阅读说明：本技术 一种自动清除断丝的卫生钢丝球用具 (Sanitary steel wire ball tool capable of automatically clearing broken wires ) 是由 梁法库 梁帅 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：一种自动清除断丝的卫生钢丝球用具,是针对聚集较多人群的大中学校食堂的餐具和食物中时有出现钢丝球的断丝,产生危险与心理恐慌问题,由钢丝球、环形磁体a、环形磁体b、静电吸附杆、静电吸附导体薄膜、静电高压直流电源、塑料盒和绝缘盖构成的,采用钢丝球外套环型磁体、环型磁体且为同侧表面异性磁极以及静电吸附杆和静电吸附导体薄膜作为吸附器件,既可以吸附脱落的断钢丝,又可以吸附非铁磁质材料的碎削,静电力与磁力同时吸引脱落的断钢丝,不但可以吸附住移动方向钢丝球脱落的断钢丝,又可以吸附移动反方向钢丝球脱落的断钢丝及被擦物体表面上脱落的非铁磁质材料碎削,而且吸上之后不易脱落,不但确保卫生安全,又减少水资源的浪费。(A sanitary steel wire ball tool capable of automatically clearing broken wires is provided, which aims at solving the problems of danger and psychological panic caused by broken wires of steel wire balls in tableware and food of canteens of major schools gathering more crowds, and comprises the steel wire balls, a ring-shaped magnet a, a ring-shaped magnet b, an electrostatic adsorption rod, an electrostatic adsorption conductor film, an electrostatic high-voltage direct-current power supply, a plastic box and an insulating cover, wherein the ring-shaped magnet and the ring-shaped magnet are sleeved outside the steel wire balls, the ring-shaped magnet is a magnetic pole with opposite surface polarities on the same side, the electrostatic adsorption rod and the electrostatic adsorption conductor film are used as adsorption devices, so that the broken wires falling off can be adsorbed, the broken wires falling off can be adsorbed by the electrostatic force and the magnetic force, the broken wires falling off from the steel wire balls in the moving direction can be adsorbed, and the broken wires falling off from the steel wire balls in the opposite direction and the broken non-ferromagnetic materials falling off on the surface of, and the water is not easy to fall off after being sucked, thereby not only ensuring the sanitation and safety, but also reducing the waste of water resources.)

一种自动清除断丝的卫生钢丝球用具

技术领域

本专利涉及卫生用钢丝球器具，属于卫生用具领域。

背景技术

多年来在市面上，擦除卫生用的钢丝球在使用过程中经常出现断丝而污染环境和威胁人的身心健康，特别是人聚集较多人群的大中学校食堂的餐具和食物中时有出现钢丝球的断丝，经过调查，得出：由于工程量大，去除餐具上断丝大多数做法是用自来水充被擦过的餐具，浪费更多水资源，特别是一旦食物上沾有或混有钢丝球的断钢丝，因断丝的尖锐性令人感到恐惧，而且危险。尽管如此，由于它的强大除污能力，仍被广泛应用于餐饮行业，虽有中国专利CN2654033Y《一种钢丝球清洁用具》及后来的专利CN105496339B，2016101033694《一种便于清除断丝的钢丝球刷》做了些改进，但仍有许多不足和亟待解决的问题：1)磁体(磁场)吸引断钢丝会有部分被吸附在钢丝球上，而不是直接吸附在磁体上，在擦除过程中这些断丝遇到凸起或网孔等阻碍仍会脱落；2)对铁磁介质物体表面上脱落的断钢丝，磁体吸附能力大大下降；3)只能在擦除的方向上吸附住部分擦除方向钢丝球脱落的钢丝，无法吸附住擦除反方向钢丝球脱落的钢丝；4)用钢丝球擦除，因钢丝比较锋利，如果被擦除表面为铝质等非铁磁性材料，容易出现铝削等，这些磁体的磁场不能吸附住；5)磁极表面被吸引的钢丝碎削会形成链条式垂直磁体表面，不能全部被吸引上(远离磁体的后段会脱落掉)。如何实现吸附断钢丝、铝削等效果好的卫生钢丝球用具，本专利就要解决这个问题。本专利是在国家自然基金项目(项目号：11805107，11405092)、黑龙江省省属高等学校基本业务费科研项目(项目号：135209251)及黑龙江省高等学校教改与应用项目(项目号：SJGY20170385)的支持下完成的(说明，发明人梁帅为哈尔滨工业大学在读博士生)。

发明内容

本专利是解决卫生用钢丝球用具，着重解决钢丝球钢丝脱落搜集的技术。

本专利技术方案：一种自动清除断丝的卫生钢丝球用具，由钢丝球、环形磁体a、环形磁体b、静电吸附杆、静电吸附导体薄膜、静电高压直流电源、塑料盒和绝缘盖构成的，其特征是：所述环形磁体a的外径小于环形磁体b的内径(环形磁体a的外径与环形磁体b的内径相匹配)，环形磁体a与环形磁体b(用钕铁硼材料的强磁铁)等高，并且异性磁极表面在同侧放置固定，所述环形磁体a的内环半径是根据钢丝球挤压后大小设计的；所述静电吸附杆由导线相互连接的一排两头带有金属球的金属杆等间距固定于环形磁体b外表面且平行于母线构成(也可以通过套在环形磁体b表面的一个导体环把一排两头带有金属球的金属杆等间距固定于环形磁体b外表面且平行于母线，再把这个导体环用带绝缘***导线穿过塑料盒盖与静电高压直流电源电极柱连接)，静电吸附杆连接静电吸附导体薄膜，静电吸附导体薄膜(铝膜)固定(粘贴)在环形磁体a与环形磁体b的磁极表面作为静电吸附板；环形磁体a、环形磁体b、静电吸附杆和静电吸附导体薄膜放置于与之形状大小匹配的用热塑性塑料成型方法加工成的绝缘塑料盒中固定，用螺丝钉把塑料盒盖与塑料盒盒体固定在一起密封，连接静电吸附杆的带绝缘***导线穿过塑料盒盖(把塑料盒盖打孔导线穿过，再用热熔胶把孔密封，防止进水)与静电高压直流电源电极柱连接，静电高压直流电源固定在塑料盒的塑料盒盖上表面(或者把静电源的电路组件(电路板)直接布置并固定到塑料盒盖上表面，减小静电电源体积)，所述塑料盒盖与绝缘盖分别有相匹配的外螺纹与内螺纹，塑料盒盖与绝缘盖通过螺纹固定(可以拆卸)，绝缘盖的顶部有适合手握的手持帽，在绝缘盖的轴对称位置有中心通孔，在静电高压直流电源上表面在对应绝缘盖的轴对称位置处固定一电源(电池)供电开关，该开关为按压式开关，并且开关上按钮K为加长按钮杆(帽)穿过绝缘盖轴对称位置的中心通孔，按钮K(加长按钮杆)外径与在绝缘盖轴对称位置的中心通孔内径相匹配，按钮K的外径略小于绝缘盖中心通孔的内径(在静电高压直流电源上对应绝缘盖轴对称位置固定一电源(电池)供电开关K，这样在拆卸绝缘盖时供电开关K不受到影响)；所述塑料盒的壁厚度控制在2mm-3mm之间，静电高压直流电源输出的电压控制在静电吸附杆和静电吸附导体薄膜的电场不能击穿塑料盒壁的范围内(同时也要注意静电场能够吸引住断钢丝、或碎铝削)；塑料盒内侧表面有凸起的环，其截面为三角形(起到固定钢丝球的作用，防止整体滑出)，将钢丝球部分挤入环形磁体a的环中心塑料盒中固定。

使用时，先接通(按下)电源(直流电池)供电开关K，手握手持帽移动钢丝球用力接触被擦物体表面，控制塑料盒表面接近被擦物体表面(在0.5cm-3cm)，当有断钢丝脱落就会被环形磁体a与环形磁体b的磁场和静电吸附导体薄膜处的电场吸上，并吸附平铺在磁极和静电吸附导体薄膜处的塑料盒表面上，同时也会有被静电吸附杆吸附在静电吸附杆处的塑料盒表面上，静电不但可以吸附脱落的断钢丝，还可以吸附被钢丝球划落的非铁磁质材料(断钢丝、碎铝丝等)碎削，搜集完将吸附起来的断钢丝、碎铝丝统一处理掉。

发明人经过30年来的观察、调研及试验，并对中国专利CN2654033Y《一种钢丝球清洁用具》(利用钢丝球内置磁体)，及后来的专利CN105496339B，2016101033694《一种便于清除断丝的钢丝球刷》进行研究，发现均属于内置情况，虽然有一定的改进，但仍有许多急需解决的问题，存在的主要问题：1)由于磁体内置，按磁场分布规律，磁体(磁场)吸引断钢丝会有部分被吸附在钢丝球上，而不是直接吸附在磁体上，在擦除过程中这些断丝遇到凸起或网孔等阻碍仍会脱离钢丝球；2)由于内置磁体只能在擦除的过程吸附住部分擦除方向脱落的钢丝，无法吸附住擦除反方向脱落的钢丝(磁体运动远离了脱落钢丝，磁力变小吸附不住了)；3)用钢丝球擦除，因钢丝比较锋利，如果被擦除表面为铝质等非铁磁性材料，容易出现铝削等，这些磁体的磁场不能吸附住；4)由于使用的是单磁极吸附，磁极表面被吸引的钢丝碎削会形成链条式垂直磁体表面，不能全部被吸引上(远离磁极的后段会脱落掉的)。

发明人经过理论分析结合实际试验，发现同等磁感应强度，相同磁极面积的情况下，两个磁体同性磁极并列(表面平行在同一平面内)在磁极表面附近产生的磁感应强度小于两个磁体异性磁极并列情况，也就是同侧异性磁极并列时在吸附脱落钢丝时力量较大且呈现与磁力线方向吸附，不是形成链条式的下垂，直接被磁极吸附在表面，并平行于磁极表面；把磁环外置套在钢丝球上，起到不论从钢丝球的哪个方向脱落下来的钢丝都会被吸引上来。

在试验中，对比铁磁性材料与非铁磁性材料的物体表面上掉落的断钢丝被磁体吸引的最大距离，得出在相同的断丝，相同的磁极，磁体能够吸上的最大距离：对铁磁性材料(如在铁板)上断钢丝，被磁体吸引上的最大距离a要小于非铁磁性材料(如铝板上)上的断钢丝被吸引上的最大距离b，a＜b；试验发现脱落的断钢丝在纸质介质上比在铁板上被磁体吸引上的最大距离大1倍多。

对比导体表面与非导体表面上脱落的断钢丝被电极吸引上的最大距离，也就是得出在相同的断丝、相同的电极、静电电极能够吸上断钢丝的最大距离：对导体表面上的断钢丝，电极能够吸上的最大距离c大于对非导体表面上的断钢丝的最大距离d，c＞d；可以解释为：静电感应加强了电极与导体表面之间的电场，或者说静电感应使得导体表面上带有的电荷与断钢丝有相同的电荷，导体板排斥断钢丝，同时断钢丝还受到与导体板同向力的电极电场力作用，而非导体(绝缘体)板就不具有这一特点，断钢丝只受到电极电场力的作用。

本专利的优越之处在于：与以往专利不同，采用钢丝球外套环型磁体，用两个环型磁体且为同侧表面异性磁极(表面平齐)以及静电吸附杆和静电吸附导体薄膜作为吸附器件，既可以吸附脱落的断钢丝，又可以吸附非铁磁质材料的碎削、碎丝；吸附的材料平铺在同侧异性磁极表面与静电吸附导体薄膜对应的塑料盒表面上或者吸附在磁极的侧面静电吸附杆处；采用两个环型磁体同侧表面异性磁极平齐提高了电磁感应强度，增强对脱落钢丝的吸引力；从吸引范围来看不但可以吸附住移动方向钢丝球脱落的断钢丝，又可以吸附移动反方向钢丝球脱落的断钢丝及被擦物体表面上脱落的非铁磁质材料碎削，而且吸上之后不易脱落；静电力与磁力同时吸引脱落的断钢丝，特别对铁磁质材料的表面由于磁化作用削弱了磁极对脱落断钢丝的吸引力，用静电力来加强对被擦导体表面脱落的断钢丝的吸引力又是一个创造性的选择。

附图说明

附图1为本专利的结构示意图。其中：1、钢丝球，2-1、环形磁体a，2-2、环形磁体b，2-3、静电吸附杆组，2-4、静电吸附导体薄膜，3、塑料盒，3-1、塑料盒盖，4、静电高压直流电源，5、绝缘盖，5-1、手持帽。

具体实施方式

如附图1：一种自动清除断丝的卫生钢丝球用具，由钢丝球1、环形磁体a、环形磁体b、静电吸附杆2-3、静电吸附导体薄膜2-4、静电高压直流电源4、塑料盒3和绝缘盖5构成的，其特征是：所述环形磁体a的外径小于环形磁体b的内径，环形磁体a与环形磁体b等高，并且异性磁极表面在同侧放置固定，所述环形磁体a的内环半径是根据钢丝球1挤压后大小设计的；所述静电吸附杆2-3是由导线相互连接的一排两头带有金属球的金属杆等间距固定于环形磁体b外表面且平行于母线构成(也可以通过套在环形磁体b表面的一个导体环把一排两头带有金属球的金属杆等间距固定于环形磁体b外表面且平行于母线，再把这个导体环用带绝缘***导线穿过塑料盒盖3-1与静电高压直流电源4电极柱连接)；静电吸附杆2-3连接静电吸附导体薄膜2-4，静电吸附导体薄膜(铝膜)2-4固定(粘贴)在环形磁体a与环形磁体b的磁极表面作为静电吸附板；环形磁体a、环形磁体b、静电吸附杆2-3和静电吸附导体薄膜2-4放置于与之形状大小匹配的用热塑性塑料成型方法加工成的绝缘塑料盒3中固定，用螺丝钉把塑料盒盖3-1与塑料盒3盒体固定在一起密封，连接静电吸附杆2-3的带绝缘***导线穿过塑料盒盖3-1(把塑料盒盖打孔导线穿过，再用热熔胶把孔密封，防止进水)与静电高压直流电源4电极柱连接，静电高压直流电源4固定在塑料盒3的塑料盒盖3-1上表面(或者把静电源的电路组件(电路板)直接布置固定到塑料盒盖3-1上表面，来减小静电电源体积)，所述塑料盒盖3-1与绝缘盖5分别有相匹配的外螺纹与内螺纹，塑料盒盖3-1与绝缘盖5通过螺纹固定(可以拆卸)，绝缘盖5的顶部有适合手握的手持帽5-1，在绝缘盖5的轴对称位置有中心通孔，在静电高压直流电源4上表面在对应绝缘盖5的轴对称位置处固定一电源(电池)供电开关，该开关为按压式开关，并且开关上按钮K为加长按钮杆(帽)穿过绝缘盖5轴对称位置的中心通孔，按钮K(加长按钮杆)外径与在绝缘盖5轴对称位置的中心通孔内径相匹配(按钮K的外径略小于绝缘盖5中心通孔的内径)【在静电高压直流电源4上对应绝缘盖5轴对称位置固定一电源(电池)供电开关K，这样在拆卸绝缘盖5时电开关K不受到影响】；所述塑料盒3的壁厚度控制在2mm-3mm之间，静电高压直流电源4输出的电压控制在静电吸附杆2-3的电场不能击穿塑料盒3壁的范围内(同时也要注意静电场能够吸引住断钢丝、或碎铝削)；塑料盒3内侧表面有凸起的环，其截面为三角形(起到固定钢丝球的作用，防止整体滑出)，将钢丝球1部分挤入环形磁体a的环中心塑料盒3中固定(靠塑料盒3内侧表面有凸起的环挤压钢丝球)。

使用时，先接通(按下)电源(如，直流12V电池)供电开关K，手握手持帽5-1移动钢丝球1用力接触被擦物体表面，控制塑料盒3表面接近被擦物体表面(在0.5cm-3cm)，当有断钢丝脱落就会被环形磁体a与环形磁体b的磁场和静电吸附导体薄膜2-4处的电场吸上，并吸附平铺在磁极处(静电吸附导体薄膜处)的塑料盒3表面上，同时也会被静电吸附杆2-3吸附在静电吸附杆处的塑料盒3表面上，静电不但可以吸附脱落的断钢丝，还可以吸附被钢丝球1划落的非铁磁质材料(碎铝丝、木削等)，搜集完将吸附起来的断钢丝、碎铝丝等统一处理。

其它说明：静电高压直流电源4是由直流电池(如12V)供电，采用逐级升压方法，或者其他方法，要有漏电自动切断供电电源功能，这方面技术比较成熟，不属于本专利创造性的内容，本专利不做介绍。环形磁体a与环形磁体b(钕铁硼材料的强磁铁，在表面1mm处磁感应强度≥0.1特斯拉)也可以用市场上现有的小圆盘磁片(直径可以选择在0.5cm～3cm)固定组成，最好用钕铁硼材料强磁体，在表面1mm处磁感应强度≥0.1特斯拉；尽量使环形磁体a与环形磁体b处的塑料盒3表面和铁磁质材料表面不接触(避免磁化太大)，距铁磁质材料表面在1cm以上，因铁磁质材料磁化，影响磁体吸附铁磁质材料表面上钢丝球1脱落的钢丝。

需要注意电极倒角的影响，电极边缘处电场强度远远高于内部，但边缘效应极难消除，为避免电极边缘成一直角，需采用一定倒角r，国家标准中规定r＝2.50mm；将静电吸附导体薄膜2-4的边缘可以卷成柱状，或者静电吸附导体薄膜2-4换成导体板使其边缘有一定的倒角，满足倒角r＝2.50mm。

本专利也可以变形为：移出钢丝球1变为专门收集断钢丝和非铁磁性材料碎削的用具，也就是说，可以把钢丝球擦过后及时用本专利的装置(不含钢丝球1)来搜集断钢丝和非铁磁性材料碎削；也可以将绝缘盖5上的手持帽5-1固定一定长度的绝缘手柄，操作者手持绝缘手柄进行擦除清理钢丝球上脱落的钢丝。

本说明书只是对本专利的精神和实质进行示意性说明和阐述，对本专利的任意修改和替换都属于本专利的保护范围。