李曉燕，能文凱，范微波

（江西機電職業(yè)技術(shù)學院，江西 南昌 330013）

玻璃具有高透明度、較好的機械強度、穩(wěn)定的化學特性和熱傳導率較高等優(yōu)良性能，因此玻璃制品作為透光隔風隔溫材料廣泛應用于現(xiàn)代建筑[1]。 伴隨著人民生活水平日益增長，人們對工作生活環(huán)境更多地追求明亮舒適的風格，窗子的面積也在變大。 可是由于空氣污染、塵土飛揚等環(huán)境問題，玻璃上會沉淀很多的灰塵導致透明度降低，必須及時清洗才能恢復原狀。 通常玻璃清洗存在一些問題。 例如：工作量大且有一定的危險性、效率不高、污染環(huán)境等，目前市場上單一的玻璃清潔器具品種繁多，許多產(chǎn)品都能夠有效地使用，但常常需使用大量的清潔劑和清水清洗，產(chǎn)生的污水又不能被抹水擦頭完全吸收，污水順著玻璃窗流下就會對室內(nèi)外環(huán)境造成二次污染[2]。 這就需要一款設(shè)備，它既能滿足把玻璃窗清洗干凈又不產(chǎn)生二次污染并且使用方便，本項目研究對象是針對室內(nèi)玻璃窗清洗工具，集噴灑水霧、擦洗玻璃和清除污水于一體，并適用于較大面積玻璃窗的組合玻璃清洗器。

1 設(shè)計理念

1.1 玻璃窗清洗一般流程

1)使用噴水槍(壺)沖洗玻璃表面；2)然后用高壓噴瓶將配好的玻璃清潔劑溶液均勻噴到玻璃上；3)用云石鏟刀和清潔刷子清除玻璃上頑固的污漬；4) 再次使用噴水槍(壺)沖洗玻璃表面；5)用玻璃刮將玻璃表面的水痕擦干。

1.2 玻璃清潔的新概念

調(diào)研分析建筑玻璃的特性并且了解清洗玻璃的常規(guī)方法，針對現(xiàn)有清洗方法弊端，得出應用“噴水霧浸潤污垢，用少量清水和清潔擦頭剝離污垢并吸收清除污水”的玻璃清潔方法，研究制造組合玻璃清洗器產(chǎn)品[3]。

構(gòu)思如下： 制造選用不同功能的器具高效完成任務清潔玻璃，手動加壓方式為動力通過噴嘴將水霧化，手控開關(guān)控制噴霧水量濕潤窗玻璃表面，用海綿擦頭將浸濕的污物剝離并吸附，放入清水桶洗凈濾干可再次使用，最后用橡膠刮片將玻璃表面殘留水漬刮凈，水漬被橡膠刮片下方的海綿頭吸收，整個清洗過程應該無污水流下，各種工具與操作桿能夠快速更換，操作桿采用可快速拆卸的多節(jié)加長式，以滿足較大面積清洗要求。

2 設(shè)計方案

根據(jù)玻璃清潔程序：霧化浸潤、剝離污垢、清除污垢、刮除水分，設(shè)計選取完成各項程序的清洗工具和加長桿等輔助器具，產(chǎn)品組成如圖1 所示。 為各種清洗工具與加長桿之間快換聯(lián)接，噴霧器與加長桿頭的聯(lián)接支架設(shè)計選型，加長桿自身的設(shè)計選型。聯(lián)接方式確定，清洗作業(yè)的順暢，噴霧和清潔有無死角，加長桿調(diào)節(jié)自如問題。

圖1 產(chǎn)品組成

1）霧化裝置與清潔液用于霧化浸潤程序：通過加壓裝置將清潔液以水霧形式噴灑在玻璃表面浸潤污垢，關(guān)鍵在于控制噴水量不能有水流下流。 壓力裝置由加壓容器、壓力管路和噴霧頭組成。 壓力容器裝配有手動加壓桿、壓力表及限壓閥等，加壓后形成密封環(huán)境，點開噴霧閥將清潔液通過管路壓向噴霧頭，噴頭的噴水密度可調(diào)，且與系統(tǒng)壓力值相關(guān)。 清潔液以清水為主，調(diào)制少量洗潔精，洗潔精用量與品種視對象玻璃情況而定，一般塵垢加入洗潔精即可，有廚房油煙者則需另加入除油劑等[4]。

2）剝離污垢程序：用手動或者電動工具剝離污垢，必要時使用刮刀清除頑固污垢。 剝離清污的工具首選是便于清洗的絨布擦板，特點是重量輕，轉(zhuǎn)向靈活，擦洗后放入與之配套清潔桶內(nèi)清洗濾干又能再次使用；其次是海綿擦頭，吸水能力強但是重量較大，清洗濾干不夠方便；電動擦洗頭的設(shè)計由防水電機帶動刷子快速旋轉(zhuǎn)，能有效剝離污垢但存在不安全因素，重量較前兩種最大；刮刀用于以前擦洗頭無法清除的頑固污垢。

3）清除污垢程序：清除玻璃表面的浮垢。 用絨布擦板或者綿擦頭吸附玻璃表面的浮垢，擦頭經(jīng)過清洗濾干后再次反復直到帶走全部污垢。 本程序和前一程序反復交叉進行。

4）刮除水分程序：使用刮片吸水頭將玻璃表面上的少量水分刮除干凈并由海綿卷吸收。 擦洗后的玻璃表面會留下少量水漬，刮除后玻璃表面才能通透明亮。 刮片吸水擦頭的刮片材料柔韌具彈性，施加一定力度壓下緊貼玻璃表面時發(fā)生變形，向下拖動有效刮除水分，流下的水被海綿卷棒吸收，如圖2 所示。

圖2 刮片吸水器工作圖

5）加長桿和快換聯(lián)接器：在清洗頭與支撐桿之間應用快換聯(lián)接器，方便更換，多節(jié)支撐桿使得清潔范圍擴大。為了方便更換不同的清潔工具和增減支撐桿節(jié)數(shù)，設(shè)計了快換聯(lián)接器，多節(jié)支撐桿選用強度高、耐腐蝕，質(zhì)量輕的炭纖維材料，在2.5m 清潔范圍內(nèi)作用使用基礎(chǔ)桿，每增加一節(jié)加長桿可擴大0.6m，同時手中工具重量也增重了。

6)貯存小車：將以上各項工具收納于小車，便于清潔操作時搬運與使用完成后的收藏。

3 試驗與改進過程

組合玻璃清潔器組裝后進行擦洗玻璃試驗，確認其使用參數(shù)以及相關(guān)配置。 選取凈空高度5m 玻璃窗進行清潔試驗，完成以下試驗內(nèi)容：

1） 測試加壓裝置的壓力對噴霧密度與噴霧量的影響，確定最適合的壓力參數(shù)。 經(jīng)過對0～5m 高度范圍，1bar～3.5bar 工作壓力噴霧測試，根據(jù)噴霧密度與噴霧量記錄數(shù)據(jù)分析確定，高度對其影響很小幾乎可以忽略不計，工作壓力在2.5bar～3bar 時最為合適。

2）除污試驗：檢驗剝離、清除污垢性能以及擦洗刷頭清洗去水效能。 除污過程就是用吸水棉擦板將附著玻璃表面的污垢滑動試除，如果玻璃表面仍有少許頑固污漬，可換用刮刀或電動刷剝離，吸附污垢的擦板在清洗桶中清洗擠干后再次重復，人工力量只要操持擦板與玻璃表面貼緊和移動，一般成人容易做到，兩到三次即可擦除干凈，整個除污過程無污水流下，清洗擦板也無需沾染人手，操作簡便[5]。

3）刮水試驗：刮去玻璃表面殘留水漬，驗證刮水效果，驗證刮水工具使用是否順手。 擦洗后的玻璃表面會留下少量水漬，施加一定力量在刮水器的刮片，產(chǎn)生一定角度變形，使其與玻璃表面緊密貼合，從上到下緩慢移動刮下的水珠被海綿棒吸收，刮水過程完成。

4）測試擦洗工具與加長桿、桿與桿之間的快速拆裝性能，確定其的可操控性與使用性能。 在最初方案中加長桿采用常用的不銹鋼管螺紋聯(lián)接，桿長0.4m，但隨著加長桿節(jié)數(shù)增加，由于自重較大桿身出現(xiàn)較大的彎曲，難以控制清潔刷頭。 改進后加長桿材料選用碳纖維管，以彈簧扣鎖緊機構(gòu)固定，如圖3 所示，擦洗工具與操作桿、桿與桿之間實現(xiàn)快速拆裝，根據(jù)需要增減桿的節(jié)數(shù)，操作桿自重大幅度減小。 經(jīng)再次試驗，在進行高空清潔時，加長桿彎曲大大減小，能夠順利完成除污清洗刮水作業(yè)。

圖3 彈簧扣聯(lián)接器

4 結(jié)論

本項目組合玻璃清潔器經(jīng)多次試驗與改進，產(chǎn)品實現(xiàn)了“用霧化水充分浸濕污垢，用清潔擦頭剝離并清除污垢”這一理念，改進刮水裝置增加吸水綿，有效清理刮水時流下的水漬，能在高效清潔立面玻璃窗時基本沒有污水流下污染環(huán)境，采用彈簧扣鎖緊機構(gòu)讓更換清潔工具和加減加長桿時操作順暢簡便易行，達到“不污染環(huán)境，高效清洗較大高度或者距離的室內(nèi)外玻璃窗，減輕玻璃保潔的勞動強度”的研究目的，產(chǎn)品具有一定的新型實用性，本項目的研制應用推廣有望產(chǎn)生較好的市場前景和社會經(jīng)濟效益。