基本信息
- 項目名稱：
- 會呼吸的黑板擦
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 會呼吸的黑板擦，通過內(nèi)部風機的轉(zhuǎn)動，在板擦內(nèi)部與外部之間形成壓強差，使外部壓強大于板擦內(nèi)部壓強，從而使粉筆灰通過刷毛固定板上的空隙吸入板擦的內(nèi)部。它有黑板擦外殼、刷毛、吸塵室、風機、粉塵出口閥、風機的開關、回收器等七部分組成。技術上的可行性，設計的科學性，使其具有很高的推廣價值。
- 詳細介紹：
- 一．產(chǎn)品介紹 1．設計目的 基于粉筆灰的巨大危害和傳統(tǒng)黑板擦的弊端，本著“低碳環(huán)保，節(jié)能減排”的理念，“會呼吸的黑板擦”通過風機的使用避免了粉塵的飄揚，給師生營造一個良好的環(huán)境。通過對粉筆灰的回收再利用，能夠降低粉筆的生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤。在生產(chǎn)過程中通過對廢棄材料的利用，既降低的生產(chǎn)成本，又實現(xiàn)了廢棄物的循環(huán)再利用。 2．工作原理 會呼吸的黑板擦，通過內(nèi)部風機的轉(zhuǎn)動，在板擦內(nèi)部與外部之間形成壓強差，使外部壓強大于板擦內(nèi)部壓強，從而使粉筆灰通過刷毛固定板上的空隙吸入板擦的內(nèi)部，關上風機后，粉塵會在重力作用下自動落入吸塵室內(nèi)，大大的減少了粉塵的飄揚。粉塵積累到一定量時，打開下部的粉塵出口閥，可以回收粉筆 灰，進行粉筆灰的再利用，降低生產(chǎn)成本。 3．技術指標 ⑴刷毛：刷毛采用尼龍絲 尼龍絲纖細柔軟，彈力比較好，有較好的摩擦作用，加上其耐磨、不吸水的特性，所以成了刷毛的首選材料。尼龍(Nylon,Polyamide,簡稱PA)是指由聚酰胺類樹脂構(gòu)成的塑料。此類樹脂可由二元胺與二元酸通過縮聚制得，也可由氨基酸脫水后形成的內(nèi)酰胺通過開環(huán)聚合制得。此黑板擦主要采用PA1010材料制成的刷毛，其主要性能有： 1.機械強度高，韌性好，有較高的抗拉、抗壓強度，耐疲勞性能突出，制件經(jīng)多次反復屈折仍能保持原有機械強度。 2.耐腐蝕，十分耐堿和大多數(shù)鹽液，還耐弱酸、機油、汽油，耐芳烴類化合物和一般溶劑。 3.有自熄性，無毒，無臭，耐候性好,對生物侵蝕呈惰性，有良好的抗菌、抗霉能力。 ⑵風機 風機的電動機采用36ZYT永磁直流電動機 ⑶外殼及固定板 外殼及固定板使用低密度聚乙烯塑料，又稱“高壓軟塑料”。它是由乙烯單體用微量氧作引發(fā)劑，在1200-2000個大氣壓、溫度為100-300℃條件下，用氧、有機過氧化物或偶氮化合物為引發(fā)劑進行聚合而成。低密度聚乙烯塑料成本低，透明，化學惰性，密封能力好，易于成型加工，強度高，韌性好，剛性強，耐熱耐寒，具有良好的耐環(huán)境應力開裂，耐撕裂強度等性能。 ⑷電池 電池使用Alkaline 高伏堿性9V型號電池。 ⑸出口閥 出口閥使用一薄鐵片，鐵片的一端固定在黑板擦底部，另外一端可自由活動，在黑板擦靠近可自由活動的鐵片的一段內(nèi)部固定一小磁鐵，利用磁鐵的吸引力可對鐵片進行固定，把鐵片自由端移開即可釋放粉塵。 4．使用說明 使用時打開風機開關，電機帶動扇葉轉(zhuǎn)動，在板擦內(nèi)外形成壓強差，把擦掉的粉筆灰吸入吸塵室。 當吸塵室內(nèi)的粉筆灰積累到一定量時，打開下部的鐵片，將粉筆灰轉(zhuǎn)存至回收盒內(nèi)，進行循環(huán)利用，然后將鐵片撥到原處，即關閉出口閥。 動力不足時，打開電池艙門更換電池。 5．性能測試 在設計出成品后，我們對作品進行了多次測試。通過測試，我們發(fā)現(xiàn)了一系列問題。首先是開孔太小，導致粉塵不能被吸入。在此基礎之上，我們開大了吸塵孔，滿足了粉筆灰通過吸塵孔進入吸塵室的要求。其次是最下面吸塵孔位置過低，出現(xiàn)了粉塵通過吸塵孔溢出的現(xiàn)象。我們提高了最下面吸塵孔的位置。最后，在測試中還發(fā)現(xiàn)尚有一定量的粉塵飄揚，考慮是電機功率過低的原因，在增大了電機功率之后，該問題得到了很大程度上的改善。經(jīng)實際測試，作品吸收粉塵的效率能達到80%左右，能滿足實際應用的要求。 6．產(chǎn)品優(yōu)勢 “會呼吸的黑板擦”吸入的時危害師生身心健康的粉筆灰，呼出的是可再循環(huán)再利用的原材料。一呼一吸間既節(jié)能環(huán)保，又具有良好的經(jīng)濟效益。相比于傳統(tǒng)黑板擦，具有以下優(yōu)勢： ⑴改善了師生工作、學習的環(huán)境，大大減輕了粉筆灰所帶來的危害。 ⑵降低了粉筆的生產(chǎn)成本。在粉筆的制作過程中，礦物質(zhì)和熟石膏的制備，在總生產(chǎn)成本中占有很大的比例?；厥盏姆酃P灰能作為原材料直接配制成混合液，大大降低了原材料礦物質(zhì)和熟石膏的成產(chǎn)成本。 ⑶有利于廢物的回收再利用。該黑板擦的外殼主體采用塑料材質(zhì)，這部分可以使用各種廢棄塑料，既降低了生產(chǎn)成本，又實現(xiàn)了節(jié)能減排，低碳環(huán)保。 二．對作品創(chuàng)新性、先進性、科學性的說明 1創(chuàng)新性：我們的創(chuàng)新點有五：1.吸塵性。我們在黑板擦的內(nèi)部安裝了風機，扇葉與電動機用塑料板隔開，電機和扇葉之間的連接軸承通過塑料板中間開孔，利用電池帶動小型風機旋轉(zhuǎn)，從而造成黑板擦內(nèi)部與外部之間的氣壓不同，利用壓差將粉筆灰吸入黑板擦的吸塵室內(nèi)。2.經(jīng)濟型。將收集來的粉筆灰重新利用生產(chǎn)粉筆，降低粉筆的生產(chǎn)成本。 3.環(huán)保。刷毛和刷板。刷毛我們利用回收的牙刷的毛制造而成，從而減少成本。刷板上開空隙，從而使粉筆灰很容易的吸入吸塵室內(nèi)。阻力較小。4.磁性出口閥。我們在黑板擦內(nèi)設計了吸塵室和磁性出口閥，吸塵室用于積累粉筆灰，當風機開關關閉，即可打開出口閥，將粉筆灰收集入回收器內(nèi)。粉塵的出口閥是磁性開關。5.外形美觀。黑板擦的外形我們進行了改進，由以前的長方體改成鼠標形狀的。這樣既便于拿又美觀。而且所加風機較小，輕便快捷。 2先進性：我們設計的“會呼吸的黑板擦”，優(yōu)點體現(xiàn)在：軟毛刷將粉筆擦下來之后，風機的旋轉(zhuǎn)造成黑板擦外的氣壓比黑板擦內(nèi)的氣壓大，從而使粉塵通過刷板的孔隙吸入黑板擦殼體（即吸塵室）內(nèi)，避免了粉塵的飄揚。在吸塵室的底部裝有粉塵出口閥，它是利用磁性制造而成的。在黑板擦的底部出口閥處，固定一個小磁鐵，然后開關利用小鐵片制造而成。小鐵片利用軸承固定在出口閥的另一端，利用閥將粉塵卸掉，并且還可以對回收的粉筆灰重新利用，制造粉筆。可以營造一個清新的環(huán)境，廢物的重新利用又可實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟、低碳環(huán)保。而且，我們所設計的黑板擦明顯的造價較低，并且人工擦黑板一定程度上可鍛煉身體，活躍同學們的思路。 3科學性：我們利用了電機帶動扇葉工作，扇葉與電動機用塑料板隔開，避免了電機受損。并設計了磁力出口閥，避免了收集的粉塵無故泄露。 三. 推廣前景 目前市場上出售的粉筆48支/盒，價格1.8元/盒。采用粉筆灰的循環(huán)利用可降低約50％的成本，節(jié)省的成本可用來購買電池等消耗品。 現(xiàn)階段，我國大部分地區(qū)使用的仍是傳統(tǒng)的黑板擦。粉筆灰飄揚造成的危害，是一個不容忽視的問題。老師，是無私奉獻的園丁，哺育著祖國的新一代；學生，是祖國的花朵，是祖國建設的中流砥柱。關注師生的身心健康，就是對祖國的未來負責。廣闊的市場前景，必將大大促進“會呼吸的黑板擦的“推廣。 我國是一個擁有13多億人民的人口大國，還處于社會主義初級階段。會呼吸的黑板擦，價格低廉，使用方便，將其廣泛運用，符合我國的基本國情。 其次，風機吸塵已經(jīng)是比較成熟的技術。各種各樣的風機已經(jīng)運用到生活的各個方面。成熟的技術，是“會呼吸的黑板擦“成功投入市場的保證。 另外“會呼吸的黑板擦“相比于目前市場上的產(chǎn)品具有技術簡單易行，易于操作的優(yōu)點，有利于產(chǎn)品的市場推廣。 好的產(chǎn)品也需要良好的市場作支撐，在我國實行科教興國的政策背景下，僅高校數(shù)量就在1500所以上，而每所學校所需要的黑板擦數(shù)量是很大的。僅以鄭州大學為例，所需要的黑板擦數(shù)目就在1000塊以上，這就決定了“會呼吸的黑板擦“具有極其廣闊的市場前景。 綜合作品在技術、價格、實用性等方面的優(yōu)勢，“會呼吸的黑板擦”必將具有很高的推廣價值。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計目的：粉塵對老師和學生的危害性日益突出?！皶粑钡暮诎宀量梢曰厥绽梅酃P灰，來制造粉筆，降低粉筆的生產(chǎn)成本。另外，黑板擦的材料利用回收已廢棄的材料制造的。從而在實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保要求的基礎上，為老師和學生創(chuàng)造了清新健康的環(huán)境,同時也符合低碳經(jīng)濟的要求。 基本思路：風機開關開啟后，風機的旋轉(zhuǎn)造成黑板擦外的氣壓比黑板擦內(nèi)的氣壓大，形成壓強差，從而使粉塵通過刷板的孔隙吸入黑板擦殼體（即吸塵室）內(nèi)，避免了粉塵的飄揚。 創(chuàng)新點：將風機裝在黑板擦內(nèi)部，吸入飄揚的風塵。回收利用廢棄材料，節(jié)能環(huán)保，降低成本。 技術關鍵：通過風機有效吸入風塵，盡最大可能降低粉塵的飄揚。 主要技術指標：1.外殼總體為18*11*8.4，即長為18cm,寬為11cm,厚度為8.4cm，可利用體積為1663.2cm3，，其中，電動機和電池所占用的體積為1000cm3。2.電池型號9V ALKALINE 電池3個。3.電動機的型號36ZYT，19.1mN.m,3500r/min,7w,24V.I<0.7A。4刷毛采用PA1010材料制成的尼龍絲。5外殼及固定板使用低密度聚乙烯塑料。
科學性、先進性
- 科學性：利用了電機帶動扇葉工作，扇葉與電動機用塑料板隔開，避免了電機受損。并設計了磁力出口閥，避免了收集的粉塵無故泄露。同時現(xiàn)在風機技術已經(jīng)較為成熟，技術上的可行性，保證了作品的科學性。 先進性：軟毛刷將粉筆擦下來之后，風機的旋轉(zhuǎn)造成黑板擦外的氣壓比黑板擦內(nèi)的氣壓大，從而使粉塵通過刷板的孔隙吸入黑板擦殼體（即吸塵室）內(nèi)，避免了粉塵的飄揚。在吸塵室的底部裝有粉塵出口閥，它是利用磁性制造而成的。在黑板擦的底部出口閥處，固定一個小磁鐵，然后開關利用小鐵片制造而成。小鐵片利用軸承固定在出口閥的另一端，利用閥將粉塵卸掉，并且還可以對回收的粉筆灰重新利用，制造粉筆。可以營造一個清新的環(huán)境，廢物的重新利用又可實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟、低碳環(huán)保。而且，我們所設計的黑板擦明顯的造價較低，并且人工擦黑板一定程度上可鍛煉身體，活躍同學們的思路。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 我們團隊所設計的“會呼吸的黑板擦”凝結(jié)了團隊成員之智慧，是由全體成員一點一點設計出來的，是我們團隊精神的象征。這是我們團隊近期剛設計出來的，目前還沒有參加其他的比賽。也沒有獲得任何的獎勵。
作品所處階段
- 作品仍處于實驗室階段。我們在模型的基礎之上，設計了成品。相信隨著不斷改進，產(chǎn)品一定會越來越實用。
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 尋找有意生產(chǎn)“會呼吸的黑板擦”的廠家，進行技術入股，是產(chǎn)品早日進入市場，造福社會。
作品可展示的形式
- 作品可以實物、產(chǎn)品的形式，進行展示。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：工作時打開風機開關，吸入粉塵；停止工作，只需關閉開關即可。 技術特點：1.利用軟刷毛與黑板之間的摩擦力，將粉塵擦除，并通過吸塵孔進入吸塵室。2.利用風機產(chǎn)生較大的內(nèi)外壓差，將附于刷毛上的粉塵吸入黑板擦的吸塵室內(nèi)。3.利用磁性開關實現(xiàn)粉塵輸出黑板擦，從而進行回收再利用。 優(yōu)勢：較低的生產(chǎn)成本，又能改善了師生工作，學習的環(huán)境，同時降低了粉筆的生產(chǎn)成本，還有利于廢物的回收再利用。 作品適用于一切學校。我們所設計的黑板擦只有14.2元，并且粉塵的后處理工作比較完善，實現(xiàn)循環(huán)再利用。據(jù)我們所進行的市場調(diào)查，許多學校也表示，現(xiàn)有的人工黑板擦和全自動黑板擦都不是很令人滿意，我們的產(chǎn)品造價較低，而且對粉筆灰的清理做到了行之有效，所以產(chǎn)品的經(jīng)濟型效益可觀。
同類課題研究水平概述
- 市場上目前使用最廣泛的全自動黑板擦，是用四個電動機作動力，其中兩個電動機裝在一個與黑板同樣大小的框架上，并且通過減速器使其與橫梁一起做上下移動，另外兩個電動機使一排軟毯作圓周運動并使其擦去黑板上的粉筆字跡，使用者只需按動按鈕即可實現(xiàn)自動化操作。 但是就目前而言，這種產(chǎn)品的推廣還是有一定難度的，它還存在著很多方面的不足：首先是總價比較高，電動機用量過多，耗資過大，并且粉筆灰的后處理不完善，導致一定程度的浪費。 此外還有一些黑板擦是使用水進行運作的，缺點就更大了，水痕導致留有字跡，而且若是在冬天，課間十分鐘水分不可能干掉，而且造價較高。當然，也有人發(fā)明手工黑板擦，卻不盡完善。大部分在粉塵處理上有一定缺憾，而且粉塵都被扔掉。 當前市場上的黑板擦，雖然都越來越趨于實用，但都沒能從根本上解決粉筆灰飄揚的問題。而飄揚的粉筆灰，正是嚴重危害師生身心健康的罪魁禍首。
