靜電除塵紗窗的除塵設計

夏春新

摘 要：隨著人們生活質量水平的提高，對環境衛生的要求也越來越高。現實生活中，會經常遇到室內灰塵的困擾，打掃完衛生，拖地沒有幾天，干凈的地面就布滿了灰塵。這個灰塵的主要來源還是室外空氣中的揚塵，由綠化覆蓋率不全面，車輛行駛揚塵等產生，筆者利用靜電摩擦原理設計了一種利用摩擦起電原理產生靜電，以對灰塵進行吸附的裝置。文章主要介紹了其總體組成和工作原理，該裝置的設計為除塵紗窗，特別是低樓層空氣中灰塵除塵裝置的設計，提供了一些理論參考。

關鍵詞：結構框架設計;支撐;靜電吸附;灰塵收集裝置

中圖分類號：U453.8+3文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）08-074-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.037

目前，雖然現在有專門針對家庭空氣清潔處理的設備，但是都比較小型化，滿足不了家庭的需要，大型的空氣凈化設備又比較昂貴，而且需要電源才能工作使用。所以，筆者觀察生活中的紗窗的主要作用還是防蚊蟲作用，現在還沒有專門的除塵紗窗。特別是低樓層的灰塵，總是會有特別多的問題，給人在生活中帶來很大的困擾，人們通常會使用掃把和吸塵器等工具來解決此問題。而且，兩三天就得打掃一次，每次都要花費較多的時間，市面上現有吸塵器的除塵效果還比較好，但是仍存在功率較大、噪音較高，受電源線長影響等問題。目前，市場上還沒有出現專門針對這種較特別的灰塵的過濾裝置。靜電現象在人們的實際生活中無處不在，比如在脫去外衣時，會發現外衣發出噼里啪啦的聲音和閃光現象;早上梳頭時，塑料梳子會產生靜電，使頭發蓬松，而梳子上產生的靜電可以輕松地把小紙片吸起來;在外面行走時，外套上也會常常聚集一些細小的灰塵而不易拍去，這些現象都是常見的靜電現象。因此，文章提出了一種基于摩擦產生靜電吸附原理的除塵裝置，在靜電日益廣泛應用的今天，其將具有良好的應用市場前景[1]。

1 靜電吸附原理除塵裝置的組成

這套除塵裝置的原理是，利用兩種絕緣物體互相摩擦產生的靜電制作而成，受絕緣體摩擦可以吸附小的紙片啟發，摩擦產生的靜電完全可以吸附細小的灰塵。同時，這套利用靜電吸附原理制作的除塵裝置，應滿足能產生足夠的靜電、灰塵的吸附及灰塵的收集等工作流程，可以加裝灰塵收集裝置，主要靠一個小型電池帶動的吸塵器進行吸塵，收集吸附的灰塵。因此，文章設計的基于靜電吸附原理的除塵裝置，主要由框架單元、吸附單元、支撐組件單元、灰塵收集裝置單元等四部分組成。

1.1 框架組件單元結構設計

基礎的外圈框架為塑鋼紗窗料，選擇塑鋼材質作為框架的原因是，塑鋼的價格比鋁合金的價格要經濟便宜，重量輕便，安裝方便簡單，既美觀又實用。塑鋼邊框里側可以黏有粘扣以便安裝使用，塑鋼框架的大小可以根據實際的每個門窗的尺寸進行裁剪，換去舊的紗窗，用粘扣把除塵紗窗安裝上，除塵紗窗可以隨便安取，采用粘扣靈活安裝的方式以方便家庭使用[2]。

1.2 支撐組件單元結構設計

框架里面的支撐部分即吸塵器行走軌道部分，主要選用亞克力透明管作為支撐部分，選擇使用亞克力管作為支撐，主要是其透明度不影響紗窗視線，取材方便，便于安裝。使用的透明亞克力管（?10mm）組成的支撐部分，互相之間的間隔為5mm，整個支撐部分使用的亞克力管都為中空管，每兩個管之間使用兩個U形彎頭無縫鏈接，以確保除塵器行走的順擋性。紗窗的支架部分如圖1所示。

1.3 吸附單元結構設計

吸附單元是這個除塵裝置的主要工作部件，普通的紗窗只適合防止蚊蟲飛入室內，并沒有其他功能，而筆者設計的這個紗窗的主要功能是防止室外的灰塵進入室內，防蚊蟲飛入是次要功能。本吸附單元主要是利用自然風摩擦產生的靜電及室內和室外存在的空氣壓差的作用，來推動靜電工作器件摩擦產生的靜電，利用“摩擦起電”原理設計出簡單而較為有效的灰塵吸附單元。吸附單元主要由TPE透明絲（?0.03mm）、亞克力透明管兩部分組成。吸附單元使用的TPE材質的絲狀物必須有足夠的柔韌度，微風可以輕松令其輕微擺動，每根TPF絲之間的有效間隔為0.5mm，和亞克力透明管的距離設計到似接觸非接觸的合理間隙，通過TPE材質的細絲和亞克力透明管的有效摩擦，進而產生摩擦靜電。通過產生在TPE細絲上的靜電的吸附作用，將通過除塵紗窗流入室內的空氣中的灰塵吸附到TPE細絲上，起到摩擦靜電吸附灰塵的作用。

1.4 灰塵收集單元結構設計

這個除塵紗窗可以隨時拆卸，可以把紗窗拿下來用水沖洗灰塵，但這樣清洗紗窗比較麻煩。所以，筆者設計了一套灰塵收集裝置，為了使灰塵收集裝置順利工作，筆者把亞克力管制作成多段的連續U形設計，采用以電池作為動力的小型吸塵器來收集灰塵，其主要由電池推動單元和灰塵收集單元兩部分組成。推動單元主要采用直流電機的工作原理，以進退兩種運行方式來進行設計。灰塵收集單元主要由一個小型的吸塵器來執行工作，吸塵器吸入端安裝有刮灰塵的毛刷，以便刮掉TPE絲上吸附的灰塵，方便吸塵器吸入灰塵。TPE細絲在安裝設計時，細絲的安裝方向全部呈30°傾斜設計，以和吸塵器刮塵刷方向一致，達到便于灰塵收集工作的目的。小型的除塵器安裝在除塵紗窗的一端，電路設計為每6小時清掃吸塵一次。當吸塵器吸塵工作沿著亞克力透明管行走到紗窗的另一端時，結束清掃吸塵工作。隨后，行走驅動單元轉換為后退模式，吸塵器退回到開始的停留位置。這樣，一個完整的除塵清掃工作流程結束。小型除塵器裝有一個小型的除塵袋，只要定期清理除塵袋內的灰塵即可。除塵紗窗的整體結構如圖2所示。

2 結語

文章針對家庭空氣除塵，特別是灰塵較多的居住辦公的場合的灰塵除塵及收集問題，提出了一種利用靜電摩擦產生靜電，實現對灰塵吸附收集的除塵裝置，并介紹了該裝置的主要組成部分及其機械結構設計，包括框架組成單元、組成部分，靜電吸附單元、灰塵收集單元等的工作原理，并對該裝置的工作原理進行了詳細介紹。該除塵裝置不僅可以用于灰塵收集，還可以用于防止蚊蟲進入室內，并且具有無噪音、功率較低、節能環保、安裝方便等優點。文章將摩擦產生靜電，巧妙地應用在解決家庭、辦公室內空氣中的除塵問題上，不僅為家庭環境空氣清潔除塵裝置的設計與研究提供了一定的參考，而且為靜電的進一步利用提供了參考。

參考文獻

[1] 葦婭，劉閣，申雪峰，等.現代靜電吸發器的研究[J].信息記錄材料，2019，20（4）：225-226.

[2] 郭成英，李吉輝，楊德日，等.基于高壓靜電發生器的靜電吸塵器設計研究[J].電子世界，2015（24）：45-46.