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桶装水水桶内壁清理装置的设计

张义胜 毕方淇 陈金利 侯心爱

摘要：针对桶装水桶内壁清理困难、效果不理想等问题，设计一种简易的清理装置。介绍清理装置的结构组成和工作原理，探讨升降拉杆、清洗头伸缩调整拉杆、清洗头、弹簧清洁杆等主要部件的设计与优化，为水桶清洁提供一种劳动强度低、清洁效果好的实用装备。
关键词：水桶内壁;清理装置;设计;清洗头
中图分类号：S129    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2021）04-0029-03
随着生活水平的提高，桶装饮用水日渐普及，约有76%的城市家庭选用桶装饮水。水桶在使用一段时间后，其内壁上会积攒污垢甚至出现青苔，并污染桶内饮用水。由于水桶的上端接口较为细长，人的手臂无法伸入，所以即使借助刷子等工具，桶内的大部分区域依然得不到有效清洗。特别是塑料水桶的内壁不平整，清理难度更大。为解决此问题，设计一种桶装水水桶内壁清理装置，旨在提供一种劳动强度低、且清洁效果好的清洁装备。
1 水桶内壁清理装置的结构
水桶内壁清理装置主要由清洗头、导向机构、连杆机构、定位机构四大部分组成，具体结构见图1。
1.1 清洗头
清洗头包括清洗球、连接杆、球架和销轴，详见图2。清洗球采用塑料或橡胶材料，可以在球架内转动，保证其任何部位都能够与桶装水水桶内壁接触，避免磨损不均匀。球架顶部设有连接杆，其外部套装弹簧。依靠弹簧伸缩使清洗球紧紧靠在水水桶内壁上，增强清洗效果。
清洗头伸缩调整拉杆轴通过连杆机构连接一组清洗头。拉动升降手轮，能使拉杆与清洗装置升降杆发生轴向相对位移，并带动清洗头张开或合拢，用来实现清洗头对桶装水水桶内壁不同直径和不同高度的清理。
用于清理桶内边角处的弹簧清洁杆主要用于清洁水桶的提手部位，其结构如图3所示。清洗弹簧的一端插接插杆，用来固定清洗球。
1.2 導向机构
如图4所示，在清洗装置升降杆上部的内孔上开设键槽，导向销两端嵌入键槽内，使升降杆与伸缩调整拉杆之间只存在轴向的相对移动，不存在周向的相对转动。这种设计确保只调节清洗头高度，不改变清洗直径。在清洗装置升降杆的顶部还安装有蝶形螺母。当蝶形螺母锁紧时，清洗头伸缩调整拉杆与清洗装置升降杆之间相对固定，调整拉杆无法抽拉，此时清洗头只在某个直径上清洗桶装水水桶内壁，不能轴向移动。
在升降套筒内腔的上端口处设有上接头，其轴心处设置与升降套筒内腔同轴的内腔，清洗头伸缩调整拉杆从内腔中穿过，大手轮位于升降套筒上接头与升降套筒筒体结合处的根部。大手轮的作用是转动清洗头，用于桶装水水桶内壁的清洗。升降手轮的作用是拉动清洗头上下位置，调整清洗头的清洗直径。
清洗主臂（图5）的上端设置与清洗头弹簧配合插接的弹簧安装头，在其下部径向设有与主臂调整拉杆配合铰接的清洗主臂上连接孔。连接孔的作用是插入插销，固定清洗主臂外圆上的弹簧。在清洗主臂的底部设有开口向下的“匚”状清洗主臂连接口，并在清洗主臂连接口的两端开设与清洗装置升降杆底部铰接的连接孔，方便与清洗装置升降杆底部铰接。
在主臂调整拉杆A（图6）的两端分别设置有开口朝向外侧的“匚”状连接口，在连接口的两端开设有连接孔。主臂调整拉杆B的结构与A相同，只是连接口的开口宽度较大，可以套装在主臂调整拉杆A连接口的外部，方便调节清洗直径。
1.3 连杆机构
连杆机构包括两条清洗主臂、调整拉杆A和调整拉杆B。2条清洗主臂对称设置，方便清洗头升降和清洗直径调整。当清洗头伸缩调整拉杆的向上移动时，带动主臂调整拉杆A和主臂调整拉杆B的一端上移，分别带动2条清洗主臂靠近;当清洗头伸缩调整拉杆向下移动时，2条清洗主臂远离，达到调整清洗头清洗直径的目的。清洗器固定螺母将桶装水水桶内壁清理装置固定在桶口处。
在清洗头伸缩调整拉杆（图7）的中部设置圆形的升降拉杆凸台，利用弹簧防止其轴向串动。清洗头伸缩调整拉杆的顶部开设通孔，用来固定升降手轮。通过清洗头伸缩实现清洗头的张开或合拢，拉伸距离在升降拉杆上接头的长度范围内。
1.4 定位机构
在清洗器固定螺母的上部径向对称开设2个定位机构容纳槽，分别放入一组定位机构。定位机构包括定位球、定位弹簧和固定螺钉，详见图8。在升降拉杆的外圆上加工若干组球型定位槽。当升降拉杆沿清洗器固定螺母轴向移动时，定位球卡入相应的定位槽中，实现水桶内壁不同高度的清理。
2 水桶内壁清理装置的工作过程
清洗带有提手的水桶时，松开锁紧螺母并向外拉出清洗头伸缩杆，拉杆使清洗头并拢;将清洗头和清洗装置升降杆送入桶内，利用固定螺母卡在桶口处，降下清洗头伸缩杆使清洗头张开并接触到水桶内壁，然后锁紧螺母;轴向移动清洗装置升降拉杆，实现清洗头轴向位置移动。
转动大手轮，带动清洗装置升降拉杆、伸缩杆、清洗头转动，清洗球与水桶内壁发生摩擦，清洁水桶底部和提手处下部的内壁，见图9中a的b;继续下压清洗头伸缩杆使清洗头上扬，清洗提手底部和上部内壁，见图9中的c和d;拆掉一侧的清洗头和连杆机构，可以清洗提手处的相对内壁，见图9e;利用清洗弹簧可弯折的特性，对提手处进行清洗，见图9中的f和g。通过以上步骤，可以完成对无提手的水桶内壁清洗，见图9h。
3 结论
针对桶装水水桶内壁污垢的清理困难、费时费力、清理效果不理想等问题，设计一种可以方便对桶装水水桶内壁进行清理的装置，并申请实用新型专利，专利号为ZL 2009 2 0538822. 3。使用该装置方清理桶装水桶内壁，省时省力，清理效率高，且能避免用清洗剂造成的种种危害。
参考文献
[1] 陈德根，朱泽清，田金，等.饮水机使用现状分析[J].科技与创新，2019（18）：120-121.
[2] 张圣泽，曹宇杰，朱利，等.盐城高校学生饮用桶装水及饮水机细菌污染情况调查研究[J].科技创新导报，2016，13（26）：65-66.
[3] 丁婷. 福建A山泉有限公司差异化竞争战略研究[D].泉州：华侨大学，2020.
[4] 李峰.王晓闻.山西省桶装水的质量调查研究[D].晋中：山西农业大学，2017.
Design of Internal Wall Cleaning Device for Bucket of Bottled Water
ZHANG Yisheng，Bi Fangqi， CHEN Jinli， HOU Xinai
（Zibo Institute of Agricultural Mechanization， Zibo Shandong 255086， China ）
Abstract： A simple cleaning device is designed to solve the problems such as the difficulty in cleaning the internal wall of the bucket and the unsatisfactory effect.This paper introduces the structural composition and working principle of the cleaning device， discusses the design and optimization of the main components， such as the lifting rod， the telescopic adjusting rod of the cleaning head， the cleaning head and the spring cleaning rod， in order to provide a practical equipment with low labor intensity and good cleaning effect for the cleaning of the bucket.
Key words： internal wall of bucket; cleaning device; design; cleaning head

-全文完-