雨伞烘干器设计及其在公交系统中的应用

王泽林 杨衡 王逸群 韦智恒

摘 要：人们在雨天乘用公共交通工具时，雨伞上携带着的雨水，很大影响乘车心情和舒适度，在紧急制动时还有一定的安全隐患。本文介绍了一种雨伞烘干装置，夹紧雨伞并通过风机和电热丝加热达到快速干燥目的。

关键词：雨伞烘干;烘干装置;公共交通

0 引言

改革开放以来，我国基础设施建设飞速发展，公共交通体系日益完善，人民幸福感和生活品质持续提升。鉴于国家对绿色环保型社会的倡导，为吸引更多居民选择低碳环保的出行方式，公共交通系统设计者也将在保证实用性和环保性基础上，更加注重乘客的舒适度创新，如乘车WIFI、扫码支付等应用。

人们在雨天携伞乘用交通工具，伞上残留的雨水不仅会刮蹭其他乘客的衣服，影响体验，鉴于公交交通空间狭小，高峰时期人群密集，湿滑的车厢在刹车时还可能引发危险。

团队本着问题导向，了解公共交通日常使用者的需求和看法，考察了车厢内部的布局设施，以设计布局适用性更强的雨伞烘干装置，希望在乘客乘车过程中，及时对雨伞进行干燥处理，保护车厢环境和行车安全，进而提高乘车者在雨天出行的舒适性。

1 总体设计

由于雨伞自然风干的过程时间非常长，在公交上分发伞套不环保且成本高，因此项目旨在研究在车内合适位置设计一款能够将雨伞短时间内烘干的装置，该装置应具备以下特点：

1）适用于折叠伞及长柄伞，且空间占用小，烘干面积全，能有效减少伞身附着的雨水。

2）可以快速干燥雨伞，并有效收集雨水。

3）应合理利用车内能源，环保少污染。

4）在公共交通系统中得到有效的运用，方便乘客乘车，保障乘客安全，增强乘车舒适度。

1.1设计思路

烘干器的烘干思路是利用高速热风将雨伞表面的水分快速风干。其设计有四大主要模块：固定模块、通风模块、加热模块、控制模块，四个模块协同工作达到风干的目的。由于市面上有长短两种类型的伞，结构上有很大差异，所以设计时应综合考虑。而且该装置主要应用在公交车上，因此设计很大方面从便捷性、短时性、空间性、适应性、环境友好性上考虑。

2.模块确定

（1）固定模块

由于是对伞面进行烘干，所以我们将固定的位置选在了雨伞杆尾部，固定的方式则采用夹紧，利用摩擦力使其稳固。为了适应不同粗细杆的伞，我们采用弹性的橡胶，且通过设置夹角，使其不同位置所容许空间不同，达到更强的适应性。

（2）通风模块

我们选用电机带动风扇转动的方式来产生高速风。考虑到风干的快速性要求，设计三个电机提供强劲的风力，同时有更大的热风覆盖面，使伞面各处均能受风。同时为了倡导能源的节约利用，设计风道将发动机的热风导入。

（3）加热模块

参考吹风机的原理，每个电机风扇的上方装有一层加热丝。但考虑到整个烘干器装置设计的高度大小，风程较长，温度可能会有所下降，因此我们在高速风通过的一部分区域也设置有加热丝，维持风的温度。

（4）控制模块

一是压力传感器，当伞被固定好时，压力传感器受压产生信号，使整个电路开始工作。二是温度传感器，将装置内的温度控制在合理的工作范围内，以免太低使风干效果不佳，太高使能源浪费，对伞面产生损坏。

（5）其余模块

进口设置双向门，便于伞的放入与取出。设置进风口和出风口，形成风路。安装防护隔层，保护电机同时起到清洁作用。设置隔热内壳，防止伞面高温受损。

3.设计特色

本次设计采用的是侧入式雨伞放置方式，在烘干机机壳布局双向门，适合公交车上的狭小空间。在放取、固定的设计上，做到了长短种类伞的统一，不像其他烘干器只能做到但单一种类伞的烘干，更能适应公共场所中的多样性。由于设计中有双向门密封性变差，噪音和漏风的情况可能严重。在双向门结点等缝隙处加装一层海绵，以增强密封性。

2 尺寸设计

设计分为：顶部、伞罩、电机大罩、电机小罩、进风罩、双向门、防护隔层及安装层。以及各种零件的选用。

1.外观及布局

烘干机的整体外观及烘干机的内部结构如图所示。

2.尺寸设计

团队设计的雨伞烘干器由四个主要结构部分组成，分别是顶、上半部、下半部、排水壳，各部分模型和尺寸参数如下。

（1）顶，厚度为25mm。

（2）上半部（伞罩），壳总体尺寸：外径340mm，内径320mm，高度为1200mm。

安装顶盖的凸台尺寸：内径290mm，厚度15mm，上沿距顶端25mm。通风口尺寸：上沿距顶端125mm，平面中心点距圆心140mm，高度70mm。安装双向门的尺寸：平面中心点距圆心120mm。放置防护隔层的尺寸：半径170mm的半圆，高度35mm。

（3）下半部（电机大罩），外径340mm，内径320mm，高度为180mm。三个上防护隔层支承凸起：120deg等分，长24mm，宽15mm。

（4）下半部（电机小罩*3）：外径140mm，内径136mm，高度180mm。安装加热丝的位置：两口对应边所在平面的中心距圆心65mm，深度为5mm，上沿距顶端10mm。

（5）进风壳，小圆外径340mm、内径330mm，大圆外径450mm、外径440mm，高度300mm。

发动机热风进风口：圆心距顶端80mm，直径80mm。

（6）双向门*2，宽105mm，高1060mm，厚度10mm。

（7）隔層部分，厚度为4mm。

3 工作参数设定

1.压力：10N及以上时设备开始工作，由于橡胶固定伞杆有很长的固定范围，固定牢固时产生的力较大，因此压力不能设置的过小以免误开。

2.工作温度：50-70℃，为了避免高温对伞造成损害，过高的温度造成能源浪费及车厢舒适度影响。到达70℃时，电热丝断电。

3.时间：烘干时间20s左右，时间达到工作电路将自动关闭。延迟时间1.5s，以确保固定稳定。

4.烘干器使用过程

将伞的杆部塞入橡胶固定装置中，同时使伞身通过双向开关进入伞罩内。当固定牢固后，压力传感器感受到压力，使工作电路启动。三个电机开始工作。加热丝开始工作，并将温度控制在一定范围内。结合发动机产生的热风，将雨伞烘干。烘干机工作20s后，电路关闭，雨伞取出，烘干完成。

4 公共交通应用

我国公共交通发展至今已有近百年历史，无论是公交车还是地铁，都各设备配备完善且配置紧凑。因此，对其内部结构以及相关环境进行考究，以找出最适合安放烘干器的位置。

1.公交车

在对公交车内部空间结构进行细致分析的基础上，结合实际空间和公交车电源的位置，找到一个既不妨碍乘客行动，又便于乘客拿放伞的位置。为了方便说明，我们把公交车分为前中后三个部分，上車车门部分为前部，前车门（不包括）到后车门（包括）部分为中部，其余为后部。

前部：上车必经之地，随着近些年信息技术的发展，大多乘客选择手机扫码或公交卡支付，老式的投币箱基本淘汰。因此投币箱的位置可作为烘干机摆放的位置，不占公交车原有的空间，且供电较为方便。

中后部：可以在公交车中部靠近后门的地方加装一到两个雨伞烘干器，可在中后部座椅交界处（台阶间隙）可放置。

另外，在乘客较多时，在候车站台放置雨伞烘干器也是很好的选择，大家在排队乘车时可提前将雨伞烘干，更大程度降低雨水对车内环境的影响，并降低烘干器的安装数量，对应多辆公交使用。

2.地铁

相比于公交车站，地铁站人流量更大且更密集，尤其是发达城市的高峰期。地铁站环境多为封闭空间，在乘车前有较大缓冲地带。如果设置在地铁站各个入口设置烘干器，可以大幅度减少站台内的雨水清洁工作，车厢内也不会再有雨水。

6 总结

设计了一种雨伞自动烘干装置设计方案，给出了装置结构设计思路及参数等，希望可以为雨伞快速脱水行业提供一个思路和意见。其中创新点在于：（1）采用风干和烘干相结合的方式;（2）公交系统中的应用建议;（3）方便安全的侧入式结构设计等。

作者简介：

王泽林上海工程技术大学机械与汽车工程学院

陈志英 上海工程技术大学机械与汽车工程学院 上海市  201600

女，上海工程技术大学机械与汽车工程学院副教授。

基金项目：上海工程技术大学大学生创新训练项目（CX1901009）