智能窗戶除塵器

摘 要：本文提出一種具有智能化的窗戶除塵器，可以方便地解決高層建筑外墻及窗戶玻璃的清洗問題。此除塵器主要由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、張緊裝置、除塵毛刷輥、灰塵傳感器、滑輪等組成。其優(yōu)點(diǎn)在于通過智能化控制取代原始的人為高空作業(yè)，用機(jī)器代替人力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化除塵。

關(guān)鍵詞：智能化； 自動(dòng)化； 窗戶除塵器； 清潔

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文獻(xiàn)編號(hào)：1006-3315（2011）11-174-001

一、引言

據(jù)調(diào)研，目前用于建筑外墻除塵大都需要高空作業(yè)，而高空作業(yè)對從業(yè)人員的要求比較高，且從事高空作業(yè)危險(xiǎn)系數(shù)極大。目前國家越來越重視人性化問題，因此對于此種高危的除塵方式已明顯不適用。當(dāng)前這種供需關(guān)系明顯不匹配，基于此，我們設(shè)計(jì)出一種具有智能化功能的窗戶除塵器，它能代替人員高空作業(yè)，大大降低了危險(xiǎn)程度。

二、基本構(gòu)想

灰塵傳感器一旦檢測到外墻表面有灰塵，電路自動(dòng)接通，電機(jī)工作，帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)張緊裝置，帶動(dòng)鋼絲繩的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使得毛刷下移，當(dāng)毛刷運(yùn)動(dòng)到最底層時(shí)，通過行程開關(guān)控制電路的通斷，以及繼電器互鎖來控制電機(jī)的反轉(zhuǎn)，使得毛刷上下移動(dòng)，當(dāng)灰塵傳感器檢測到外墻表面已干凈時(shí)，傳感器將迫使電路斷開，除塵完畢。

三、智能窗戶除塵器的模型

該智能窗戶除塵器按功能大體分為驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、傳動(dòng)裝置、反饋裝置四個(gè)部分。

用電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，緊線器作為張緊裝置，鋼絲繩和上部的滾筒、下部的滑輪一起構(gòu)成傳動(dòng)裝置，行程開關(guān)與灰塵傳感器作為反饋裝置，用來控制電機(jī)的運(yùn)作。（如圖1）當(dāng)灰塵傳感器檢測到底層外墻表面的灰塵達(dá)到設(shè)定的最大值時(shí)，電路導(dǎo)通，電機(jī)工作，帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，使得傳送裝置（鋼絲繩）運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)毛刷的移動(dòng)。當(dāng)毛刷運(yùn)動(dòng)到最底層時(shí)，由于下部行程開關(guān)自動(dòng)斷開，上部的行程開關(guān)閉合，通過電路的變化來使得電機(jī)反轉(zhuǎn)，從而使得毛刷上移。這樣，毛刷就在上下樓層墻面之間不停地移動(dòng)，從而達(dá)到除塵的效果。當(dāng)灰塵傳感器檢測到底層外墻表面灰塵小于設(shè)定的最低值時(shí)，通過電路控制，使得電路斷開，但此時(shí)電機(jī)將繼續(xù)反轉(zhuǎn)，毛刷向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，電機(jī)停止工作，整個(gè)除塵過程結(jié)束。

四、智能窗戶除塵器的電路控制分析

要達(dá)到以上效果，必須通過有效的電路來實(shí)現(xiàn)。為此，我們設(shè)計(jì)出如圖2所示的電路圖。我們選用減速電機(jī)，安裝在頂層。兩個(gè)中間繼電器，其中KA1、KA2、KA6、KA7為常開觸點(diǎn)，KA3、KA8為常閉觸點(diǎn)，KA4、KA5分別為兩中間繼電器的主觸點(diǎn)，利用兩個(gè)繼電器的互鎖原理。兩個(gè)行程開關(guān)SQ1、SQ2分別位于上下樓層。為了保證把整個(gè)墻面和窗戶的灰塵除凈，灰塵傳感器須安裝在底層，安裝該傳感器的關(guān)鍵點(diǎn)在于其閥值的調(diào)定，由于各地灰塵量以及除塵要求的不同，我們可以根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值來設(shè)定該灰塵傳感器工作的最大和最小值，從而控制電路的通斷。毛刷起始位于頂層，SQ1斷開，SQ2閉合，當(dāng)傳感器檢測到灰塵量達(dá)到一定的值時(shí)，傳感器開關(guān)閉合，主觸點(diǎn)KA4通電，繼電器1吸合，KA1、KA2閉合，KA3斷開，電機(jī)正轉(zhuǎn)，毛刷下移。當(dāng)毛刷運(yùn)動(dòng)到底層時(shí)，SQ2斷開，繼電器1跳開，KA4不通電，KA1、KA2斷開，KA3閉合，KA5通電，導(dǎo)致繼電器2吸合，KA8斷開，KA6、KA7閉合，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)。按照此原理，毛刷將在上下層之間循環(huán)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，直到將灰塵除干凈，此時(shí)，灰塵傳感器檢測到灰塵量低于某一值，傳感器開關(guān)斷開，繼電器2吸合，電機(jī)將反轉(zhuǎn)，直到毛刷運(yùn)動(dòng)到頂層時(shí)，SQ1斷開，整個(gè)電路斷開，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)除塵才最終結(jié)束。

五、可行性與合理性研究

據(jù)調(diào)研，一般住宅小區(qū)外墻一年清洗一次；高檔住宅區(qū)及寫字樓一年二次；高檔寫字樓一般一年四次以上；部分高檔專賣店及重點(diǎn)單位每個(gè)月清洗一次。一般的大廈都在50層左右，外墻面積可達(dá)2～3萬平方米，而目前物流公司所采用的吊繩式除塵方式價(jià)格為1元/平方米，一個(gè)大廈每年按兩次除塵算，那每年的費(fèi)用高達(dá)5萬余元。若是安裝我們這種設(shè)備，總費(fèi)用在8000塊錢左右，從長遠(yuǎn)角度看（以十年計(jì)算），至少能節(jié)約40萬的除塵費(fèi)用，大大降低了除塵成本，并且效率得到了明顯的提高，將危險(xiǎn)系數(shù)降到了最低。

六、優(yōu)越性設(shè)計(jì)

經(jīng)過我們的進(jìn)一步分析，對于一些墻面有凹凸的部分，我們可以在外墻面凸出位置安裝兩個(gè)變道滑輪，通過這兩個(gè)滑輪，可以有效防止由于墻面不平而導(dǎo)致鋼絲繩卡住的問題。另外，為防止鋼絲繩偏離而產(chǎn)生偏向角，我們可以在一定的距離處固定住鋼絲繩的方向，使其保持豎直狀態(tài)，從而有利于毛刷除塵。

我們選用的毛刷采用工程塑料制造，刷絲采用高彈性尼龍絲，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，刷絲不會(huì)變形，細(xì)膩的尼龍刷絲更能保護(hù)被除塵的材料表面無劃痕及刮傷，刷輥同心度高，使用起來噪音極小并最大限度減少損耗以及延長整體設(shè)備的使用壽命。為了便于更好地達(dá)到除塵效果，我們安裝的除塵毛刷輥可以隨時(shí)的便于更換，根據(jù)不同建筑結(jié)構(gòu)與墻面材質(zhì)，針對污垢與物體表面結(jié)合力，我們第一次可以將毛刷輥浸入石灰水后再使用，第二次將毛刷輥浸入清水后使用，從而更好的保護(hù)墻面，達(dá)到最佳的除塵效果。

七、結(jié)束語

此智能窗戶除塵器通過智能化控制取代原先的人為高空作業(yè)，用機(jī)器代替人力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化除塵，可以方便地解決高層建筑外墻及窗戶玻璃的清洗問題。其成本低，設(shè)備輕便，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化除塵，且效果明顯，不失為大、中型建筑外墻清洗的首選。

參考文獻(xiàn)：

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