□肖 帆 □宋秋紅 □陸 瑋

上海海洋大學 工程學院 上海 201306

雨傘快速風干收納裝置的優(yōu)化設計

□肖 帆 □宋秋紅 □陸 瑋

上海海洋大學 工程學院 上海 201306

對雨傘快速風干收納裝置進行了介紹，并對風干結構與收納結構進行了優(yōu)化。裝置以風干為原理，解決了傳統(tǒng)以離心力為原理的類似裝置占地面積較大、運行過程產生噪聲、甩干過程存在不可知危險等問題。

雨傘；風干；收納；設計

下雨天人們都會遇到如何收納潮濕雨傘的問題，不正確的收納方式會造成雨傘損壞，且占地面積大。為了解決這些問題，對現有處理方法進行分析，提出了雨傘快速風干收納裝置結構優(yōu)化設計方案。該方案是在目前現有雨傘甩干裝置[1-2]、雨傘甩干桶[2]的基礎上進行的改進和創(chuàng)新，核心是由電動機高速轉動帶動風扇旋轉，使大量的風通過導流板形成螺旋狀氣流，氣流吹拂至傘面，將傘面上的雨水帶走。這一設計可以短時間內安全、快速、環(huán)保地風干雨傘，從而解決了濕雨傘難收納的問題。

研究主要包括以下內容。

（1）濕雨傘風干到何種程度為佳，風干程度不足，裝置意義不大，過度風干，又會造成浪費。

（2）多把雨傘同時風干如何固定雨傘。

（3）雨傘風干后留下的雨水如何處理。

（4）涉及水和電，如何保證安全性。

（5）使用過程中是否會因為電動機和風扇運轉而產生振動，進而導致裝置損壞和發(fā)出噪聲。

1 雨傘風干收納裝置總體設計

該機械裝置外形由一個圓桶加半個圓桶組成，如圖1所示。裝置上方的半個圓桶中包含了內部核心結構、操作面板，以及雨傘掛鉤等。裝置下方的空心圓桶中包含了雨傘桶和雨水收集器。內部核心結構中，由電動機輸出功率使風扇快速轉動，使風吹過雨傘傘面，將雨傘傘面上的水滴吹落至裝置底部凹形雨水收集器中。濕雨傘放置在裝置上半部分的活動掛鉤上。裝置內部的傳感器將具體的風速、溫度、濕度等數據傳達至操作面板，使裝置達到智能可控的目的。整個裝置傳動簡單，運行流暢，無復雜機械傳動機構。

圖1 裝置整體視圖

2 結構設計

2.1 雨傘桶及雨水收集器

設計的雨傘桶如圖2所示，為了使收納空間最大化，將雨傘桶設計為圓桶狀，雨傘和雨傘之間可緊密依靠，盡量利用整個裝置的內部空間。雨傘桶的上、下兩部分別有一個半圓形缺口，上半部缺口方便雨傘斜向插入，下半部缺口則與雨水收集器配套。雨水收集器和雨傘桶采用簡單的機械連接，兩者平時為一體式，當需要將收集的雨水排放時，可將兩者分離。雨水收集器如圖3所示。在參考相關文獻[3-5]后，筆者做出如下設計：位于裝置最底部的雨水收集器類似于抽屜，當其中的水達到一定量后，可以將雨水收集器從整個裝置中抽出倒掉。雨水收集器形狀類似于碗壁形，當雨水被風扇從雨傘傘面吹至雨傘桶壁后，雨水從光滑的桶壁慢慢滑落，最終滑落至底部的凹形雨水收集器中。采用碗壁形設計，可以使桶內氣流形成U形循環(huán)，減小動能損耗。

2.2 風扇及導流

為了使雨傘風干效率最大化，參考了相關文獻[6-7]。設計了如圖4所示的結構。風扇位于整個裝置正上方，將氣流從裝置正上方豎直吹下，氣流沿著桶壁在U形循環(huán)合流的作用下，最大效率地吹落傘面上的水。扇葉的形狀如圖5所示，該形狀能夠充分利用空間，增大吹風效率。同時還設計了一塊導流板，導流板由多條平行斜線組成，能夠使風扇吹出的氣流形成一定角度，延長氣流在桶內的流動時間，形成一股類似于螺旋狀不斷上升的氣流。

2.3 雨傘掛鉤

為了能夠使雨傘在風干過程中得到有效固定，而不至于左右擺動，筆者在充分利用裝置容積的情況下，設計了如圖6所示的雨傘掛鉤。利用類似超市貨品掛鉤的原理，在裝置上半部缺口的壁面上安裝了兩排長短不一的雨傘掛鉤，以滿足不同型號雨傘的需求。這些掛鉤是活動的，可以拆卸，也可以增加，便于根據實際需求進行更改。同時，這些掛鉤后期也可改為鎖扣形式的掛鉤，以增加防盜、防錯拿等功能。

圖2 雨傘桶三視圖

圖3 雨水收集器三視圖

圖4 風扇及導流結構效果圖

圖5 扇葉結構圖

圖6 雨傘掛鉤效果圖

2.4 操作面板

操作面板是整個裝置的操控中心，如圖7所示。通過操作面板上的兩個按鈕和一個旋鈕，可以調節(jié)風扇的轉速，控制整個裝置的開啟和關閉。在操作面板的中央有一個液晶顯示屏，參考相關文獻[8-10]，設計為顯示當前雨傘桶內的溫度、濕度和風速情況。操作者通過這些數據的變化，可以判斷濕雨傘是否已完全風干。同時還設計了報警裝置，一旦桶內的濕度或風速超過最高閾值，整個裝置即會立即關閉。相關數據由雨傘桶和雨水收集器中的傳感器獲得，然后在顯示屏上顯示，該智能化裝置是設計難點，筆者只做了初步嘗試，將來還可以應用單片機使整個裝置更智能化，以進一步完善功能。

圖7 操作面板示意圖

3 結束語

筆者所設計的雨傘風干收納裝置與目前已有的裝置相比，在雨傘放置、桶結構、風能利用和雨水排放等方面有一定優(yōu)化和創(chuàng)新。當然，還存在部分問題有待進一步改進解決，如各部件傳動數據的計算，電動機、裝置材料的選擇，操作系統(tǒng)的設計等。希望后續(xù)研究工作能夠使筆者所述裝置便攜化、小型化、智能化，使其不僅能夠安裝于大型公共場所，而且還能成為一種新型智能家居工具，給大眾生活帶來方便。

[1] 申海,朱清德,黃麗.雨傘甩干裝置結構設計[J].科技視界, 2013（31）：355，384.

[2] 黃麗，龔海清.雨傘甩干裝置的探討[J].科技致富向導, 2012(32)：85.

[3]王守長.雨傘甩干筒[J].中小企業(yè)科技信息,1996（10）：27.

[4]谷唯實.一種簡易的新型雨水過濾裝置的小試實驗分析[J].環(huán)境科學導刊,2015,34(6)：55-62.

[5]徐軍紅，劉舜.屋面雨水收集回用的應用分析[J].給水排水,2010,36（增刊）：117-119.

[6]楊俊，武美萍，葉建友，等.風力機葉片氣動設計與結構研究[J].機械制造,2014，52(12)：5-8.

[7]謝昱北，肖加奇，黃濤.二次換熱無感空氣循環(huán)烘箱設計[J].機械制造，2013，51（6）：66-68.

[8]張偉東.傳感器在工業(yè)自動化領域中的應用[J].裝備機械, 2003（3）：43-45.

[9]江利，黃得松.一種新型CMOS集成溫度傳感器的設計[J].上海電氣技術,2008,1(2)：30-34.

[10]袁曉溪.基于單片機的LED顯示系統(tǒng)[D].長春：吉林大學, 2015.

中廣核攜手上海電氣提速智能核電建設

據中國證券網報道，近日，中國廣核集團與上海電氣在深圳簽署智能核電聯合推進框架協(xié)議，這一協(xié)議的簽訂是將“互聯網+”從設計建造企業(yè)延伸至核電裝備產業(yè)鏈及其制造流程的有益探索與實踐，將實現設計三維模型與制造工藝流程的無縫銜接，提升核電裝備制造的智能化水平。

Introduced an umbrella container for fast air dry and storage and its air-drying and storage structure was optimized.This means takes the air drying principle to overcome several disadvantages appeared in traditional devices operated by centrifugal force with similar functions i.e.large floor space,noise during operation,unknown risks during drying process.

Umbrella；Air Drying；Storage；Design

TH122

A

1672-0555（2016）04-031-03

2016年5月

肖帆（1995—），男，在讀本科