静电除尘纱窗的除尘设计

夏春新

摘 要：随着人们生活质量水平的提高，对环境卫生的要求也越来越高。现实生活中，会经常遇到室内灰尘的困扰，打扫完卫生，拖地没有几天，干净的地面就布满了灰尘。这个灰尘的主要来源还是室外空气中的扬尘，由绿化覆盖率不全面，车辆行驶扬尘等产生，笔者利用静电摩擦原理设计了一种利用摩擦起电原理产生静电，以对灰尘进行吸附的装置。文章主要介绍了其总体组成和工作原理，该装置的设计为除尘纱窗，特别是低楼层空气中灰尘除尘装置的设计，提供了一些理论参考。

关键词：结构框架设计;支撑;静电吸附;灰尘收集装置

中图分类号：U453.8+3文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）08-074-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.037

目前，虽然现在有专门针对家庭空气清洁处理的设备，但是都比较小型化，满足不了家庭的需要，大型的空气净化设备又比较昂贵，而且需要电源才能工作使用。所以，笔者观察生活中的纱窗的主要作用还是防蚊虫作用，现在还没有专门的除尘纱窗。特别是低楼层的灰尘，总是会有特别多的问题，给人在生活中带来很大的困扰，人们通常会使用扫把和吸尘器等工具来解决此问题。而且，两三天就得打扫一次，每次都要花费较多的时间，市面上现有吸尘器的除尘效果还比较好，但是仍存在功率较大、噪音较高，受电源线长影响等问题。目前，市场上还没有出现专门针对这种较特别的灰尘的过滤装置。静电现象在人们的实际生活中无处不在，比如在脱去外衣时，会发现外衣发出噼里啪啦的声音和闪光现象;早上梳头时，塑料梳子会产生静电，使头发蓬松，而梳子上产生的静电可以轻松地把小纸片吸起来;在外面行走时，外套上也会常常聚集一些细小的灰尘而不易拍去，这些现象都是常见的静电现象。因此，文章提出了一种基于摩擦产生静电吸附原理的除尘装置，在静电日益广泛应用的今天，其将具有良好的应用市场前景[1]。

1 静电吸附原理除尘装置的组成

这套除尘装置的原理是，利用两种绝缘物体互相摩擦产生的静电制作而成，受绝缘体摩擦可以吸附小的纸片启发，摩擦产生的静电完全可以吸附细小的灰尘。同时，这套利用静电吸附原理制作的除尘装置，应满足能产生足够的静电、灰尘的吸附及灰尘的收集等工作流程，可以加装灰尘收集装置，主要靠一个小型电池带动的吸尘器进行吸尘，收集吸附的灰尘。因此，文章设计的基于静电吸附原理的除尘装置，主要由框架单元、吸附单元、支撑组件单元、灰尘收集装置单元等四部分组成。

1.1 框架组件单元结构设计

基础的外圈框架为塑钢纱窗料，选择塑钢材质作为框架的原因是，塑钢的价格比铝合金的价格要经济便宜，重量轻便，安装方便简单，既美观又实用。塑钢边框里侧可以黏有粘扣以便安装使用，塑钢框架的大小可以根据实际的每个门窗的尺寸进行裁剪，换去旧的纱窗，用粘扣把除尘纱窗安装上，除尘纱窗可以随便安取，采用粘扣灵活安装的方式以方便家庭使用[2]。

1.2 支撑组件单元结构设计

框架里面的支撑部分即吸尘器行走轨道部分，主要选用亚克力透明管作为支撑部分，选择使用亚克力管作为支撑，主要是其透明度不影响纱窗视线，取材方便，便于安装。使用的透明亚克力管（?10mm）组成的支撑部分，互相之间的间隔为5mm，整个支撑部分使用的亚克力管都为中空管，每两个管之间使用两个U形弯头无缝链接，以确保除尘器行走的顺挡性。纱窗的支架部分如图1所示。

1.3 吸附单元结构设计

吸附单元是这个除尘装置的主要工作部件，普通的纱窗只适合防止蚊虫飞入室内，并没有其他功能，而笔者设计的这个纱窗的主要功能是防止室外的灰尘进入室内，防蚊虫飞入是次要功能。本吸附单元主要是利用自然风摩擦产生的静电及室内和室外存在的空气压差的作用，来推动静电工作器件摩擦产生的静电，利用“摩擦起电”原理设计出简单而较为有效的灰尘吸附单元。吸附单元主要由TPE透明丝（?0.03mm）、亚克力透明管两部分组成。吸附单元使用的TPE材质的丝状物必须有足够的柔韧度，微风可以轻松令其轻微摆动，每根TPF丝之间的有效间隔为0.5mm，和亚克力透明管的距离设计到似接触非接触的合理间隙，通过TPE材质的细丝和亚克力透明管的有效摩擦，进而产生摩擦静电。通过产生在TPE细丝上的静电的吸附作用，将通过除尘纱窗流入室内的空气中的灰尘吸附到TPE细丝上，起到摩擦静电吸附灰尘的作用。

1.4 灰尘收集单元结构设计

这个除尘纱窗可以随时拆卸，可以把纱窗拿下来用水冲洗灰尘，但这样清洗纱窗比较麻烦。所以，笔者设计了一套灰尘收集装置，为了使灰尘收集装置顺利工作，笔者把亚克力管制作成多段的连续U形设计，采用以电池作为动力的小型吸尘器来收集灰尘，其主要由电池推动单元和灰尘收集单元两部分组成。推动单元主要采用直流电机的工作原理，以进退两种运行方式来进行设计。灰尘收集单元主要由一个小型的吸尘器来执行工作，吸尘器吸入端安装有刮灰尘的毛刷，以便刮掉TPE丝上吸附的灰尘，方便吸尘器吸入灰尘。TPE细丝在安装设计时，细丝的安装方向全部呈30°倾斜设计，以和吸尘器刮尘刷方向一致，达到便于灰尘收集工作的目的。小型的除尘器安装在除尘纱窗的一端，电路设计为每6小时清扫吸尘一次。当吸尘器吸尘工作沿着亚克力透明管行走到纱窗的另一端时，结束清扫吸尘工作。随后，行走驱动单元转换为后退模式，吸尘器退回到开始的停留位置。这样，一个完整的除尘清扫工作流程结束。小型除尘器装有一个小型的除尘袋，只要定期清理除尘袋内的灰尘即可。除尘纱窗的整体结构如图2所示。

2 结语

文章针对家庭空气除尘，特别是灰尘较多的居住办公的场合的灰尘除尘及收集问题，提出了一种利用静电摩擦产生静电，实现对灰尘吸附收集的除尘装置，并介绍了该装置的主要组成部分及其机械结构设计，包括框架组成单元、组成部分，静电吸附单元、灰尘收集单元等的工作原理，并对该装置的工作原理进行了详细介绍。该除尘装置不仅可以用于灰尘收集，还可以用于防止蚊虫进入室内，并且具有无噪音、功率较低、节能环保、安装方便等优点。文章将摩擦产生静电，巧妙地应用在解决家庭、办公室内空气中的除尘问题上，不仅为家庭环境空气清洁除尘装置的设计与研究提供了一定的参考，而且为静电的进一步利用提供了参考。

參考文献

[1] 苇娅，刘阁，申雪峰，等.现代静电吸发器的研究[J].信息记录材料，2019，20（4）：225-226.

[2] 郭成英，李吉辉，杨德日，等.基于高压静电发生器的静电吸尘器设计研究[J].电子世界，2015（24）：45-46.