韓志博，王玉勤，倪小強(qiáng)，張皓東，羅 健

（巢湖學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

生活垃圾在微生物的代謝作用下發(fā)生分解，其中的有機(jī)物分別轉(zhuǎn)化為HS、CH3SH 和揮發(fā)性有機(jī)酸等惡臭氣體[1-3]。這些氣體揮發(fā)性較大，易擴(kuò)散在大氣中，而且部分氣體有毒、刺激性氣味大，嚴(yán)重影響了人們對(duì)美好生活的體驗(yàn)，同時(shí)這些有害氣體也會(huì)對(duì)環(huán)境以及人和動(dòng)物造成傷害[4]。傳統(tǒng)垃圾桶一般為翻蓋式垃圾桶，在向其中傾倒垃圾時(shí)需要整體打開桶蓋，部分用戶為了使用便捷甚至直接拆除桶蓋，無法阻止桶內(nèi)惡臭味外散。而密封性較好的垃圾桶，則存在著難以直觀得知桶內(nèi)垃圾存有量和難以定期清洗的缺點(diǎn)。為解決上述問題，本文提出一種防臭自升降垃圾桶，其桶蓋可隨著桶內(nèi)垃圾存有量的增多而向上移動(dòng)，具有可拆卸、密封性較強(qiáng)的特點(diǎn)，能有效防止桶內(nèi)的惡臭氣體外散并且能直觀得知桶內(nèi)垃圾的存有量。

1 防臭自升降垃圾桶的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1 所示，防臭自升降垃圾桶包括桶蓋、桶體、液壓升降組件3 個(gè)模塊。3 個(gè)滑輪呈等幅布局分布在桶體底端面，推手設(shè)置在桶體上端邊緣處方便清潔工轉(zhuǎn)運(yùn)垃圾桶。桶蓋包括蓋板、扭轉(zhuǎn)彈簧、位移傳感器、密封膠圈、紫外線殺菌燈、制動(dòng)裝置、快拆螺栓、電源倉(cāng)和合頁(yè)；蓋板與扭轉(zhuǎn)彈簧、合頁(yè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)垃圾入桶即關(guān)閉桶蓋；快拆螺栓將桶蓋與液壓升降組件結(jié)合，在垃圾的重力作用下，液壓升降組件驅(qū)動(dòng)原始位置在桶體中部的桶蓋上升，桶蓋上升到桶體頂部即垃圾桶達(dá)到最大容量；位移傳感器與制動(dòng)裝置相結(jié)合從而精準(zhǔn)控制桶蓋與垃圾之間的距離，具體結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖1 垃圾桶外觀視圖

2 防臭自升降垃圾桶桶蓋設(shè)計(jì)

桶蓋是防臭自升降垃圾桶的核心部件，由2 個(gè)半圓形蓋板構(gòu)成，如圖3 所示，主要包括蓋板、扭轉(zhuǎn)彈簧、位移傳感器、桶蓋密封膠圈、紫外線殺菌燈、制動(dòng)裝置、快拆螺栓、電源倉(cāng)和合頁(yè)等零件。2 個(gè)桶蓋蓋板與扭轉(zhuǎn)彈簧相配合，同時(shí)通過合頁(yè)與桶蓋相連。當(dāng)垃圾落在桶蓋蓋板上時(shí)，由于重力作用，桶蓋蓋板打開。垃圾入桶后，由扭轉(zhuǎn)彈簧為桶蓋蓋板提供回程動(dòng)力使得桶蓋蓋板復(fù)位，實(shí)現(xiàn)垃圾入桶后即刻關(guān)閉桶蓋蓋板，從而有效防止桶內(nèi)臭味向外擴(kuò)散。本設(shè)計(jì)采用90°扭轉(zhuǎn)彈簧，其固定側(cè)力臂長(zhǎng)度與施力側(cè)力臂長(zhǎng)度均需根據(jù)桶蓋的大小確定。制動(dòng)裝置采用摩擦制動(dòng)器，其原理是摩擦制動(dòng)器通過接觸摩擦達(dá)到減速或是制動(dòng)的效果[5]。位移傳感器安裝在桶蓋內(nèi)側(cè)。位移傳感器將其收集到的數(shù)據(jù)通過電信號(hào)傳遞給安裝在桶蓋內(nèi)側(cè)的制動(dòng)裝置，從而精準(zhǔn)控制防臭自升降垃圾桶桶內(nèi)垃圾上表面與桶蓋的距離，實(shí)現(xiàn)不必打開桶蓋即可得知桶內(nèi)垃圾量存有量的功能。為保證桶蓋的密封性，特選用了2 條O 型橡膠密封圈，對(duì)稱分布在桶蓋側(cè)壁。桶蓋側(cè)面上部對(duì)稱分布兩個(gè)凸臺(tái)，快拆螺栓通過凸臺(tái)中央光孔與液壓升降組件中的液壓推桿連接，實(shí)現(xiàn)桶蓋快速拆裝。制動(dòng)裝置位于桶蓋內(nèi)側(cè)，在接收到位移傳感器感知距離信號(hào)經(jīng)處理后及時(shí)制動(dòng)。電源倉(cāng)設(shè)置在桶蓋靠近邊緣位置，凹槽的設(shè)計(jì)為電源提供安裝位點(diǎn)，使用過程中采用可充電電池，為紫外線殺菌燈以及制動(dòng)裝置供能。

圖2 垃圾桶剖視圖

圖3 防臭自升降垃圾桶桶蓋

3 液壓升降組件及其導(dǎo)軌設(shè)計(jì)

如圖4、圖5 所示，液壓升降組件包括液壓桿、液壓桿活塞、導(dǎo)軌密封板、桶內(nèi)承重板（位置如圖2）和桶內(nèi)承重板密封膠圈（位置如圖2）。桶壁內(nèi)側(cè)設(shè)置桶蓋和桶內(nèi)承重板，桶壁內(nèi)部對(duì)稱部位分別設(shè)置液壓桿和密封板導(dǎo)軌。兩導(dǎo)軌下部分平行但不相通、兩導(dǎo)軌上部分平行且相通。當(dāng)垃圾增多時(shí)，在重力作用下液壓裝置開始工作，帶動(dòng)桶蓋沿著密封液壓桿軌道上升。導(dǎo)軌密封板為L(zhǎng) 型板，連接在液壓桿活塞上方的液壓桿上，運(yùn)行時(shí)二者相對(duì)靜止，以防止桶內(nèi)垃圾進(jìn)入液壓桿和密封板導(dǎo)軌，從而影響液壓桿帶動(dòng)桶蓋的正常上下移動(dòng)。液壓桿頂部設(shè)有螺紋孔，通過快拆螺栓將桶蓋固定在液壓桿上?？觳鹇菟軌蚩焖俨鹦逗桶惭b，方便桶內(nèi)垃圾的傾倒和垃圾桶內(nèi)壁的清洗。桶內(nèi)承重板為圓柱狀、其直徑小于桶體的直徑以增強(qiáng)垃圾桶桶內(nèi)承重板下方桶壁的強(qiáng)度。桶蓋、桶內(nèi)承重板側(cè)壁均設(shè)置有O 型密封膠圈。通過缸筒與密封槽擠壓使其變形而產(chǎn)生預(yù)緊力，可有效防止徑向與軸向漏油[6]，保證桶內(nèi)、外完全隔絕，提高液壓升降組件的密封性。桶體底部設(shè)有液壓通孔，液壓桿和密封板導(dǎo)軌位于桶壁內(nèi)，為液壓桿和密封板提供運(yùn)行軌道。桶底液壓通孔將桶內(nèi)承重板下的液壓油與液壓桿活塞內(nèi)部的液壓油相通。

圖4 導(dǎo)軌部分剖視圖

圖5 液壓升降組件推桿主視圖

4 工作原理

防臭自升降垃圾桶在使用時(shí)，將垃圾放置在桶蓋上，由于垃圾的重力作用，蓋板向下傾斜一定角度使垃圾進(jìn)入桶內(nèi)。桶內(nèi)垃圾通過重力作用在桶內(nèi)承重板上迫使桶內(nèi)承重板下的液壓油通過桶底液壓通孔進(jìn)入桶壁促使液壓桿和液壓桿活塞上移進(jìn)而帶動(dòng)桶蓋上移。密封板隨液壓桿運(yùn)動(dòng)以防止桶內(nèi)垃圾進(jìn)入液壓桿和密封板導(dǎo)軌影響桶蓋上升或下降。制動(dòng)裝置、位移傳感器和電源倉(cāng)內(nèi)的電源組成系統(tǒng)共同控制桶蓋上移距離從而準(zhǔn)確顯示桶內(nèi)垃圾量。紫外線殺菌燈通過破壞細(xì)菌生理結(jié)構(gòu)可有效降低桶內(nèi)細(xì)菌數(shù)量，減少細(xì)菌對(duì)垃圾中有機(jī)物的分解，從根本上解決臭味外散的問題。桶蓋到達(dá)頂部后旋下快拆螺栓即可拆掉桶蓋以傾倒桶內(nèi)垃圾，清洗垃圾桶內(nèi)壁。垃圾傾倒后，旋上快拆螺栓以將桶蓋和液壓升降桿結(jié)合，在重力作用下，桶蓋下移至桶體中部，恢復(fù)初始狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

目前，隨著人們生活水平以及對(duì)美好生活體驗(yàn)追求的提高，傳統(tǒng)垃圾桶已不能滿足人們的需求。防臭自升降垃圾桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠解決現(xiàn)有垃圾桶難以阻止桶內(nèi)異味向外擴(kuò)散、難以估算桶內(nèi)垃圾存有量以及難以清洗的問題。該裝置將從根本上解決生活垃圾污染空氣的問題。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，對(duì)改善生活環(huán)境，提升居民生活品質(zhì)具有重要的促進(jìn)作用。