一种实用下水管道除杂防堵装置

吕仕奎(军事交通学院，天津市河东区 300161)

一种实用下水管道除杂防堵装置

吕仕奎
(军事交通学院，天津市河东区 300161)

社会不断发展，经济不断富强，然而很多生活中的小问题依然困扰着我们，给我们的生活带来极大的不便。并且对于这个问题现实生活中也并没有很好的解决办法。故经思考探索，结合自身所学，研究了该装置——下水管道除杂防堵装置。本装置是以车辆差速器设计和榨汁机原理为基础进行的实际运用，主要由十字轴、电动机、行星齿轮组、搅拌机构、研磨机构以及过滤网组成，主要功能是在水池下管道内对杂物进行搅拌研磨，使得研磨颗粒随水流入下水道，不会堵塞下水道。使用该产品时，只需将该产品装在水池下水口下方，将污水排入后打开开关即可进行搅拌研磨，处理后仅需打开水龙头冲洗即可，操作极其简便。该产品可根据客户不同的需求，改变制造的尺寸或是材质，拓展应用于众多场合，例如可用于整栋楼的主管道中的杂物研磨过滤，疏通管道，防止堵塞，甚至可以适用于工业处理之中。设计过程中充分考虑了该产品的生产制造问题，可使用各种实用的生产技术制造得到，保证该产品方便生产制造且成本低廉。该产品符合人们对于经济高效、简约实用、操作简便的使用要求。

下水管道；研磨过滤；清洁；环保；机械装置

一、设计背景、目的

日常生活中，我们总能在厨房、洗手间等水池旁闻到阵阵恶臭，究其原因，是我们在使用过程中总避免不了下水管道堵塞。这个由来已久的问题，人们并没有一个好的办法来解决，我们为了改变这种情况，解决这个影响无数人生活的问题，需要研究设计一款下水管道杂物处理产品。

我们以解决生活中这个棘手问题、优化日常环保用具为出发点，研究设计一款体积适中、安装便捷、成本低廉、经济高效的下水管道除杂物防堵塞装置。该装置应对下水管道废水中常见的各种易堵塞管道的杂物，如头发,瓜果皮,剩饭菜，骨头渣，米饭粒等具有有效的处理能力，应具有使用便捷，易于拆装清洗的特性，应具有良好的拓展性，能适应不同型号的各类主副管道的使用要求。

我们将十字轴、行星齿轮组、搅拌机构，研磨机构以及过滤网等常见且易于生产制造的简单机械结构巧妙得结合在一起，再加以电机提供动力，驱动机械结构运转，这样落入下水管道的各类杂物，就能被该装置研磨过滤成极其细小的颗粒，随水流走，不会在下水管道内堆积或堵住下水管道。

只要在下水管道入水口安装该装置，就能完美解决下水道堵塞问题，还能防止杂物堆积腐烂，发出恶臭。再也不必为下水管道疏通而烦恼，省去因此而产生的人力物力财力消耗，极大地方便人们的生活。

二、设计原理

本装置是以车辆差速器设计和榨汁机原理为基础进行的实际运用。本产品主要由十字轴、电动机、行星齿轮组、搅拌机构、研磨机构以及过滤网组成。含杂物的水经下水道流入排水装置后,由小型直流或交流电机驱动刀盘，利用离心力将粉碎腔内的食物垃圾粉碎后排入下水道。粉碎腔具有过滤作用，自动拦截食物固体颗粒；驱动十字轴带动行星齿轮组转动从而使搅拌机构进行搅拌，刀盘设有两个或者四个可360度回转的冲击头，没有利刃，安全、耐用、免维护。刀盘转速（满负载，工作状态）直流电机约2000-4000转/分钟。粉碎后的颗粒直径小于4毫米，不会堵塞排水管和下水道。该装置可有效的对废水进行处理,效果十分明显,可大大提升废水的清洁度,避免了由于杂物沉积造成的管道拥堵，且有防虫防臭功能。

三、产品结构说明

该装置主要借鉴了汽车差速器和平时榨汁机的结构原理，整体呈罐状结构，下部分装载电机，中间部分是差速器旋转结构，上部是搅拌研磨机构，罐体内壁是过滤层。

旋转结构由行星齿轮机构组成，由六个行星齿轮和十字轴可组成行星齿轮机构，如图1所示，其中下方齿轮与整个罐体是连接的，即使固定齿轮，电机驱动十字轴下方旋转，则上部斜齿高速运转。

图1

图2

十字轴上方连接搅拌盘，如图2所示，盘中有四个可旋转搅拌头，对杂物进行搅拌、研磨，盘上有若干过滤洞，过滤直径4mm。

罐体内结构如图3所示，罐体中下部为电机装置，中间一圈圆环卡是过滤结构，过滤直径2mm。

图3

图4

研磨层连接在行星齿轮结构上部齿轮与搅拌机构之间，如图4所示，其中可见两个圆环结构，外部圆环是与图3中装载电机的圆柱结构一体，内部圆环与行星齿轮结构相连接，搅拌机构进行第一次研磨过滤经滤口流入该装置，内环旋转进行研磨，再从外环流出经图3中过滤结构进行过滤。图5上部接搅拌研磨结构，中部为行星齿轮组，下部接电机驱动装置。图6为产品的整体三维设计图。

图6

四、可行性分析及产品优势

通过计算机模拟仿真，该装置达到了设计的各项指标，对流入其中的各类杂物能进行有效地搅拌研磨过滤，处理成极其细小的颗粒后随水流进入下水管道，不仅使得污水更加洁净，而且长久使用也不会形成堵塞。

关于本产品的生产制造，本产品的零部件设计都很简单，将一些简单的零部件巧妙地结合起来，达到完成复杂工作的目的。这些零部件都能运用各种制造技术得到，如使用新兴的3D打印技术等。由于制造简便，产品的成本自然不高。具有如下优势：

1、适应性强。该产品可处理绝大多数食物垃圾，如骨头、蛋壳、果皮果核、菜叶、残羹剩饭等。您可将这些食物垃圾直接倒入此装置，食物残渣会被瞬间研磨粉碎，随水流入排污管。

2、节能环保。该产品十分经济节能，普通家庭使用平均每月耗电一度。

3、效果显著。粉碎后的颗粒直径小于4毫米，不会堵塞排水管和下水道。可轻松实现即时、方便、快捷的厨房清洁，避免食物垃圾因堆积而滋生病菌、蚊虫和异味等，从而营造健康、清洁、美观的厨房环境。

4、寿命长久。该产品内核采用全不锈钢防腐材料制作，外面再使用隔音材料做成隔音腔，确保产品的使用寿命及性能。

5、操作简便。处理机内无刀刃，使用安全，无需保养，任何人均可快速掌握使用方法。

6、安装简单。配有标准三角插头及电缆，不需要后期接线。

7、意外自保护。灵敏的电机过载保护装置，确保在任何意外情况下电机不烧坏，且保护动做后只用轻轻一按即能恢复。

[1] 李改灵.SolidWorks 2010机械设计实例精解.北京：机械工业出版社，2013

[2] 陈超祥，胡其登.SolidWorks零件与装配体教程.北京：机械工业出版社，2013

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1007-6344（2016）04-0340-01

吕仕奎（1993.11--）；性别：男，籍贯：四川省绵阳市人，学历：本科，就读于军事交通学院；：军事交通学院 300161；