一种自清洁窗户的研发设计

刘子民 林坚 罗滔

摘要：本文介绍了一种自动清洁窗户设计，通过位于窗户顶部的喷口部分的喷水装置自动打开对玻璃表面进行喷水湿润的初步处理，清洁部分内安装的清洁液胶管通过喷头将清洗液喷在刮水器上，同时相应的刮水器对窗户进行有效清洁;在电机带动下安装在同步带上的升降装置带动刮水器作上下的反复运动，在运动的过程中实现窗户自上而下的清洁。通过单片机过滤蓄水部分将清洁过程中的水进行过滤，并将已经过滤清洁好的水存储在窗户底部的蓄水装置实现对水资源的循环使用。

关键词：自动清洁;高空安全

一、设计背景

随着社会的发展城市化区域越来越大，城市的建设也越来越完善，为了保证高楼内的透光性和减低高楼承重，高楼通常会使用玻璃代替墙体，如何清洁高楼玻璃成了一件不仅危险而且麻烦的事。现如今大部分的高楼擦窗都还是人工清洁，这就需要专门的擦窗人员进行高空作业，存在一定的全隐患，这就使得智能搞效的高楼窗户的清洁装置越来越具有市场潜力。 目前产品有磁力擦窗器、U型擦窗器、擦窗机器人等，但普遍存在使用时可能会出现受力点不均匀、价格昂贵、存在安全隐患等问题。

二、整体设计

如图1所示是利用Solidworks建模软件绘制的高层玻璃窗户清洁器的3D结构示意图。从图1中可以看其结构组成。根据调查我们得知一般家用窗户（平推窗）的尺寸大小为0.8m*1.2m，所以我们考虑利用模块化的方式代替整窗户，或者镶嵌在高层写字楼的玻璃隔板中，比起挂在外面的装置安全性更高。内置的玻璃可以做成有一定弧度的玻璃板，提高玻璃清洁能力。此产品利用电机、单片机等模块实现更多智能化的功能，清洗装置中安装了的喷水和刮水器的装置从而实现了窗户玻璃的自动清洁。

三、工作流程

首先是位于窗户顶部的喷口部分的喷水装置会自动打开先对玻璃表面进行喷水湿润的初步处理，其次清洁部分内安装的清洁液胶管通过喷头将清洗液喷在刮水器上，同时相应的从而方便后面刮水器对窗户的有效清洁;在电机带动下安装在同步带上的升降装置带动刮水器作上下的反复运动，在运动的过程中实现窗户自上而下的清洁。在使用完毕后，刮水器自動回到窗框外侧的上檐，这样就不会影响到用户对窗户的观感。单片机会控制电机让过滤蓄水部分将清洁过程中的水进行过滤，并将已经过滤清洁好的水存储在窗户底部的蓄水装置实现对水资源的循环使用。

四、创新点

（一）喷口部分，该部分功能包括喷水头、上行蓄水池，喷水头采用了锥形的设计：大口径进水，小口径出水。这样设计的喷水头可以提高喷出的水的压力。喷水口的位置交错分布，从而使喷出的水可以覆盖更广的窗户面。

（二）升降部分设计，升降装置是由做支撑的40*40型材、同步带、主动轮、从动轮以及连接清洁部分的升降移动的装置组成。电机的转动带动主动轮进行旋转，同时主动轮带动与从动轮外啮合的同步带开始运动，升降移动装置固定在同步带上的，如图表 2从而实现雨刷的上下移动，齿轮同步带的效率高且噪声小，因此升降装置在上下移动的过程中不会发出大的噪声影响用户的正常生活，可以给用户带来更加舒适的生活环境。

（三）清洁部分，该部分由喷水头、刮水器、清洗液胶管、水胶管以及外壳组成，在外壳装置内部设置有清洁液胶管和水胶管提高清洁装置的局部清洁能力，

（四）过滤及蓄水部分，该部分功能包括对清洁过程留下的水进行过滤、在下雨天蓄水，保证装置低能耗运转。其中，过滤器的设计制作尤为重要，设计成有一定坡度的槽形过滤器，在过滤器尾部可以插入一个可控开闭的在过阀门，通过PLC控制设计成在大雨天时自动关闭，这样设计不仅可以充分清洁过滤网防止过滤装置堵塞，而且可以提高过滤后储蓄水的质量。

五、结束语

高楼窗户清洁装置具有很大的市场针对以上问题，设计一种操作方便、效率高、安全可靠的高层玻璃窗户清洁装置，可以方便地清洁窗户玻璃的外侧，并且代替人工清洁实现节约时间，减少资源消耗。

参考文献：

[1]俞崇德，叶开国，廖文斌，张林，杨丙辉.家用喷水式窗户玻璃清洁器的设计[J].科技创新与应用，2018，9：38～39.

[2]郑耀翔.磁性擦窗器[J].磁性材料及器件，1985，3：74.

[3]我国自主研发的首款擦窗机器人面世[J].机械，2011，38（11） ：84.

经费来源：广西大学生创业训练自清洁窗户202010595348项目成果。