夏春新

摘 要：隨著人們生活質(zhì)量水平的提高，對(duì)環(huán)境衛(wèi)生的要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)實(shí)生活中，會(huì)經(jīng)常遇到室內(nèi)灰塵的困擾，打掃完衛(wèi)生，拖地沒(méi)有幾天，干凈的地面就布滿了灰塵。這個(gè)灰塵的主要來(lái)源還是室外空氣中的揚(yáng)塵，由綠化覆蓋率不全面，車(chē)輛行駛揚(yáng)塵等產(chǎn)生，筆者利用靜電摩擦原理設(shè)計(jì)了一種利用摩擦起電原理產(chǎn)生靜電，以對(duì)灰塵進(jìn)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(shè)計(jì)為除塵紗窗，特別是低樓層空氣中灰塵除塵裝置的設(shè)計(jì)，提供了一些理論參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì);支撐;靜電吸附;灰塵收集裝置

中圖分類號(hào)：U453.8+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2021）08-074-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.037

目前，雖然現(xiàn)在有專門(mén)針對(duì)家庭空氣清潔處理的設(shè)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(shè)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(chóng)作用，現(xiàn)在還沒(méi)有專門(mén)的除塵紗窗。特別是低樓層的灰塵，總是會(huì)有特別多的問(wèn)題，給人在生活中帶來(lái)很大的困擾，人們通常會(huì)使用掃把和吸塵器等工具來(lái)解決此問(wèn)題。而且，兩三天就得打掃一次，每次都要花費(fèi)較多的時(shí)間，市面上現(xiàn)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(zhǎng)影響等問(wèn)題。目前，市場(chǎng)上還沒(méi)有出現(xiàn)專門(mén)針對(duì)這種較特別的灰塵的過(guò)濾裝置。靜電現(xiàn)象在人們的實(shí)際生活中無(wú)處不在，比如在脫去外衣時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)外衣發(fā)出噼里啪啦的聲音和閃光現(xiàn)象;早上梳頭時(shí)，塑料梳子會(huì)產(chǎn)生靜電，使頭發(fā)蓬松，而梳子上產(chǎn)生的靜電可以輕松地把小紙片吸起來(lái);在外面行走時(shí)，外套上也會(huì)常常聚集一些細(xì)小的灰塵而不易拍去，這些現(xiàn)象都是常見(jiàn)的靜電現(xiàn)象。因此，文章提出了一種基于摩擦產(chǎn)生靜電吸附原理的除塵裝置，在靜電日益廣泛應(yīng)用的今天，其將具有良好的應(yīng)用市場(chǎng)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(chǎn)生的靜電制作而成，受絕緣體摩擦可以吸附小的紙片啟發(fā)，摩擦產(chǎn)生的靜電完全可以吸附細(xì)小的灰塵。同時(shí)，這套利用靜電吸附原理制作的除塵裝置，應(yīng)滿足能產(chǎn)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(gè)小型電池帶動(dòng)的吸塵器進(jìn)行吸塵，收集吸附的灰塵。因此，文章設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)的外圈框架為塑鋼紗窗料，選擇塑鋼材質(zhì)作為框架的原因是，塑鋼的價(jià)格比鋁合金的價(jià)格要經(jīng)濟(jì)便宜，重量輕便，安裝方便簡(jiǎn)單，既美觀又實(shí)用。塑鋼邊框里側(cè)可以黏有粘扣以便安裝使用，塑鋼框架的大小可以根據(jù)實(shí)際的每個(gè)門(mén)窗的尺寸進(jìn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(gè)支撐部分使用的亞克力管都為中空管，每?jī)蓚€(gè)管之間使用兩個(gè)U形彎頭無(wú)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

吸附單元是這個(gè)除塵裝置的主要工作部件，普通的紗窗只適合防止蚊蟲(chóng)飛入室內(nèi)，并沒(méi)有其他功能，而筆者設(shè)計(jì)的這個(gè)紗窗的主要功能是防止室外的灰塵進(jìn)入室內(nèi)，防蚊蟲(chóng)飛入是次要功能。本吸附單元主要是利用自然風(fēng)摩擦產(chǎn)生的靜電及室內(nèi)和室外存在的空氣壓差的作用，來(lái)推動(dòng)靜電工作器件摩擦產(chǎn)生的靜電，利用“摩擦起電”原理設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)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(zhì)的絲狀物必須有足夠的柔韌度，微風(fēng)可以輕松令其輕微擺動(dòng)，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(shè)計(jì)到似接觸非接觸的合理間隙，通過(guò)TPE材質(zhì)的細(xì)絲和亞克力透明管的有效摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生摩擦靜電。通過(guò)產(chǎn)生在TPE細(xì)絲上的靜電的吸附作用，將通過(guò)除塵紗窗流入室內(nèi)的空氣中的灰塵吸附到TPE細(xì)絲上，起到摩擦靜電吸附灰塵的作用。

1.4 灰塵收集單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

這個(gè)除塵紗窗可以隨時(shí)拆卸，可以把紗窗拿下來(lái)用水沖洗灰塵，但這樣清洗紗窗比較麻煩。所以，筆者設(shè)計(jì)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(xù)U形設(shè)計(jì)，采用以電池作為動(dòng)力的小型吸塵器來(lái)收集灰塵，其主要由電池推動(dòng)單元和灰塵收集單元兩部分組成。推動(dòng)單元主要采用直流電機(jī)的工作原理，以進(jìn)退兩種運(yùn)行方式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)?；覊m收集單元主要由一個(gè)小型的吸塵器來(lái)執(zhí)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(xì)絲在安裝設(shè)計(jì)時(shí)，細(xì)絲的安裝方向全部呈30°傾斜設(shè)計(jì)，以和吸塵器刮塵刷方向一致，達(dá)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(shè)計(jì)為每6小時(shí)清掃吸塵一次。當(dāng)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(shí)，結(jié)束清掃吸塵工作。隨后，行走驅(qū)動(dòng)單元轉(zhuǎn)換為后退模式，吸塵器退回到開(kāi)始的停留位置。這樣，一個(gè)完整的除塵清掃工作流程結(jié)束。小型除塵器裝有一個(gè)小型的除塵袋，只要定期清理除塵袋內(nèi)的灰塵即可。除塵紗窗的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 結(jié)語(yǔ)

文章針對(duì)家庭空氣除塵，特別是灰塵較多的居住辦公的場(chǎng)合的灰塵除塵及收集問(wèn)題，提出了一種利用靜電摩擦產(chǎn)生靜電，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(duì)該裝置的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)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(chóng)進(jìn)入室內(nèi)，并且具有無(wú)噪音、功率較低、節(jié)能環(huán)保、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。文章將摩擦產(chǎn)生靜電，巧妙地應(yīng)用在解決家庭、辦公室內(nèi)空氣中的除塵問(wèn)題上，不僅為家庭環(huán)境空氣清潔除塵裝置的設(shè)計(jì)與研究提供了一定的參考，而且為靜電的進(jìn)一步利用提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 葦婭，劉閣，申雪峰，等.現(xiàn)代靜電吸發(fā)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(fā)生器的靜電吸塵器設(shè)計(jì)研究[J].電子世界，2015（24）：45-46.