DE19647482A1 - Ultraschall-Reinigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung, die insbeson­ dere automatisch Fenster- und Fassadenflächen von Hochhäusern reinigt. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt, sondern sie kann auch von Hand betätigt werden, und ihr Ver­ wendungszweck ist nicht auf die Reinigung von Fenster- und Fassadenflächen beschränkt, sondern sie ist allgemein zur Reini­ gung von bevorzugt ebenen, aber auch beispielsweise gekrümmten oder gewölbten Flächen verwendbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung anzugeben, mit der verschmutzt Flächen mit hochgradiger Wirksamkeit gereinigt werden können. Die Ul­ traschallreinigungsvorrichtung soll insbesondere, aber nicht ausschließlich als Bestandteil eines Reinigungsautomaten für Fenster- und Fassadenflächen geeignet sein.

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

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung enthält einen Ul­ traschallreinigungskopf, der eine allgemein flache Trog- oder Wannenform hat, mit einer umlaufenden Umfangswand und einem Boden, der eine Resonatoreinrichtung aufweist, die ihrerseits mit einem Ultraschallimpulsgeber verbunden ist. Außerdem ist eine Zuführleitung für Reinigungsflüssigkeit vorgesehen, die beim Betrieb der Reinigungsvorrichtung den durch die Umfangswand und den Boden sowie die gegenüberliegende, zu reinigende Fläche begrenzten Innenraum des Reinigungskopfes mit der Reinigungs­ flüssigkeit füllt, und eine Abführeinrichtung für das durch den Reinigungsvorgang entstehende Reinigungsflüssig­ keits/Schmutz/-Luft-Gemisch.

Die Umfangswand hat dabei nur eine geringe Höhe von einigen Millimeter, beispielsweise 2 bis 10 mm, wenn der Reinigungskopf Grundrißabmessungen hat, die in der Größenordnung von ca. 30 cm × 10 cm liegen, wenn die Grundrißform ein Rechteck ist, worauf die Erfindung allerdings nicht beschränkt ist.

Als Reinigungsflüssigkeit wird bevorzugt Wasser verwendet, dem geeignete Reinigungszusätze beigemischt sein können.

Der Boden des Ultraschallreinigungskopfes kann durch eine Reso­ natorplatte gebildet sein, die mit einem Piezoschwinger in Ver­ bindung stehen kann. Der Boden kann auch zwei oder mehr neben­ einander angeordnete Resonatorplatten aufweisen.

Der Ultraschallreinigungskopf reinigt Fensterscheiben oder dergleichen mit hochgradiger Wirksamkeit. Die von der Resonator­ einrichtung auf die Reinigungsflüssigkeit übertragenen Ultra­ schallschwingungen erzeugen eine Kavitation, durch die Schmutz­ partikel besonders schnell und gründlich von der zu reinigenden Fläche abgelöst werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zuführleitung mit einer Pumpe in Verbindung steht, die Reini­ gungsflüssigkeit bevorzugt aus einem Reinigungsflüssigkeits­ behälter mit vorzugsweise geringem Überdruck in den Innenraum des Reinigungskopfes fördert. Die Größe des Überdrucks hängt vom Einzelfall hat und hat bei der weiter unten beschriebenen weite­ ren Ausbildung des Reinigungskopfes zur Folge, daß sich beim Betrieb ein Spalt zwischen den stirnseitigen Randkanten der Umfangswand des Reinigungskopfes und der zu reinigenden Flächen bildet. Dabei fließt die beim Betrieb mit abgelösten Schmutzpar­ tikeln und mit angesaugter Luft vermischte Reinigungsflüssigkeit unter der Umfangswand in einen Absaugkanal, wodurch der Reini­ gungskopf praktisch auf einem Reinigungsflüssigkeitskissen bzw. hydrostatischen Lager auf der zu reinigenden Fläche aufliegt bzw. sich an dieser entlang bewegt.

Die Zuführleitung für die Reinigungsflüssigkeit kann seitlich in den Reinigungskopf einmünden, indem sie beispielsweise einen durch die Umfangswand führenden Kanal aufweist.

Bevorzugt ist jedoch, daß die Zuführleitung etwa mittig durch den Boden des Reinigungskopfes in dessen Innenraum führt, so daß auf diese Weise der Innenraum schneller und gleichmäßiger mit Reinigungsflüssigkeit befüllt und ein über die gesamte wirksame Fläche gleichmäßiger Überdruck aufrecht erhalten werden kann. Außerdem steht am Boden des Reinigungskopfes ausreichender Raum zur Anordnung der Zuführleitung zur Verfügung. Hierbei kann die Zuführleitung beispielsweise zwischen zwei Resonatoren angeord­ net werden, indem beispielsweise ein Kanal durch einen zwischen den Resonatoren liegenden Bodenwandabschnitt verläuft.

Mit großem Vorteil wird vorgeschlagen, daß die Abführeinrichtung für das Reinigungsflüssigkeit/Schmutz/Luft-Gemisch einen in der Randkante der Umfangswand ausgebildeten stirnseitig offenen, umlaufenden Saugkanal aufweist, der über eine Abführleitung mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht. Dieser umlaufende Saugkanal kann beispielsweise im Querschnitt eine Rechteckform haben.

Die durch die Zuführleitung in den Innenraum des Reinigungs­ kopfes mit verhältnismäßig geringem Überdruck eingeführte Reini­ gungsflüssigkeit wird beim Betrieb in Schwingung versetzt und löst dadurch schnell und hochgradig wirksam alle Verschmutzungen von der zu reinigende Fläche ab, während der Reinigungskopf über diese Fläche gleitet. Dabei strömt infolge des Überdrucks ein Reinigungsflüssigkeits/Schmutz-Gemisch unter den stirnseitigen Randkanten der Umfangswand in den umlaufenden Saugkanal, wobei von außen Luft in den Saugkanal eingesaugt wird. Der Reinigungs­ kopf gleitet dabei auf einem hydrostatischen Lager ohne Kontakt zu der Reinigungsfläche.

Nach einem weiteren wesentlichen Gesichtspunkt der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Grundflächen des Innenraums des Reinigungskopfes und seines Saugkanals sowie der Überdruck der Pumpe und der Unterdruck der Unterdruckquelle so aufeinander abgestimmt sind, daß der Reinigungskopf von einer resultierenden Saugkraft an die zu reinigende Fläche angezogen wird. Damit wird der Reinigungskopf mit einem geringen Abstand durch den resul­ tierenden Sog, dessen Größe ebenfalls einstellbar ist, an der zu reinigenden Fläche gehalten, ohne daß hierzu weitere Maßnahmen erforderlich sind. Diese Unterdruck-Haltekraft beeinträchtigt nicht die Fortbewegung des Reinigungskopfes über die zu reini­ gende Fläche, da der Reinigungskopf auf einer dünnen Flüssig­ keitsschicht gelagert ist, wie bereits oben erwähnt ist.

Der Reinigungskopf kann im Grundriß eine Rechteckform haben, wobei dann seine Abmessungen in der Größenordnung von 300 × 100 mm liegen können. Der Reinigungskopf kann aber auch erheblich größer oder auch kleiner sein.

Die Form ist nicht auf eine Rechteckform beschränkt, vielmehr kann der Reinigungskopf geeignete andere Formen, beispielsweise eine Kreisform oder eine sogenannte Delta-Form haben, d. h. die ungefähre Form eines gleichseitigen Dreiecks, deren Seiten aber leicht nach außen gewölbt sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Reinigungskopf mit einem Abstreifer versehen sein, der an der Außenseite der Umfangswand befestigt ist. Dabei kann entweder vorgesehen sein, daß sich der Abstreifer - im Falle einer Rechteckform oder quadratischen Form des Reinigungskopfes - entlang einer Seite der Umfangswand befindet, wobei der Reinigungskopf dann so über die zu reinigende Fläche geführt wird, daß der Abstreifer stets den rückwärtigen Abschluß der Reinigungsbewegung bildet.

Es kann aber auch ein umlaufender Abstreifer vorgesehen sein, so daß die gesamte Umfangswand von einem Abstreifer umgeben ist. Dies kann dann zweckmäßig sein, wenn der Reinigungskopf in allen Richtungen über die zu reinigende Fläche bewegt werden kann, so daß sich stets ein Abstreifer-Abschnitt an der nacheilenden Randkante des Reinigungskopfes befindet. Der umlaufende Abstrei­ fer kann auch dazu vorgesehen sein, den Eintritt von Luft in den Saugkanal auf ein Minimum zu reduzieren.

Der Abstreifer kann aus einem gummiartigen Material sein, und er ragt natürlich über die Stirnfläche der Umfangswand hinaus, um so die Flüssigkeit abzustreifen, die über den Saugkanal hinaus auf der zu reinigenden Fläche verblieben ist.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können im Bereich des Abstreifers Lufteintrittsöffnungen vorgesehen sein, durch die Luft von der Außenseite des Reinigungskopfes zur Innenseite des Abstreifers und von dort in den Saugkanal eintreten kann, um die vor dem Abstreifer befindliche Flüssigkeit in den Saugkanal mitzureißen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim Betrieb der Vorrich­ tung demnach Wasser, gegebenenfalls mit speziellen Reinigungs­ zusätzen, stetig dem Raum zwischen einem Ultraschallgenerator und der zu reinigenden Fensterscheibe oder dergleichen zuge­ führt. Der Ultraschallgenerator enthält außer dem Impulsgeber eine Resonatoreinrichtung, die beispielsweise aus zwei aufein­ ander geschweißten Metallplatten bestehen kann, beispielsweise einer Aluminiumplatte und einer dünneren Stahlplatte, wobei ein Piezoschwinger auf den Resonator aufgeschraubt sein kann.

Die über die Reinigungsflüssigkeit an die Scheibe übertragene Schwingungsenergie löst den Schmutz, wobei die Reinigungsflüs­ sigkeit in die umlaufende Ringkammer des Reinigungskopfes einge­ saugt wird, von der sie bevorzugt in einen Schmutzwasserbehälter abgeführt wird.

Vor dem Umsetzen des Ultraschallreinigungskopfs zur nächsten Scheibe muß die gesamte Reinigungsflüssigkeit aus dem Innenraum abgesaugt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß eine Ventil­ einrichtung in dem Wasserzulauf in der Weise umgeschaltet wird, daß eine Verbindung zu der Unterdruckquelle entsteht, so daß durch die Zulaufleitung die Reinigungsflüssigkeit abgesaugt wird. Alternativ hierzu kann beispielsweise durch Umschalten eines Drei-Wege-Ventils Umgebungsluft durch die Zuführleitung in den Innenraum eingesaugt werden, bis die gesamte Reinigungs­ flüssigkeit durch die Absaugleitung des Ultraschallreinigungs­ kopfs abgeführt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Ultraschallreinigungskopf an einem Schlitten angebracht ist, der auf Schienen verfahrbar ist, die ihrerseits an einem Gestell angeordnet sind, das beispielsweise über Seile an einem Kran hängt, der auf Schienen auf dem Dach eines Gebäudes ver­ fahrbar ist. An dem Gestell oder auf einem Liftkorb können die übrigen Aggregate wie beispielsweise Reinigungsflüssigkeits­ behälter, Schmutzwasserbehälter, Pumpe, Unterdruckeinrichtung, Elektromotoren etc. angeordnet sein, worauf hier nicht näher einzugehen ist. Zweckmäßigerweise werden beim Betrieb der Reini­ gungsvorrichtung die Schienen horizontal vor der Fensterfläche angeordnet, während das Gestell oder der Liftkorb vertikal be­ wegbar ist und auf geeignete Weise gegen Pendelbewegungen ge­ sichert wird. Der Ultraschallreinigungskopf fährt zeilenweise horizontal die Fensterfläche ab, wobei das Gestell entsprechend vertikal bewegt werden kann, so daß nacheinander die gesamte Fensterfläche abgefahren wird. Es kann auch vorgesehen sein, daß der Ultraschallreinigungskopf beispielsweise mittels eines an einem Gestell angeordneten Roboters zeilenweise über die gesamte zu reinigende Fensterfläche bewegt werden kann, während das Gestell vor der Fensterfläche fixiert bleibt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen rein schematischen Schnitt durch einen erfin­ dungsgemäßen Ultraschallreinigungskopf;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Ultraschallreinigungskopf gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A und

Fig. 3 eine weitgehend schematische Darstellung eines Ge­ stells mit Schlittenführung für den Ultraschallreini­ gungskopfs.

Die Fig. 1 und 2 zeigen wesentliche Teile des erfindungs­ gemäßen Ultraschallreinigungskopfs, wobei ausdrücklich betont wird, daß die Darstellung nicht maßstabsgetreu ist. Der Ultra­ schallreinigungskopf enthält eine Umfangswand 1, die fluiddicht mit einer Resonatorplatte 2 verbunden ist, die den Boden des insgesamt trog- oder wannenförmigen Reinigungskopfs bildet.

Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform kann die Resona­ torplatte 2 auch auf geeignete Weise an einer zusätzlichen Bodenwand des Reinigungskopfes befestigt oder beispielsweise schwingfähig daran aufgehängt sein.

Die Resonatorplatte 2 steht mit einem Piezoschwinger 3 in Ver­ bindung, der auf die Resonatorplatte 2 aufgeschraubt sein kann und Ultraschallschwingungen hervorruft, die von der Resonator­ platte auf die Reinigungsflüssigkeit übertragen werden, die den Innenraum 4 des Reinigungskopfes beim Betrieb der Vorrichtung ausfüllt.

Die Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise Wasser mit geeigneten Reinigungszusätzen, wird in der dargestellten Ausführungsform durch einen Kanal 5 seitlich in den Innenraum 4 eingefüllt. Die Reinigungsflüssigkeit kann aber auch bevorzugt mittig durch den Boden des Reinigungskopfes zugeführt werden, wobei dann bei­ spielsweise zwei Resonatorplatten nebeneinander angeordnet sind, die durch einen Bodenwandsteg getrennt sein können, durch die die Zuführleitung verläuft.

Die Reinigungsflüssigkeit wird mit einem geringen Überdruck in den Innenraum 4 eingeführt. Der Ultraschallgenerator überträgt Ultraschallenergie auf die Reinigungsflüssigkeit mit der Folge, daß durch auftretende Kavitation alle Schmutzpartikel schnell und wirkungsvoll von einer zu reinigenden Scheibe 6 gelöst werden. Durch einen Spalt 7, der bei Betrieb der Vorrichtung infolge der mit Überdruck zugeführten Reinigungsflüssigkeit zwi­ schen den stirnseitigen Randkanten 8 der Umfangswand 1 und der zu reinigenden Fläche 9 entsteht, tritt das Reinigungsflüssig­ keits/Schmutz-Gemisch in einen Saugkanal 10 ein, der umlaufend als querschnittlich rechteckige Nut in die Randkante der um­ laufenden Wand 1 eingelassen ist und über einen Abführkanal 11 mit einer nicht dargestellten Unterdruckquelle in Verbindung steht. Durch Pfeile D ist in Fig. 1 der Eintritt des Reini­ gungsflüssigkeits/Schmutz-Gemisches in den Saugkanal 11 schema­ tisch angedeutet.

Dabei wird gleichzeitig von der Außenseite des Reinigungskopfes her Luft in den Saugkanal 10 eingesaugt, was in Fig. 1 durch die Pfeile B angedeutet ist.

Der gesamte Unterdruck des Saugkanals 10 ist größer als der gesamte Überdruck des Innenraums 4, so daß der Reinigungskopf beim Betrieb der Vorrichtung an die Scheibe 6 angesaugt wird und keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind, um den Reini­ gungskopf in Arbeitsstellung an der Scheibe zu halten.

An der in Bewegungsrichtung (Pfeil C in Fig. 2) abgewandten Seite ist außen an der Umfangswand 1 ein aus einem gummiartigen Material bestehender Abstreifer 12 befestigt, der beim Betrieb der Vorrichtung an der Scheibe 6 anliegt. Lufteintrittslöcher 13 sind im Bereich des Abstreifers 12 aus der Umfangswand 1 ausge­ spart und ermöglichen den Durchtritt von Luft hinter den Ab­ streifer 12 und von dort in den Saugkanal 10, um auf diese Weise die sich vor dem Abstreifer 12 ansammelnde Flüssigkeit in den Saugkanal 10 mitzureißen.

Obwohl dies in Fig. 1 anders dargestellt ist, hat die Umfangs­ wand nur eine Höhe h von einigen Millimetern.

In Fig. 3 ist rein schematisch dargestellt, daß der hier all­ gemein mit dem Bezugszeichen 14 dargestellte, in diesem Fall Delta-förmige Ultraschallreinigungskopf 14 gelenkig an einem starren Haltearm 15 befestigt ist, der so in einem Schlitten 16 verankert ist, daß der Haltearm 15 in der gewünschten Länge ausgefahren ist. Der Schlitten 16 sitzt auf zwei Schienen 17, die an einem Gestell 18 befestigt sind, das an Seilen 19 hängt, wobei die Seile 19 auf Seiltrommeln 20 aufgewickelt oder von diesen abgewickelt werden, um das Gestell 18 vertikal zu bewe­ gen.

Die Seile 19 hängen an einem Querriegel 21, der über Seile 22 an einem nicht dargestellten Kran auf dem Dach eines Hochhauses aufgehängt ist.

Beim Reinigen einer Fensterfläche wird das Gestell 18 zunächst in einer solchen Höhe vor der Fensterfläche angeordnet, daß der Reinigungskopf 14 die oberste Bahn des Fensters abfahren kann. In dieser Lage wird das Gestell 18 mittels Schieberbeinen 23, an deren Kopfenden sich Saugnäpfe 24 befinden, an der Fassaden­ fläche in einem ausgewählten Abstand fixiert, in dem der Ul­ traschallreinigungskopf 14 nahezu an der Fensterfläche anliegt. Wenn nun die Fensterfläche zeilenweise von dem Reinigungskopf 14 abgefahren wird, indem der Schlitten 16 entsprechend auf den Schienen 17 verfahren wird, wird das Gestell 18 schrittweise um die Breite einer Reinigungszeile abgesenkt, indem von den Winden 20 eine entsprechende Seillänge abgespult wird, wobei die Saug­ nöpfe 24 an der Fassade festgesaugt bleiben und die drehgelager­ ten Schieberbeine sich in ihren Lagern 25 so bewegen, daß der Abstand des Gestells 18 von der Fensterfläche konstant bleibt. Auf diese Weise ist zuverlässig verhindert, daß das Gestell 18 durch Windkräfte oder infolge der Antriebskraft des Schlittens in eine Pendelbewegung gerät.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß die Schienen 17 ihrerseits mittels nicht dargestellter Schlitten auf vertikalen Schienen verfahrbar sind, so daß das Gestell 18 während des gesamten Reinigungsvorgangs eines Fensters an der Fassade fi­ xiert bleiben kann, während der Reinigungskopf 14 zeilenweise die gesamte Fensterfläche abfährt.

Claims (11)

1. Reinigungsvorrichtung, insbesondere für einen Reinigungs­ automaten für Fenster- und Fassadenflächen, gekennzeichnet durch einen Ultraschallreinigungskopf (14), der allgemein eine flache Trogform hat, mit einer umlaufenden Umfangswand (1) und einem Boden, der eine Resonatoreinrichtung (2) aufweist, die mit einem Ultraschallimpulsgeber (3) verbunden ist, ferner mit einer Zuführleitung (5) für Reinigungsflüssigkeit, die beim Betrieb der Reinigungsvorrichtung den durch die zu reinigende Fläche (9) begrenzten Innenraum (4) des Reinigungskopfes mit der Reini­ gungsflüssigkeit füllt, und eine Abführeinrichtung (10, 11) zum Abführen eines Reinigungsflüssigkeits/Schmutz-Gemisches.

2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (5) mit einer Pumpe in Verbindung steht, die Reinigungsflüssigkeit mit gerin­ gem Überdruck in den Innenraum (4) des Reinigungskopfes fördert.

3. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung (5) einen durch die Umfangswand (1) führenden Kanal aufweist, durch den die Reinigungsflüssigkeit seitlich in den Innenraum (4) des Reini­ gungskopfes eintritt.

4. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitung einen durch den Boden des Reinigungskopfes führenden Kanal aufweist, durch den die Reinigungsflüssigkeit mittig in den Innenraum des Reini­ gungskopfes eintritt.

5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführeinrichtung einen in der Randkante der Umfangswand (1) ausgebildeten stirnseitig offenen umlaufenden Saugkanal (10) aufweist, der über eine Abführleitung (11) mit einer Unterdruckquelle in Verbindung steht.

6. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundflächen des Innenraums (4) und des Saugkanals (10) sowie der Überdruck der Pumpe und der Unterdruck der Unterdruckquelle so aufeinander abgestimmt sind, daß der Reinigungskopf von einer Saugkraft an die zu reinigende Fläche angezogen wird.

7. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf im Grundriß eine Rechteckform hat.

8. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf im Grundriß eine Delta-Form hat.

9. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf im Grundriß eine Kreisform hat.

10. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reinigungskopf mit einem Ab­ streifer (12) versehen ist, der an der Außenseite der Umfangs­ wand (1) befestigt ist.

11. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Abstreifers (12) Lufteintrittsöffnungen (13) vorgesehen sind, durch die Luft von der Außenseite des Reinigungskopfes zur Innenseite des Abstrei­ fers (12) und von dort in den Saugkanal eintreten kann.