一種自清潔窗戶的研發(fā)設(shè)計

劉子民 林堅 羅滔

摘要：本文介紹了一種自動清潔窗戶設(shè)計，通過位于窗戶頂部的噴口部分的噴水裝置自動打開對玻璃表面進行噴水濕潤的初步處理，清潔部分內(nèi)安裝的清潔液膠管通過噴頭將清洗液噴在刮水器上，同時相應(yīng)的刮水器對窗戶進行有效清潔;在電機帶動下安裝在同步帶上的升降裝置帶動刮水器作上下的反復(fù)運動，在運動的過程中實現(xiàn)窗戶自上而下的清潔。通過單片機過濾蓄水部分將清潔過程中的水進行過濾，并將已經(jīng)過濾清潔好的水存儲在窗戶底部的蓄水裝置實現(xiàn)對水資源的循環(huán)使用。

關(guān)鍵詞：自動清潔;高空安全

一、設(shè)計背景

隨著社會的發(fā)展城市化區(qū)域越來越大，城市的建設(shè)也越來越完善，為了保證高樓內(nèi)的透光性和減低高樓承重，高樓通常會使用玻璃代替墻體，如何清潔高樓玻璃成了一件不僅危險而且麻煩的事。現(xiàn)如今大部分的高樓擦窗都還是人工清潔，這就需要專門的擦窗人員進行高空作業(yè)，存在一定的全隱患，這就使得智能搞效的高樓窗戶的清潔裝置越來越具有市場潛力。 目前產(chǎn)品有磁力擦窗器、U型擦窗器、擦窗機器人等，但普遍存在使用時可能會出現(xiàn)受力點不均勻、價格昂貴、存在安全隱患等問題。

二、整體設(shè)計

如圖1所示是利用Solidworks建模軟件繪制的高層玻璃窗戶清潔器的3D結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1中可以看其結(jié)構(gòu)組成。根據(jù)調(diào)查我們得知一般家用窗戶（平推窗）的尺寸大小為0.8m*1.2m，所以我們考慮利用模塊化的方式代替整窗戶，或者鑲嵌在高層寫字樓的玻璃隔板中，比起掛在外面的裝置安全性更高。內(nèi)置的玻璃可以做成有一定弧度的玻璃板，提高玻璃清潔能力。此產(chǎn)品利用電機、單片機等模塊實現(xiàn)更多智能化的功能，清洗裝置中安裝了的噴水和刮水器的裝置從而實現(xiàn)了窗戶玻璃的自動清潔。

三、工作流程

首先是位于窗戶頂部的噴口部分的噴水裝置會自動打開先對玻璃表面進行噴水濕潤的初步處理，其次清潔部分內(nèi)安裝的清潔液膠管通過噴頭將清洗液噴在刮水器上，同時相應(yīng)的從而方便后面刮水器對窗戶的有效清潔;在電機帶動下安裝在同步帶上的升降裝置帶動刮水器作上下的反復(fù)運動，在運動的過程中實現(xiàn)窗戶自上而下的清潔。在使用完畢后，刮水器自動回到窗框外側(cè)的上檐，這樣就不會影響到用戶對窗戶的觀感。單片機會控制電機讓過濾蓄水部分將清潔過程中的水進行過濾，并將已經(jīng)過濾清潔好的水存儲在窗戶底部的蓄水裝置實現(xiàn)對水資源的循環(huán)使用。

四、創(chuàng)新點

（一）噴口部分，該部分功能包括噴水頭、上行蓄水池，噴水頭采用了錐形的設(shè)計：大口徑進水，小口徑出水。這樣設(shè)計的噴水頭可以提高噴出的水的壓力。噴水口的位置交錯分布，從而使噴出的水可以覆蓋更廣的窗戶面。

（二）升降部分設(shè)計，升降裝置是由做支撐的40*40型材、同步帶、主動輪、從動輪以及連接清潔部分的升降移動的裝置組成。電機的轉(zhuǎn)動帶動主動輪進行旋轉(zhuǎn)，同時主動輪帶動與從動輪外嚙合的同步帶開始運動，升降移動裝置固定在同步帶上的，如圖表 2從而實現(xiàn)雨刷的上下移動，齒輪同步帶的效率高且噪聲小，因此升降裝置在上下移動的過程中不會發(fā)出大的噪聲影響用戶的正常生活，可以給用戶帶來更加舒適的生活環(huán)境。

（三）清潔部分，該部分由噴水頭、刮水器、清洗液膠管、水膠管以及外殼組成，在外殼裝置內(nèi)部設(shè)置有清潔液膠管和水膠管提高清潔裝置的局部清潔能力，

（四）過濾及蓄水部分，該部分功能包括對清潔過程留下的水進行過濾、在下雨天蓄水，保證裝置低能耗運轉(zhuǎn)。其中，過濾器的設(shè)計制作尤為重要，設(shè)計成有一定坡度的槽形過濾器，在過濾器尾部可以插入一個可控開閉的在過閥門，通過PLC控制設(shè)計成在大雨天時自動關(guān)閉，這樣設(shè)計不僅可以充分清潔過濾網(wǎng)防止過濾裝置堵塞，而且可以提高過濾后儲蓄水的質(zhì)量。

五、結(jié)束語

高樓窗戶清潔裝置具有很大的市場針對以上問題，設(shè)計一種操作方便、效率高、安全可靠的高層玻璃窗戶清潔裝置，可以方便地清潔窗戶玻璃的外側(cè)，并且代替人工清潔實現(xiàn)節(jié)約時間，減少資源消耗。

參考文獻：

[1]俞崇德，葉開國，廖文斌，張林，楊丙輝.家用噴水式窗戶玻璃清潔器的設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018，9：38～39.

[2]鄭耀翔.磁性擦窗器[J].磁性材料及器件，1985，3：74.

[3]我國自主研發(fā)的首款擦窗機器人面世[J].機械，2011，38（11） ：84.

經(jīng)費來源：廣西大學(xué)生創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練自清潔窗戶202010595348項目成果。