喷洒臂速度调节器的制作方法

1.本发明涉及一种用于清洁医疗、制药和/或实验室器具的清洁机的喷洒臂，更具体地说，涉及调节喷洒臂的转速。


背景技术：

2.清洁机(如洗碗机或用于清洁和消毒医疗、制药和/或实验室器具的机器)包括喷洒室，可将用于放置待清洁物体的手推车引入其中。一个或多个喷洒臂通过高压向上和/或向下喷洒孔喷洒液体，如水或其他清洁液，以冲洗和清洁喷洒室内的器具。
3.通常，喷洒室具有非圆形形状因子，例如矩形，而喷洒臂以圆形图案喷洒。以圆形图案喷洒的结果是，喷洒室的拐角部分可能无法接收足够的(或任何)清洁液，因此放置在喷洒室这一部分的器具可能无法充分清洁。为了解决这个问题，在喷洒臂的末端放置额外的喷嘴，并使其与拐角部分成一定角度。例如，一端的喷嘴可以稍微向上倾斜，另一端的喷嘴可以稍微向下倾斜。对于低压/高流量系统，可在喷嘴附近的喷洒臂一侧设置简单的喷嘴。对于高压系统，最好使用角型喷嘴，以尽量减少流量。
4.由于液体清洁器的喷洒方向不同，这些拐角喷嘴产生的力会导致喷洒臂旋转。为了提供有效的清洁，最好以高压和规定的速度喷洒清洁液。然而，这种高压往往会导致喷洒臂的转速过高，这就需要一种调节喷洒臂转速的方法。
5.通常，通过选择拐角喷嘴发射液体清洁器的特定角度和压力来设置喷洒臂的转速。例如，可以执行试错过程，其中调整拐角喷嘴的倾斜角度，直到速度在所需范围内。然而，这一过程非常耗时，很难达到精确的结果，尤其是对于需要较低转速的长喷洒臂。此外，由于制造公差，使用固定/可调拐角喷嘴很难实现低速旋转。


技术实现要素：

6.根据本发明的装置和方法能够精确调节喷洒臂的转速。根据本发明的喷洒臂速度调节器使用离心力和液体喷洒创建可变角度的拐角喷嘴，以调节喷洒臂旋转速度。调节器包括位于带有水射流的枢轴上的配重，该配重具有曲面，根据配重相对于喷嘴的角度，可以产生可变角度的拐角喷嘴。旋转过程中产生的离心力将配重向外推动，并随着喷洒臂旋转速度的增加而增加。水射流位于枢轴点外，倾向于向内推动配重。水射流的推力在配重最向内时最大，在配重最向外时最小。当配重上的离心力等于水射流的推力时，速度稳定。根据本发明的调节器将臂速度稳定在特定速度，与中心枢轴摩擦和喷管臂喷嘴的方向公差无关。
7.根据本发明的一个方面，一种用于清洁机的装置包括：可绕轴旋转的臂，该臂包括第一臂部分和与第一臂部分完全相反的第二臂部分；设置在第一臂部分上的第一喷嘴；第一偏转器，其可枢转地连接在所述第一臂部分，并布置成接收从所述第一喷嘴发射的流体流；其中，从所述第一喷嘴发射的流体撞击所述第一偏转器，并产生倾向于使所述第一偏转器朝向所述第一臂部分转动的力以旋转所述臂，所述臂围绕所述轴的转动产生倾向于使所
述第一偏转器远离所述第一臂部分的力。
8.在一个实施例中，该装置包括基座，其中臂围绕轴可旋转地连接到基座。
9.在一个实施例中，第一偏转器的枢轴点相对于第一喷嘴径向向内定位。
10.在一个实施例中，第一偏转器包括具有弯曲部分的近端表面，并且近端表面布置在第一喷嘴附近。
11.在一个实施例中，弯曲部分产生10度到90度之间的扇形喷洒图案。
12.在一个实施例中，当第一偏转器朝向第一臂部分转动时，从第一喷嘴发射的流体推力增加。
13.在一个实施例中，当第一偏转器从第一臂部分旋转离开时，从第一喷嘴发射的流体推力减小。
14.在一个实施例中，第一偏转器包括具有倒角的远端表面。
15.在一个实施例中，由第一喷嘴发射的流体产生使臂绕轴旋转的力，该力基于第一偏转器相对于第一臂部分的距离而变化。
16.在一个实施例中，第一喷嘴布置在第一臂部分的外端。
17.在一个实施例中，该装置包括：设置在第二臂部分上的第二喷嘴；以及第二偏转器，其可枢转地连接在所述第二臂部分，并且布置成接收从所述第二喷嘴发射的流体流。
18.根据本发明的另一方面，提供了一种围绕轴调节喷洒臂速度的方法，其中喷洒臂包括至少一个可枢转地连接到喷洒臂并具有曲面的偏转器，以及至少一个相对于曲面布置的喷嘴。所述方法包括：从至少一个喷嘴发射流体以撞击所述曲面，并导致i)倾向于使至少一个偏转器朝向所述喷洒臂旋转的第一力，以及ii)倾向于使所述喷洒臂绕轴旋转的第二力，其中，喷洒臂围绕轴的旋转产生第三力，该第三力倾向于使至少一个偏转器远离喷洒臂，从而在预定的旋转速度下实现第一力和第三力之间的平衡。
19.在一个实施例中，该方法包括选定至少一个偏转器的配重或至少一个偏转器的枢轴位置中的至少一个，以实现预定的速度。
20.在一个实施例中，该方法包括限定曲面的形状以实现预定的速度。
21.在一个实施例中，第三力是离心力。
22.在一个实施例中，流体撞击表面形成扇形喷洒图案。
23.在一个实施例中，扇形喷洒图案在10度到90度之间。
24.在一个实施例中，第二力随着偏转器朝向喷洒臂转动而增加。
25.在一个实施例中，第二力随着偏转器枢转远离喷洒臂而减小。
26.为了实现上述和相关目的，本发明包括下文充分描述并在权利要求1-14中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施例。然而，这些实施例仅指示可以采用本发明的原理的各种方式中的一些。当结合附图考虑时，本发明的其他目的、优点和新颖特征将从以下对本发明的详细描述中变得显而易见。
附图说明
27.本发明可以在某些部件和部件布置中采用物理形式，其优选实施例将在说明书中详细描述并在构成本发明一部分的附图中说明，其中：
28.图1是可应用本发明原理的示例性清洁机的侧视图；
29.图2是根据本发明的示例性喷洒臂的透视图；
30.图3是根据本发明用于调节喷洒臂速度的示例性偏转器的透视图，其中偏转器枢转远离喷洒臂；
31.图4是根据本发明用于调节喷洒臂速度的示例性偏转器的透视图，其中偏转器朝向喷洒臂旋转；
32.图5是根据本发明用于调节喷洒臂速度的示例性偏转器的俯视图，其中偏转器枢转远离喷洒臂；
33.图6是根据本发明用于调节喷洒臂速度的示例性偏转器的俯视图，其中偏转器朝向喷洒臂旋转；和
34.图7是说明根据本发明调节喷洒臂速度的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
35.现在将参考附图描述本发明的实施例，其中，相同的附图标记始终用于表示相同的元件。可以理解的是，这些附图不一定是按比例绘制的。此外，本发明在使用液体执行清洁操作的清洁机中发现了实用性，因此，本发明将主要在本文中描述。然而，本发明的原理可应用于其他类型的装置和/或可使用流体(例如压缩空气等)代替液体作为主要介质。
36.参考图1，清洁机10(例如洗碗机或用于清洁和消毒医疗、制药和/或实验室器具的机器)通常具有用于清洁器具的喷洒室12，喷洒室12包括至少一个旋转喷洒臂14。喷洒臂14围绕垂直轴14a旋转，以向放置在清洁室12中的器具供应液体介质，液体介质通过泵组件16和相关流道18在压力下供应。用于存放待清洁器具的可拆卸箱20布置在喷洒室12中，并喷洒有从喷洒臂14排放的清洁液。
37.喷洒臂14支撑在安装在喷洒室12地板上的底座26上，喷洒臂14向上向器具喷洒清洁液。此外，另一个喷洒臂14可悬挂在头顶支架26a上，并将清洁液向下喷洒到器具上。
38.每个喷洒臂14包括出口喷嘴28，用于产生朝预定喷洒方向喷洒的喷洒液体，该喷洒方向通常与喷洒臂的旋转方向成大于0度且小于90度的角度。从喷洒臂14流出的液体介质的适当瞄准的射流的力使喷洒臂14围绕其旋转轴14a驱动。关于清洁机10的更多细节可在美国专利7,841,104中找到，该专利通过引用整体并入本文。
39.如将理解的，清洁机10和喷洒臂14的布置可以采取多种形式，并且上述实施例仅仅是清洁机可以配置的几种方式的示例。例如，清洁机可包括安装在可移动小车上的喷洒臂。在其他实施例中，可实施开放式配置(例如，无壁)来代替喷洒室12。这种“开放式”实施例在清洁大型物体的工业环境中可能是实用的。
40.通常，通过选择拐角喷嘴发射液体的特定角度和压力来设置喷洒臂14的转速。部分由于制造公差，此过程不会产生一致的结果。此外，该过程非常耗时，而且随着喷洒臂长度的增加，很难获得精确的结果。
41.根据本发明，使用可旋转安装的液体流偏转器调节喷洒臂的转速，该液体流偏转器具有固定半径的曲面。如下文更详细地描述，取决于偏转器相对于液体喷嘴的枢轴位置，从喷嘴发射的液体流相对于喷洒臂的旋转方向以不同角度偏转。由于液体蒸汽的角度可以相对于臂的旋转方向改变，因此流(旋转臂)产生的“推力”可以改变。就这一点而言，曲面的构造使得当偏转器朝向臂旋转时，从喷嘴发射并撞击曲面的液体产生的推力增加。相反，当
偏转器从臂上旋转离开时，从喷嘴排出并撞击曲面的液体推力减小。如下文更详细讨论的，撞击偏转器的液体流倾向于将偏转器转向臂(产生最大“推力”)，并且，随着臂旋转，离心力倾向于将偏转器远离臂枢转(减小“推力”)。这两个力在预定转速下达到平衡。
42.例如，当喷洒臂最初处于停止位置时，液体从位于喷洒臂末端的喷嘴以预定压力排出。液体以第一力撞击偏转器的曲面，使偏转器朝向喷洒臂转动。同时，排出的液体相对于臂的旋转方向偏转一个角度，从而产生第二“推力”。当偏转器朝向臂旋转时，推力达到最大值，导致臂加速。当臂的速度增加时，离心力使偏转器从喷洒臂旋转，离心力取决于偏转器的重量和臂的旋转速度。随着偏转器从臂上旋转，流相对于旋转方向的角度改变，第二“推力”减小。当第一力和第三力达到平衡点时，臂的转速将稳定下来。
43.现在参考图2，所示为根据本发明的示例性喷洒臂30，其处于“开放”配置中(即，不在图1所示的喷洒室中)。可绕轴14a旋转的喷洒臂30连接至支架31，并包括可相对于支架31旋转的底座32、连接至底座32的第一臂部分34a和连接至底座的第二臂部分34b，第二臂部分34b与第一臂部分34a正好相反。另外参考图3-6，第一喷嘴28布置在第一臂部分32a的远端36上，并且偏转器38在枢轴点40处可枢转地连接在第一臂部分32a上。在所示实施例中，枢轴点40相对于喷嘴28径向向内，即枢轴点40到底座的距离小于喷嘴28到底座32的距离。因此，偏转器38位于喷嘴28附近，以接收从喷嘴28排出的液体流。
44.如本文所述，偏转器38包括曲面38a，如图5和6所示。此外，远离喷嘴28的偏转器38的表面包括倒角部分38b，其中倒角部分使曲面38a的高度在偏转器38的前部最低，并使高度增加，向偏转器的后部移动。在所示的实施例中，倒角部分38b朝向偏转器38的后部大约一半处停止。然而，倒角部分可沿偏转器38在不同位置停止，并且也可完全延伸至偏转器38的后部。
45.曲面38a和倒角部分38b的半径规定了液体流相对于旋转方向分散的角度。在这方面，由于倒角部分38b最厚，弯曲部分的高度在其最高点(在偏转器38的中后部)，导致液体流相对于旋转方向以更大的角度偏转(例如，产生接近90度的扇形喷洒图案)。当倒角部分38b的厚度减小且弯曲部分的高度减小(朝向偏转器的前部)时，液流相对于旋转方向以较小的角度偏转(例如，产生接近10度的扇形喷洒图案)。在偏转器38的前部和后部之间，扇形喷洒图案可以在10度到90度之间，这取决于液体流撞击偏转器38的特定区域。
46.因此，当液流撞击偏转器38的前部时，达到最大推力(从而达到最大转速)，当液流撞击偏转器38的后部时，达到最小推力(从而达到最小转速)。在这两个极端之间，推力随偏转器38相对于臂部分32a的角度而变化。
47.在操作中，从喷嘴28排出的液体撞击偏转器38并产生力，该力倾向于使偏转器38朝向第一臂部分32a转动。在此位置，产生最大推力，臂32开始绕轴14a加速。随着转速的增加，离心力随后对抗液体流产生的力，并倾向于使偏转器38远离第一臂部分34a。臂32将以两个力达到平衡的速度沉降。
48.臂32的实际转速由喷嘴28排出的液体流的压力、臂部分34a、34b的长度、弯曲部分38a和倒角部分38b的形状、偏转器38的重量和偏转器38的枢轴点40决定。因此，可以调整这些参数中的任何一个以达到所需的速度。然而，在实践中，臂长由待清洁区域决定，压力通常设置为提供最佳清洁效果的预定水平。因此，改变这些参数以实现臂32的期望转速可能没有意义。相反，改变弯曲部分38a和倒角部分38b的形状、改变偏转器38的枢轴点40和/或
改变偏转器38的重量，在达到喷洒臂32的期望转速方面更为实际。
49.实际上，布置在臂32一端的单个偏转器38足以调节喷洒臂32的转速。但是，可以在喷洒臂的每一端都安装偏转器。例如，第二喷嘴可以布置在第二臂部分上，并且第二偏转器可以枢转地连接在第二臂部分上以接收从第二喷嘴发射的液体流。
50.现在参考图7，所示为流程图50，该流程图描绘了根据本发明用于围绕轴调节喷洒臂30的速度的示例性方法的步骤。对所示方法的变化是可能的，因此，所示实施例不应视为实现本文所公开技术的唯一方式。此外，虽然图7显示了执行功能逻辑方框的特定顺序，但执行方框的顺序可能会相对于所示的顺序发生变化。此外，连续显示的两个或多个方框可以并行执行或部分并行执行。某些方框也可以省略。
51.从方框52开始，加压液体从位于喷洒臂30远端36的喷嘴28排出。加压液体以第一力撞击偏转器38的曲面38a，该第一力倾向于使偏转器38朝向臂30转动。如果第一力足够强，偏转器38将转动，使得偏转器紧邻第一臂部分32a。
52.当液体从喷嘴28排出并被偏转器38偏转时，会产生第二力，如方框54所示。该第二力倾向于围绕轴14a推动(旋转)喷洒臂30的远端36。假设液体以固定压力从喷嘴28排出，则第二力的大小取决于曲面38上的碰撞位置。如上所述，碰撞位置可能因偏转器38围绕其枢轴点40的位置而异。在这方面，当偏转器朝向喷洒臂旋转时，第二“推力”最大，当偏转器38远离喷洒臂30旋转时，第二“推力”最小。第二力的差异是由于发射液体偏离曲面38a的角度造成的，当偏转器38朝向喷洒臂30旋转时，角度最小，当偏转器38远离喷洒臂38旋转时，角度最大。
53.当喷洒臂30最初静止时，没有力抵消第一力，因此偏转器38将朝喷洒臂30转动，因此第二“推”力将达到最大。如方框56所示，第二推力将导致喷洒臂30绕轴14a的角加速度。
54.当喷洒臂围绕轴14a加速时，第三(离心)力开始以与第一力相反的方向作用在偏转器38上，如方框58所示。随着转速的增加，第三力也会增加，导致偏转器开始远离喷洒臂30，从而减少第二“推”力，如方框60所示。一旦第一力和第三力达到平衡点(平衡)，喷洒臂30的旋转速度将稳定下来，在该点上，以稳定的预定速度向喷洒臂30施加恒定的第二(推)力，如方框60所示。
55.因此，根据本发明的装置和方法可以精确地调节喷洒臂的转速，与中心枢轴摩擦和制造公差无关，例如喷洒臂上的喷嘴方向。
56.尽管已经针对某个或多个实施例示出和描述了本发明，但是在阅读和理解本说明书和附图后，本领域的其他技术人员可以进行等效的更改和修改。特别是关于上述元件(部件、组件、装置、组合物等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这些元件的术语(包括对“手段”的引用)旨在对应于执行所述元件的指定功能(即功能等效)的任何元件，即使在结构上不等同于执行本发明的一个或多个示例性实施例中的功能的公开结构。此外，尽管本发明的特定特征可能已经在上文中仅针对多个实施例中的一个或多个进行了描述，但该特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征相结合，这对于任何给定或特定应用来说可能是期望和有利的。