自动封装垃圾桶的设计与研制

邱兰栏　孙未　许亚能　余德明　蒙海珠

摘要：针对传统垃圾桶存在的需频繁更换垃圾袋、垃圾打包时必须人手接触、异味危险垃圾不方便整理等诸多问题，设计出一种能实现垃圾桶的换袋、打包和垃圾袋的自动滑出的全自动化过程的垃圾桶。当垃圾袋装满时，只需人轻轻踩下脚踏板，就可以实现垃圾一“键”打包，连续换袋和垃圾袋的自动滑出等全部功能，真正解放人们的双手，使得处理垃圾变得简单和富有情趣。

关键词：垃圾桶 自动打包 换袋 设计 全自动化控制

中图分类号：TS95 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）04（a）-0044-04

垃圾桶是学校、家庭、医院、公共场所等无处不在的一种环保产品。目前我国的家用垃圾桶和公共垃圾桶大多以敞口为主，这样很容易滋养细菌、传播疾病、污染环境。尤其在医院、化学实验室等需接触有害垃圾的场所，危害性的垃圾暴露在流动的空气中，对人体和环境存在潜在性的危害。虽然市面上有脚踏式的垃圾桶，它有盖，避免了垃圾直接暴露在空气中，但是它容积较小，一般用在办公室及家庭，应用面较窄，而且也需要手动打包垃圾袋和套袋，因此人还是间接与垃圾接触。为了抑制病菌的传播，保护人体健康，同时也为了防止一些有机垃圾的腐烂变质，散发的恶臭对环境造成污染。因此，該文拟设计出一款自动封口，自动套袋和垃圾袋自动滑出的垃圾桶，真正解放人的双手，减少人与垃圾的接触，保护人体健康。

1.设计构思

自动封装垃圾桶由外筒、内筒、脚踏板三大部分构成。其中脚踏板固定在外筒底部的支撑架铰接，通过固定在脚踏板上的钢丝绳控制内筒相连的两收口机构、两封装机构和分割机构的行程差，自动完成垃圾袋收口、封口、切割。

垃圾袋放在内筒上部的垃圾袋存储机构中，其中垃圾袋的一端放在内筒中用于存储垃圾。当垃圾装满时，我们可以踩动脚踏板，通过钢丝绳先带动两收口机构对敞口的垃圾袋进行收口，然后带动两封装机构对两收口处的垃圾袋用胶带进行封口，类似于超市的封袋口的装置，最后分割机构进行垃圾袋的分割，分割后下部分的垃圾袋随着钢丝绳相连的垃圾桶侧门滑出，上半部分成为新的垃圾袋的底部。松开脚踏板，各机构返回原处，垃圾桶侧门关闭，人们就可以继续往垃圾桶里扔垃圾了。循环往复，直到安装在垃圾袋存储机构的这卷垃圾袋全部用完。

当垃圾袋用完后，继续放入一卷新的垃圾袋，就可以享受垃圾桶带给我们的便利。

2.自动封装垃圾桶的设计

图1为垃圾桶整体结构示意图，它反映出该款垃圾桶整体组成结构。该款垃圾桶包括外桶1、桶盖3。外桶1下部一侧设有底门11，另一侧设有控制底门11开合的脚踏板5，所述脚踏板5中部与固定在外桶1底部的支撑架4铰接，一端通过钢丝绳10与底门11连接，另一端伸出外桶1，外桶1内设有一两端敞口的内桶2，所述内桶2形状与外桶1侧壁形状相同；桶盖3上设有一套接垃圾袋的空心圆筒19，该处套用的垃圾袋为市面上所用的卷筒垃圾袋稍微改动得到；为了防止垃圾装满堵塞状况，在桶盖3上还设有一伸入内桶2中防止垃圾堵塞的疏导杆18。

图2为垃圾桶内筒结构示意图，它反映了内筒各机构组成。内桶2内部设有两个将垃圾袋收口的收口机构7，两收口机构7间设有两个将收口后的垃圾袋封口的封装机构8，两封装机构8问设有一从两个封口处中间将垃圾袋切割开的分割机构9，它包括一刀片，所述刀片一端竖直固定在水平板靠近支架6的一端，另一端水平弯折后向内桶2中心延伸，并与条形槽后段重叠。内桶2底部设有一斜面12，斜面12的最低处朝向外桶1的底门11。

图3和图4为收口机构的结构示意图，它反映了收口机构由两收口爪13组成。参见图3，当平时使用时，钢丝绳10处于放松状态，收口爪13张开，垃圾袋位于收口爪13的两个弧形钩间，参见图4，当踩动脚踏板5时，钢丝绳10拉伸，配合扭矩弹簧，收口爪13的两个弧形钩收缩，将垃圾袋束成一束。由于收口机构7是两个，实际上是将垃圾袋两个位置收口。

图5为封装机构的结构示意图，它反映的是封装机构的结构组成。当人踩脚踏板时，钢丝绳10拉伸时，导轨带动水平板向内桶2中心运动，收口后的垃圾袋经缠绕轮14的缺口进入条形槽，依次经其前段、中段到达后段，在前段的时候，由于垃圾袋位移变化，带动缠绕轮14旋转，将缠绕轮14上的胶带与垃圾袋进行缠绕、封口，然后封口后的垃圾袋行至中段，与切带刀16的刀刃接触，由于切带刀16与拨叉15同侧，竖直设置，刀刃位于条形槽上方，所以能将横向的胶带切断，却无法将垃圾袋切断，切断胶带的垃圾袋继续运动，至条形槽后段，此时的垃圾袋，有两层收口，两层收口间，有两层封口。

材料选择。垃圾桶的材料主要有塑料、金属（不锈钢、不锈铁、锌铁等等）、木材及混泥土。考虑到金属材料虽易加工，但价格高、质量大且户外容易生锈腐蚀，不是最佳选择。木材不易加工，易变形、腐蚀，且烟头类垃圾放入后易引起火灾。混泥土垃圾桶一般浇筑在户外公共场合的地面上，不易被偷盗。综合考虑，塑料可塑性强，易于加工，且价格便宜，质量轻。因此，该款垃圾桶零部件均采用塑料制成，除了分割机构处的刀片用不锈钢制成。

3.工作流程

当垃圾装满时，人踩压脚踏板5控制收口机构7、封装机构8、分割机构9的运动，以及底门11的打开，都是采用不同弹性的弹簧和钢丝绳10控制各机构的行程，具体行程为，踩压脚踏板5时，首先控制两个收口机构7工作，钢丝绳10和弹簧带动收口爪13收口，然后带动封装机构8水平板前移，对收口后的垃圾袋通过胶带封口，并利用条形槽中段的切带刀16切断胶带、条形槽后段的刀片切断垃圾袋。

切开后下部的垃圾袋顺着内桶2底部的斜面12从外桶1底门11掉出，上部的垃圾袋也已经封口，可以再次使用。

4.创新与特色

该实用新型自动封装垃圾桶主要的创新点如下。

（1）该产品只需一个原动力，即可完成打包，封装，弹出等一系列动作。

（2）结构简单，无需用电。安全，环保，低能耗。

（3）该产品内部大量使用软连接，能量传递效率高，结构紧凑。

（4）该产品使用异型垃圾袋，更换垃圾袋频率极低。

（5）该产品将人与垃圾基本隔离，有效阻止了细菌的传播。干净卫生。

（6）成本低廉，易于推广。

5.结语

该文设计的垃圾桶成功的解决了人们日常生活中所遇到的打包垃圾袋的烦恼，将人与垃圾基本隔离，有效地阻止了细菌的传播；结构简单，无需用电，只需要人踩踏脚踏板就可以完成自动封装的全部功能，实现了打包全过程，极其便利。该产品可以深入到我们生活的各个领域，使垃圾处理更加的人性化，智能化，让我们的生活更加美好和便利。

该垃圾桶已经获得实用新型专利，专利号ZL 2015 20470296.3。