雨伞速干机的设计与应用

王瀚渤，张尧禹，金京玉，刘 鹏，马克成，周博思

(沈阳工学院 机械工程与自动化学院，辽宁 抚顺 113122)

雨天带伞进入室内时，雨水附着在雨伞表面，容易弄脏环境，人多时不仅难以清除，还可能令人摔倒。如果公共场合有一台机器能将附着雨水的雨伞速干，可为人们提供便利，避免因地面湿滑而摔倒。基于此，设计了雨伞速干器。

1 雨伞速干机的设计

雨伞速干机整体建模如图1所示，主要由固定器、机盖、机器外壳、空压机、机器底座、排水伞筒、吸水速干布、进气装置、电路箱、轮子等部分组成。产品技术关键是运用气给伞一定的压力，增大水接触面积，增大伞表面空气流速，运用电热丝增加伞表面温度，使水分快速挥发。

图1 雨伞速干机整体建模图Fig.1 Model of umbrella quick drying machine

1.1 雨伞速干机设计分析

雨伞速干机整体结构如图2所示。其中，结构1为固定器，其与伞把接触，用来固定正在进行烘干的雨伞，防止雨伞在烘干过程中发生晃动，对伞或机器造成破坏。结构2为机盖，由两个半圆形不锈钢片组成，向内闭合，向外开启，与机盖连接的有一个控制高压气开启与闭合的开关，只有在机盖关闭且脚踏机器开关打开的情况下进气装置才会运行，以保证安全，防止高压气伤害使用者。结构3为机器外壳，防止磕破等外力行为对机器造成伤害。结构4为220伏370瓦6寸4升小型空气压缩机，最大压力为8 kg高压。结构5为机器底座，给予机器一个支撑。结构6为排水伞筒，如图3所示，主要以圆锥为主体，侧壁有排水口并使用结构7吸水速干布将其包裹，既可以吸收水分又可以防止高压气外漏，保证最大的力将雨伞吹干。结构8为进气装置，由主进气管、支路进气管、进气盘(如图4所示)和电热丝组成，空压机提供高压气，通过主进气管将高压气传递给支路进气管，支路进气管内壁附着着电热丝，将气加热通过进气盘的气孔进入到装置6排水伞筒内。之所以将此装置放在底部，是因为考虑到两折伞和三折伞，气从底部进入，会将伞与雨水接触过的部位全部吹到，运用高压气的力和电热丝的热度增大接触面积，增大伞表面空气流速和温度，使其在5 s内速干。结构9为电路箱，由于电与水易发生导电，为了安全，电路箱完全闭合。装置10为脚踏机器开关，固定好雨伞，关闭机盖之后，踩下脚踏机器开关会启动进气装置。为安全考虑，当抬起脚踏机器开关后，进气装置停止工作，并在进气装置停止工作2 s后机盖自动打开，哪怕进气装置还有0.01 s结束工作盖子也不会打开。结构11为轮子，方便机器移动。

1.固定器 2.机盖 3.机器外壳 4.空压机 5.机器底座 6.排水伞筒 7.吸水速干布 8.进气装置 9.电路箱 10.脚踏机器开关 11.轮子图2 雨伞速干机整体结构Fig.2 Overall structure of umbrella quick-drying machine

图3 排水伞筒Fig.3 Drainage umbrella tube

图4 进气盘Fig.4 Intake disc

1.2 雨伞速干机的环保思路

很多商场在下雨天都会使用如图5所示的装置，将其放在商场门口给顾客的雨伞外部套上一个塑料袋，防止雨伞上的水滴到地上。但这样设计不够环保，以某连锁商场为例，平均每天每个商场人流量为2.7万人，全国每天平均人流量将超过500万人次，即雨天至少要使用500万个塑料袋，这将对环境产生不良影响。但雨伞速干机可解决污染问题，只需用电将伞吹干，效率与雨伞套袋装置相当。

图5 雨伞套袋装置Fig.5 Umbrella bagging device

1.3 雨伞速干机的防误伤设计

安全是一切活动的基础及前提。雨伞速干机设计上要把安全放在首要位置。雨伞速干机的盖子、脚踏开关和进气系统是一个联动装置，因为高压气很容易给人带来伤害，因此把它做成了一个联动装置，人们固定好雨伞，关闭机盖之后踩下脚踏机器开关就会启动进气装置，为安全考虑，当人们抬起脚踏机器开关后，进气装置停止工作，并在进气装置停止工作2s后机盖自动打开，如果盖子在打开的情况下，无论怎么踩脚踏机器开关都不会出气，盖子有一丝缝隙都不会让出气开关开启。

1.4 雨伞速干机的商业思路

每个雨伞套袋机价格大概在500元左右，每500个雨伞塑料袋价格大概在50元左右，雨天每个商场买塑料袋的价格大约需要2 700元，而一台雨伞速干机的价格需要1 500元，而该机器每小时持续工作用电7.5度，每天10 h仅需要75元，由此可见，雨伞速干机的价格加上这一天所消耗电的费用远小于雨伞套袋机的费用，且雨伞速干机更加环保。

2 雨伞速干机的适用范围及推广

雨伞速干机适用于人流量大的地点，如商场、教学楼、写字楼等。设计了调查问卷来了解人们对该机器的看法，共调查了500位男士和500位女士，结果表明，80.9%的人对下雨天湿漉漉的雨伞感到极其烦恼；在湿雨伞对人们的困扰这个问题上，81.9%的人认为湿雨伞不方便装到包里携带，44.7%的人觉得湿雨伞不好找地方晾晒，62.8%的人认为湿雨伞在人流密集的地方容易弄湿他人衣物；针对雨天进入公共场所时人们如何处理湿雨伞这个问题，8.5%选择擦拭雨伞，0.9%选择不处理，而90.6%的人选择使用塑料袋套住雨伞；当进入公共室内场所，看到湿雨伞残留在地面上的水渍及人们踩上去留下的鞋印，89.7%的人会感到不适，10.3%的人表示没有感到不适；87.6%的人觉得公共室内场所负责人有必要采取方法解决湿雨伞导致的地面湿滑问题，12.4%的人觉得没必要解决；94.7%的人希望可以有一种装置在雨天能给自己的雨伞速干；当提到如果有一台雨伞速干机，您更希望它是如何达到速干目的时，30.4%的人希望可以选择烘干，67.8%的人希望可以吹干，1.8%的人希望可以擦干来达到目的；在人们可以接受雨伞速干机的速干时间这个问题上，48.7%人可以接受在10 s内速干，29.5%的人可以接受在20 s内速干，21.8%人可以接受在30 s内速干；如果前往公共场所有一台速干机，94.3%的人愿意使用，1.4%的人不愿意使用，4.3%人认为可以看情况而定；86.6%人认为雨伞速干机可以用在公共场所(如商场、餐厅等)，66.7%人认为雨伞速干机可以用在交通运输站(如公交车站、地铁站等)，72.3%的人认为雨伞速干机可以用在办公学习场所(如公司、教学楼等)，24.6%的人认为可以用在家中。最后，99.7%的人认为如果有一台机器可以快速吹干雨伞是方便且实用的。

3 结语

通过调查问卷可以看出，大部分人因为雨天湿漉漉的雨伞而感到烦恼。进入商场一般会使用自动套袋机将塑料袋套在雨伞外面，保证雨伞进入商场不滴水，防止弄脏地板或导致人员滑倒等。但塑料到会形成白色污染，浪费资源。而雨伞速干机既可以做到使雨伞不滴水又可以达到环保的目的，成本低，减少了不可再生资源的消耗。可以收集雨伞落下来的水，形成废水利用，用来浇花等。