雨傘速干機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王瀚渤，張堯禹，金京玉，劉 鵬，馬克成，周博思

(沈陽工學(xué)院 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 撫順 113122)

雨天帶傘進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，雨水附著在雨傘表面，容易弄臟環(huán)境，人多時(shí)不僅難以清除，還可能令人摔倒。如果公共場合有一臺(tái)機(jī)器能將附著雨水的雨傘速干，可為人們提供便利，避免因地面濕滑而摔倒。基于此，設(shè)計(jì)了雨傘速干器。

1 雨傘速干機(jī)的設(shè)計(jì)

雨傘速干機(jī)整體建模如圖1所示，主要由固定器、機(jī)蓋、機(jī)器外殼、空壓機(jī)、機(jī)器底座、排水傘筒、吸水速干布、進(jìn)氣裝置、電路箱、輪子等部分組成。產(chǎn)品技術(shù)關(guān)鍵是運(yùn)用氣給傘一定的壓力，增大水接觸面積，增大傘表面空氣流速，運(yùn)用電熱絲增加傘表面溫度，使水分快速揮發(fā)。

圖1 雨傘速干機(jī)整體建模圖Fig.1 Model of umbrella quick drying machine

1.1 雨傘速干機(jī)設(shè)計(jì)分析

雨傘速干機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，結(jié)構(gòu)1為固定器，其與傘把接觸，用來固定正在進(jìn)行烘干的雨傘，防止雨傘在烘干過程中發(fā)生晃動(dòng)，對傘或機(jī)器造成破壞。結(jié)構(gòu)2為機(jī)蓋，由兩個(gè)半圓形不銹鋼片組成，向內(nèi)閉合，向外開啟，與機(jī)蓋連接的有一個(gè)控制高壓氣開啟與閉合的開關(guān)，只有在機(jī)蓋關(guān)閉且腳踏機(jī)器開關(guān)打開的情況下進(jìn)氣裝置才會(huì)運(yùn)行，以保證安全，防止高壓氣傷害使用者。結(jié)構(gòu)3為機(jī)器外殼，防止磕破等外力行為對機(jī)器造成傷害。結(jié)構(gòu)4為220伏370瓦6寸4升小型空氣壓縮機(jī)，最大壓力為8 kg高壓。結(jié)構(gòu)5為機(jī)器底座，給予機(jī)器一個(gè)支撐。結(jié)構(gòu)6為排水傘筒，如圖3所示，主要以圓錐為主體，側(cè)壁有排水口并使用結(jié)構(gòu)7吸水速干布將其包裹，既可以吸收水分又可以防止高壓氣外漏，保證最大的力將雨傘吹干。結(jié)構(gòu)8為進(jìn)氣裝置，由主進(jìn)氣管、支路進(jìn)氣管、進(jìn)氣盤(如圖4所示)和電熱絲組成，空壓機(jī)提供高壓氣，通過主進(jìn)氣管將高壓氣傳遞給支路進(jìn)氣管，支路進(jìn)氣管內(nèi)壁附著著電熱絲，將氣加熱通過進(jìn)氣盤的氣孔進(jìn)入到裝置6排水傘筒內(nèi)。之所以將此裝置放在底部，是因?yàn)榭紤]到兩折傘和三折傘，氣從底部進(jìn)入，會(huì)將傘與雨水接觸過的部位全部吹到，運(yùn)用高壓氣的力和電熱絲的熱度增大接觸面積，增大傘表面空氣流速和溫度，使其在5 s內(nèi)速干。結(jié)構(gòu)9為電路箱，由于電與水易發(fā)生導(dǎo)電，為了安全，電路箱完全閉合。裝置10為腳踏機(jī)器開關(guān)，固定好雨傘，關(guān)閉機(jī)蓋之后，踩下腳踏機(jī)器開關(guān)會(huì)啟動(dòng)進(jìn)氣裝置。為安全考慮，當(dāng)抬起腳踏機(jī)器開關(guān)后，進(jìn)氣裝置停止工作，并在進(jìn)氣裝置停止工作2 s后機(jī)蓋自動(dòng)打開，哪怕進(jìn)氣裝置還有0.01 s結(jié)束工作蓋子也不會(huì)打開。結(jié)構(gòu)11為輪子，方便機(jī)器移動(dòng)。

1.固定器 2.機(jī)蓋 3.機(jī)器外殼 4.空壓機(jī) 5.機(jī)器底座 6.排水傘筒 7.吸水速干布 8.進(jìn)氣裝置 9.電路箱 10.腳踏機(jī)器開關(guān) 11.輪子圖2 雨傘速干機(jī)整體結(jié)構(gòu)Fig.2 Overall structure of umbrella quick-drying machine

圖3 排水傘筒Fig.3 Drainage umbrella tube

圖4 進(jìn)氣盤Fig.4 Intake disc

1.2 雨傘速干機(jī)的環(huán)保思路

很多商場在下雨天都會(huì)使用如圖5所示的裝置，將其放在商場門口給顧客的雨傘外部套上一個(gè)塑料袋，防止雨傘上的水滴到地上。但這樣設(shè)計(jì)不夠環(huán)保，以某連鎖商場為例，平均每天每個(gè)商場人流量為2.7萬人，全國每天平均人流量將超過500萬人次，即雨天至少要使用500萬個(gè)塑料袋，這將對環(huán)境產(chǎn)生不良影響。但雨傘速干機(jī)可解決污染問題，只需用電將傘吹干，效率與雨傘套袋裝置相當(dāng)。

圖5 雨傘套袋裝置Fig.5 Umbrella bagging device

1.3 雨傘速干機(jī)的防誤傷設(shè)計(jì)

安全是一切活動(dòng)的基礎(chǔ)及前提。雨傘速干機(jī)設(shè)計(jì)上要把安全放在首要位置。雨傘速干機(jī)的蓋子、腳踏開關(guān)和進(jìn)氣系統(tǒng)是一個(gè)聯(lián)動(dòng)裝置，因?yàn)楦邏簹夂苋菀捉o人帶來傷害，因此把它做成了一個(gè)聯(lián)動(dòng)裝置，人們固定好雨傘，關(guān)閉機(jī)蓋之后踩下腳踏機(jī)器開關(guān)就會(huì)啟動(dòng)進(jìn)氣裝置，為安全考慮，當(dāng)人們抬起腳踏機(jī)器開關(guān)后，進(jìn)氣裝置停止工作，并在進(jìn)氣裝置停止工作2s后機(jī)蓋自動(dòng)打開，如果蓋子在打開的情況下，無論怎么踩腳踏機(jī)器開關(guān)都不會(huì)出氣，蓋子有一絲縫隙都不會(huì)讓出氣開關(guān)開啟。

1.4 雨傘速干機(jī)的商業(yè)思路

每個(gè)雨傘套袋機(jī)價(jià)格大概在500元左右，每500個(gè)雨傘塑料袋價(jià)格大概在50元左右，雨天每個(gè)商場買塑料袋的價(jià)格大約需要2 700元，而一臺(tái)雨傘速干機(jī)的價(jià)格需要1 500元，而該機(jī)器每小時(shí)持續(xù)工作用電7.5度，每天10 h僅需要75元，由此可見，雨傘速干機(jī)的價(jià)格加上這一天所消耗電的費(fèi)用遠(yuǎn)小于雨傘套袋機(jī)的費(fèi)用，且雨傘速干機(jī)更加環(huán)保。

2 雨傘速干機(jī)的適用范圍及推廣

雨傘速干機(jī)適用于人流量大的地點(diǎn)，如商場、教學(xué)樓、寫字樓等。設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷來了解人們對該機(jī)器的看法，共調(diào)查了500位男士和500位女士，結(jié)果表明，80.9%的人對下雨天濕漉漉的雨傘感到極其煩惱；在濕雨傘對人們的困擾這個(gè)問題上，81.9%的人認(rèn)為濕雨傘不方便裝到包里攜帶，44.7%的人覺得濕雨傘不好找地方晾曬，62.8%的人認(rèn)為濕雨傘在人流密集的地方容易弄濕他人衣物；針對雨天進(jìn)入公共場所時(shí)人們?nèi)绾翁幚頋裼陚氵@個(gè)問題，8.5%選擇擦拭雨傘，0.9%選擇不處理，而90.6%的人選擇使用塑料袋套住雨傘；當(dāng)進(jìn)入公共室內(nèi)場所，看到濕雨傘殘留在地面上的水漬及人們踩上去留下的鞋印，89.7%的人會(huì)感到不適，10.3%的人表示沒有感到不適；87.6%的人覺得公共室內(nèi)場所負(fù)責(zé)人有必要采取方法解決濕雨傘導(dǎo)致的地面濕滑問題，12.4%的人覺得沒必要解決；94.7%的人希望可以有一種裝置在雨天能給自己的雨傘速干；當(dāng)提到如果有一臺(tái)雨傘速干機(jī)，您更希望它是如何達(dá)到速干目的時(shí)，30.4%的人希望可以選擇烘干，67.8%的人希望可以吹干，1.8%的人希望可以擦干來達(dá)到目的；在人們可以接受雨傘速干機(jī)的速干時(shí)間這個(gè)問題上，48.7%人可以接受在10 s內(nèi)速干，29.5%的人可以接受在20 s內(nèi)速干，21.8%人可以接受在30 s內(nèi)速干；如果前往公共場所有一臺(tái)速干機(jī)，94.3%的人愿意使用，1.4%的人不愿意使用，4.3%人認(rèn)為可以看情況而定；86.6%人認(rèn)為雨傘速干機(jī)可以用在公共場所(如商場、餐廳等)，66.7%人認(rèn)為雨傘速干機(jī)可以用在交通運(yùn)輸站(如公交車站、地鐵站等)，72.3%的人認(rèn)為雨傘速干機(jī)可以用在辦公學(xué)習(xí)場所(如公司、教學(xué)樓等)，24.6%的人認(rèn)為可以用在家中。最后，99.7%的人認(rèn)為如果有一臺(tái)機(jī)器可以快速吹干雨傘是方便且實(shí)用的。

3 結(jié)語

通過調(diào)查問卷可以看出，大部分人因?yàn)橛晏鞚皲蹁醯挠陚愣械綗馈＿M(jìn)入商場一般會(huì)使用自動(dòng)套袋機(jī)將塑料袋套在雨傘外面，保證雨傘進(jìn)入商場不滴水，防止弄臟地板或?qū)е氯藛T滑倒等。但塑料到會(huì)形成白色污染，浪費(fèi)資源。而雨傘速干機(jī)既可以做到使雨傘不滴水又可以達(dá)到環(huán)保的目的，成本低，減少了不可再生資源的消耗。可以收集雨傘落下來的水，形成廢水利用，用來澆花等。