro de agua colocado entre el motor (60) de bomba y el puerto de descarga del chorro de agua en los respectivos extremos del limpiador de piscina, y cada una de las hélices (64) estando colocadas adyacentes y fuera de un extremo interior del conducto de descarga del chorro de agua en un espacio interior abierto entre los extremos del motor (60) y una superficie (15) de la pared interior de la carcasa que rodea la boca de entrada del conducto (42), teniendo dichas hélices (64) un tamaño reducido que permite que el agua empujada entre en el conducto (42) de descarga adyacente con un mínimo de turbulencia producida por impacto directo con la pared (15) interior, comprendiendo el procedimiento:

- girar el par de hélices (64) simultáneamente en una dirección de rotación común;

- extraer agua de la piscina al interior de la carcasa (12) a través del al menos un puerto de entrada para filtrar; - cerrar una primera válvula para cerrar uno de los puertos de descarga del chorro de agua;

- abrir una segunda válvula para abrir el otro puerto de descarga del chorro de agua; y

- descargar agua filtrada desde el interior de la carcasa (12) a través del puerto abierto de descarga del chorro de agua en forma de chorro de agua que tiene suficiente fuerza para impulsar el limpiador en una dirección de movimiento generalmente correspondiente al eje longitudinal.

12. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende además la etapa de controlar la dirección de rotación del par de hélices (64) para abrir y cerrar los puertos de descarga de chorro de agua respectivos.

13. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende además la etapa de controlar la dirección de rotación del par de hélices (64) para proporcionar un flujo de agua de salida en una dirección para abrir uno de los puertos de descarga del chorro de agua, de modo que el agua que fluye hacia al menos un puerto de entrada y a través de la carcasa (12) se descarga a través del puerto de descarga de chorro de agua abierto en forma de chorro de agua para impulsar el limpiador en la dirección opuesta.

14. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende además la etapa de proporcionar un puerto de descarga vertical posicionado generalmente normal al eje longitudinal del limpiador, descargando dicho puerto de descarga vertical un tercer chorro de agua que ejerce un vector de fuerza hacia abajo que es generalmente normal al eje longitudinal de la carcasa (12).

15. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que invertir la dirección de rotación de la primera y la segunda hélice (64) invierte las zonas de baja y alta presión en los respectivos extremos de la carcasa (12) y, por lo tanto, cierra el puerto de descarga previamente abierto y abre el puerto de descarga previamente cerrado.

16. El procedimiento de la reivindicación 11, que comprende además la etapa de descargar el chorro de agua a través del puerto de descarga de chorro de agua abierto en un ángulo agudo con respecto a la superficie de la piscina debajo del limpiador.