一種電梯扶手帶的自驅動消毒清潔裝置設計

張喜喜 李程 孟鑫

摘 要：【目的】電梯扶手帶消毒是一項重要的公共場所衛生安全工作。當前通常采用人工消毒方式，既耗時又耗力，為降低人工成本、提高消毒效率，設計出一種電梯扶手帶的自驅動消毒裝置。【方法】該裝置利用電梯扶手帶的運行驅動發電裝置為紫外線燈發電，通過紫外線為扶手帶消毒。同時，采用鏟斗裝置清除扶手帶上附著的大塊污物，粘性滾輪去除扶手帶表面的微小污物，從而完成對電梯扶手帶的自動消毒工作。【結果】經實踐檢驗，該裝置成功解決了電梯扶手帶人工消毒方式的缺點，且具有便捷性、多功能性等特點。【結論】該裝置的應用，不僅節約了人力和物力，還提高了工作效率，拓寬了工作范圍，為投入實際的生產研發奠定堅實基礎。

關鍵詞：自驅動；電梯扶手帶；自動消毒；紫外線燈

中圖分類號：TH122? ? ? ?文獻標志碼：A? ?文章編號：1003-5168（2024）07-0025-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.07.005

Design and Research of a Self-driving Disinfection and Cleaning Device for Elevator Handrail

ZHANG Xixi LI Cheng MENG Xin

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Xuzhou Institute of Technology， Xuzhou 221018，China）

Abstract：[Purposes] Disinfection of elevator handrails is an important part of public health and safety work. Due to the fact that manual disinfection is usually used in practical situations， which is time-consuming and labor-intensive， in order to improve disinfection efficiency， it is necessary to design a self driving elevator handrail disinfection device. [Methods] The device utilizes the operation of the elevator handrail to drive the power generation device， and lights up ultraviolet lights to disinfect the handrail. At the same time， a bucket is used to remove large pieces of dirt attached to the handrail， and a sticky roller is used to remove small dirt on the surface of the handrail， Thus achieving automatic disinfection of elevator handrails. [Findings] Through practical testing， the device has successfully solved the shortcomings of manual disinfection methods for elevator handrails， and has the characteristics of convenience and multifunctionality. [Conclusions] The application of this device not only saves manpower and material resources， but also improves work efficiency， expands work scope， and lays a solid foundation for practical production and research and development.

Keywords： self-driving; elevator handrail; automatic disinfection; ultraviolet lamp

0 引言

自動扶梯是現代城市公共場所中常見的一種運載工具，在車站、碼頭、商場、機場、地鐵站等人流密集的地方都會用到。而電梯上的扶手帶是乘坐電梯時的安全依靠，許多安全事故的發生皆與乘客未正確緊握扶手帶有關，安全乘梯必須緊握扶手帶，才能夠保證乘客安全。由于電梯扶手帶使用頻繁，使用人員復雜，并且其橡膠材質極具吸附性，容易附生病菌，會造成細菌病毒在使用扶梯的行人中交叉感染。目前已經在電梯扶手帶表面檢測出細菌及耐藥菌污染，并且微生物物種豐富，因此電梯扶手帶已成為公共場所中細菌病毒散播的一種感染源和媒介［1］。

目前對電梯扶手帶消毒主要采用人工消毒和消毒裝置消毒。人工消毒的方法借助人力來完成，由清潔人員利用毛巾或海綿等沾水或消毒劑，手動擦拭來清潔消毒扶手帶。然而，公共場所人流量大，人員搭乘時間長造成電梯空窗期短，清潔時間有限，清潔頻率較低，且人工消毒對消毒液的濫用也會影響人的健康。消毒裝置消毒是通過海綿蘸取清洗液后，擦拭在移動中的扶手上的，但清洗液的消毒能力較差，無法將扶手上的細菌消除。對于景區、商場來說，每天晚上人流量逐漸減少，但如果只在晚上清潔，那么清潔頻率太低，無法滿足場所電梯扶手帶的消毒清潔要求。如果高峰時段增加人工清潔工作，那會對清潔員造成安全隱患。綜上所述，在現有技術中缺乏非人工的，能夠定時定量、高效安全地對電梯扶手帶進行消毒清潔的方法［2］。

本研究設計了一種電梯扶手帶自驅動的消毒裝置。本裝置利用扶手帶的運轉驅動滾輪轉動，帶動發電裝置為紫外線燈發電，紫外線照射對扶手帶消毒。同時，壓緊在扶手帶表面的鏟斗裝置和滾輪外圈的粘性層裝置可以清潔扶手帶上的大小污物。該裝置不影響自動扶梯的正常運行，且無需額外增加驅動電源，就能實時對電梯扶手帶清潔消毒，避免了消毒人員與細菌的直接接觸，節能環保，提高清潔消毒效率。

1 裝置總體設計

電梯扶手帶自驅動清潔消毒裝置主要包含三個部分：清潔機構、消毒機構、由傳動機構和發電機組成的供電機構，如圖1所示。

清潔機構能夠對電梯扶手帶上粘附的污物進行徹底地清潔。為了避免化學消毒帶來的“二次污染”，消毒機構采用紫外線燈進行消毒，實現對扶手帶上的細菌病毒的滅殺。供電機構主要將扶手帶的動能轉化為電能，以保證裝置的正常運轉。

此外，為了便于機構的使用和安裝，在設計該消毒裝置時采用了可拆卸軸承座、可調螺栓等零件。

2 電梯扶手帶自驅動消毒裝置結構設計與實現

2.1 基本工作原理

電梯扶手帶運轉帶動傳動機構中的滾輪轉動，驅動發電機構發電為消毒機構提供電能。扶手帶經過清潔機構和消毒機構時，實現對扶手帶的清潔和消毒。該清潔消毒裝置的整體結構，如圖2所示。

1.第一支撐桿；2.可調旋鈕；3.吸盤；4.吸盤桿；5.大齒輪；

6.滾輪（表面有粘紙套圈）；7.第三支撐桿；8.UVC紫外線燈管；9.第四支撐桿；10.電容；11.二極管；12.小帶輪；13.發電機；14.傳動帶；15.軸承座；16.大帶輪；17.階梯軸（細）；

18.螺栓；19.第二支撐桿；20.鏟斗；21.支架；22.階梯軸（粗）；23.UVC紫外線燈座；24.螺紋孔；25.軸承座孔。

2.2 清潔機構的設計

清潔機構由鏟斗、滾輪（表面有粘紙套圈）組成。鏟斗固定在支架上并可在支架上來回移動，鏟斗的鏟刃，包括橫刃和側刃，橫刃緊貼扶手帶，與扶手帶正面接觸，側刃與扶手帶側面接觸，分別實現對扶手帶正面和側面大塊污物的清除［3］。鏟斗裝置結構，如圖3所示。

滾輪安裝在鏟斗的下方，滾輪外圈有可拆卸的粘附件，用于粘附扶手帶上細小的灰塵。另外，鏟斗和滾輪上設有調整螺栓，使用時可靈活調整鏟斗和滾輪的安裝位置，使其緊貼扶手帶。滾輪及相關零件，如圖4所示。

2.3 供電機構的設計

供電機構由齒輪和帶輪等組成的傳動機構、發電機、整流穩壓電路組成。

由圖2可知，轉軸上安裝有大齒輪，當滾輪在扶手帶的作用下開始轉動，大齒輪會同步轉動并帶動與其嚙合的小齒輪轉動，在小齒輪轉動的同時，大帶輪也將同步轉動并通過傳動帶將動力傳至小帶輪上，使發電機轉動，從而達到發電的目的。因此，本裝置的傳動路線為：滾輪—大齒輪—小齒輪—大帶輪—小帶輪—發電機。

本裝置通過齒輪傳動、帶輪傳動來獲得足夠的傳動比，實現發電機發電所需的轉速要求，從而滿足紫外線燈正常使用的功率。本裝置的總傳動比約為0.13，當扶手帶速度為500 mm/s，滾輪直徑為50 mm，帶速為5.3 m/s時，發電機轉速為1 443 r/min［4］。本裝置選用的發電機型號為3IK15WC1-GN，功率為15 W，額定轉速為1 500? r/min，故采用15 W的消毒燈以滿足裝置正常工作的需求。各齒輪、帶輪的參數，見表1。

當扶梯運轉時，大齒輪隨扶手帶同步轉動并帶動與其嚙合的小齒輪轉動，進而帶動傳動機構驅動發電機發電。發出的電流經過電容和二極管組成的穩壓整流電路后，供電給紫外線燈管。

2.4 消毒機構的設計

本裝置采用紫外線燈進行消毒。根據波長不同，紫外線有UVA波段（波長：320～400 nm）、UVB波段（波長：275～320 nm）、UVC波段（波長200～280 nm）、UVD波段（波長：100～200 nm）。UVA波段和UVB波段的紫外線穿透力較強，會加速電梯扶手帶的老化速度；UVD波段的紫外線又稱為真空紫外線，照射時會產生臭氧，不適合室內場所使用；UVC波段紫外線，即短波滅菌紫外線，具有殺菌消毒效率高、穿透性適中、對電梯零部件影響較小的特點［5］。因此，本裝置采用UVC紫外線燈管對電梯扶手帶進行消毒。

2.5 夾緊裝置的設計

夾緊裝置由吸盤、可調節的吸盤桿等組成。本裝置安裝在扶手帶向下運動的一側，如圖5所示。安裝時將滾輪緊貼在扶手帶的正面，并使鏟斗的缺口與扶手帶緊密貼合，且確保UVC紫外線燈管距扶手帶保持適當的距離。在確定消毒機構和清潔機構的位置后，調節可調旋鈕，使各個吸盤緊密貼合在電梯側板上。

3 結論

電梯扶手帶自驅動消毒裝置可對流感等一些病毒起到輔助預防作用，無論是在百貨商場、超市購物，還是在醫院看病以及在地鐵、機場、酒店等場所乘坐扶梯，都能提供一個清潔的環境。乘用者不再因擔心扶手上充滿各類病菌而不愿意抓握扶手，降低了乘客觸碰扶手導致病菌交叉感染的風險，又保證了乘客乘坐電梯時的健康安全。與現有技術相比，本研究設計的電梯扶手帶自驅動消毒裝置具有以下功效。

①本裝置通過在支架上設置鏟斗，利用鏟斗將扶手帶上粘附的污物鏟下，鏟下的污物通過滾輪上的粘附部件粘附掉，能對電梯扶手帶上粘附的污物進行更徹底地清潔。

②本裝置在將扶手帶上粘附的污物清潔后，通過紫外線燈對扶手帶進行消毒，不僅減少了保潔人員與病菌的接觸，也有效預防了公共場合電梯扶手帶上細菌滋生與傳播。

③本裝置的滾輪能夠在扶手帶的帶動下實現自驅動，并通過發電機將扶手帶的動能轉化為電能，為消毒燈供電，無需要外接電源，使用更加方便。

參考文獻：

［1］宛明，李煒娟，張琦，等.江西省某大型超市自動扶梯扶手表面細菌污染特征分析［J］.環境與健康雜志，2018，35（7）：609-612.

［2］徐正為，盧艷.2018～2019年清江浦區公共場所國家雙隨機監督抽查結果分析［J］.產業與科技論壇，2023，22 （6）：87-88.

［3］李耀強.一種電梯扶手清潔用刷子：CN201710584559.7［P］.2017-07-14.

［4］濮良貴，紀名剛.機械設計［M］.8版.北京：高等教育出版社， 2006.

［5］吳信蔚，洪藝軍，劉柳.紫外線在醫療消毒的應用［J］.中國照明電器，2023（12）：48-50，46.

收稿日期：2024-01-24

基金項目：徐州工程學院校級大學生創新創業訓練計劃資助項目（xcx2023352）。

作者簡介：張喜喜（2001—），男，本科生，研究方向：機械設計制造及其自動化；孟鑫（1984—），男，博士，講師，研究方向：動力機械的設計及工作過程研究。