BD型真空清洁机及GT型真空输送机

本发明的名称是“BD型真空清洁机及GT型真空输送机”，BD示壁、地二字，GT示滚筒二字。本发明涉及一种能在墙面、地面进行吸尘、擦刷、冲洗的真空清洁机及可输送平板玻璃等的真空滚筒输送机。

现有擦刷、冲洗墙壁的方法都是人工直接用手进行劳作。为了擦洗高楼的高墙面、玻璃墙面，都是从楼顶拴上绳让所谓的“蜘蛛人”极不方便地、危险地进行作业，不仅劳动强度大、工作效率低，还时有“蜘蛛人”伤亡的事故发生。现有的大型广场、街道路面的清洗主要地依靠清洗车用水冲洗，且无机械擦刷，耗水惊人。大型的会所、商场及家庭的地板清洁也完全依靠手工，用拖把拖地。现有的吸尘器虽能有效地吸尘，但用途单一，吸尘头的移动、操作还全靠手工。更好更先进的清洁机器不仅没有在市面上生活中发现，各种文献也没有记载。

本发明的目的是提供一种在高空或低矮的墙壁、玻璃墙面、玻璃橱窗等不用人攀爬由机器进行吸尘、擦刷清洁作业的机器，又提供几种能吸尘能擦刷的清洁机，它们对矮墙面、橱窗对地板都能做清洁，一机多用或单一专用的，又提供一种方便的节水的擦刷或冲洗广场、街道路面的清洁车。还提供一种平稳输送平板玻璃等物品的真空滚筒输送机。

发明是这样实现的。

首先设计一种能在墙壁或玻璃墙面以及平展地面行走的运载清洁工具的运载车。这些墙面或地面当然是平展、牢固、防水的，如玻璃墙，粘贴有磁砖的墙，喷刷了能擦洗的涂料的墙或天花板，铺有地砖或地板的地面或抹光了的水泥地板。其实也只有这些表面才存在擦刷或冲洗的必要。这种车的车轮呈圆柱状，柱面上套有布满了皮碗的胶皮套，只有处于接触上述表面位置的皮碗才通过内筒与真空泵吸气通道相通，这些皮碗才能依靠负压(某种程度的真空)吸附在上述表面上。随着柱状轮外筒的转动，始终都保证触壁的皮碗吸附在上述表面上，从而使这种车能在墙壁上、顶棚上行走，更能在地板表面上行走。若柱状轮足够大足够长，皮碗足够多且合理地大，这种真空壁行车在墙壁上的运载能力足以满足清洁工具的运载并进行作业的需要。

冲刷工具设计不太难，只要有转动刷和冲洗水就可以了。现在要设计一种不让脏水溢出的擦刷工具就不容易了。在擦刷壁面、地板时最好是将脏水收集起来，不仅可以节水，更能保证在打扫清洁过程中不再累及周围环境。为了收集擦刷过程产生的脏水，唯一有效的办法只有依靠真空技术。为此，将旋转的擦刷工具固定不转的轴设计为空心的，空心轴管经过软管与真空泵的吸气通道相通。空心轴管下端接近被擦刷的表面，以便在真空泵吸入空气的同时将脏水吸入，真空泵送出气水混合物后再由分离器将脏水收集起来。

将这种外表套有皮碗的柱状车轮制成近似胶带输送机的滚筒，将它两端实心和空心的小轴分别插入有滚动轴承的轴承座，将轴承座按需要的距离均匀地安装在平直的槽钢或角钢上，在滚筒的一端安装上齿轮或链轮，通过电机及减速机带动，让滚筒同向同步转动，让它们的内筒的管头与强有力的真空管路相接，并且只有朝向输送物件的胶皮碗才与真空系统相通，它们就构成了可以输送平板玻璃或其它有平直表面物件的输送机。这种真空滚筒输送机没有胶带，它们的胶皮碗牢牢地吸住玻璃或其他物品，平稳可靠。这种输送机与水平面的倾角可以比现有的胶带轮送机大得多，可以从0°到45°按需要设计。它的内筒外筒可以用金属材料制造以增加强度，因为它们不存在怕超重的问题。

现结合附图作具体的更详细的说明。

图1是真空壁行车柱状车轮的结构示意图。3是内腔与真空泵进气通道即负压系统相联通的内筒，2是均匀分布有许多孔的外筒，外筒外面套有均匀分布有许多胶皮碗的胶皮外套1，每一个胶皮碗有一段短颈，短颈下部的短胶管插入外筒的孔内。因为内筒的柱面缺少一片柱面，内外筒间有间隙且外筒能转动，但外筒与内筒互不联通，当外筒转动时，只有转动到对着内筒缺口部位的皮碗才与负压系统相联通。因内筒缺口对着壁面，此时皮碗正好又触及壁面故能吸附于壁面。当外筒继续转动，由于胶质短颈能伸长，当前面一行胶皮碗已吸附在壁面时，后一行胶皮碗还吸附在壁面上。当外筒继续转动后一行胶皮碗与内筒内腔隔绝且与筒间的间隙相通时，这一行胶皮碗立即脱离壁面。在外筒转动过程中，至少有两行皮碗吸附于壁面上。为保证吸附力足够大，胶皮碗应足够地多，柱状轮外筒的孔即胶皮碗的两行之间，圆心位置应互相错开，使两行间胶皮碗的圆心正好都处于正三角形的顶点上。胶皮碗的尺寸应尽可能的大，在互不影响贴壁的条件下要充分利用空间，或者还可以将皮碗制成正方形的。

图5是前柱状轮内筒的构造图，内腔是空的，可以填上泡沫塑料净化吸入的空气，防止杂物被吸进，空心管管头用螺纹联结真空管道，另一端的实心轴通过平键和图3中的曲柄盘相结合。后轮的内筒筒体结构与之相同，但没有右端的实心轴，左端空心管除了有联接真空管道的螺纹管头外，还设计有键槽与曲柄盘相配合。与内筒相配的外筒的一端配有具密封性能的且让内筒轴穿过的端盖。

图3是真空壁行车接比例缩小的设计草图的正视图，图4则是相应的俯视图，壁行车只有前后两个柱状轮2。为布管方便，伸出来的内筒短管的螺纹接头15在同一侧，但两个曲柄盘3却不在同侧。因壁行车在进、退过程中要跨越有一定高度的障碍物，如玻璃墙上的条状物，不仅需要车架8有足够的高度，还需要使内筒扭转一定角度让内筒的缺口部分对着障碍物的壁让该处的胶皮碗吸附在障碍物的壁上实现攀越，故设计了图3中的曲柄圆盘3、连杆1和提供活塞杆和动力的电磁铁11和14。因为需要在前后方向上都能跨越障碍物，故电磁铁11、14及相应的部件都设计了一对。在正常行进中则依靠成对的电磁铁的弹簧的力量使内筒保持正常位置。前后轮的曲柄、电磁铁等的作用和大小都完全相同，但前轮的安装在右滑动头18的滑板上，车转弯时还能随着前轮一起扭动。7是左滑动头，它的结构显示在图2当中。在图2中，1是轴承座，它容纳前轮的外筒的空心轴，该空心轴有内筒的管头穿出，2是车架的一段弧状结构，3是滚珠，4是滑板，5是滚柱，6是防止滚柱小轴移动的小螺柱。滚珠3有阻挡部件挡住，因而不会脱落。右滑动头的滑板更宽，因为有图3的电磁铁11等内筒的扭转构件固定在上面，其余构造完全相同于左滑动头。壁行车的转弯就依靠左右滑动头的滑动从而扭转前轮的方向，而带动滑动头滑动的也是图3中成对的电磁铁9和连杆10。连接两个滑动头的是桥板6，桥板6也起着曲柄的作用和连杆10相联。车的正向进退也是靠一对电磁铁9内的弹簧让车轮复位的。车中央的竖向轴插入蜗轮13，下端的轴头作为电磁铁5的衔铁插入电磁铁5，电磁铁5的线圈靠上，竖向轴依靠电磁铁5的吸引力而升高并同时通过横杆12台起与横杆相联的擦刷旋转圆盘离开壁面，还依靠由电机16和蜗杆、蜗轮的转动使擦刷可以绕着小车周边转动调位，在真空壁行车周围的适当位置方便地进行清洗或擦刷作业。进行清洁作业时则依靠电磁铁5的弹簧向下的弹力让清洁工具触及壁面，还依靠安装在蜗杆一端的摩擦式电磁制动器19定位和固定。4是固定后轮的一对滑动轴套，即轴承座。轴套4固定在车架8上。15是由电机22驱动的减速箱。由减速机伸出的轴带动一对伞齿21从而带动后轮的外筒实现壁行车的进退。20是拴安全绳的孔，19是摩擦式电磁制动器，依靠弹簧力使摩擦制动，依靠电磁力而松动。17是防止滚珠脱落的挡板。为了减轻壁行车的重量，除电磁铁等必须用金属材料外，内筒、外筒、齿轮、车架、滑动头等部件用尼龙或塑料制作。如果想要进一步减轻车的重量，车上的所有电磁铁都可以用气动控制来代替，真空泵释放出的是压缩空气可作为动力源，使用早已成熟的各式气缸和活塞，如薄膜气缸和相应的活塞杆就可以代替电磁铁。在地板或无障碍物的壁面作业时，擦刷旋转圆盘可加大尺寸并安装在车的下腹部，空心轴穿过车中央，车架放长，驱动旋转圆盘的蜗轮蜗杆则安装在车架上的中央。擦刷的转盘和蜗轮之间依靠花键联接因而可以相对作轴向滑移，擦刷空心轴的上端套上衔铁作为电磁铁的部件被电磁铁向上提起，断电时依靠重力和弹簧又让擦刷圆盘下落触及待刷的表面进行擦刷作业。

图6是家庭用清洗壁面、窗户玻璃的手控冲洗旋转圆盘，1是经空心轴8和吸尘器真空通道相通的胶皮碗，6是可插入吸尘器吸气支管承插接头的管头，3是转动盘，2是固定在转动盘上的泡沫塑料或各类刷毛，4是由电机5驱动的小齿轮，11是带动转动盘的大齿轮，10是减少阻力的滚珠，9是螺盖，8是空心轴，7是长柄，长柄7和空心轴8间的连接可以是活动的，即让长柄7可以上下摆动便于操作。胶皮碗1的作用是清洗时吸附在壁面上不用操作人费力。需移动时可立即转动阀门切断与真空系统的通路而让皮碗与大气相通。另附一细小喷水软管于长柄某处向转动盘附近冲水从而达到冲洗的目的。进行擦刷时则不能冲水，只能勤洗圆盘。如果将此冲洗圆盘用于真空壁面、地面清洗机，或者作为完全用手操作的手动擦刷、冲洗工具，皮碗系统则不需要。长柄7则成为真空壁面地面清洗机的横杆。也可将冲洗旋转圆盘安装在加长了车身的壁行车中央的下腹部。

图7是擦刷旋转圆盘，它的功用是擦刷壁面或地板同时吸收脏水，它的旋转盘1转速慢，由固定在空心轴7上的微型蜗轮蜗杆减速机5驱动，8是微型电机。6是压盖。慢转速可减小离心力防止水被甩出，且易于抽吸。转动盘只在靠近边沿处留有很窄的环形缝，或者只在该圆周上分布许多小孔，以便量小的清水进入盘内以供擦刷用水，用于擦刷室内顶面无法加水，只有勤洗擦刷。包在圆盘外的是一环形胶皮2，它的作用是防止清水外流脏水外泄。3是擦刷物，可以用泡沫塑料或其它纺织材料，它不被布满，留有脏水通道。也可布满，让中间的管头接触泡沫塑料，以便吸取泡沫塑料内的污水。为减少胶皮的摩擦阻力，可在布满泡沫塑料的外柱面上涂抹一层不透气且防渗的有弹性的胶，圆盘沿挡水的圆锥台墙面则可由圆盘的外圆柱墙面向上延伸尺寸，不必再加胶皮外套。作业时让擦刷物紧贴壁面或地板使环形胶皮2下沿刚好触壁以防止脏水外流，并保持必要的真空度。4是联通真空系统直至真空泵进口的吸水输水通道。应使中心管头与地表的距离适中便于吸水。擦刷盘可根据壁面清洁机、壁地两用清洁机或家用手控擦刷旋转圆盘的要求决定各自尺寸的大小。对于清洁机，它可以被安装在横杆的一端，也可安装在横杆的两端(双盘)，还可安装在增加了车长的壁行车中央的下部。安装在车下部的圆盘尺寸更大，蜗轮蜗杆及电机则安装在壁行车的车架上。此时圆盘结构也应有所变化，带花键的转盘只能从空心轴的下端套入，托起滚珠的有螺纹的压盖也只有从空心轴下端旋进然后固定。空心轴的上段还必须考虑套上铁心与电磁铁的线圈相配，以满足升降、防止脱落等要求，这些是常规技术容易设计。用于手控的产品，也应如冲洗旋转圆盘一样加上手控长柄。

将现有吸尘器的吸尘头的手柄即空心管加以改制，按擦刷旋转圆盘空心轴的结构(但不考虑旋转)进行设计使之能互换，或者与壁行车的横杆相联接(此时吸尘圆盘较小)，或者安装于加长的壁行车中央下腹部(此时吸尘圆盘较大)，在作业时换上这种新的吸尘头，吸尘作业就不必用手操作吸尘头，只须操作按纽通过壁行车及新的吸尘头就可轻松地进行了。还可将旋转擦刷圆盘筒化，去掉传动装置并制作成长方形的方盘并安装于壁行车中央的下腹部，依靠壁行车的行进进行擦地，但它的吸脏水及升降能力仍被保留。清水在擦刷后部进入。

图8是壁面真空清洁机擦刷高墙壁面的工作示意图。11是工字梁，经滑轮12、拉绳13拉动在离墙面不远的与墙面平形的位置上下移动，放置兼有吸尘功能的真空泵等机器的吊篮10由行走系统1带动可沿工字梁缓慢行走。拉绳13可由微型卷扬机操纵。3是保险绳，目的是防止真空壁行车4坠落。系吊保险绳3的横杆2安装在行走系统1上，横杆2可调长短。5是由微型蜗轮蜗杆减速机系统驱动的擦刷旋转圆盘，它通过横杆与壁行车中央的坚向轴相联，可在壁行车周边的前方或上、下方进行擦刷作业，由上水管9直接或由微型泵加压后经细管送来的清水喷射到圆盘上由环状细缝进入圆盘内。脏水则沿中心管、真空泵入口支管和总管6吸入真空泵，再沿真空泵出口管8直接送入下水道或经体积不大的旋风分离器后排入下水道。旋风分离器是化工上常用的典型设备，在这里空气与水的混合物沿切线方向进入筒体后沿柱体内壁旋流并减速，水附壁后下沉，空气从筒体中央的管子上升进入大气。9是供水的上水管，微型加压泵等则放置在吊篮里，供水细管图中未画出。真空总管6还有两支管与壁行车的内筒相通，保证壁行车胶皮碗吸附壁面所需的一定真空度，从而保证壁行车沿壁面的如意行走。7是操作板，工作人员只须在地面通过操作板的按纽便可实现吸尘或擦刷高度不等的墙面或玻璃壁面。吸尘时用吸尘头，清洗时使用冲洗旋转圆盘。

图9是壁地两用真空清洁机擦刷壁面的示意图。1是可吸尘也可吸气水混和流体的真空泵，也可叫做多用吸尘器，它与现有吸尘器有明显的不同。现有吸尘器的真空泵在出口处便设有空气的膨胀通道，而多用吸尘器真空泵出口的空气是经出口管12送入旋风分离器2经旋流分离出水份并体积膨胀后上升管排出的。不仅如此，本发明的多用吸尘器的吸尘室还是可拆卸的。它的吸入总管的接头可设计成法兰连接或螺纹连接，管头既可与吸尘室入口相接也可与真空泵入口相接，而吸尘室也相应地设计成它的进气口可与管头相接它的出气口可与真空泵进口相接。在进行擦刷作业时，内有吸尘袋的吸尘室可放置一边，当需要进行吸尘作业时可方便地将吸尘室加上。还可这样设计，使吸气管管头既可与吸尘室入口相接，取出吸尘袋后管头可穿过吸尘室直接与真空泵入口相接。吸尘时只有一根吸入单管，擦刷时吸入管有支管，它们分别与旋转擦刷中心管即空心轴、壁行车两内筒的真空管相接。旋转擦刷和吸尘头的安装是可以互换的。真空泵的电机等电器零部件是严格防水的，采用24V或36V的安全电压，还可采用蓄电池，真空泵转速的不足可用其他方法获得补偿。清洗或擦刷墙壁、橱窗时，多用吸尘器要放在旋风分离器2的上面，当擦刷地表即拖地时，多用吸尘器则和放在小车3上的清水桶4互相换位，便于清水桶4向擦刷旋转圆盘5自流提供清水。擦刷墙面时须用微型泵(图中未画出)经细管7向擦刷转动盘5供清水。伸缩杆10由若干管段竖向承插而成，伸缩功能可仿效雨伞把的结构，这是手动的。也可用手工让其伸缩并横向加插销的方法。伸缩杆也可制成气动的，它的动力源就是由真空泵排放出的有一定压力的空气。图11就是这种气动伸缩杆的原理示意图。它的外筒相当于气缸，气缸内套有三层管段和中心的杆件，这些管段、杆件之间都有间隙，下端制成活塞状。打开外筒上部的排气阀，向外筒下部送入压缩空气，压缩空气推动活塞使内筒及杆件上升，上部各层都有限位环形卡，内筒和杆件的活塞都升到上部环形卡处时伸缩杆达到最高。相反地，关闭上端的排气阀，打开外筒下端的排气阀，向外筒上部送入压缩空气，压缩空气推动第一层内筒的活塞至底部时，压缩空气又推开安装在第一层内筒上的单向阀片向下推动第二层内筒，并依此顺序将第三层内筒及杆件的活塞推至底部完成收杆。杆的高低可根据需要进行调节。为减少加工费，伸缩杆可用塑料制成，因为负荷很轻。控制阀可设计成微型电磁阀。横向杆也可加套管用手调节长短。横杆上装有滑轮。图9中拉绳9的作用是防止壁行车坠落伤人或被摔坏。11是它的操作板。擦刷地面时壁行车6、旋转圆盘5当然沿地面行进。当需要吸尘时要换上吸尘头，并用真空泵出口送出的压缩空气吹干真空泵里外及整个系统的水份，待干燥后安装好吸尘袋等便可进行吸尘作业。进行吸尘作业时可操纵壁行车进行，而不需用人工扶持吸尘头了。若需要在地毯之类非平滑表面上吸尘，可将吸尘头从壁行车上取下，用手操作吸尘头。取消伸缩杆10，仅供地面服务的真空吸尘擦地两用机便设计成了。再取消吸尘室另选真空泵，将真空泵出口直接安装在旋风分离器入口，体积更小的专供家庭用的擦地机也设计成了。上述清洁机的真空壁行车，因不需要扭转柱状轮的内筒，它就减少了两对电磁铁及相应的连杆等。因为只用于地面，真空壁行车还可以用四轮小车代替。

图10是擦刷、冲洗广场、街道路面的街道真空擦地车的作业流程示意图。7是由微型蜗轮蜗杆系统驱动的擦刷旋转圆盘，5是联接圆盘和真空泵4的真空泵吸入总管，3是安装在汽车驾驶室后面的水箱，水箱分上下两层，上层装清水，下层装脏水，上下层加有带阀门的联通短管。水箱内安装有1台或两台旋风分离器2，旋风分离器上段伸入到上层，它的进气管即真空泵出口管1也伸进水箱上层然后进入分离器。旋风分离器无底，带脏水带压力的空气进入后沿筒壁旋流，脏水附壁后落入箱底，减压并膨胀后的空气从中心管上升排入大气。清水经清水管道6分别送到各旋转盘供擦刷使用。脏水经擦刷旋转圆盘空心轴管被真空泵吸入并送进分离器分离后落入下层。也可将真空泵和旋风分离器安装在车头前某处，目的是降低真空泵和分离器的水平高度便于吸收脏水，从而可以选择小的真空泵和小的分离器，分离器下面收集的脏水则需另配小水泵将脏水送往水箱下层。当进行冲洗作业时，擦刷旋转圆盘7则成为冲洗旋转圆盘，水箱则上下联通全装清水，清水经加压后经管路6送到冲洗旋转圆盘旁边，便于一边擦地一边冲去污物。地面很脏时须按此方案冲洗。车头前的旋转圆盘及与它们所相联的总管的升降，可采用常见的油压系统，通过活塞和活塞杆的移动来实现，也可采用气动的薄膜式气缸的活塞杆的移动来实现，压缩空气可由真空泵出口管引入。旋转盘之所以有升降，因为起动前须离地表，作业时须下降触及地表还要有一定力度。还要保证圆盘下表面与地表面平行。为此须在每一个旋转圆盘空心轴的上端加一个铰链即万向联轴器，该联轴器尺寸应较大，活动的轴销及相应的部件应是特制的，能让输送污水的软管通过。在实际作业中因平形度调节量不大，万向联轴器扭转角度很小，不会对该软管造成损坏。作业时离不开水，这就要求电机及所有电器必须有严格的防水性能，并采用24V或36V的安全电压。

如果用气缸和活塞杆代替壁行车的全部电磁铁，又用微型气马达代替壁行车的行进牵引电机，采用真空泵出口排出的压缩空气作为动力源，这时壁行车不但可以被制成全非金属的，而且还不用电源，从而它可以成为特殊的运载车或机器人，它可以进入防火防爆要求很高或其他特殊区域进行工作。也可作为机器人的行走机器。

如果将壁行车设计得很小，将用电池驱动的微型真空泵安装在车体上，又用电池来牵引车的行进，再让车的外部用柔软织品加以保护，真空壁行车可以作为有趣的玩具或玩具的核心机器。