專利名稱：用于清潔表面的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于清潔構(gòu)件表面的裝置和方法。
背景技術(shù)：
存在多種用于清潔構(gòu)件或其表面的方法。除了傳統(tǒng)方法(其中清潔刷或類似物直接與表面進行實體接觸)，還存在無接觸的方法，例如吸走表面的污染物或者吹掉或吹走表面的污染物。無接觸方法的優(yōu)點是，表面在清潔中受損的風(fēng)險在多數(shù)方法中較小。然而這些吸式或者吹式的方法需要在儀器方面有較大耗費，以便借助外部風(fēng)扇形成所需的具有適當(dāng)流速的空氣量并且將其引導(dǎo)至待清潔表面處。在這些方法中，還可能只有當(dāng)在機械上耗費地與表面間隔預(yù)設(shè)距離地沿著其輪廓導(dǎo)引吸嘴或空氣噴嘴時，才能在彎曲的或不規(guī)則成型的 構(gòu)件表面上達(dá)到恒定的清潔效率，即吸或吹的效果。

發(fā)明內(nèi)容
由于現(xiàn)有技術(shù)的前述缺點，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供ー種更有效的
清潔方案。該技術(shù)問題按本發(fā)明通過ー種用于清潔構(gòu)件表面的裝置和方法解決。在本發(fā)明的一些實施例中，對構(gòu)件表面的清潔借助靜電產(chǎn)生的微粒流，即以下稱為“離子風(fēng)”的電離粒子流實現(xiàn)。為此目的，用于清潔構(gòu)件表面的裝置具有與高壓電源的陽極相連的電離電極。此夕卜，所述裝置具有接觸設(shè)備，以便連接高壓電源的陰極與構(gòu)件表面。當(dāng)陰極與構(gòu)件表面連接時，離子沿著所產(chǎn)生的電場的電場線從陽極或從電離電極朝構(gòu)件表面的方向加速。當(dāng)?shù)竭_(dá)表面時，離子，即電離的氣體原子或者空氣分子或原子通常會放電并且經(jīng)歷動量轉(zhuǎn)移，使得它們作為中性粒子再次離開待清潔的表面。若在待清潔構(gòu)件的表面上存在細(xì)微的污染微?；蚶缧问綖橛偷鹊囊簯B(tài)污染物，并且被加速的離子風(fēng)粒子接觸到污染微粒，則離子的動量轉(zhuǎn)移到微粒上可以消除污染微粒在表面上的附著力并且使污染微粒脫離構(gòu)件表面。因此，按照本發(fā)明的一些實施例，可以通過簡單地將電極設(shè)置在與待清潔表面對置的一側(cè)來實現(xiàn)清潔作用，而無需設(shè)置耗費的外部裝置或風(fēng)扇。此外，這種清潔對于微小的顆粒來說在ー些實施例中比借助吸氣裝置或風(fēng)扇的傳統(tǒng)方法更加有效。用于清潔表面的裝置通常還具有運動設(shè)備，該運動設(shè)備設(shè)計用于使電離電極與構(gòu)件的表面沿至少ー個運動方向相對彼此運動。也就是說，電極可沿著運動方向相對構(gòu)件表面運動，反之亦然。這使得清潔不只是局部地而是沿著運動方向進行，從而可通過連續(xù)地掃過或經(jīng)過表面而清潔構(gòu)件的整個表面。在一些實施例中，電離電極在幾何上這樣成型，使得它們例如通過尖端效應(yīng)在電極周圍環(huán)境中或在圍繞電離電極形成的電離化空間區(qū)域中自己產(chǎn)生所述離子。這可通過場離子化或場電離(Feldionisation)實現(xiàn),如果電極形狀足夠尖或者具有足夠多逐漸變細(xì)的區(qū)域，從而在電極的周圍環(huán)境中超過電離所需的最小場強。換而言之，在一些實施例中有利的是，借助由電離電極和對置的陰極(即待清潔的表面)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻的場。在一些實施例中，場電離的區(qū)域沒有延伸至構(gòu)件表面。ー些實施例還具有固定設(shè)備，該固定設(shè)備設(shè)計用于固定或?qū)б鍧嵉臉?gòu)件，以使該構(gòu)件的待清潔表面朝向電離電極。在一些實施例中，電離電極不是單個電極，而是包括多個單個電極，這些單個電極布置成陣列的形式。這種陣列可例如沿著垂直于運動方向的方向延伸，從而能夠借助沿所述運動方向的運動清潔基本上相當(dāng)于單個電極陣列的擴展面的盡可能大的區(qū)域。為了進一步提高清潔效果或效率，按照ー些實施例，多個電極 陣列前后相繼地，也就是彼此平行地并且相對于運動方向順序地或并列地布置。按照ー些實施例，借助高壓電源產(chǎn)生IkV至IOOkV范圍內(nèi)的電壓，優(yōu)選在3kV至12kV之間，以便既產(chǎn)生足夠數(shù)量的離子又將這些離子充分地加速，從而使這些離子能夠在需要去除的微?；蛄Ｗ由蠈崿F(xiàn)足夠的動量轉(zhuǎn)移。在一些實施例中，對電壓進行調(diào)節(jié)或制導(dǎo)(nachfiihren)，也就是說，電離電極與構(gòu)件表面之間變化的間距通過升高或降低電離電極與構(gòu)件表面之間的電壓來補償，從而即使在構(gòu)件表面不平或彎曲時也可保持清潔效果不變。這可通過簡單地對電壓進行再調(diào)整實現(xiàn)，而無需運行耗費的機械裝置來相對表面機械地調(diào)整用于電極的固定裝置。換而言之，在一些實施例中，可以通過適當(dāng)選擇電離電極和電壓來利用所謂的電暈充電效應(yīng)。在電離時，借助電暈充電或電暈放電，通有高壓的可導(dǎo)電的電極尖端通過電暈放電和場電離在其附近的周圍環(huán)境中產(chǎn)生離子，例如空氣離子，這些離子隨后沿電場線朝構(gòu)件加速并且在電離電極與構(gòu)件之間形成離子風(fēng)。該離子風(fēng)還是在電離電極和表面之間運動的微粒的屏障，因此被清除的污染微粒不能再進入已由電場掃過的體積空間中。在一些實施例中，取代ー維的電極陣列，也可以使用(薄的)電極唇或電極凸臺(Elektrodenlippe),以便產(chǎn)生不均勻的電場并且使電極面周圍的空氣分子進行電暈充電。


以下參照附圖進ー步闡述本發(fā)明的實施例。在附圖中圖I是剖切用于清潔表面的裝置的一個實施例的示意剖視圖；圖2是用于清潔表面的裝置的另ー實施例的示意立體圖；圖3是應(yīng)用于圖I或圖2的實施例之一中的電離電極的ー個實施例的示意立體圖；圖4是應(yīng)用于圖I至圖3的實施例之一中的電離電極的另一實施例的原理草圖；圖5是用于清潔構(gòu)件表面的方法的一個實施例的示意圖。
具體實施例方式圖I以示意側(cè)視圖示出用于清潔構(gòu)件6的表面4的裝置2。高壓電源8的陰極借助在此只示意性示出的接觸設(shè)備10與構(gòu)件6的表面4相連。接觸設(shè)備10例如可以是夾子或簡易的電纜。普遍來說接觸設(shè)備10應(yīng)理解為任何能夠連接陰極與表面4的器件。電離電極12 (在此形式為單個電極)與高壓電源8的陽極相連。借助出于直觀性目的未示出的運動設(shè)備，電離電極12與構(gòu)件6的表面4能夠沿運動方向13 (在此平行于任意選擇的坐標(biāo)系的X軸)相對彼此運動，因此在電離電極12與構(gòu)件6的表面4之間形成的電場14相對于構(gòu)件6的表面4運動。在此，電離電極12布置在可移動的清潔滑塊16上，因此表面保持固定而電離電極12運動。當(dāng)然在備選的實施例中，這也可以是剛好相反的。所述運動也不一定是平的，而是所有運動或運動軌跡均可行。例如在一些實施例中，構(gòu)件6可以呈圓柱體形并且以其表面4相對于電離電極12旋轉(zhuǎn)。在電離電極12的形狀適當(dāng)并且適當(dāng)選擇高壓時，電離電極12周圍的介質(zhì)(例如空氣)在電離電極12的周圍環(huán)境18中進行電暈充電或電暈放電。尤其是棒形電極或尖狀收縮的亦即薄的電極適合作為電離電極12，從而在電離電極12的尖端處可超過為電離空氣所需的擊穿場強并且電離電極12周圍的空氣分子進行電暈充電。在一些實施例中，電離電極12與表面4之間的運動還這樣進行，或者這樣選擇電壓，使得進行電暈充電的周圍環(huán)境18不延伸至表面4。通過電暈充電，在一定條件下可在電離電極12和表面4之間形成吹風(fēng)方向或沿電 場14的電場線形成的電離空氣分子的離子風(fēng)。該離子風(fēng)一方面按將在以下描述的方式在電離電極12和表面4之間起到屏障作用。要么電荷從電離的空氣分子傳遞到其它需要攔截的微粒(這些微粒首先朝表面4加速，然后遠(yuǎn)離表面4加速)上，要么在電離的空氣分子和需要攔截的微粒之間發(fā)生彈性碰撞，使得微粒遠(yuǎn)離電離電極12與表面4之間的縫隙加速。由于沿電場線加速的離子20在表面上遇到污染微粒22并且借助碰撞使污染微粒離開表面(如圖I示意示出的那樣)，離子風(fēng)尤其也使得表面4得到清潔。按照ー些實施例，高壓電源8可設(shè)計用于在電離電極12上產(chǎn)生足夠大的電場，使得電離電極12周圍介質(zhì)的分子能夠進行電暈充電并且由此在電離電極12與表面4之間形成足夠強的離子風(fēng)。為此，高壓電源8例如可設(shè)計用于根據(jù)周圍環(huán)境和電離電極12與表面4之間的距離產(chǎn)生IkV至IOOkV范圍內(nèi)的高壓，尤其是3kV至12kV范圍內(nèi)的高壓。通過電離電極12與表面4之間的相對運動，可以連續(xù)地清潔整個表面4。圖2示出本發(fā)明的另ー實施例，其中，電離電極12由電極陣列構(gòu)成，該電極陣列基本上垂直于運動方向13延伸，使得只要沿電極陣列12的延伸方向借助各單個電極產(chǎn)生連續(xù)的電場，就能夠同時清潔表面4上更大的區(qū)域。這能夠在相同的線路技術(shù)耗費下進ー步提高清潔效率，因此視電極的尺寸而定，清潔構(gòu)件6的整個表面4可能只需要沿運動方向13運動一次。在其它實施例中，可將多個電極陣列(其中的ー個例如在圖2中示出)用作電離電極12，其中，多個電極陣列可彼此平行地并且沿運動方向13依次地，即相鄰地布置。這可附加地提高清潔效率，而又不會產(chǎn)生附加的線路耗費。圖3示出電離電極12的ー種備選實施形式，如圖3所示，該電離電極12例如也可設(shè)計為ニ維連續(xù)的面，也就是說設(shè)計為朝表面4的方向延伸的連續(xù)的電極。當(dāng)然可使用電極的任何其它形狀。圖4示出了一種備選的實施形式以說明用于清潔表面的裝置或這種新方案的靈活性，借助這種實施形式可同時清潔方形構(gòu)件6的三個表面。為此目的，將由多個單個電極12組成的單個電極陣列布置在載體16上，該載體16呈U形地包圍構(gòu)件6，從而通過沿運動方向運動一次就可清潔構(gòu)件6的整個表面。圖5示意性地說明用于清潔構(gòu)件表面的方法的一個實施例，其中，首先在準(zhǔn)備步驟40中將構(gòu)件表面設(shè)置在電離電極對面。在場形成步驟42中，在電離電極與構(gòu)件表面之間施加高壓，從而在電離電極與構(gòu)件表面之間形成電場，所述電場使在電離電極周圍環(huán)境中產(chǎn)生的離子朝構(gòu)件表面的方向加速。在清潔步驟44中，電離電極和表面相對彼此沿運動方向運動，以便清潔構(gòu)件位于運動方向上的表面。盡管在此主要借助簡單的幾何形狀進行了描述，但所述用于清潔表面的方案可以清潔任意形狀的表面，而不需要對抽吸頭等進行昂貴的機械調(diào)整。附圖標(biāo)記清單2用于清潔表面的裝置
4 表面6 構(gòu)件8高壓電源10稱連設(shè)備12電離電極13運動方向14 電場16 載體18周圍環(huán)境20 離子22污染微粒40準(zhǔn)備步驟42場形成步驟44清潔步驟
權(quán)利要求
1.一種用于清潔構(gòu)件(6)的表面(4)的裝置，包括 帶有接觸設(shè)備(10)的高壓電源(8)，所述接觸設(shè)備(10)設(shè)計用于連接所述高壓電源(8)的陰極與所述構(gòu)件(6)的表面(4)； 具有至少一個單個電極的電離電極(12)，所述電離電極(12)與所述高壓電源⑶的陽極相連；和 運動設(shè)備，該運動設(shè)備設(shè)計用于使所述電離電極(12)與所述構(gòu)件(6)的表面(4)沿至少一個運動方向(13)這樣相對彼此運動，使得在所述電離電極(12)與所述構(gòu)件(6)的表面(4)之間形成的電場(14)相對于所述構(gòu)件(6)的表面(4)被拖動。
2.按權(quán)利要求I所述的裝置，其中，所述電離電極(12)設(shè)計用于在該電離電極(12)和所述構(gòu)件(6)的表面⑷之間形成不均勻的電場(14)。
3.按權(quán)利要求I或2所述的裝置，該裝置還包括 固定設(shè)備，該固定設(shè)備設(shè)計用于承接所述構(gòu)件(6)，從而在所述構(gòu)件(6)的表面(4)與所述電離電極(12)之間形成具有預(yù)設(shè)尺寸的縫隙。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中，所述單個電極具有朝所述構(gòu)件￠)的表面(4)的方向逐漸變細(xì)的形狀，例如錐體、截錐或尖端的形狀。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中，所述電離電極(12)包括由單個電極組成的陣列，該陣列垂直于所述運動方向(13)延伸并且設(shè)計用于沿該陣列的延伸方向在所述陣列與所述構(gòu)件(6)的表面(4)之間形成連續(xù)的電場(14)。
6.按權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述電離電極(12)包括多個沿所述運動方向(13)彼此相鄰的、由單個電極組成的陣列。
7.按前述權(quán)利要求之一所述的裝置，其中，所述高壓電源(8)設(shè)計用于產(chǎn)生IkV至IOOkV范圍內(nèi)的電壓，尤其是3kV至12kV范圍內(nèi)的電壓。
8.一種用于清潔構(gòu)件(6)的表面(4)的方法，包括以下步驟 將所述構(gòu)件(6)的表面⑷設(shè)置在電離電極(12)對面， 在所述電離電極(12)與所述構(gòu)件(6)的表面⑷之間施加高壓，從而在所述電離電極(12)與所述構(gòu)件(6)的表面(4)之間形成電場(14)，所述電場(14)使在電離電極(12)周圍環(huán)境中產(chǎn)生的離子朝所述構(gòu)件(6)的表面(4)的方向加速；并且 使所述電離電極(12)沿運動方向(13)相對于所述構(gòu)件(6)的表面(4)運動，以便清潔所述構(gòu)件(6)位于所述運動方向(13)上的表面(4)。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述高壓的正電位施加在所述電離電極(12)上。
10.按權(quán)利要求8或9所述的方法，還包括以下步驟 調(diào)節(jié)所述高壓，使得在所述電離電極(12)的周圍環(huán)境(18)中通過場電離產(chǎn)生離子，其中，所述周圍環(huán)境(18)不延伸至所述表面(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于清潔構(gòu)件(6)的表面(4)的裝置，該裝置包括帶有接觸設(shè)備(10)的高壓電源(8)，所述接觸設(shè)備(10)設(shè)計用于連接高壓電源(8)的陰極與構(gòu)件(6)的表面(4)，所述裝置還包括具有至少一個單個電極的電離電極(12)，所述電離電極(12)與高壓電源(8)的陽極相連。借助運動設(shè)備使電離電極(12)與構(gòu)件(6)的表面(4)沿至少一個運動方向(13)這樣相對彼此運動，使得在電離電極(12)與構(gòu)件(6)的表面(4)之間形成的電場(14)相對于構(gòu)件(6)的表面(4)被拖動。
文檔編號B08B6/00GK102728581SQ20121011058
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者A.科恩-特勞特曼, I.舒爾茨, J.洛倫西特, R.沃斯利, S.海恩, T.哈爾, W.格蘭茨 申請人:Skf公司