技术领域
本发明涉及一种用于从大型人工水体的柔软底部抽吸絮凝物的抽吸设备，其中，大型人工水体的底部表面可以是不规则和倾斜的。美国专利No.8,518,269、No.8,062,514、No.8,070,942、No.7,820,055、No.8,454,838、No.8,465,651、No.8,518,269、No.8,070,342和美国专利申请公报No.20110110076、No.20110108490、No.20130240432、No.20130264261、No.20130213866、No.20130306532和No.20110210076的全部内容均以引用方式并入本文。
背景技术
如今在世界上，人们能够辨识用于维护水体的两种不同技术。
一方面，人们能够辨识传统游泳池水处理技术，其将被称作“技术A”。另一方面，人们能够辨识用于处理和维护大型人工水体(诸如大型人工水体)的创新性水处理技术，其将被称作“技术B”。这两种技术在性质、操作、构造和大小方面差别很大，并且这两种技术对迥然不同的目标和水体类型进行指导，并且因此用于每种技术的抽吸设备完全不同。
称作传统游泳池处理技术的技术A应用在小型且受限的水体中，所述水体具有特定特征并且通常由混凝土构造成具有平整、规则和坚固的底部。因为游泳池具有小尺寸，所以它们的管理章程要求每天过滤全部水体1至6次，以维护用于休闲目的的合适水质量。
另一方面，技术B允许处理和维护大型水体，所述大型水体具有由塑料衬层构造而成的不规则且柔软的底部，并且通过有效的絮凝来处理这种水，允许沉降杂质并且此后从不规则但是均匀的底部移除沉淀的杂质和碎屑，尤其是在水处理过程中形成的絮凝物，从而避免使用传统集中过滤系统和诸如技术A的传统游泳池技术。
使用技术A的游泳池通常使用传统游泳池底部清洁器，并且在市场中存在专门设计成除了其它应用之外还清洁相对小型的休闲水体(诸如游泳池)的底部的多种不同类型和型号。这种池清洁器构造成清洁小表面，并且因此它们的表面清洁率(即，在预定时间内清洁底部表面的量)低，并且由于大型人工水体的尺寸大而不适于清洁使用技术B的大型人工水体的底部。
再者，这种清洁装置构造成清洁不存在不规则部或隆起部的平滑表面。例如，典型的游泳池由混凝土、玻璃纤维或其他材料构造而成，所述混凝土、玻璃纤维或其它材料可以被覆盖以提供坚固、平整、规则和平滑的表面。因此，这些表面易于由传统池底部清洁装置来清洁。这些传统池底部清洁装置因此没有设计成使用技术B清洁柔软和不规则的表面(诸如，大型人工水体的底部)，原因在于操作将极其低效并且可能甚至损坏底部。
还必须注意的是，传统游泳池清洁器通常设置有常常与洗涤器一起使用的小抽吸头。典型地通过棒或杆使得洗涤器从水池的周界运动。由于必须覆盖的表面小，所以这是可行的。这些传统清洁器设计成移除在游泳池的底部和壁上发现的附着碎屑和污渍。然而，即使小抽吸头从水池底部移除碎屑，游泳池的传统集中过滤系统也必须仍然用于处理悬浮于水中的污染物，其中，传统过滤系统每天过滤全部水1至6次，以净化水。
再者，用于使用技术A的游泳池的这种设备中的很多种设备利用旋转刷、洗涤器或其它系统，所述旋转刷、洗涤器或其它系统可以致使絮凝物分散开和/或再悬浮，并且所述设备还可以包括附接到抽吸设备的过滤器，所述过滤器由于必须处理大量水，因此不能应用于使用技术B的大型水体。
传统池清洁装置典型地由一系列轮永久支撑，尽管所述轮对于传统池的底部表面(典型地由被涂覆以提供坚固、平整、规则和平滑表面的混凝土、玻璃纤维或其它材料形成)有较小影响或无影响，但是会损坏使用技术B的水体的底部衬层，原因在于底部具有不规则表面并且因此轮会导致产生不期望的应力，所述不期望的应力包括例如使得衬层的材料拉伸和折叠。另外，如果尖锐物体(诸如棍、岩石或其它碎屑)位于塑料衬层上方或下方，则由轮导致的重量/压力可导致衬层被穿透，从而致使衬层损坏并且水泄漏。
而且，由于存在不规则表面(即，具有较高深度或较低深度的区域或范围)，不能通过这种传统底部清洁器适当地清洁所述不规则表面。
另外，用于技术A中的传统底部抽吸清洁器不能高速工作。因为通过这种设备提升沉积团，所以几乎不可能抽吸所有底层沉积物。沉积团致使在水体的底层上产生混合和湍流，从而降低了沉降能力并且因此不允许对水体进行适当处理。
表格1技术A和技术B之间的不同
使用技术B的大型水体可用于允许改善全世界人类的生活方式的休闲目的(诸如用于练习水上运动、游泳和多种其它活动)。大型水体还可用于工业目的，诸如，用于冷却目的、饮用水存储和处理、原水存储、用于反渗透的海水处理和采矿用途以及很多其它用途。
这种使用技术B的大型水体典型地具有不规则和柔软的底部。这常常是由于将衬层(通常塑料)直接定位在天然表面上而造成的。常常通过有效絮凝处理容纳在大型水体中的水，所述有效絮凝允许沉降杂质并且此后从不规则和柔软的底部移除沉淀的杂质，尤其在水处理中形成的絮凝物，从而避免需要传统集中过滤系统。
用于从使用技术A的传统游泳池的底部移除附着的碎屑和污渍的传统小型设备未构造成在短期内清洁大表面区域，并且也未构造成由推进装置(诸如，具有发动机的船或在内部或外部连接到设备的机器人系统)推进，原因在于它们设计成用于小型区域，由于使用技术A的传统游泳池的底部通常由混凝土构造而成并且非常规则且平滑，因此小区域不存在表面清洁难度。
一个用于技术A的传统抽吸设备包括抽吸头，所述抽吸头可通过手操作由关节式杆沿着游泳池的下表面运动(因此，限制清洁处理的覆盖区域和速度)。这种设备提高了传统抽吸头的使用寿命，所述传统抽吸头包括刚毛，所述刚毛易于移除，以在它们被磨损掉的情况中进行更换。因此，这种抽吸设备旨在用没有磨损的刚毛更换磨损的刚毛，使得抽吸头的使用寿命不受刚毛所具有的寿命限制。
用于技术A的另一种传统系统包括：真空头，所述真空头具有平行的多排刷，所述刷具有预定前进方向；和弹性泡沫体，其用于容纳设备内的水以被抽吸。这种设备设计成清洁小型游泳池并且由于包括弹性泡沫的闸而进行有效抽吸。然而，这种真空头设计成清洁游泳池的例如由混凝土制成的规则(即，平整)底部，而不会处理如大型水体的不规则底部。这种设备包括：支撑板，用于最小化弹性泡沫体的弯曲；和支撑轮，用于在其沿着待清洁的表面滚动时向设备提供稳定性。
其它设备包括用于使用技术A的传统游泳池的抽吸头，所述抽吸头具有中央抽吸嘴、细长主刷以及用于支撑清洁头的辅助刷，其中，清洁头构造成使得碎屑运动到中央抽吸嘴中。这种设计因在抽吸头内具有多个开口而致使碎屑再次悬浮，其只是使杂质运动并且再次悬浮。这种抽吸头设计成装配到具有用于使得抽吸头运动的手驱动杆的传统游泳池真空清洁器中，以及设计成装配到抽吸并过滤同一游泳池内的抽吸水的系统，并且因此不能用于大型应用或用于短期内清洁大表面区域。
用于使用技术A的游泳池的其它类型的真空头包括支撑球体的游泳池抽吸头，所述支撑球体的游泳池抽吸头在底板凹槽内包括多个可旋转球体，以在池底上方支撑底板。在此，由长杆从池的边缘操纵抽吸头。尽管底板是矩形的柔性板，但是设备被支撑在可旋转球体上，以提供低滚动摩擦，从而辅助便捷操纵，这完全针对解决从游泳池的边界进行操纵的问题。因为由手在周界内驱动该系统，所以不能用于大型应用或用于短期内清洁大表面区域。再者，由于可旋转球体可能损坏这些大型人工水体的涂层，因此可旋转球体不允许处理大型人工水体的底部中的突出部或不规则部。
因此，必须注意的是，用于根据技术A在游泳池中操作的抽吸清洁器对抽吸使用技术B的大型人工水体的底部都没有用或没有效。
然而，已经研发了几种专门抽吸设备以应用在根据技术B的大型人工水体中，其中，这些抽吸设备具有与抽吸设备的速度、可逆转性、转弯能力、抽吸效率、在不规则表面中的操作和在倾斜底部中的操作有关的多种限制。
发明内容
总而言之，本发明涉及一种抽吸设备，所述抽吸设备用于使用技术B尤其抽吸通过絮凝或凝聚产生的絮凝物和在水体的底部中发现的碎屑。在一个可行构造中并且通过非限制示例，抽吸设备构造成使用创新型水处理技术B在大型人工水体处进行操作，所述创新型水处理技术B在允许处理和维护具有由塑料衬层构成的不规则和柔软底部的大型水体，并且其中通过允许沉降杂质的有效絮凝处理这种水，并且此后从不规则和柔软底部移除沉淀的杂质，尤其是在水处理中形成的絮凝物，从而避免使用传统集中过滤系统和传统游泳池技术。
在本发明中描述了多个方面，所述多个方面包括但不局限于以下方面。
一个方面是抽吸设备，所述抽吸设备用于使用允许处理和维护大型水体的创新型水处理技术B从大型人工水体的底部抽吸通过絮凝或凝聚产生的絮凝物，所述大型水体具有由塑料衬层构造成的不规则和柔软底部，并且其中通过允许沉降杂质的有效絮凝处理这种水，并且此后从不规则和柔软底部移除沉淀的杂质，尤其是在水处理中形成的絮凝物，从而避免使用传统集中过滤系统和传统游泳池技术。
抽吸设备典型地包括柔性片材，所述柔性片材构造成提供了：结构框架；多个第一刷，其中，在实施例中，第一刷是V状刷，所述V状刷构造成将底部水流引导到V状刷的顶端；多个中部刷，所述多个中部刷构造成将底部水流再次引导到第一刷；多个侧向刷，所述多个侧向刷构造成容纳抽吸设备内的底部水流并且避免底部水流在抽吸设备附近再悬浮；多个抽吸点，所述多个抽吸点构造成集中抽吸能力，以增大抽吸点中的抽吸功率；多个安全轮，所述多个安全轮构造成在第一刷、中部刷和/或侧向刷被磨损掉时并且不能提供抽吸设备的适当支撑或抽吸高度时提供辅助支撑并且避免对抽吸设备造成损坏；多个收集器，所述多个收集器构造成聚集所抽吸的底部水流并且将所抽吸的底部水流集中到一条或多条外部抽吸管路；多条内部抽吸管路，所述多条内部抽吸管路构造成将所抽吸的底部水流从多个抽吸点经管道输送到多个收集器；和多个联接件，所述多个联接件连接多条内部抽吸管路和收集器。进入到抽吸设备中的底部水流的流量等于或高于由外部泵送系统抽吸通过设备的水流的流量。
附图说明
图1示出了示例性抽吸设备的示意性俯视透视图；
图2示出了图1的抽吸设备的示意性仰视透视图；
图3示出了图1的抽吸设备的示意性俯视图；
图4示出了图1的抽吸设备的示意性侧视图；
图5示出了具有侧向轮的另一个示例性抽吸设备的示意性俯视透视图；
图6示出了图5的抽吸设备的示意性仰视图；
头7示出了示例性V状刷和侧向刷，其示出了定位有抽吸点的顶端的位置；
图8示出了抽吸设备附接到推进装置、外部泵送系统和过滤系统；
图9示出了抽吸设备的操作，其示出了进入水流如何沿着前进方向进入设备中以便被抽吸。
具体实施方式
将参照附图详细描述多个实施例，其中，附图中相同的附图标记表示相同的部件和组件。参照并不限制所附权利要求的范围的多个实施例。另外，在本说明书提出的任何示例均不旨在有限制性，而是仅仅提出了所附权利要求的多个可行实施例。
以下详细描述涉及附图。尽管可以描述本发明的实施例，但是修改方案、变型方案和其它实施方案均是可行的。例如，可以针对附图中示出的元件进行替代、添加或修改，并且可以通过替代、重排序或添加步骤对本文所表述的方法作出修改。因此，以下详细描述并不限制本发明的范围。尽管以“包括”各种设备或步骤的术语描述了系统和方法，但是除非另有明确说明系统和方法还能够由多种设备或步骤“基本构成”或“构成”。
如上所述，当前人们能够识别出于休闲目的而维护水体的两种不同技术，第一种称作传统游泳池水处理或技术A，其应用在小型水体中，所述小型水体具有特定特征并且通常由混凝土构造成具有平整、规则和坚固的底部而且需要集中过滤系统；第二种称作创新型水处理技术或技术B，其允许处理和维护大型水体，所述大型水体具有由塑料衬层构成的不规则和柔软的底部，并且其中，通过有效絮凝处理这种水，所述有效絮凝允许沉降杂质，并且此后从不规则以及和柔软底部移除沉淀的杂质(尤其是在水处理中形成的絮凝物)，从而避免使用传统集中过滤系统。
极大型的人工水体典型地构造成没有集中过滤系统并且使用上述创新型水处理技术B，其中，这种大型人工水体的尺寸不断增加，并且因此需要提供一种用于大型水体的低成本和有效的底部清洁装置，所述大型水体的表面面积大于10,000m2。表面面积大于10,000m2的这些大型人工水体可以是人工湖、池塘、游泳池、储水池、蓄水槽、泄湖和类似的水体。关于通过使用水处理的新型技术B利用有效絮凝而无集中过滤系统来维护大型人工水体的底部清洁系统，存在几种类型的抽吸设备，其针对清洁面积大于10,000m2的大型人工水体的底部。必须指出的是，使用技术A的大型游泳池的尺寸通常高达1,250m2，这对应于奥林匹克的游泳池的尺寸。不需要集中过滤系统的这种创新型水处理系统通过添加不同的氧化剂、凝聚剂和絮凝剂来实施处理，以允许将絮凝物沉降到大型人工水体的底部。因此，用于抽吸这种沉降杂质的设备必须能够避免沉积的杂质再次悬浮并且移除杂质，而与此同时能够在短期内覆盖大表面区域。这种抽吸设备用于清洁人工水体的底部，其中，通常，设备运动通过人工水体的底部，从而抽吸底部水流以移除在底部上发现的絮凝物、碎屑和/或固体。这种技术所面临的挑战在于：用于清洁大型人工水体的底部清洁装置具有与下述事项有关的若干限制：表面清洁率、避免沉淀颗粒再悬浮、速度、清洁不规则表面的能力、轮支撑、抽吸能力、可逆转性、重量、成本和转弯能力，以及其它特征。
在这种用于大型人工水体的底部清洁装置中，抽吸功率通常通过连续、长且细的抽吸开口而在设备的整个长度上扩展，这继而使得由水处理方法导致絮凝物趋于分散和上升，从而产生了沉积物团，所述沉积物团导致清洁和抽吸低效。
这种用于大型人工水体的抽吸设备被支撑在轮上并且非常重，以避免它们在由推进装置推进时从底部升起或者允许在使用内部推动系统时提供稳定性和附着到底部的附着性。然而，这种大重量导致难以维护抽吸设备，原因在于必须从水中取出设备并且将其放入到水中，以维护并且替换设备中的不同部件，而且这种大重量还因轮支撑件上的重量大而对底部造成损坏。再者，这种抽吸设备的成本昂贵，并且必须削减成本，以允许它们应用于世界范围内的更多工程中。
世界范围内的多种大型人工水体具有不规则底部，所述不规则底部因要求使得抽吸设备适应这些不规则部(诸如，隆起部、孔、不同斜坡和其它可以影响对底部表面均匀清洁的缺陷部)而难以清洁。例如，使用技术A的小型和传统游泳池通常针对不规则表面使用人工清洁方法，所述人工清洁方法不能有效地应用于大型人工水体。
因此，所开发的用于没有集中过滤系统且使用创新型水处理技术B的大型人工水体的抽吸设备具有对于有效和快速抽吸由水处理方法所产生的絮凝物的多种限制，原因在于，抽吸开口沿着设备的整个底部连续地构造，并且这种设备往往因其刚性、重量而对底部膜造成损坏，所述设备被支撑在轮和其它变体上；并且因此需要提供一种能够高速并且在不规则底部上有效抽吸絮凝物的抽吸设备。
设计成从底部抽吸大的碎屑的用于技术A的传统游泳池清洁装置没有设计成抽吸在使用技术B的大型人工水体处产生的小沉降杂质，所述大型人工水体具有覆盖有塑料衬层的底部，所述大型人体水体不具有集中过滤系统。用于大型人工水体的抽吸设备的抽吸构造和要求与游泳池清洁器区别很大，所述游泳池清洁器与传统集中过滤系统一起使用。
根据本发明的一个实施例的抽吸设备允许以低成本处理和维护表面大于10,000m2的大型水体，所述大型水体使用通过有效絮凝进行水处理的创新型技术B而且不需要集中过滤系统。这种抽吸设备的新技术与游泳池技术的不同之处在于：有效絮凝允许沉降杂质并且从大型水体的底部移除沉淀的杂质，尤其是在水处理过程中形成的絮凝物。相比而言，游泳池技术A应用于具有相对小尺寸的游泳池。例如，奥林匹克游泳池通常是最大的游泳池并且表面面积为1,250m2而且容积为2,500m3。另一方面，根据本发明的抽吸设备的新技术应用于非常大的水体，诸如人工水体，所述人工水体的平均表面面积在1公顷至40公顷之间，从大约100,000ft2至大约4,000,000ft2或从大约2.5英亩至大约100英亩之间(至少为大尺寸游泳池的20倍)。这种非常大的人工水体可以具有与传统游泳池不同的构造方法。例如，非常大的人工水体典型地在天然地形上构造有塑料衬层，所述天然地形可以覆盖有沙、黏土或者被压实，这产生难以清洁的不规则底部。
本发明涉及一种灵活的抽吸设备，所述抽吸设备用于从表面大于10,000m2的大型人工水体的底部抽吸絮凝物，所述大型人工水体的底部覆盖有塑料衬层，而且所述大型人工水体不具有集中过滤系统，所述抽吸设备能够以每24小时325,000ft2(每24小时30,000m2)或更大的表面清洁率来清洁大型人工水体的底部表面，其中，大型人工水体的底部表面可以是不规则的和倾斜的，并且其中，抽吸设备能够反向并且由多个刷支撑，所述多个刷包括第一刷，所述第一刷布置成向抽吸设备提供适当的支撑并且最小化沉淀絮凝物的分散和再悬浮。抽吸设备设计成在一系列抽吸点处集中抽吸功率，其中，抽吸设备连接到可以不必附接到抽吸设备的外部过滤系统。术语“过滤系统”或“过滤装置”通常用于表示一个或多个过滤部件，诸如，过滤器、粗滤器和类似物或者它们的任何组合。过滤系统通常包括泵，以使得水运动通过该系统。
图1至图7图解了一种示例性抽吸设备。特别地，图1示出了抽吸设备的示意性俯视透视图。图2示出了图1的抽吸设备的示意性仰视透视图。图3示出了图1的抽吸设备的示意性俯视图。图4示出了图1的抽吸设备的示意性侧视图。图5示出了具有侧向轮的另一个示例性抽吸设备的示意性俯视透视图。图6示出了图5的抽吸设备的示意性仰视图。图7示出了示例性V状刷和侧向刷，示出了定位有抽吸点的顶端的位置。
根据本发明的抽吸设备典型地常包括柔性片材1，所述柔性片材1提供了结构框架，用于附接或固定抽吸设备的不同零件和部件。根据柔性片材的材料，不同部件可被焊接、悬吊、通过螺纹固定、用钉钉住或者通过允许向附接部件提供稳定性的任何其它附接方法连结。
柔性片材可以由聚碳酸酯、聚丙烯、碳纤维、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、腈纶和诸如钢的金属以及它们的复合材料制造而成。因为抽吸设备设计并且制造成在水下操作，所以所述材料典型地防水。例如，在使用钢的情况中，可使用316不锈钢。
在一些实施例中，柔性片材具有一定重量，以保持抽吸设备位于水下并且避免在由推进装置驱动的同时从底部升起。在其它实施例中，可通过不同固定类型将附加重量添加到抽吸设备。
柔性片材1具有附接到其下侧的多个第一刷2。在一些实施例中，第一刷是独立部件，其在因刷磨损而需要更换时可易于移除或更换。然而，在其它实施例中，第一刷永久性附连到柔性片材1，以避免一个或多个第一刷2无意地脱开连接。在一个优选实施例，第一刷是V状刷。在本发明的范围内考虑将第一刷的形状改变为其它形状，例如，H状、U状或具有会聚模式的一些其它构造。另外，这些刷可以是不连续的，即，非一个大型刷，而是由若干较小的刷形成。这种构造允许在需要时更换较小的刷。另外，柔性片材可以设置有多个附连点，从而允许沿着板再构造刷的形状/方向。而且，尽管本发明的所有刷典型地固定安装成相对于板成直角，但是其它角度也是可行的，例如，80度、75度、70度或任何低至45度的角度。刷还利用例如铰接件可动地连结到板，从而允许刷自身(除了刚毛之外)跟随设备沿着水体表面的运动而改变角度。
柔性片材还可设置有多个中部刷3，所述中部刷3安装在第一刷之间。中部刷典型地倾斜或侧向旁边，其具有允许根据需要分布沉淀物的角度。中部刷设计成允许以这种方式洗刷沉淀物并且将沉淀物引导到抽吸点4(图2)。中部刷3典型地定位成提供了位于第一刷之间的刷段，否则的话所述刷段不能被覆盖并且因此不能被清洁。这些中部刷允许将底部水流从这种区域再引导到第一刷，以允许有效地抽吸底部水流。第一刷的几何结构和战略放置允许将包含沉淀杂质的底部水流引导到第一刷的顶端(17)(图7)中。
第一刷(2)和中部刷(3)的放置允许抽吸设备以两种方式(12)操作，即，沿着由柔性片材1限定的短轴向前和向后(图3)。因为设备可沿着任一个方向选择性操作，所以缩短了安装和操作设备所需的时间。而且，这种设计通过使得抽吸设备转弯并且在预定时间段内改变其前进方向而使得刷的磨损更均匀。通过使得设备按照预定时间段转弯，刷可均匀磨损，并且因此提供了在大型人工水体的底部上的更加有效的作用。
抽吸设备还能够包括一个或多个侧向刷(5)，所述侧向刷沿着片材的一对最外边缘定位，即，平行于运动方向12。侧向刷构造并且定位成容纳抽吸设备内的已抽吸的水流，以有助于避免底部水流在抽吸设备附近再悬浮。选择侧向刷的位置，以允许在它们之间的有效流动，但限制任何流体从柔性片材下方沿着侧部流出。
典型地，整个抽吸设备由包括第一刷(2)、中部刷(3)和侧向刷(5)的上述刷支撑，所述第一刷、中部刷和侧向刷战略上放置成更加均匀地支撑设备重量并且允许顺畅操作而且运动通过水体的底部。换言之，主要通过刷(即，没有任何辊、间隔件或其它产生摩擦的装置)使得片材与水体的底部表面间隔开。抽吸设备重量经由刷更加均匀的分布也允许避免在由外部推进装置驱动时从底部提升抽吸设备。
因为设备由不同的刷完全支撑并且结构框架是柔性片材(1)，所以设备允许有效清洁底部表面，所述底部表面可以具有不规则部、隆起部、孔、不同倾斜部和可能防止均匀地清洁底部表面的其它缺陷部。不规则部可由衬层下方的天然地形、衬层的安装、防渗膜或涂层而引起，所述涂层由于安装或材料自身而存在缺陷部。必须注意的是，这些缺陷部可以随着时间推移而加剧，这是因为地形会下陷或它们的性能会改变。可通过使用刷作为设备的支撑件来克服这些不规则部，从而允许将包含杂质的水流引导到第一刷的顶端中。
因此，通过将柔性片材用作结构框架和由刷提供支撑的组合来实现抽吸设备的灵活性，这允许通过大型人工水体的底部的清洁灵活性。
上述刷的刚毛可由商业可获得的材料制成，所述材料尤其诸如是聚丙烯、尼龙、动物毛发、植物纤维、碳纤维、聚酯、聚醚醚酮、聚乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸纤维、橡胶或金属丝刚毛。抽吸设备的刷可以包括不同类型刚毛的组合，以允许适当地清洁大型人工水体的底部。在本发明的范围内还应考虑的是，根据所需的性能参数针对不同刷使用不同材料。例如，在一个实施例中，侧向刷上的刚毛可由聚氯乙烯形成，而第一刷的刚毛由聚酯纤维形成。另外，单刷的所有刚毛不需要由相同材料形成。
抽吸设备还允许清洁大型人工水体的不同倾斜底部的组合，所述抽吸设备不可能与当前在市场中发现的设备一起使用。因为结构框架是柔性片材，所以片材可弯曲以清洁不同倾斜底部。
柔性片材包括多个抽吸点(4)，所述多个抽吸点(4)构造成集中外部泵送系统的抽吸能力并且因此在这些抽吸点处提供了更高的抽吸功率。抽吸点可位于第一刷(诸如V状刷)的顶端(17)处，以有效抽吸已经由刷引入到这些抽吸点中的底部水流。抽吸点附加或替代地可以位于侧向刷的顶端内，以便提供对底部水流的均匀抽吸。第一刷可将底部沉淀物引导到中央抽吸点中，使得对于相等的外部泵送功率而言抽吸功率是传统清洁装置的大约3倍。
如图5所示，柔性片材还可设置有多个安全轮(6)。在一些实施例中，安全轮安装在高于刷水平高度的水平高度处，即，从片材至刷的端部的距离大于从片材至轮的最远点的距离。在一些实施例中，安全轮对于抽吸设备的永久操作不是必需的。当刷磨损掉并且不能提供抽吸设备所需的支撑或抽吸高度时可使用这些安全轮。在这个情况中，轮可以在固定或更换刷时作为辅助支撑件。安全轮典型地定位成使得其下表面高于刷但低于抽吸点。结果，在设备的正常操作期间，仅仅刷接触水体的下表面。当刷被磨损或损坏并且设备运动得更靠近正在被清洁的表面时，安全轮与表面接触并且防止抽吸点在表面上拉动、卡滞在表面上而被表面损坏。典型地，安全轮围绕片材的外周均匀布置，但是在本发明的范围内可考虑改变其位置和间隔。而且，在本发明的范围内可考虑利用偏心轮，例如，轮不是圆形的(例如，椭圆或具有倒圆边缘的大体矩形)或通过偏心轴线安装在板上。这种构造可实现不同的抽吸结果。
柔性片材还可以包括围绕片材的外周布置的侧向轮(21)，其中，侧向轮的轴线定位成平行于片材(图5)。侧向轮设计成提供了保护，以防止对片材和/或水体的壁造成损坏。
假设待清洁的每个大型水体设计成允许抽吸设备包含含有底部杂质和沉淀固体的底部水流而不包含清洁水，可以针对待清洁的每个大型水体专门确定抽吸高度。换言之，尽管刷的底部与抽吸点之间的距离(即，抽吸高度)可以是通用的，但是在本发明的范围内可考虑根据待清洁的水体的特定特征来修改抽吸高度。这可通过安装具有不同长度的刷来实现，所述刷或者全部具有不同长度或者同一设备上的刷的长度可改变。
安全轮典型地由当需要使用它们时不会对大型人工水体的底部表面造成大的损坏的材料制成。材料的示例尤其包括聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、橡胶、塑料、聚苯乙烯、聚四氟乙烯和聚氯乙烯等。
如图所示，抽吸的水流通过内部抽吸管路(9)被送往多个收集器(7)。内部抽吸管路和收集器典型地通过不同的联接件(10)(除了其它刚性或柔性联接部件之外诸如弯头、凸缘、轴、套筒型联接件、夹持联接件和梁联接件)连接。在抽吸设备的典型操作期间，由通往收集器的泵(未示出)产生负压，从而在其中产生抽吸。因为收集器与联接件流体连通，所以这种抽吸被经由内部抽吸管路和联接件分布到抽吸点(4)。根据所需的抽吸效果，可利用不同的缩减器和/或扩张器调节施加在每个抽吸点处的抽吸力。每个抽吸点处的抽吸力可以相同或不同。
图8示出了抽吸设备可附接到推进装置、外部泵送系统和/或过滤系统。如图所示，收集器(7)常常构造成将来自一系列抽吸连接点(4)的抽吸水流集中到一条或多条外部抽吸管路(8)中，所述外部抽吸管路构造成将抽吸水流送入外部泵送系统中。外部抽吸管路的数量一般小于内部抽吸管路的数量，以便提供抽吸水流的有效分布并且减少对用于与外部泵送系统(14)相连的外部抽吸管路的需要。典型地将抽吸水流通过一条或多条外部抽吸管路(8)送往外部泵送系统。
收集器(7)可包括不同的集中部件，尤其诸如歧管、多入口管。
可通过任何方法实现抽吸设备的不同元件与柔性片材之间的连接，所述方法包括但是不限于焊接、钎焊、锡焊、粘合剂结合和机械组件(尤其诸如螺钉、螺栓和紧固件)。
柔性片材可以包括一个或多个臂连接件或接合件(11)，所述一个或多个臂连接件或接合件构造成通过一条或多条连接臂(16)附接外部推进装置(13)，以提供所需的驱动力并且允许抽吸设备运动通过大型人工水体的底部。
图9示出了抽吸设备的典型操作，示出了进入水流(18)如何沿着前进方向进入到设备中以被抽吸。抽吸设备可以由推进装置推进。如图9所示，设备可以通过一条或多条连接件臂(16)连接到推进装置，所述一条或多条连接件臂附接到与柔性片材附接的臂连接件(11)。当推动抽吸设备时，其沿着大型人工泄湖的底部在某一前进方向(19)上运动，从而使得进入水流(18)进入抽吸设备中。抽吸设备允许抽吸杂质和其它沉淀材料(20)，从而允许彻底清洁底部表面。
术语“推进装置”通常用于描述通过推动或拉动另一装置而提供运动的推进装置。在一些实施例中，推进装置可包括利用发动机浮动或定位在水体表面上的船或结构、水下机器人系统、推进器、自动装置或允许向抽吸设备提供所需驱动力的任何系统。在一些实施例中，推进装置包含在抽吸设备内，诸如，轨道。在一些实施例中，轨道可以是履带式轨道。在一些实施例中，推进装置是具有发动机的双体船，其中，发动机位于船的前部，以使得船下方水的混合以及沉淀杂质的再悬浮最小化。在另一实施例中，推进装置是支撑在轨道系统上的水下车。
抽吸设备可以附加或可替代地包括不同的系统和设施备(诸如照明抽吸设备的路径的水下灯)，以允许进行夜间操作和监测。抽吸设备可以附加地具有摄像机，用于提供设备的抽吸操作的静态图像或视频，所述摄像机可永久固定到设备或者可从设备移除。
由于抽吸设备的构造，因此可实现与传统抽吸设备相比明显更大的速度。本发明的抽吸设备允许在短期内覆盖大的不规则表面，而没有产生底部杂质或絮凝物的再悬浮或分散，以及允许高速地清洁底部并且移除底部水流。本发明的设备允许短期内覆盖大表面区域，并且能够以大约25英尺/分钟、30英尺/分钟、40英尺/分钟、50英尺/分钟或大约60英尺/分钟或大约70英尺/分钟的速度运动。当设备运动通过底部时，将能够覆盖等于前进速度乘以设备长度的表面面积。
在一些实施例中，设备可以具有9.85ft(英尺)的长度和28.5英尺/分钟的速度，并且因此表面面积清洁率将为28.5ft/min×9.85ft＝281ft2/min。因此，总表面清洁率将等于大约405,000ft2/24小时(大约38,000m2/天)。然而，预期的是出于转动或其它原因清洁或维护或减速需要大约20％的时间。因此，抽吸设备能够每24小时操作大约325,000ft2(每24小时操作30,000m2)或更大的面积。
必须注意的是，传统游泳池清洁装置不能实现如本发明中那样清洁大型人工水体的目的，所述传统游泳池清洁装置设计并且构造成由人员在游泳池的周界上操纵。而且，传统游泳池清洁装置设计成移除在混凝土游泳池的平坦、坚固和平整的底部上发现的碎屑，所述底部与覆盖有不同涂层(诸如塑料防渗膜)的大型人工水体的不规则底部完全不同。本发明的抽吸设备的所形成的抽吸功率典型地大于大约30m3/hr、大于大约40m3/hr、大于大约50m3/hr、大于大约75m3/hr并且常常为大约90m3/hr。
根据本发明的抽吸设备构造成处理和维护没有设置集中过滤系统的大型人工水体，并且与游泳池技术不同。当尤其形成悬浮的固体和有机物的沉淀物时使用该抽吸设备，并且抽吸设备操作以从大型人工水体的底部移除沉淀杂质，以避免过滤全部水体。因此，抽吸设备包括抽吸点，以从水体移除底部沉淀杂质，从而避免絮凝物分散和再悬浮。沉淀的絮凝物非常易碎并且可易于分散，这与从传统游泳池移除的杂质完全不同，传统游泳池的杂质通常由灰尘、锈渍、碳酸钙或附着到池底部并且需要移除的碎屑构成。
根据本发明的抽吸设备能够实现高速，而不会致使易碎的底部杂质和沉淀的固体在抽吸设备操作附近再悬浮或分散，并且因此不会影响水质量或产生当传统抽吸设备高速操作时否则会导致的沉淀物团。而且，抽吸设备构造成允许在运动通过不规则底部通时以大约66英尺/分钟的速度前进，同时避免对底部材料造成损坏。通过使用根据本发明的设备，表面清洁率是用于没有集中过滤系统的大型人工水体的其它可获得的抽吸设备的表面清洁率的3倍以上，并且是传统游泳池清洁器的4倍以上。
例如，如果抽吸设备具有永久固定轮，以运动横穿加有衬层的底部，则不能不考虑底部上的不规则部，并且轮可以对衬层造成损坏，从而使其分裂、折叠和拉长，这影响衬层的使用寿命并且将可能需要更换。对大型人体水体的底部造成的这种损坏还可以导致相当大的泄漏，从而产生了水损失并且会破坏环境。因此，根据本发明的抽吸设备典型地被均匀支撑在刷上，以避免致使底部材料张拉或损坏。而且，因为根据本发明的设备被支撑在刷上，所以设备的转动更加顺畅，由此当需要转动时保护大型人工水体的底部材料。相对照地，在使用固定轮的情况中，与滚动相反地，设备的转动导致固定轮在底部材料上滑动，并且因此会导致底部裂开或破裂，当然必须避免发生这种情况。
抽吸的水量取决于外部泵送系统和尤其因管道系统距离和系统构造所导致的负载损失。在一些实施例中，系统设计成以允许引入到抽吸设备中的有效水量等于或高于由外部泵送系统抽吸的水量。根据本发明的抽吸设备构造成具有某一前进速度其中，抽吸设备的长度LSC面向运动方向，并且设备具有抽吸高度HSC。
因此，在预定时间段内供给到抽吸设备中的总水量或进入水量(18)可如下计算：
由于外部泵送系统的抽吸功率而产生的总抽吸水流量被定义为并且因此，可定义以下方程：
这种关系可解释如下：为了仅仅抽吸和移除包含杂质和沉淀固体的水流，抽吸设备的高度被限定为仅仅抽吸这种底部水流。随着抽吸设备前进，因为清洁水通过设备而且不会被抽吸，杂质将被捕获在刷内并且被抽吸通过抽吸点。因此，来自外部泵送系统的抽吸水流构造成低于有效进入抽吸设备的水流，从而避免抽吸清洁水，所述清洁水将稍后被净化和/或过滤。如果外部泵送系统的抽吸功率高于进入抽吸设备中的水流，则抽吸功率会导致设备卡滞到底部，而不允许其运动并且可能损坏底部材料。
如图8所示，在一些实施例中，抽吸的水流被送往净化和/或外部过滤系统(15)，所述净化和/或外部过滤系统允许过滤这种抽吸的水流。过滤后的水流(16)可稍后返回到大型水体中。在一些实施例中，外部过滤系统不作为抽吸设备的一部分，因为由于前进速度高而使得使得抽吸的水量大，所以附接到抽吸设备的小过滤器不足以提供抽吸水流所需的过滤，或者其将需要不能附接到抽吸设备的大过滤器。
示例1
在3.7英亩的大型水体中制造和安装根据本发明的抽吸设备。
水体包括LLDPE(线性低密度聚乙烯)衬层，所述LLDPE衬层安装在沙质土壤上，从而产生不规则底部，必须彻底清洁所述不规则底部以保持大型水体内的适当的水颜色和色调。其它技术不能清洁这种大型水体，并且因此根据本发明的抽吸设备在该工程处进行研发和测试。
抽吸设备包括柔性片材，所述柔性片材由厚度为10mm的聚碳酸酯构造而成，以提供所需的柔性。抽吸设备具有大约3m2的表面面积并且大体尺寸为3米长和1米宽。抽吸设备的高度为大约6cm，这仅仅允许抽吸包含杂质和碎屑的底部水流，而不会抽吸会致使处理低效的清洁水。
刷由聚乙烯制成并且具有聚丙烯刚毛，其不会损坏底部材料并且具有在底部支撑抽吸设备的能力，而且适于不规则底部表面以提供彻底清洁。
安全轮由UHMW PE(超高分子量聚乙烯)构造而成，使用与抽吸设备的一些部件的材料相同的材料，允许削减制造和材料成本。
六个抽吸点位于第一刷的顶端处，而两个另外的抽吸点位于侧向刷的顶端处，以提供对底部水流的均匀抽吸。总共八个抽吸点连接到两根独立的歧管中，其中，每根歧管均允许通过内部抽吸管路连接四个抽吸点。抽吸连接管路由具有316不锈钢弯头的PVC制造而成，以便提供水下耐用性。
抽吸设备安装在泄湖的底部上，并且两根外部抽吸管连接到定位在大型水体的周界上的外部泵送系统。抽吸设备通过两条金属臂附接到具有发动机的船，这允许驱动抽吸设备通过大型水体的底部。
设备在每秒3.76ft2(大约每24小时325,000ft2，考虑了20％的时间损失)的表面清洁率的条件下操作，从而允许在大约12小时内清洁大水体的整个底部表面(3.7英亩)。缩短操作时间允许削减整个操作成本。
因为一些清洁水通过设备，而在底部上发现的杂质和沉淀的固体保持在刷中并且随后通过抽吸点被消除，所以进入抽吸设备中的总水流量低于从外部泵送系统抽吸的水流量。
在表格2中示出了本发明的示例1的抽吸设备与用于清洁大型人工水体的一种设备之间的比较，其中，第一种设备具有尤其关于抽吸设备速度、可逆性、转动能力、抽吸效率、在不规则表面中的操作、在轮上支撑和在倾斜底部中的操作的限制。
表格2：技术B的第一抽吸设备与在技术B中使用的本发明的设备之间的比较
1通过连接到同一外部泵送系统来比较两种设备
如可注意到的是，根据本发明的抽吸设备比较便宜并且可易于安装在用于休闲或工业用途的大型人工水体中，以使用技术B清洁这些大型人工水体的底部。通过使用相同的外部泵送系统，由于在本发明设备中使用的构造的抽吸效率增加了抽吸设备的抽吸功率。
示例2
在20英亩的大型水体处制造并且安装根据本发明的抽吸设备。大型水体具有覆盖有LLDPE衬层的底部，所述LLDPE衬层安装在沙质土壤上，从而产生了不规则底部，必须彻底清洁所述不规则底部，以保持大型水体内的适当水色和色调。由于本项目的娱乐休闲性质，因此在夜间实施清洁操作，并且因此抽吸设备和推进装置包括特定设施(诸如额外的灯)和系统(诸如GPS)，以实现这种目的。
抽吸设备具有柔性片材，所述柔性片材由厚度为5mm的316钢构造而成，以提供所需的柔性以及将设备保持在水下所需的重量，而且避免设备在被推进装置驱动的同时从底部升起。通过提供钢片材，沿着整个设备分布重量，从而提高了设备的稳定性。抽吸设备的表面为大约3m2，并且大致尺寸为3米长和1米宽。抽吸设备的高度为大约4cm，这允许仅仅抽吸包含杂质的底部水流，而不会抽吸将使得处理低效的清洁水。
刷由聚乙烯制成并且具有聚丙烯刚毛，其不会损坏底部材料并且具有在底部支撑抽吸设备的能力，而且适于不规则底部表面以提供彻底清洁。
安全轮由UHMW PE(超高分子量聚乙烯)构造而成，使用与抽吸设备的一些部件的材料相同的材料，这允许削减制造和材料成本。
六个抽吸点位于第一刷的顶端处，其中，第一刷为V状刷，并且两个另外稍微抽吸点位于侧向刷的顶端处，以提供对底部水流的均匀抽吸。总共八个抽吸点连接到两根独立的歧管中，其中，每根歧管各个允许通过内部抽吸管路连接四个抽吸点。内部抽吸连接管路由具有316不锈钢弯头的PVC制造而成以便提供水下耐用性，并且被焊接到钢底板。抽吸设备安装在泄湖的底部上，并且两根外部抽吸管连接到定位在大型水体的周界上的外部泵送系统。抽吸设备通过两条金属臂附接到具有发动机的船，这允许驱动抽吸设备通过大型水体的底部，并且操作者负责驱动具有发动机的船。
两个水下灯安装到抽吸设备中以允许其夜间操作。安装有水下摄像机，所述水下摄像机允许从水体外部的远程地点监测清洁操作现场而且还用于驱动船的操作。
设备在每分钟500ft2的平均表面清洁率的条件下操作，从而允许在大约12小时内清洁底部的大约一半，设备在从21点至次日的9点的时间段内实施操作。为了能够在一夜内完成对整个泄湖的清洁，利用了第二抽吸设备。
如可注意到的是，根据本发明的抽吸设备比较便宜并且可易于安装在用于休闲或工业用途的大型人工水体中，以清洁这些大型人工水体的底部。此外，抽吸设备还可在夜间操作，以避免在白天对休闲活动造成干扰。
上述多个实施例仅仅通过阐释的方式提供而并不解释为限制所附权利要求的范围。本领域技术人员将易于认识到，在不必遵循在此图释和描述的示例性实施例且不背离以下权利要求的真正精神和范围的情况下可进行各种修改和改变。