使用声换能器的清洁设备和方法技术

本发明专利技术提供一种用来对表面进行清洁的设备(1)，该设备(1)包括：限定腔(10a)的本体，该本体(10a)终止于远端部(12)，该远端部在使用中适合于处于要被清洁的表面(2)附近以使得要被清洁的表面(2)形成包括腔(10a)的室(11)的端部壁；至少一个清洁液体入口(14)，其用于使清洁液体流动至室(11)中；位于腔(10a)的端部内或端部处的隔板(16)，该隔板将室(11)分成第一部分(11a)和第二部分(11b)，该第二部分(11b)在使用中与要被清洁的表面(2)流体连通；以及声换能器，该声换能器与室(11)的第一部分相联以将声能引入室(11)；其中，隔板适合于允许声能穿过它而从室(11)的第一部分(11a)到达室(11)的第二部分(11b)，从而允许在要被清洁的表面(2)产生压力波动。本发明专利技术也提供一种对表面(2)进行清洁的方法。

Cleaning equipment and methods using acoustic transducer

\u672c\u53d1\u660e\u63d0\u4f9b\u4e00\u79cd\u7528\u6765\u5bf9\u8868\u9762\u8fdb\u884c\u6e05\u6d01\u7684\u8bbe\u5907(1)\uff0c\u8be5\u8bbe\u5907(1)\u5305\u62ec\uff1a\u9650\u5b9a\u8154(10a)\u7684\u672c\u4f53\uff0c\u8be5\u672c\u4f53(10a)\u7ec8\u6b62\u4e8e\u8fdc\u7aef\u90e8(12)\uff0c\u8be5\u8fdc\u7aef\u90e8\u5728\u4f7f\u7528\u4e2d\u9002\u5408\u4e8e\u5904\u4e8e\u8981\u88ab\u6e05\u6d01\u7684\u8868\u9762(2)\u9644\u8fd1\u4ee5\u4f7f\u5f97\u8981\u88ab\u6e05\u6d01\u7684\u8868\u9762(2)\u5f62\u6210\u5305\u62ec\u8154(10a)\u7684\u5ba4(11)\u7684\u7aef\u90e8\u58c1\uff1b\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u6e05\u6d01\u6db2\u4f53\u5165\u53e3(14)\uff0c\u5176\u7528\u4e8e\u4f7f\u6e05\u6d01\u6db2\u4f53\u6d41\u52a8\u81f3\u5ba4(11)\u4e2d\uff1b\u4f4d\u4e8e\u8154(10a)\u7684\u7aef\u90e8\u5185\u6216\u7aef\u90e8\u5904\u7684\u9694\u677f(16)\uff0c\u8be5\u9694\u677f\u5c06\u5ba4(11)\u5206\u6210\u7b2c\u4e00\u90e8\u5206(11a)\u548c\u7b2c\u4e8c\u90e8\u5206(11b)\uff0c\u8be5\u7b2c\u4e8c\u90e8\u5206(11b)\u5728\u4f7f\u7528\u4e2d\u4e0e\u8981\u88ab\u6e05\u6d01\u7684\u8868\u9762(2)\u6d41\u4f53\u8fde\u901a\uff1b\u4ee5\u53ca\u58f0\u6362\u80fd\u5668\uff0c\u8be5\u58f0\u6362\u80fd\u5668\u4e0e\u5ba4(11)\u7684\u7b2c\u4e00\u90e8\u5206\u76f8\u8054\u4ee5\u5c06\u58f0\u80fd\u5f15\u5165\u5ba4(11)\uff1b\u5176\u4e2d\uff0c\u9694\u677f\u9002\u5408\u4e8e\u5141\u8bb8\u58f0\u80fd\u7a7f\u8fc7\u5b83\u800c\u4ece\u5ba4(11)\u7684\u7b2c\u4e00\u90e8\u5206(11a)\u5230 The second part (11b) of the room (11) allows the pressure fluctuation to be produced on a surface (2) to be cleaned. The invention also provides a method for cleaning the surface (2).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用声换能器的清洁设备和方法
本专利技术涉及一种清洁设备，并且涉及一种对表面进行清洁的方法。
技术介绍
许多表面(包括地板、墙壁、天花板、车辆表面和其它面板)需要被周期性地清洁。已知的表面清洁设备和方法经常提供不令人满意的清洁性能并且将大量的清洁液体留在被清洁的表面上和周围区域中。已知的表面清洁设备和方法经常也是低效率的，使用大量的清洁液体和能量。在清洁其他平坦的表面内的裂缝、裂痕和小孔时，已知的表面清洁设备和方法经常也比所需的效果差。超声清洁在一些行业中用于清洁物品。需要通过超声清洁而被清洁的物品通常被放置在填充有清洁液体的超声浴池中并且暴露于超声波作用下，以实现清洁。然而，常规超声清洁设备不适合于清洁许多类型的表面(包括地板，墙壁，天花板，车辆表面和其它面板)并且在任何情况中经常受到上述缺点的困扰。本专利技术提供用以对表面进行清洁的清洁设备和方法，其能够克服上述缺点。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供一种用来对表面进行清洁的设备，其包括：限定腔的本体，该本体终止于远端部，该远端部在使用中适合于处于要被清洁的表面附近，使得要被清洁的表面形成包括腔的室的端部壁；至少一个清洁液体入口，其用于使清洁液体流动到室中；位于腔的端部内或端部处的隔板，该隔板将室分成第一部分和第二部分，该第二部分在使用中与要被清洁的表面流体连通；以及声换能器，其与室的第一部分相联以将声能引入室；其中，隔板适合于允许声能穿过它而从室的第一部分到达室的第二部分，从而允许在要被清洁的表面产生压力波动。本体的远端部是在使用中被布置成最靠近要被清洁的表面的本体的端部。本专利技术的第一方面的设备允许声能被输送到要被清洁的表面以向该表面提供有效且高效的清洁，特别地通过在要被清洁的表面处或该表面附近激活气泡以实现清洁。气泡的激活优选地包括使用声能在要被清洁的表面引起气泡的非惯性运动。气泡的非惯性运动也可以产生在离开要被清洁的表面一定距离处。取决于该设备产生的压力幅值，气泡的激活还可以包括使用声能在要被清洁的表面处和/或在离开要被清洁的表面一定距离处引起气泡的惯性气蚀。在要被清洁的表面处的惯性气蚀对于坚固的表面允许特别有效的清洁，但在一些应用中可以被避免，特别地当清洁更纤弱的表面时。室的第二部分可以部分地或完全地位于设置在本体中的腔的外侧，或替代地主要地(或者甚至完全地)位于设置在本体中的腔的内侧。例如，在隔板位于本体的远端部或在本体的远端部上的一些实施例中(如下面讨论的)，该室的第二部分可以完全在设置在本体中的腔的外侧。在隔板从本体的远端部后退并且在使用中本体的远端部与要被清洁的表面间隔开的另一些实施例中，该室的第二部分的至少一部分可以位于设置在本体中的腔的内侧，其余位于本体的远端部和要被清洁的表面之间。在隔板从本体的远端部后退并且在使用中本体的远端部直接位于要被清洁的表面上的另一些实施例中，该室的第二部分的基本上全部可以位于本体中的腔的内侧。在这种情况中，室的体积与腔的体积基本上相同。应当注意，虽然本体的远端部在使用中通常与要被清洁的表面间隔开，具有或没有在本体和要被清洁的表面之间延伸的裙边，但在一些实施例中，该室的远端部自身被布置用来在使用中直接接合要被清洁的表面。当该设备被布置在要被清洁的表面上或邻近要被清洁的表面且该要被清洁的表面形成该室的端部壁时，声换能器在使用中可以可操作以在该室内产生声共振，声压波腹形成在该要被清洁的表面或邻近该要被清洁的表面。在要被清洁的表面处或该表面附近形成声压波腹，使得能够从声传输器到要被清洁的表面进行高效的能量传递，从而使得清洁设备的功率要求最小化，并且使得换能器变热最小化。当要被清洁的表面充当声学刚性边界或近似声学刚性边界时，可以在要被清洁的表面处产生声压波腹，使得它基本上没有相位变化地反射声压波。适于利用该设备进行清洁的适当表面的示例，包括混凝土、金属、塑料和陶瓷。本体(和室)可以例如以圆形、卵形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形等等的柱体或棱柱的形式。该柱体或棱柱可以具有任何数量的侧面。本体和/或腔的横截面可以是沿本体的长度(在使用中沿垂直于要被清洁的表面的方向)不变的，或者替代地可以沿本体的长度变化。本体(和室)可以例如以截头圆锥、或截头棱锥、或直的或弯曲的号角、或半球或另一形式的圆顶的形式。其它形状也是可行的。本体(和室)的直径或侧向宽度(在使用中沿平行于要被清洁的表面的方向)可以在如下范围中：5mm到1m，或10mm到150mm，或20mm到100mm。其它尺寸也是可行的。室的长度(在使用中沿垂直于要被清洁的表面的方向)可以在如下范围中：10mm到140mm，或20mm到120mm，或60mm到100mm。其它尺寸也是可行的。在一个特别优选的实施例中，长度是100mm。应当注意，在裙边从本体的远端部向外延伸的实施例中，本体的长度可以小于室的长度。本体可以由例如金属或诸如丙烯酸材料的聚合物材料形成。在本专利技术的一个优选实施例中，本体具有矩形或正方形横截面并且由聚合物材料形成。在本专利技术的一些优选实施例中，本体具有规则的外部形状，例如具有矩形或正方形横截面，或任何其它棱柱形状，使得多个本体可以以相互邻近或镶嵌的形式被组装在一起以形成所述多个本体的直线的或二维的阵列。对应地提供多个相互邻近或镶嵌的室的直线的或二维的阵列，每一个室与相应的声换能器相联。这个阵列可以提供用来对表面进行清洁的设备，该设备可以具有与要被清洁的表面匹配的总体形状和尺寸，例如用来清洁细长直线表面的直线阵列或用来清洁大的表面区域的二维阵列。这提供用来对表面进行清洁的更高效的单一设备，该单一设备具有由相应的本体限定的多个紧邻的室，每一个室具有由相应的声换能器引入其中的声能。每一个室/声换能器组件被构造用来为要被清洁的表面提供高品质或优化的清洁，并且该阵列提供加大的复合清洁设备以便提高清洁效率。隔板可以包括隔膜。隔膜可以相对于本体绕该隔膜的周边基本上被密封。隔膜可以由与清洁液体基本上阻抗匹配的材料形成。隔膜从而可以促进在室的第二部分中产生声场，并且从而在要被清洁的表面产生较高的压力波动。例如，隔膜可以由与水基本上阻抗匹配的Rho-C橡胶形成。Rho-C隔膜的厚度可以在0.5mm到10mm的范围中，但更优选地在1-2mm的范围中。替代地，隔膜可以由与预期的清洁液体基本上阻抗匹配的另一种橡胶形成。阻抗匹配的隔膜通常可以位于室内的任何位置，包括在使用中形成声压波腹或声压节点的位置(虽然优选的是将隔膜布置在本体的远端部处或附近)。优选地，隔膜的材料被选择使得隔膜和清洁液体之间的反射系数尽可能接近于零。隔膜可以足够薄，使得它在使用中不显著减弱从室的第一部分到室的第二部分穿过它的声音。隔膜因此可以是相对于声场基本上非侵入性的，并且可以促进在室的第二部分中产生声场，并且因此在要被清洁的表面产生较高的压力波动。例如，隔膜的厚度可以在5到100微米范围中，典型地在从5到20微米的范围中，或在8到15微米的范围中，或近似10微米。例如，隔膜可以包括具有10微米的厚度的不锈钢或其它金属片材。如果隔膜足够薄，使得它在使用中不显著减弱穿过它的声音，则隔膜不需要由与清洁液体基本上阻抗匹配的材料形成(如上文中所述)或由具有特定声性质以在使用中匹配其位置处的声场的材料形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来对表面进行清洁的设备，所述设备包括：限定腔的本体，所述本体终止于远端部，所述远端部在使用中适合于处于要被清洁的表面附近，使得所述要被清洁的表面形成包括所述腔的室的端部壁；至少一个清洁液体入口，所述至少一个清洁液体入口用于使清洁液体流动到所述室中；位于所述腔的端部内或端部处的隔板，所述隔板将所述室分成第一部分和第二部分，所述第二部分在使用中与所述要被清洁的表面流体连通；以及声换能器，所述声换能器与所述室的第一部分相联以将声能引入所述室；其中，所述隔板适合于允许声能穿过它而从所述室的第一部分到达所述室的第二部分，从而允许在所述要被清洁的表面产生压力波动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.13 GB 1508167.21.一种用来对表面进行清洁的设备，所述设备包括：限定腔的本体，所述本体终止于远端部，所述远端部在使用中适合于处于要被清洁的表面附近，使得所述要被清洁的表面形成包括所述腔的室的端部壁；至少一个清洁液体入口，所述至少一个清洁液体入口用于使清洁液体流动到所述室中；位于所述腔的端部内或端部处的隔板，所述隔板将所述室分成第一部分和第二部分，所述第二部分在使用中与所述要被清洁的表面流体连通；以及声换能器，所述声换能器与所述室的第一部分相联以将声能引入所述室；其中，所述隔板适合于允许声能穿过它而从所述室的第一部分到达所述室的第二部分，从而允许在所述要被清洁的表面产生压力波动。2.根据权利要求1所述的设备，其中，当所述设备被布置在要被清洁的表面上或邻近要被清洁的表面且所述要被清洁的表面形成所述室的端部壁时，所述声换能器在使用中可操作以在所述室内产生声共振，在所述要被清洁的表面处或在邻近所述要被清洁的表面处形成声压波腹。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述隔板包括隔膜。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述隔膜由与清洁液体基本上阻抗匹配的材料形成。5.根据权利要求3或4所述的设备，其中，所述隔膜足够薄以使得它在使用中不显著减弱从所述室的第一部分到所述室的第二部分穿过它的声音。6.根据权利要求3至5中的任一项所述的设备，其中，所述隔膜由具有特定声性质以在使用中匹配在其位置处的声场的材料形成。7.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述隔板包括位于所述室的第一部分中的声能传输材料之间的界面，其中，所述声能传输材料包括不同于清洁液体的材料并且其声阻抗类似于清洁液体的声阻抗。8.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述隔板包括声透镜，所述声透镜在使用中使声能会聚在所述要被清洁的表面上。9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括多个声换能器，所述多个声换能器在所述室内被定位且取向以使得在使用中由所述多个声换能器产生的声能会聚在所述要被清洁的表面上。10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述本体呈现为圆形或卵形柱体或具有任何数量的侧面的棱柱的形式。11.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述本体和/或所述腔的横截面沿所述本体的长度是基本上不变的，或沿所述本体的长度是变化的。12.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述本体具有的直径或侧向宽度的范围是5mm至1m，或10mm至150mm，或20mm至100mm。13.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述室的长度的范围是10mm至140mm，或20mm至120mm，或60mm至100mm，或所述室的长度是近似100mm。14.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述本体由金属或聚合物材料形成。15.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述隔板位于所述本体的远端部处或所述本体的远端部附近。16.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述清洁液体入口被布置用于使清洁液体流入所述室的第一部分。17.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述隔板在使用中适合于允许清洁液体流过它从所述室的第一部分进入所述室的第二部分，任选地其中至少一个孔或多个孔被设置成延伸通过所述隔板以便允许清洁液体流动以便从所述室的第一部分进入所述室的第二部分，并且另外任选地其中所述多个孔被设置成规则的或不规则的阵列。18.根据权利要求1至15中的任一项所述的设备，其中，所述清洁液体入口在所述隔板和所述本体的远端部之间的部位流体地连接到所述腔。19.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括布置在所述本体的远端部周围的裙边，所述裙边适合于使所述室的第二部分中的清洁液体保持与所述要被清洁的表面接触。20.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括湿/干真空装置，所述湿/干真空装置用来从所述要被清洁的表面去除过多的清洁液体。21.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括清洁液体出口以便让清洁液体从所述室流出。22.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括液体调节单元，所述液体调节单元适合于从被供应至所述室的清洁液体去除气泡。23.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述清洁设备包括气泡产生器，所述气泡产生器适合于在清洁液体中产生或释放气泡。24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述气泡产生器被布置用来在所述清洁液体入口上游和/或在所述室的第一部分中和/或在所述隔板处和/或在所述室的第二部分中将气泡引入到清洁液体中。25.根据权利要求23或24所述的设备，其中，所述设备包括用于所述气泡产生器的第一控制器，所述第一控制器适合于控制所述气泡产生器以产生或释放气泡的脉冲。26.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括用于所述声换能器的第二控制器，所述第二控制器适合于控制所述声换能器以产生声能的脉冲。27.根据当从属于权利要求25时的权利要求26所述的设备，其中，所述第一控制器和第二控制器被协调以使得气泡的脉冲和声能的脉冲以相互控制的时间关系而产生。28.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述设备包括调谐器以对所述声能的脉冲的幅值或频率进行调谐。29.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述声换能器适合于以20kHz至10MHz、或20kHz至500kHz、或20kHz至200kHz、或20kHz至50kHz的范围中或至少50kHz、或至少60kHz或从60至140kHz范围中的频率被驱动。30.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述本体的远端部是大体平坦的。31.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述声换能器被布置在与所述本体的远端部相对的所述本体的顶壁中或顶壁上。32.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中，所述隔板被构造或处理以便减少或避免所述隔板起作用以俘获所述室中的气泡的情况，任选地其中所述隔板的相反的两个表面中的任一个表面或两个表面被构造或处理成是亲水的。33.一种表面清洁组件，所述表面清洁组件包括多个根据前述权利要求中的任一项所述的设备，任选地其中多个设备以相互邻近或镶嵌的形式被组装在一起以形成多个本体的直线或二维阵列以形成多个相互邻近或镶嵌的室的直线或二维阵列，每一个室与相应的声换能器相联。34.一种对表面进行清洁的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供一种设备，所述设备包括限定腔的本体和位于所述腔的端部内或端部处的隔板；b)将所述设备的远端部布置在要被清洁的表面附近以使得所述要被清洁的表面形成包括所述腔的室的端部壁，所述隔板将所述室分成第一部分和第二部分，所述室的第二部分与所述要被清洁的表面流体连通；c)将清洁液体供应到所述室的第二部分以使得清洁液体接合所述要被清洁的表面；d)使用声换能器将声能引入所述室；e)使声能穿过所述隔板从所述室的第一部分到所述室的第二部分，从而在所述要被清洁的表面产生压力波动。35.根据权利要求34所述的方法，包括在所述室内产生声共振。36.根据权利要求34或35所述的方法，包括在所述要被清洁的表面处或在所述要被清洁的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·R·伯金，T·G·莱顿，D·G·奥芬，
申请(专利权)人：南安普敦大学，
类型：发明
国别省市：英国,GB