吊扇扇葉清灰裝置設計

余 浩 李芳環 劉海峰 周 潔

（武昌工學院機械工程學院，湖北 武漢430065）

吊扇誕生最早可追溯到1882 年，直到現在依然活躍在公眾視野，它一般安置于建筑空間內部頂端，打掃時常常成為被忽視的對象。吊扇作為很多家庭、大型廠房、養殖場、室內種植業等通風降溫的設備，對促進空氣流動、降溫排濕等方面有著不俗的作用，但是吊扇在使用年限久了以后會出現集灰的現象，當集灰到達一定程度后，不僅會影響到吊扇的工作效率、影響美觀，也會使吊扇的動平衡失調，進而影響到吊扇的使用壽命，也具有一定的安全隱患，而吊扇一般懸掛在高處，扇葉也不好固定，扇葉的灰塵清理十分困難。本裝置為解決上述問題設計了吊扇扇葉清灰裝置。

1 總體的結構及工作原理

1.1 總體結構設計

1.1.1 吊扇清灰裝置的零件說明

針對生活中的吊扇清灰，分析其可行性，設計了初步方案，而后市場調研，最終確定設計方案：吊扇扇葉的清灰裝置。包括：伸縮桿粗桿（1）、伸縮桿細桿（2）、連接柄（3）、承灰托盤（4）、上撐架（5）、吸塵泵（6）、輸灰管（7）、落塵口（8）、軸承座（9）、橡膠滾輪（10）、上刷盤（11）、下刷盤（12）、上軸桿（13）、第一輪輪轂電機殼（14）、下軸桿（15）、第二輪轂電機殼（16）、夾緊區（17）、開關（18）、吊扇扇葉（19）。

1.1.2 零部件安裝說明

伸縮桿粗桿、伸縮桿細桿為空心圓桿、伸縮桿細桿同心內嵌在伸縮桿粗桿內部，伸縮桿粗桿的內徑和伸縮桿細桿的外徑相等，伸縮桿粗桿上設有緊固螺栓，緊固螺栓的軸線垂直于伸縮桿粗桿的軸線，旋緊緊固螺栓，緊固螺栓的底部壓緊伸縮桿粗桿以固定伸縮桿細桿和伸縮桿粗桿相對位置，該裝置的伸縮桿細桿的上端通過螺栓夾緊固定有兩個同心的圓環，兩個圓環中，上方的圓環和一上撐架為一整體，上撐架為一水平的條板狀結構，下方的圓環和一連接柄為一整體，連接柄為具有五度傾角的桿狀結構，連接柄的另一端連接有一承灰托盤，承灰托盤為一上表面內凹的碗結構，承灰托盤的上頂面和水平面具有三十度的傾角，所述上撐架下方通過第一輪轂電機殼連接有一上刷盤，承灰托盤通過第二輪轂電機殼連接有一下刷盤（如圖1）。

1.2 機構工作原理

該裝置主要通過輪轂電機帶動輪轂電機殼的旋轉，帶動刷盤與扇葉表面摩擦而清理扇葉外表面。調整好伸縮桿粗桿（1）、伸縮桿細桿（2）的總體長度，手持伸縮桿粗桿（3），移動裝置整體，將需要清灰的吊扇扇葉（19）夾持在上刷盤（11）和下刷盤（12）之間（如圖2），上刷盤和下刷盤之間會壓迫夾持吊扇扇葉（19），其中夾緊區（17）會擁有比上刷盤和下刷盤其他接觸區域更大的夾緊力，可以保證有效的將扇葉表面沉積灰塵清理干凈。

進行清灰時，調整好伸縮桿粗桿、伸縮桿細桿的總體長度，手持伸縮桿粗桿，移動裝置整體，將需要清灰的吊扇扇葉夾持在上刷盤和下刷盤之間，上刷盤和下刷盤之間會壓迫夾持吊扇扇葉，其中夾緊區會擁有比上刷盤和下刷盤其他接觸區域更大的夾緊力，再打開開關，第二輪轂電機、第一輪轂電機和吸塵泵通電工作，第一輪轂電機、第二輪轂電機通過第一輪轂電機殼（14）、第二輪轂電機殼帶（16）動上刷盤、下刷盤同向轉動，上刷盤、下刷盤上的刷毛對吊扇扇葉的上下兩個面進行刷灰清灰處理，一些重量大的灰塵和泥土會被承灰托盤（4）所承接，并由落塵口（8）被吸塵泵（6）吸取到輸灰管（7）內，輸灰管外接集灰盒或者浸水盒（盒中盛有水，輸灰管的管口位于液面以下，輸灰管輸送的灰塵會溶解或者沉淀在水中）將灰塵收集，扇葉葉片邊緣會貼在橡膠滾輪（10）的外圓面，這樣就能保證在對吊扇扇葉清灰時，扇葉不會隨意轉動而會跟隨用者轉動所操控的裝置移動，此時即完成了單片扇葉的清理。清理下一片吊扇扇葉時，需關閉開關后，取下裝置，重復上述操作進行下一個吊扇扇葉的清理。

2 關鍵部件的設計及特點

2.1 裝置主要組成部分

該裝置外形整體結合吊扇使用場所以及實際清理吊扇灰塵而設計的，裝置主要是由伸縮桿裝置、輪轂電機裝置、吸塵泵裝置等部分構成。

2.2 部分裝置的特點

2.2.1 伸縮桿裝置

主要由伸縮桿粗桿、伸縮桿細桿、軸承座、橡膠滾輪架等部分組成，所述伸縮桿細桿上連接有兩組平行的軸承座，兩個軸承座之間通過軸承共同連接有一軸桿，軸桿上嵌套有一橡膠滾輪。伸縮桿粗桿的下端上嵌合有一開關(18)，開關為雙路自鎖開關，所述的第二輪轂電機、第一輪轂電機和吸塵泵(6)的輸電端均通過導線并聯在開關一端的兩個接電口上，開關另一端的兩個接電口通過導線連接在外接直流電源上。該部分主要設計創新在于橡膠滾輪的應用，第二輪轂電機、第一輪轂電機轉動時，夾緊區會作用在扇葉上有一個方向為指向橡膠滾輪的側的一個切向力，被清灰的吊扇扇葉會有一個靠近橡膠滾輪的力，會貼在橡膠滾輪的外圓面，這樣就能保證在對吊扇扇葉清灰時，扇葉不會隨意轉動而會跟隨用者轉動所操控的裝置移動。而橡膠滾輪可以轉動，可以保證輪轂電機負責的裝置部分在沿著狹長的吊扇扇葉的長徑（較長的邊）運動時，橡膠滾輪可以輔助裝置相對于吊扇扇葉長徑運動，以免切向力使吊扇扇葉給裝置造成壓迫增大摩擦力，使裝置移動滯緩不流暢。

2.2.2 輪轂電機裝置

輪轂電機是定子和轉子和普通電機相反的電機結構，它的軸桿是定子、機殼為轉子，上軸桿上部內嵌固定在上撐架內部，上軸桿垂直于上撐架，輪轂電機的機殼也就是第一輪轂電機殼下方連接有上刷盤，上刷盤的上部采用塑料制作的圓臺結構，上刷盤的下部填充有彈性的刷毛，刷毛之間的間距不得小于一毫米。下軸桿下部內嵌固定在承灰托盤中，在裝置的側視方向，（如圖3）下軸桿相對于伸縮桿細桿會有五度的偏轉，輪轂電機的機殼也就是第二輪轂電機殼上方連接有下刷盤，下刷盤的下部采用塑料制作的圓臺結構，下刷盤的上部填充有彈性的刷毛，刷毛之間的間距不得小于一毫米，致使下刷盤刷毛上表面一側和上刷盤下表面刷毛面貼合，下刷盤刷毛上表面一側和上刷盤下表面刷毛面重合，致使重合部分的上刷盤和下刷盤之間的刷毛會相互穿插，使重合部分形成一個夾緊區，扇葉即可被上、下刷盤壓緊，對扇葉表面有效壓應力可以確保吊扇葉片不晃動，結合輪轂電機，灰塵可被有效清理。

2.3 吸塵泵裝置

伸縮桿粗桿豎直放置時，承灰托盤的最低點開設有一小孔，形成一落塵口，落塵口的外部通過管道連接有一吸塵泵，吸塵泵的另一端通過一軟質的輸灰管連接。輸灰管口埋入水盆即可溶解灰塵，經濟效益高，同時裝置小巧輕便，簡潔實用。

3 結論

本裝置主要實現的是對吊扇清灰的合理利用，整個裝置專用于吊扇清理，有效清理吊扇扇葉灰塵，而且清理效率高：在清理時，因為夾緊區的設立防止扇葉脫位，有利于扇葉的相對位置固定，提高清理效率。應用范圍廣。金屬和塑料搭配框架結構讓裝置安全而輕便，多零件構成易于保養，可長期循環利用。