呂仕奎(軍事交通學(xué)院，天津市河?xùn)|區(qū) 300161)

一種實(shí)用下水管道除雜防堵裝置

呂仕奎
(軍事交通學(xué)院，天津市河?xùn)|區(qū) 300161)

社會(huì)不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)不斷富強(qiáng)，然而很多生活中的小問題依然困擾著我們，給我們的生活帶來極大的不便。并且對于這個(gè)問題現(xiàn)實(shí)生活中也并沒有很好的解決辦法。故經(jīng)思考探索，結(jié)合自身所學(xué)，研究了該裝置——下水管道除雜防堵裝置。本裝置是以車輛差速器設(shè)計(jì)和榨汁機(jī)原理為基礎(chǔ)進(jìn)行的實(shí)際運(yùn)用，主要由十字軸、電動(dòng)機(jī)、行星齒輪組、攪拌機(jī)構(gòu)、研磨機(jī)構(gòu)以及過濾網(wǎng)組成，主要功能是在水池下管道內(nèi)對雜物進(jìn)行攪拌研磨，使得研磨顆粒隨水流入下水道，不會(huì)堵塞下水道。使用該產(chǎn)品時(shí)，只需將該產(chǎn)品裝在水池下水口下方，將污水排入后打開開關(guān)即可進(jìn)行攪拌研磨，處理后僅需打開水龍頭沖洗即可，操作極其簡便。該產(chǎn)品可根據(jù)客戶不同的需求，改變制造的尺寸或是材質(zhì)，拓展應(yīng)用于眾多場合，例如可用于整棟樓的主管道中的雜物研磨過濾，疏通管道，防止堵塞，甚至可以適用于工業(yè)處理之中。設(shè)計(jì)過程中充分考慮了該產(chǎn)品的生產(chǎn)制造問題，可使用各種實(shí)用的生產(chǎn)技術(shù)制造得到，保證該產(chǎn)品方便生產(chǎn)制造且成本低廉。該產(chǎn)品符合人們對于經(jīng)濟(jì)高效、簡約實(shí)用、操作簡便的使用要求。

下水管道；研磨過濾；清潔；環(huán)保；機(jī)械裝置

一、設(shè)計(jì)背景、目的

日常生活中，我們總能在廚房、洗手間等水池旁聞到陣陣惡臭，究其原因，是我們在使用過程中總避免不了下水管道堵塞。這個(gè)由來已久的問題，人們并沒有一個(gè)好的辦法來解決，我們?yōu)榱烁淖冞@種情況，解決這個(gè)影響無數(shù)人生活的問題，需要研究設(shè)計(jì)一款下水管道雜物處理產(chǎn)品。

我們以解決生活中這個(gè)棘手問題、優(yōu)化日常環(huán)保用具為出發(fā)點(diǎn)，研究設(shè)計(jì)一款體積適中、安裝便捷、成本低廉、經(jīng)濟(jì)高效的下水管道除雜物防堵塞裝置。該裝置應(yīng)對下水管道廢水中常見的各種易堵塞管道的雜物，如頭發(fā),瓜果皮,剩飯菜，骨頭渣，米飯粒等具有有效的處理能力，應(yīng)具有使用便捷，易于拆裝清洗的特性，應(yīng)具有良好的拓展性，能適應(yīng)不同型號(hào)的各類主副管道的使用要求。

我們將十字軸、行星齒輪組、攪拌機(jī)構(gòu)，研磨機(jī)構(gòu)以及過濾網(wǎng)等常見且易于生產(chǎn)制造的簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)巧妙得結(jié)合在一起，再加以電機(jī)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣落入下水管道的各類雜物，就能被該裝置研磨過濾成極其細(xì)小的顆粒，隨水流走，不會(huì)在下水管道內(nèi)堆積或堵住下水管道。

只要在下水管道入水口安裝該裝置，就能完美解決下水道堵塞問題，還能防止雜物堆積腐爛，發(fā)出惡臭。再也不必為下水管道疏通而煩惱，省去因此而產(chǎn)生的人力物力財(cái)力消耗，極大地方便人們的生活。

二、設(shè)計(jì)原理

本裝置是以車輛差速器設(shè)計(jì)和榨汁機(jī)原理為基礎(chǔ)進(jìn)行的實(shí)際運(yùn)用。本產(chǎn)品主要由十字軸、電動(dòng)機(jī)、行星齒輪組、攪拌機(jī)構(gòu)、研磨機(jī)構(gòu)以及過濾網(wǎng)組成。含雜物的水經(jīng)下水道流入排水裝置后,由小型直流或交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀盤，利用離心力將粉碎腔內(nèi)的食物垃圾粉碎后排入下水道。粉碎腔具有過濾作用，自動(dòng)攔截食物固體顆粒；驅(qū)動(dòng)十字軸帶動(dòng)行星齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)從而使攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行攪拌，刀盤設(shè)有兩個(gè)或者四個(gè)可360度回轉(zhuǎn)的沖擊頭，沒有利刃，安全、耐用、免維護(hù)。刀盤轉(zhuǎn)速（滿負(fù)載，工作狀態(tài)）直流電機(jī)約2000-4000轉(zhuǎn)/分鐘。粉碎后的顆粒直徑小于4毫米，不會(huì)堵塞排水管和下水道。該裝置可有效的對廢水進(jìn)行處理,效果十分明顯,可大大提升廢水的清潔度,避免了由于雜物沉積造成的管道擁堵，且有防蟲防臭功能。

三、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)說明

該裝置主要借鑒了汽車差速器和平時(shí)榨汁機(jī)的結(jié)構(gòu)原理，整體呈罐狀結(jié)構(gòu)，下部分裝載電機(jī)，中間部分是差速器旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，上部是攪拌研磨機(jī)構(gòu)，罐體內(nèi)壁是過濾層。

旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)由行星齒輪機(jī)構(gòu)組成，由六個(gè)行星齒輪和十字軸可組成行星齒輪機(jī)構(gòu)，如圖1所示，其中下方齒輪與整個(gè)罐體是連接的，即使固定齒輪，電機(jī)驅(qū)動(dòng)十字軸下方旋轉(zhuǎn)，則上部斜齒高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1

圖2

十字軸上方連接攪拌盤，如圖2所示，盤中有四個(gè)可旋轉(zhuǎn)攪拌頭，對雜物進(jìn)行攪拌、研磨，盤上有若干過濾洞，過濾直徑4mm。

罐體內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖3所示，罐體中下部為電機(jī)裝置，中間一圈圓環(huán)卡是過濾結(jié)構(gòu)，過濾直徑2mm。

圖3

圖4

研磨層連接在行星齒輪結(jié)構(gòu)上部齒輪與攪拌機(jī)構(gòu)之間，如圖4所示，其中可見兩個(gè)圓環(huán)結(jié)構(gòu)，外部圓環(huán)是與圖3中裝載電機(jī)的圓柱結(jié)構(gòu)一體，內(nèi)部圓環(huán)與行星齒輪結(jié)構(gòu)相連接，攪拌機(jī)構(gòu)進(jìn)行第一次研磨過濾經(jīng)濾口流入該裝置，內(nèi)環(huán)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行研磨，再從外環(huán)流出經(jīng)圖3中過濾結(jié)構(gòu)進(jìn)行過濾。圖5上部接攪拌研磨結(jié)構(gòu)，中部為行星齒輪組，下部接電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。圖6為產(chǎn)品的整體三維設(shè)計(jì)圖。

圖6

四、可行性分析及產(chǎn)品優(yōu)勢

通過計(jì)算機(jī)模擬仿真，該裝置達(dá)到了設(shè)計(jì)的各項(xiàng)指標(biāo)，對流入其中的各類雜物能進(jìn)行有效地?cái)嚢柩心ミ^濾，處理成極其細(xì)小的顆粒后隨水流進(jìn)入下水管道，不僅使得污水更加潔凈，而且長久使用也不會(huì)形成堵塞。

關(guān)于本產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，本產(chǎn)品的零部件設(shè)計(jì)都很簡單，將一些簡單的零部件巧妙地結(jié)合起來，達(dá)到完成復(fù)雜工作的目的。這些零部件都能運(yùn)用各種制造技術(shù)得到，如使用新興的3D打印技術(shù)等。由于制造簡便，產(chǎn)品的成本自然不高。具有如下優(yōu)勢：

1、適應(yīng)性強(qiáng)。該產(chǎn)品可處理絕大多數(shù)食物垃圾，如骨頭、蛋殼、果皮果核、菜葉、殘羹剩飯等。您可將這些食物垃圾直接倒入此裝置，食物殘?jiān)鼤?huì)被瞬間研磨粉碎，隨水流入排污管。

2、節(jié)能環(huán)保。該產(chǎn)品十分經(jīng)濟(jì)節(jié)能，普通家庭使用平均每月耗電一度。

3、效果顯著。粉碎后的顆粒直徑小于4毫米，不會(huì)堵塞排水管和下水道?？奢p松實(shí)現(xiàn)即時(shí)、方便、快捷的廚房清潔，避免食物垃圾因堆積而滋生病菌、蚊蟲和異味等，從而營造健康、清潔、美觀的廚房環(huán)境。

4、壽命長久。該產(chǎn)品內(nèi)核采用全不銹鋼防腐材料制作，外面再使用隔音材料做成隔音腔，確保產(chǎn)品的使用壽命及性能。

5、操作簡便。處理機(jī)內(nèi)無刀刃，使用安全，無需保養(yǎng)，任何人均可快速掌握使用方法。

6、安裝簡單。配有標(biāo)準(zhǔn)三角插頭及電纜，不需要后期接線。

7、意外自保護(hù)。靈敏的電機(jī)過載保護(hù)裝置，確保在任何意外情況下電機(jī)不燒壞，且保護(hù)動(dòng)做后只用輕輕一按即能恢復(fù)。

[1] 李改靈.SolidWorks 2010機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例精解.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013

[2] 陳超祥，胡其登.SolidWorks零件與裝配體教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013

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呂仕奎（1993.11--）；性別：男，籍貫：四川省綿陽市人，學(xué)歷：本科，就讀于軍事交通學(xué)院；：軍事交通學(xué)院 300161；