智能黑板擦清潔器的設計

韋蘭昱 彭業仟 陳理明 伍新華 朱繼元

摘要：針對目前大多數學校使用的教學工具仍是由老式黑板與黑板擦組合在一起。黑板擦在清理過程中會造成粉塵到處飛揚，容易吸入人的鼻腔進入呼吸道，引發各種呼吸道疾病。 利用毛刷和扇葉的“吸引器”原理結合實際設計所制作的智能黑板擦清潔器可以解決粉塵這一問題，同時也保護了使用者的身體健康。

關鍵詞：粉塵;智能;黑板擦

1 引言

如圖1所示為學校教師常用的黑板擦，教師在使用完黑板擦并對它進行清理的時候會飛散出大量的粉塵，且極易被清理者吸入體內[1]，甚至于導致大批量師生患上一種新興的病癥——塵肺病[2]。粉塵的化學成分是硫酸鈣，化學式CaSO4，熔點1450度，相對密度2.96，難溶于水。故而粉塵會對人體的肺部，呼吸道，眼睛，皮膚，耳朵等部位造成傷害，會造成呼吸道炎癥，誘發慢性支氣管炎，有概率引發哮喘等各類疾病。針對此問題，市面上也出產了一些產品去解決，例如白板，但這套設備價格昂貴，很多學校以及教育機構承擔不起，所以推廣率不高，并未解決粉塵帶給我們的困擾。為此我們設計了一款簡便小巧，成本低，操作簡單的智能黑板擦清潔器。它是一款不僅能夠快速且不費力的清理干凈黑板擦，同時也能保護我們的環境，符合綠色發展理念的新型黑板擦清潔器。它由外殼、電動馬達、鋰電池、清洗刷、扇葉和收納盒組成，目前設計的主要功能為自動清理表面沾有粉塵的黑板擦。

2 智能黑板擦清潔器的設計

2.1功能原理

智能黑板擦清潔器主要實現兩項功能：使粉塵從黑板擦上脫離以及對粉塵有效收集。使粉塵從黑板擦上脫離有拍打、板刮、用刷子刷等幾種方法[3]，通過多次實驗，我們選擇采用使用刷子類用具將粉塵從黑板擦上剝離，刷子使用原創蜂窩結構圓形清灰毛刷。智能黑板擦清潔器的工作原理與吸塵器工作原理相似，通過滾筒內的小型電動機所帶動的毛刷旋轉，將黑板擦上的粉末清除，接著通過與毛刷同軸旋轉的葉片所產生的豎直向下的氣流，將被毛刷從黑板擦上清理下來的粉筆灰帶到儲灰盒，而氣流通過粉末儲存倉中的過濾網進而從排氣口排出，從而達到清理黑板擦且將清理后的粉筆灰收集起來的效果。

2.2結構設計

為了降低吸塵器的氣流阻力，并考慮粉筆粉塵10μm顆粒的沉降特性，我們所設計的智能黑板擦清潔器總體上采用順流方式布局，利用粉塵的自重和氣流的挾帶力使粉塵下落，從而具有重力沉降與氣流過濾雙重收塵機制。本裝置如圖2所示主要由圓筒狀的塑料外殼，黑板擦放置槽，清灰毛刷導軌，蜂窩結構圓形清灰毛刷，過濾網，小型電動機，電池組，電源，吸塵葉片，開關組成。其中，粉筆灰儲存倉，過濾網，小型電動機，葉片，毛刷為內部結構，而黑板擦放置槽，電池組，電源，開關為外部結構與圓筒狀外殼為一體。要說明的是，過濾網在粉筆灰存儲倉上，而排風口在圓筒狀外殼上，智能黑板擦清潔器工作時，過濾網和排風口位于同一軸線上，處于兩個相互平行的平面上。電源線插口使用兩腳扁形，電壓220V，使用者只需將電源接通，按下開關即可對黑板擦進行清理，便于師生的操作。

3 黑板擦工作過程

將黑板擦放進裝置的黑板擦放置槽內，按下開關，設備啟動，毛刷開始將粉塵從黑板擦下表面分離，通過吸塵葉片產生的氣流以及粉塵的自重將粉塵收納進儲灰盒，這樣就省去了人工手動清潔板擦的工作時間，也不會造成粉塵亂飛的現象。清理時，只需將儲灰盒取出倒出其中的粉塵便可，易于清理。

4結束語

本文所述的智能黑板擦清潔器將生活中常見現象與理論知識聯系起來，綜合考慮外形、結構、材料選擇等很多方面的因素，這種智能黑板擦清潔器為現有黑板-黑板擦-粉筆構架的附加設備，可置于講臺的一旁，并不需要對現有黑板-黑板擦-粉筆構架作任何改變。使用它可使師生輕松方便地將對黑板擦進行清理，且不會產生危害人體的粉塵，極大地改變了教室內外的清潔衛生，十分符合當下新興的環保綠色理念。

參考文獻

[1]胡震禹，萬卉.新型電動黑板擦吸塵器的研制[J].中國現代教育裝備，2008（10）

[2]孟娟娟，周晶，齊寶寧.粉塵危害控制研究進展[J].科技風，2018（18）

[3]婁天祥，紀海賓，黎少輝，唐昌松.自動黑板擦清潔機的設計[J].機械工程師，2017（07）.