吊扇扇叶清灰装置设计

余 浩 李芳环 刘海峰 周 洁

（武昌工学院机械工程学院，湖北 武汉430065）

吊扇诞生最早可追溯到1882 年，直到现在依然活跃在公众视野，它一般安置于建筑空间内部顶端，打扫时常常成为被忽视的对象。吊扇作为很多家庭、大型厂房、养殖场、室内种植业等通风降温的设备，对促进空气流动、降温排湿等方面有着不俗的作用，但是吊扇在使用年限久了以后会出现集灰的现象，当集灰到达一定程度后，不仅会影响到吊扇的工作效率、影响美观，也会使吊扇的动平衡失调，进而影响到吊扇的使用寿命，也具有一定的安全隐患，而吊扇一般悬挂在高处，扇叶也不好固定，扇叶的灰尘清理十分困难。本装置为解决上述问题设计了吊扇扇叶清灰装置。

1 总体的结构及工作原理

1.1 总体结构设计

1.1.1 吊扇清灰装置的零件说明

针对生活中的吊扇清灰，分析其可行性，设计了初步方案，而后市场调研，最终确定设计方案：吊扇扇叶的清灰装置。包括：伸缩杆粗杆（1）、伸缩杆细杆（2）、连接柄（3）、承灰托盘（4）、上撑架（5）、吸尘泵（6）、输灰管（7）、落尘口（8）、轴承座（9）、橡胶滚轮（10）、上刷盘（11）、下刷盘（12）、上轴杆（13）、第一轮轮毂电机壳（14）、下轴杆（15）、第二轮毂电机壳（16）、夹紧区（17）、开关（18）、吊扇扇叶（19）。

1.1.2 零部件安装说明

伸缩杆粗杆、伸缩杆细杆为空心圆杆、伸缩杆细杆同心内嵌在伸缩杆粗杆内部，伸缩杆粗杆的内径和伸缩杆细杆的外径相等，伸缩杆粗杆上设有紧固螺栓，紧固螺栓的轴线垂直于伸缩杆粗杆的轴线，旋紧紧固螺栓，紧固螺栓的底部压紧伸缩杆粗杆以固定伸缩杆细杆和伸缩杆粗杆相对位置，该装置的伸缩杆细杆的上端通过螺栓夹紧固定有两个同心的圆环，两个圆环中，上方的圆环和一上撑架为一整体，上撑架为一水平的条板状结构，下方的圆环和一连接柄为一整体，连接柄为具有五度倾角的杆状结构，连接柄的另一端连接有一承灰托盘，承灰托盘为一上表面内凹的碗结构，承灰托盘的上顶面和水平面具有三十度的倾角，所述上撑架下方通过第一轮毂电机壳连接有一上刷盘，承灰托盘通过第二轮毂电机壳连接有一下刷盘（如图1）。

1.2 机构工作原理

该装置主要通过轮毂电机带动轮毂电机壳的旋转，带动刷盘与扇叶表面摩擦而清理扇叶外表面。调整好伸缩杆粗杆（1）、伸缩杆细杆（2）的总体长度，手持伸缩杆粗杆（3），移动装置整体，将需要清灰的吊扇扇叶（19）夹持在上刷盘（11）和下刷盘（12）之间（如图2），上刷盘和下刷盘之间会压迫夹持吊扇扇叶（19），其中夹紧区（17）会拥有比上刷盘和下刷盘其他接触区域更大的夹紧力，可以保证有效的将扇叶表面沉积灰尘清理干净。

进行清灰时，调整好伸缩杆粗杆、伸缩杆细杆的总体长度，手持伸缩杆粗杆，移动装置整体，将需要清灰的吊扇扇叶夹持在上刷盘和下刷盘之间，上刷盘和下刷盘之间会压迫夹持吊扇扇叶，其中夹紧区会拥有比上刷盘和下刷盘其他接触区域更大的夹紧力，再打开开关，第二轮毂电机、第一轮毂电机和吸尘泵通电工作，第一轮毂电机、第二轮毂电机通过第一轮毂电机壳（14）、第二轮毂电机壳带（16）动上刷盘、下刷盘同向转动，上刷盘、下刷盘上的刷毛对吊扇扇叶的上下两个面进行刷灰清灰处理，一些重量大的灰尘和泥土会被承灰托盘（4）所承接，并由落尘口（8）被吸尘泵（6）吸取到输灰管（7）内，输灰管外接集灰盒或者浸水盒（盒中盛有水，输灰管的管口位于液面以下，输灰管输送的灰尘会溶解或者沉淀在水中）将灰尘收集，扇叶叶片边缘会贴在橡胶滚轮（10）的外圆面，这样就能保证在对吊扇扇叶清灰时，扇叶不会随意转动而会跟随用者转动所操控的装置移动，此时即完成了单片扇叶的清理。清理下一片吊扇扇叶时，需关闭开关后，取下装置，重复上述操作进行下一个吊扇扇叶的清理。

2 关键部件的设计及特点

2.1 装置主要组成部分

该装置外形整体结合吊扇使用场所以及实际清理吊扇灰尘而设计的，装置主要是由伸缩杆装置、轮毂电机装置、吸尘泵装置等部分构成。

2.2 部分装置的特点

2.2.1 伸缩杆装置

主要由伸缩杆粗杆、伸缩杆细杆、轴承座、橡胶滚轮架等部分组成，所述伸缩杆细杆上连接有两组平行的轴承座，两个轴承座之间通过轴承共同连接有一轴杆，轴杆上嵌套有一橡胶滚轮。伸缩杆粗杆的下端上嵌合有一开关(18)，开关为双路自锁开关，所述的第二轮毂电机、第一轮毂电机和吸尘泵(6)的输电端均通过导线并联在开关一端的两个接电口上，开关另一端的两个接电口通过导线连接在外接直流电源上。该部分主要设计创新在于橡胶滚轮的应用，第二轮毂电机、第一轮毂电机转动时，夹紧区会作用在扇叶上有一个方向为指向橡胶滚轮的侧的一个切向力，被清灰的吊扇扇叶会有一个靠近橡胶滚轮的力，会贴在橡胶滚轮的外圆面，这样就能保证在对吊扇扇叶清灰时，扇叶不会随意转动而会跟随用者转动所操控的装置移动。而橡胶滚轮可以转动，可以保证轮毂电机负责的装置部分在沿着狭长的吊扇扇叶的长径（较长的边）运动时，橡胶滚轮可以辅助装置相对于吊扇扇叶长径运动，以免切向力使吊扇扇叶给装置造成压迫增大摩擦力，使装置移动滞缓不流畅。

2.2.2 轮毂电机装置

轮毂电机是定子和转子和普通电机相反的电机结构，它的轴杆是定子、机壳为转子，上轴杆上部内嵌固定在上撑架内部，上轴杆垂直于上撑架，轮毂电机的机壳也就是第一轮毂电机壳下方连接有上刷盘，上刷盘的上部采用塑料制作的圆台结构，上刷盘的下部填充有弹性的刷毛，刷毛之间的间距不得小于一毫米。下轴杆下部内嵌固定在承灰托盘中，在装置的侧视方向，（如图3）下轴杆相对于伸缩杆细杆会有五度的偏转，轮毂电机的机壳也就是第二轮毂电机壳上方连接有下刷盘，下刷盘的下部采用塑料制作的圆台结构，下刷盘的上部填充有弹性的刷毛，刷毛之间的间距不得小于一毫米，致使下刷盘刷毛上表面一侧和上刷盘下表面刷毛面贴合，下刷盘刷毛上表面一侧和上刷盘下表面刷毛面重合，致使重合部分的上刷盘和下刷盘之间的刷毛会相互穿插，使重合部分形成一个夹紧区，扇叶即可被上、下刷盘压紧，对扇叶表面有效压应力可以确保吊扇叶片不晃动，结合轮毂电机，灰尘可被有效清理。

2.3 吸尘泵装置

伸缩杆粗杆竖直放置时，承灰托盘的最低点开设有一小孔，形成一落尘口，落尘口的外部通过管道连接有一吸尘泵，吸尘泵的另一端通过一软质的输灰管连接。输灰管口埋入水盆即可溶解灰尘，经济效益高，同时装置小巧轻便，简洁实用。

3 结论

本装置主要实现的是对吊扇清灰的合理利用，整个装置专用于吊扇清理，有效清理吊扇扇叶灰尘，而且清理效率高：在清理时，因为夹紧区的设立防止扇叶脱位，有利于扇叶的相对位置固定，提高清理效率。应用范围广。金属和塑料搭配框架结构让装置安全而轻便，多零件构成易于保养，可长期循环利用。