雨傘快速風(fēng)干收納裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

□肖 帆 □宋秋紅 □陸 瑋

上海海洋大學(xué) 工程學(xué)院 上海 201306

雨傘快速風(fēng)干收納裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

□肖 帆 □宋秋紅 □陸 瑋

上海海洋大學(xué) 工程學(xué)院 上海 201306

對(duì)雨傘快速風(fēng)干收納裝置進(jìn)行了介紹，并對(duì)風(fēng)干結(jié)構(gòu)與收納結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。裝置以風(fēng)干為原理，解決了傳統(tǒng)以離心力為原理的類似裝置占地面積較大、運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生噪聲、甩干過(guò)程存在不可知危險(xiǎn)等問(wèn)題。

雨傘；風(fēng)干；收納；設(shè)計(jì)

下雨天人們都會(huì)遇到如何收納潮濕雨傘的問(wèn)題，不正確的收納方式會(huì)造成雨傘損壞，且占地面積大。為了解決這些問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有處理方法進(jìn)行分析，提出了雨傘快速風(fēng)干收納裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。該方案是在目前現(xiàn)有雨傘甩干裝置[1-2]、雨傘甩干桶[2]的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和創(chuàng)新，核心是由電動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，使大量的風(fēng)通過(guò)導(dǎo)流板形成螺旋狀氣流，氣流吹拂至傘面，將傘面上的雨水帶走。這一設(shè)計(jì)可以短時(shí)間內(nèi)安全、快速、環(huán)保地風(fēng)干雨傘，從而解決了濕雨傘難收納的問(wèn)題。

研究主要包括以下內(nèi)容。

（1）濕雨傘風(fēng)干到何種程度為佳，風(fēng)干程度不足，裝置意義不大，過(guò)度風(fēng)干，又會(huì)造成浪費(fèi)。

（2）多把雨傘同時(shí)風(fēng)干如何固定雨傘。

（3）雨傘風(fēng)干后留下的雨水如何處理。

（4）涉及水和電，如何保證安全性。

（5）使用過(guò)程中是否會(huì)因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)和風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致裝置損壞和發(fā)出噪聲。

1 雨傘風(fēng)干收納裝置總體設(shè)計(jì)

該機(jī)械裝置外形由一個(gè)圓桶加半個(gè)圓桶組成，如圖1所示。裝置上方的半個(gè)圓桶中包含了內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)、操作面板，以及雨傘掛鉤等。裝置下方的空心圓桶中包含了雨傘桶和雨水收集器。內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)中，由電動(dòng)機(jī)輸出功率使風(fēng)扇快速轉(zhuǎn)動(dòng)，使風(fēng)吹過(guò)雨傘傘面，將雨傘傘面上的水滴吹落至裝置底部凹形雨水收集器中。濕雨傘放置在裝置上半部分的活動(dòng)掛鉤上。裝置內(nèi)部的傳感器將具體的風(fēng)速、溫度、濕度等數(shù)據(jù)傳達(dá)至操作面板，使裝置達(dá)到智能可控的目的。整個(gè)裝置傳動(dòng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行流暢，無(wú)復(fù)雜機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

圖1 裝置整體視圖

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 雨傘桶及雨水收集器

設(shè)計(jì)的雨傘桶如圖2所示，為了使收納空間最大化，將雨傘桶設(shè)計(jì)為圓桶狀，雨傘和雨傘之間可緊密依靠，盡量利用整個(gè)裝置的內(nèi)部空間。雨傘桶的上、下兩部分別有一個(gè)半圓形缺口，上半部缺口方便雨傘斜向插入，下半部缺口則與雨水收集器配套。雨水收集器和雨傘桶采用簡(jiǎn)單的機(jī)械連接，兩者平時(shí)為一體式，當(dāng)需要將收集的雨水排放時(shí)，可將兩者分離。雨水收集器如圖3所示。在參考相關(guān)文獻(xiàn)[3-5]后，筆者做出如下設(shè)計(jì)：位于裝置最底部的雨水收集器類似于抽屜，當(dāng)其中的水達(dá)到一定量后，可以將雨水收集器從整個(gè)裝置中抽出倒掉。雨水收集器形狀類似于碗壁形，當(dāng)雨水被風(fēng)扇從雨傘傘面吹至雨傘桶壁后，雨水從光滑的桶壁慢慢滑落，最終滑落至底部的凹形雨水收集器中。采用碗壁形設(shè)計(jì)，可以使桶內(nèi)氣流形成U形循環(huán)，減小動(dòng)能損耗。

2.2 風(fēng)扇及導(dǎo)流

為了使雨傘風(fēng)干效率最大化，參考了相關(guān)文獻(xiàn)[6-7]。設(shè)計(jì)了如圖4所示的結(jié)構(gòu)。風(fēng)扇位于整個(gè)裝置正上方，將氣流從裝置正上方豎直吹下，氣流沿著桶壁在U形循環(huán)合流的作用下，最大效率地吹落傘面上的水。扇葉的形狀如圖5所示，該形狀能夠充分利用空間，增大吹風(fēng)效率。同時(shí)還設(shè)計(jì)了一塊導(dǎo)流板，導(dǎo)流板由多條平行斜線組成，能夠使風(fēng)扇吹出的氣流形成一定角度，延長(zhǎng)氣流在桶內(nèi)的流動(dòng)時(shí)間，形成一股類似于螺旋狀不斷上升的氣流。

2.3 雨傘掛鉤

為了能夠使雨傘在風(fēng)干過(guò)程中得到有效固定，而不至于左右擺動(dòng)，筆者在充分利用裝置容積的情況下，設(shè)計(jì)了如圖6所示的雨傘掛鉤。利用類似超市貨品掛鉤的原理，在裝置上半部缺口的壁面上安裝了兩排長(zhǎng)短不一的雨傘掛鉤，以滿足不同型號(hào)雨傘的需求。這些掛鉤是活動(dòng)的，可以拆卸，也可以增加，便于根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行更改。同時(shí)，這些掛鉤后期也可改為鎖扣形式的掛鉤，以增加防盜、防錯(cuò)拿等功能。

圖2 雨傘桶三視圖

圖3 雨水收集器三視圖

圖4 風(fēng)扇及導(dǎo)流結(jié)構(gòu)效果圖

圖5 扇葉結(jié)構(gòu)圖

圖6 雨傘掛鉤效果圖

2.4 操作面板

操作面板是整個(gè)裝置的操控中心，如圖7所示。通過(guò)操作面板上的兩個(gè)按鈕和一個(gè)旋鈕，可以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，控制整個(gè)裝置的開(kāi)啟和關(guān)閉。在操作面板的中央有一個(gè)液晶顯示屏，參考相關(guān)文獻(xiàn)[8-10]，設(shè)計(jì)為顯示當(dāng)前雨傘桶內(nèi)的溫度、濕度和風(fēng)速情況。操作者通過(guò)這些數(shù)據(jù)的變化，可以判斷濕雨傘是否已完全風(fēng)干。同時(shí)還設(shè)計(jì)了報(bào)警裝置，一旦桶內(nèi)的濕度或風(fēng)速超過(guò)最高閾值，整個(gè)裝置即會(huì)立即關(guān)閉。相關(guān)數(shù)據(jù)由雨傘桶和雨水收集器中的傳感器獲得，然后在顯示屏上顯示，該智能化裝置是設(shè)計(jì)難點(diǎn)，筆者只做了初步嘗試，將來(lái)還可以應(yīng)用單片機(jī)使整個(gè)裝置更智能化，以進(jìn)一步完善功能。

圖7 操作面板示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

筆者所設(shè)計(jì)的雨傘風(fēng)干收納裝置與目前已有的裝置相比，在雨傘放置、桶結(jié)構(gòu)、風(fēng)能利用和雨水排放等方面有一定優(yōu)化和創(chuàng)新。當(dāng)然，還存在部分問(wèn)題有待進(jìn)一步改進(jìn)解決，如各部件傳動(dòng)數(shù)據(jù)的計(jì)算，電動(dòng)機(jī)、裝置材料的選擇，操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。希望后續(xù)研究工作能夠使筆者所述裝置便攜化、小型化、智能化，使其不僅能夠安裝于大型公共場(chǎng)所，而且還能成為一種新型智能家居工具，給大眾生活帶來(lái)方便。

[1] 申海,朱清德,黃麗.雨傘甩干裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].科技視界, 2013（31）：355，384.

[2] 黃麗，龔海清.雨傘甩干裝置的探討[J].科技致富向?qū)? 2012(32)：85.

[3]王守長(zhǎng).雨傘甩干筒[J].中小企業(yè)科技信息,1996（10）：27.

[4]谷唯實(shí).一種簡(jiǎn)易的新型雨水過(guò)濾裝置的小試實(shí)驗(yàn)分析[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊,2015,34(6)：55-62.

[5]徐軍紅，劉舜.屋面雨水收集回用的應(yīng)用分析[J].給水排水,2010,36（增刊）：117-119.

[6]楊俊，武美萍，葉建友，等.風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)研究[J].機(jī)械制造,2014，52(12)：5-8.

[7]謝昱北，肖加奇，黃濤.二次換熱無(wú)感空氣循環(huán)烘箱設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造，2013，51（6）：66-68.

[8]張偉東.傳感器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].裝備機(jī)械, 2003（3）：43-45.

[9]江利，黃得松.一種新型CMOS集成溫度傳感器的設(shè)計(jì)[J].上海電氣技術(shù),2008,1(2)：30-34.

[10]袁曉溪.基于單片機(jī)的LED顯示系統(tǒng)[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué), 2015.

中廣核攜手上海電氣提速智能核電建設(shè)

據(jù)中國(guó)證券網(wǎng)報(bào)道，近日，中國(guó)廣核集團(tuán)與上海電氣在深圳簽署智能核電聯(lián)合推進(jìn)框架協(xié)議，這一協(xié)議的簽訂是將“互聯(lián)網(wǎng)+”從設(shè)計(jì)建造企業(yè)延伸至核電裝備產(chǎn)業(yè)鏈及其制造流程的有益探索與實(shí)踐，將實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)三維模型與制造工藝流程的無(wú)縫銜接，提升核電裝備制造的智能化水平。

Introduced an umbrella container for fast air dry and storage and its air-drying and storage structure was optimized.This means takes the air drying principle to overcome several disadvantages appeared in traditional devices operated by centrifugal force with similar functions i.e.large floor space,noise during operation,unknown risks during drying process.

Umbrella；Air Drying；Storage；Design

TH122

A

1672-0555（2016）04-031-03

2016年5月

肖帆（1995—），男，在讀本科