一种带蠕动泵的电动刷自清洗脱水装置

摘要

本发明公开了一种带蠕动泵的电动刷自清洗脱水装置，包括与旋转刷头配套的脱水盘等，当旋转刷头伸进脱水盘，低速旋转棉布刷盘，在清洗液中与凸起棱缘刮擦实现棉布刷自身清洗；当抬高旋转刷头使棉布刷盘离开清洗液面，由脱水抬高支撑销支撑在脱水盘支撑柱上，并使电机高速旋转实现棉布刷盘的旋转脱水。夹住棉布刷盘旋转的连接件为中空旋转体，出水管穿过防水外壳和连接件的轴中空部分，从棉布刷盘中心圆孔穿出供水，出水管的后端用长硅胶管连接到蠕动泵进水。本发明利用旋转刷本身的旋转增加对刷头的自清洗脱水功能，对清洗、擦亮不太脏的玻璃门窗或汽车表面具有恰到好处，解决了电动清洗刷的刷头很快就脏了的实用瓶颈问题。

说明书

技术领域

本发明属于清洗装置领域，尤其涉及一种带蠕动泵的电动刷自清洗脱水装置。

背景技术

涉及旋转型电动刷的专利非常多，实用产品也不少，但都没提到利用刷本身的旋转增加刷本身的清洗脱水功能；涉及旋转脱水的装置及产品很多，都是旋转桶的结构。换句话说，这种旋转型电动刷的实用瓶颈问题是缺少刷头的自清洗功能，因而其实用性受限。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种带蠕动泵的电动刷自清洗脱水装置，该装置利用旋转刷本身的旋转增加对刷头本身的清洗脱水功能，并且这种带脱水功能的电动刷对清洗、擦亮不太脏的玻璃门窗或汽车表面具有恰到好处，解决了电动清洗刷的刷头很快就脏了的实用瓶颈问题。本发明因有了电动刷的自清洗功能，实用性大为拓展，因此旋转刷头及支撑操作手柄都有了进一步的配套新要求，如将清洗脱水盒固定在高处远处，通过蠕动泵接长硅胶管换清水或排污水；为对泥污有更好的溶解擦洗效果，旋转刷头还有其在棉布刷盘的中心带出水管的结构。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：一种带蠕动泵的电动刷自清洗脱水装置，包括旋转刷头和与旋转刷头连接的手柄，还包括与旋转刷头配套的脱水盘，所述旋转刷头包括两速减速电机、连接件、棉布刷盘、防水外壳、脱水抬高支撑销、两速电机控制器，所述两速减速电机安装在防水外壳中，连接件与两速减速电机的输出轴结合，棉布刷盘可拆卸地安装在连接件上，两速减速电机的转轴与防水外壳的活动结合处设有O型橡胶圈防水密封，防水外壳上设有脱水抬高支撑销；

所述两速减速电机与两速电机控制器相连，两速减速电机在低速时驱动棉布刷盘实现棉布刷盘在脱水盘中的清洗，在高速时驱动棉布刷盘实现棉布刷盘的旋转脱水；

所述脱水盘由脱水盘体和可拆分的安装在脱水盘体上的脱水盘盖组成，所述脱水盘体中盛有清洗液，脱水盘体的内壁底面设有凸起棱缘，当棉布刷盘伸进脱水盘，通过两速电机控制器上的按钮使两速减速电机低速旋转驱动棉布刷盘在清洗液中转动，棉布刷盘与凸起棱缘刮擦实现棉布刷自身清洗；当棉布刷盘被抬高，使其离开清洗液时，用防水外壳上的脱水抬高支撑销支撑在脱水盘盖上的脱水抬高支撑柱上，按钮使两速减速电机高速旋转实现棉布刷盘的旋转脱水。

进一步的，脱水抬高支撑销与脱水抬高支撑柱采用凹凸限位或强磁铁吸合方式；所述脱水盘体外部底面还设有防滑橡胶垫脚或带固定框架；所述脱水盘采用透明软质塑料。

进一步的，所述两速减速电机由第一电动机和与第一电动机输出轴相连的减速齿轮盒组成，减速齿轮盒除采用典型小齿轮传大齿轮结构外，还包括行星齿轮结构；或，所述两速减速电机选用外转子无刷电机。

本发明还提供一种带蠕动泵的电动刷自清洗脱水装置，包括旋转刷头和与旋转刷头连接的手柄，还包括与旋转刷头配套的立式脱水盒，所述旋转刷头包括两速减速电机、连接件、棉布刷盘、防水外壳、脱水抬高支撑销、两速电机控制器，所述两速减速电机安装在防水外壳中，连接件与两速减速电机的输出结合为一体，棉布刷盘可拆卸地安装在连接件上，连接件的转轴与防水外壳的活动结合处设有O型橡胶圈防水密封，防水外壳上设有脱水抬高支撑销；

所述两速减速电机与两速电机控制器相连，两速减速电机在低速时驱动棉布刷盘在立式脱水盒中清洗，在高速时驱动棉布刷盘旋转脱水；

立式脱水盒的立面上方开有大圆入口，立式脱水盒中盛有清洗液，棉布刷盘从立式脱水盒的大圆口伸进，并浸到清洗液中，通过两速电机控制器上的按钮使两速减速电机驱动棉布刷盘在清洗液中低速转动，棉布刷盘与立式脱水盒的内壁作旋转刮擦实现棉布刷自身清洗；将棉布刷盘抬高，离开清洗液，用防水外壳上的脱水抬高支撑销支撑在立式脱水盒上的脱水抬高支撑点上，按钮使两速减速电机高速旋转实现棉布刷盘脱水；立式脱水盒的内壁设有垂直或倾斜的凸起条状棱缘，用于将底部的清洗液扬上来顺棱缘槽沟流下增强浸水清洗效果；

所述旋转刷头还包括带出水管的结构，连接件的轴及棉布刷盘是中空的，出水管穿过防水外壳和连接件的中空部分从棉布刷盘的中心圆孔穿出供水；

所述两速减速电机的构成有三种形式：1、两速减速电机由电动机和大小齿轮相啮合的减速结构组成，连接件的轴为内侧有大齿轮的中空轴，电动机从侧面以小齿轮带大齿轮；2、两速减速电机由电动机和行星减速齿轮结构组成，中心齿轮与出水管同时与防水外壳固定连接，行星齿轮架连接轴中空的连接件，电动机从侧面以安装在电动机输出轴上的小齿轮啮合传动到行星减速齿轮结构的外圈大齿轮；3、两速减速电机采用外转子无刷电机，定子线圈与出水管在中心固定，外转子与连接件是接合在一起的轴中空结构套接在中心出水管上转动；防水外壳在最外层防水兼固定支撑，与转轴连接件结合处设有O型密封圈；

出水管的后端用长硅胶管连接到蠕动泵供水。

进一步的，脱水抬高支撑销和脱水抬高支撑点采用凹凸限位或强磁铁吸合方式；立式脱水盒的外部底面还设有防滑橡胶垫脚或带固定框架；立式脱水盒采用透明软质塑料。

进一步的，所述手柄为直杆手柄、U形手柄或自动旋转弯曲加长杆，手柄与旋转刷头的连接可拆卸；其中直杆手柄与旋转刷头的连接端头处设置可转角连接紧固件，可转角连接紧固件上有锁紧螺栓或扳手；

所述自动旋转弯曲加长杆由蜗轮蜗杆齿轮箱、第二电动机、转动臂、U形支架、长杆手柄组成，第二电动机转轴与蜗轮蜗杆齿轮箱的输入蜗杆连接，蜗轮蜗杆齿轮箱的输出转轴与转动臂的一端紧固连接，转动臂的另一端与旋转刷头可拆卸连接，U形支架的一端与蜗轮蜗杆齿轮箱用螺丝固定，U形支架的另一端与长杆手柄可转角连接；

直杆手柄、U形手柄以及自动旋转弯曲加长杆的握手部分都设有操作按钮和外接电源插孔，握手部分的内部空间安装两速电机控制器和充电锂电池，操作按钮、外接电源插孔以及充电锂电池均与两速电机控制器相连；U形手柄或U形支架两端不等长。

进一步的，所述两速电机控制器包括单片机和分别与单片机I/O相连的两速按钮、左转按钮和右转按钮，两速按钮单按是低速、双击后按住为高速、放开总是停；自动旋转弯曲加长杆的正反转由左转按钮和右转按钮控制，通过单片机根据堵转电流启动中断来处理转到头的停止或稍退回一点，以省掉带信号连线的机械触动开关或光电、霍尔传感器，使自动旋转弯曲加长杆采用拆卸式安装成为可能，包括U形支架左弯右弯灵活可翻转；单片机的I/O口接堵转电流检测IC及两电机的驱动IC。

进一步的，所述立式脱水盒的背面带有四个气压吸盘，底部开有进水口，进水口上设有水管连接孔塞，当需要通过长水管给立式脱水盒注水或排水时，拔开水管连接孔塞，用一根硅胶管与蠕动泵连接。

本发明的有益效果是：利用旋转刷本身的旋转增加对刷头本身的清洗脱水功能，这种带脱水功能的电动刷对清洗、擦亮不太脏的玻璃门窗或汽车表面具有恰到好处，解决了电动清洗刷的刷头很快就脏了的实用瓶颈问题。特别是当擦洗窗外面或刷头清洗脱水盒固定在外面时(拆下来换水很麻烦)，可用蠕动泵加清水或排污水(还包括擦洗泥污时旋转刷头加水溶解)。

另一方面，从实用需求来看，随着高层玻璃门窗的大面积应用，外侧面的(人不爬出窗外的安全)清洗问题日渐显现，还有汽车表面的非水冲清洗，用本发明的装置都是很实用的解决方案。

附图说明

图1是带蠕动泵的电动刷自清洗脱水装置基本结构示意图；

图2是脱水盘俯视图；

图3是电动刷配直杆手柄结构示意图；

图4是电动刷配U形手柄结构示意图；

图5是电动刷自清洗脱水装置配立式脱水盒结构示意图；

图6是立式脱水盒正面示意图；

图7是旋转刷头的部件构成图；

图8是旋转刷头配自动旋转弯曲加长杆结构示意图；

图9是立式脱水盒用气压吸盘固定在玻璃平面上，通过蠕动泵接硅胶管加水或排水；

图10是中空旋转驱动轴内侧有大齿轮的常规减速传动方式构成的中空旋转驱动轴中心带出水管的旋转刷头结构示意图；

图11是采用外转子无刷电机构成的中心带出水管的旋转刷头结构示意图。

图中：1、旋转刷头；11、脱水抬高支撑销；12、电动机；13、减速齿轮盒；14、连接件；15、棉布刷盘；16、防水外壳；17、出水管；2、直杆手柄；21、可转角连接紧固件；3、U形手柄；4、脱水盘盖；41、脱水抬高支撑柱；5、脱水盘体；51、清洗液；52、凸起棱缘；6、立式脱水盒；61、脱水抬高支撑点；62、气压吸盘；63、水管连接孔塞；7、蜗轮蜗杆齿轮箱；71、转动臂；72、U形支架；73、长杆手柄；8、蠕动泵；81、水进出双向硅胶管。

具体实施方式

本发明因有了电动刷的自清洗功能，实用性大为拓展，因此旋转刷头、清洗脱水盘及支撑操作手柄都有了进一步的要求，具体如下。

一、旋转刷头及自清洗脱水

电动旋转刷，结构简单，因实用中刷头很快就脏了，导致后面的清洗无效，所以实用性不强。本发明利用电动旋转刷头本身的旋转来解决这个问题，设计了卧式脱水盘(图1、图2)或立式脱水盒(图5、图6)，构成配套的电动刷自清洗脱水装置。当旋转刷头1伸进脱水盘(由脱水盘体5和可拆分的安装在脱水盘体5上的脱水盘盖4组成)，按住两速按钮，使低速旋转的棉布刷盘15在清洗液51中与脱水盘5底部的凸起棱缘52刮擦实现棉布刷自身清洗；当旋转刷头1抬高一点，离开清洗液51，用旋转刷头1上的脱水抬高支撑销11与脱水盘盖4上的脱水抬高支撑柱41临时固定(手握手柄将其搁在上面)，此时双击并按住两速按钮，开启高速旋转实现棉布刷盘15脱水，见图1。旋转刷头1上的脱水抬高支撑销11与脱水盘盖4上的脱水抬高支撑柱41临时固定(即搁牢，或位置保持不因高速旋转抖动掉下去)，采用凹凸限位、或埋在表面的小粒强磁铁吸合方式。卧式脱水盘由可拆分的脱水盘盖4和脱水盘体5盖上构成，使旋转离心力甩出的水不外溅，脱水盘中放入适量清洗液51，脱水盘体5底设有凸起棱缘52，起到增强对棉布刷盘15的刮擦清洗效果。

对高处玻璃门窗外侧的清洗为安全人不爬出窗外，特别是门窗开缝不大，用U形手柄操作将旋转刷头频繁拿进拿出为清洗刷头仍嫌麻烦；或清洗低处的表面，为避免频繁拿上拿下为清洗刷头，脱水盘的设计还包括立式结构，见图5。旋转刷头1的棉布刷盘15从立式脱水盒6立面上方的大圆口(图6)伸进，向下浸入其中的清洗液51并与立式脱水盒6的内壁低速旋转刮擦实现棉布刷自身清洗，将旋转刷头1抬高一点，离开清洗液51，用旋转刷头1上的脱水抬高支撑销11与立式脱水盒6上的脱水抬高支撑点61临时固定，开启高速旋转实现棉布刷盘15脱水。未说到的细节同上，脱水抬高支撑点61临时固定采用凹凸限位、或强磁铁吸合方式。立式脱水盒6的内壁设有垂直或倾斜的凸起条状棱缘，既为刮擦清洗，也为将刷盘圆周底部接触不多的清洗水扬上来顺棱缘槽沟流下增强浸水清洗效果。脱水盘体5及立式脱水盒6的底部外面还可包括设有防滑橡胶垫脚防止移动倾倒或带固定框架用于固定夹在窗框外、或放在地上用脚踩住防止移动翻倒。

脱水盘(脱水盘体5和脱水盘盖4)及立式脱水盒6都用透明软质塑料，既为操作旋转刷头清洗脱水需要观察，也防万一高处悬挂跌落减轻伤人。

由于涉及浸在水中旋转，旋转刷头1的防水外壳16与转轴的活动结合处要有O型橡胶圈密封结构。

注意，旋转刷头的基本结构见图7，两速减速电机安装在防水外壳16中，连接件14与两速减速电机的输出轴相连，棉布刷盘15可拆卸地安装在连接件14上，防水外壳兼整个旋转刷头部件的固定支撑，包括设有脱水抬高支撑销11。两速减速电机的旋转驱动轴结合连接件14，连接件14与棉布刷盘15用可拆卸式装配，为更换棉布刷盘或根据不同的擦洗要求配不同类型的刷盘。

为对泥污刷洗有更好的加水溶解清除效果，旋转刷头还有其在棉布刷盘的中心带出水管的结构。

对不装出水管的旋转刷头(图7)，两速减速电机由第一电动机12和与第一电动机12输出轴相连的减速齿轮盒13组成。减速齿轮盒13除采用典型小齿轮传大齿轮结构外，还包括行星齿轮结构。当第一电动机12选用低速外转子大力矩无刷电机时，减速齿轮盒13就不需要了，有利于使旋转刷头向轻薄方向发展。

对带出水管的旋转刷头，出水管从旋转刷头背部的防水外壳进入，出水管在棉布刷盘的中心圆孔穿出(供水)，因这种结构的限制，旋转刷头及其中的两速减速电机的结构要有合理整合或形变：连接件14的轴及棉布刷盘15是中空的，出水管17穿过防水外壳16和连接件14的中空部分从棉布刷盘15的中心圆孔穿出供水；所述的两速减速电机的构成有三种形式：1、两速减速电机由电动机和大小齿轮相啮合的减速结构组成，连接件14的轴为内侧有大齿轮的中空轴，电动机从侧面以小齿轮带大齿轮，见图10；2、两速减速电机由电动机和行星减速齿轮结构组成，中心齿轮与出水管17同时与防水外壳16固定连接(结构稳定)，行星齿轮架连接轴中空的连接件14，电动机从侧面以安装在电动机输出轴上的小齿轮啮合行星减速齿轮结构的外圈大齿轮(外圈大齿轮的外侧也有齿，以使其转动)；3、两速减速电机采用低速大力矩外转子无刷电机，定子线圈与出水管17同时与防水外壳16在中心固定连接(结构稳定)，外转子与连接件14是连接在一起的轴中空结构套接在中心出水管17上转动，见图11。外壳16在最外层防水兼固定支撑，与转轴连接件14结合处设有O型密封圈。出水管17的后端用长硅胶管81连接到蠕动泵8供水。该方案有利于一些泥污擦洗，加水会有很好的溶解效果。

两速减速电机的两种转速由两速电机控制器实现，使用时具体操控由两速按钮控制，低速以增加旋转擦洗力量兼操作安全可控，低于8转/秒，高速为旋转脱水(不必甩得很干)，大于10转/秒就够了，具体的电路控制功能还包括堵转电流检测(如：ZXCT1009)及限流或停机。控制电机两种转速运行的电压、电流，及电池供电的升压、降压或限流，用低阻MOS管作开关的DC-DC开关型IC芯片(如：XL2009、XL2010、SX2106、XR3403)，包括有外接电阻设定限流功能。

二、电动刷擦洗的适用范围拓宽

为拓宽擦洗应用范围，较多地关注了解决高处、远处的门窗及门窗不能全开的高层门窗的外面清洗，实现人不爬出窗外的安全操作。

连接操作旋转刷头1的手柄有多种形态，包括直杆手柄2(图3)、U型手柄3(图4)、自动旋转弯曲加长杆(图8中7，71，72，73)。连接端头处的角度可调，见图1、3中的直杆手柄的可转角连接紧固件21，并有锁紧螺栓加扳手或卡口。直杆手柄的可转角连接紧固件21可转到90度(直杆手柄2与棉布刷盘15的转轴平行)，此时可以人手持直杆手柄站立清洗脱水操作，卧式脱水盘平放在地上用脚踩住防止移动翻倒。手柄或加长杆的握手部分都带有操作按钮，握手部分的内部空间安装控制电路、充电锂电池、外接电源插孔。操作按钮(包括两速按钮、左转按钮和右转按钮)、外接电源插孔以及充电锂电池均与两速电机控制器相连。外接电源包括大容量移动电池及充电器。

U形手柄3、自动旋转弯曲加长杆中的U形支架72都为适应从门窗开缝中穿出到达门窗外侧面清洗，为安全人不爬出窗外，就在里面操作。

自动旋转弯曲加长杆7，见图8，由大减速比蜗轮蜗杆齿轮箱7及内置电动机、蜗轮蜗杆齿轮箱输出转轴连接旋转刷头的转动臂71、U形支架72、长杆手柄73组成，只要蜗轮蜗杆齿轮箱7的轴转动，紧实连接的转动臂71就能支起旋转刷头1以轴为中心作圆周移动，停转后角度固定不变，因为蜗轮蜗杆不仅减速比大，且蜗轮蜗杆齿轮箱的传动是不可逆的。其作用在于，通常远处的门窗只能开一条直的缝，那擦窗外侧面时，人在内手握支架长杆手柄仅作上下移动，U形支架的U弯处穿过窗开的这条直缝顺着上下滑动，左右来回伸展由转动臂71的转动实现。大减速比带蜗轮蜗杆齿轮箱7及内置电动机的实际典型产品其内置电动机还是露在外面的，但带蜗轮的转轴完全密封在里面。大减速比带蜗轮蜗杆齿轮箱不仅用了蜗轮蜗杆具有大减速比，且齿轮箱中还有进一步的减速齿轮结构，使输出转轴的转速低至每分钟5转以下，以产生足够大的转动臂力矩。另外，当转动臂71竖直到最低时，配立式脱水盒6也便于高处或远处不收回地清洗脱水旋转刷头1，但立式脱水盒要能防跌落事先安全固定在上面。

两速电机控制器包括单片机和分别与单片机I/O相连的两速按钮、左转按钮和右转按钮，两速按钮单按是低速、双击后按住为高速、放开总是停；自动旋转弯曲加长杆7的正反转由左转按钮和右转按钮控制，通过单片机根据堵转电流(检测电流IC如：ZXCT1009)启动中断来处理转到头的停止或稍退回一点(转到头提示)，以省掉带信号连线的机械触动开关或光电、霍尔传感器，为可拆卸式安装减少信号线连接插分接头。单片机的I/O口接堵转电流检测IC及两电机的驱动IC。

自动旋转弯曲加长杆7采用可拆卸式安装，包括供电连线的插分接头，U形支架72左弯右弯灵活可翻转，以适应门窗开缝左右都有。

U形手柄3、自动旋转弯曲加长杆中的U形支架72的U弯处应包敷表面柔滑的软塑料，以减轻顺着窗边移动时对窗边框的磨损。U形手柄3或U形支架72的两端不等长，连接旋转刷头端的长以加大刷洗到达范围，连接手柄端的短以适合手握转角。

卧式脱水盘分拆成脱水盘盖4和脱水盘体5是为平时不用时或包装携带可多个叠在一起，特别是设计成大中小三个更便于套装在一起，小的放清洗剂、中号放脏污初洗水、大号放清水漂清。

立式脱水盒6为便于固定在门窗玻璃上或光滑平面上，还可包括背面带四个气压吸盘62、底部设有进出水管连接孔塞63，可用一根长硅胶管81连接到蠕动泵8，为脱水盒6实现远距离(或高处)换清水或排污水，见图9，避免了因脱水盒固定在高处或远处的(多次带水拆下又装上地)换水麻烦问题。

注意，蠕动泵8根据其结构又叫挤管子泵，具有供水扬程大，出水量小(正好适用刷洗加水，减小对环境污染并省水)，进出水可双向工作(所以只要一根硅胶管)，不怕污水泥沙(污水不与机械接触，仅在硅胶管中流)，硅胶管可更换。