呂仕奎(軍事交通學院，天津市河東區(qū) 300161)

一種實用下水管道除雜防堵裝置

呂仕奎
(軍事交通學院，天津市河東區(qū) 300161)

社會不斷發(fā)展，經(jīng)濟不斷富強，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。并且對于這個問題現(xiàn)實生活中也并沒有很好的解決辦法。故經(jīng)思考探索，結合自身所學，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計和榨汁機原理為基礎進行的實際運用，主要由十字軸、電動機、行星齒輪組、攪拌機構、研磨機構以及過濾網(wǎng)組成，主要功能是在水池下管道內對雜物進行攪拌研磨，使得研磨顆粒隨水流入下水道，不會堵塞下水道。使用該產品時，只需將該產品裝在水池下水口下方，將污水排入后打開開關即可進行攪拌研磨，處理后僅需打開水龍頭沖洗即可，操作極其簡便。該產品可根據(jù)客戶不同的需求，改變制造的尺寸或是材質，拓展應用于眾多場合，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。設計過程中充分考慮了該產品的生產制造問題，可使用各種實用的生產技術制造得到，保證該產品方便生產制造且成本低廉。該產品符合人們對于經(jīng)濟高效、簡約實用、操作簡便的使用要求。

下水管道；研磨過濾；清潔；環(huán)保；機械裝置

一、設計背景、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。這個由來已久的問題，人們并沒有一個好的辦法來解決，我們?yōu)榱烁淖冞@種情況，解決這個影響無數(shù)人生活的問題，需要研究設計一款下水管道雜物處理產品。

我們以解決生活中這個棘手問題、優(yōu)化日常環(huán)保用具為出發(fā)點，研究設計一款體積適中、安裝便捷、成本低廉、經(jīng)濟高效的下水管道除雜物防堵塞裝置。該裝置應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，應具有使用便捷，易于拆裝清洗的特性，應具有良好的拓展性，能適應不同型號的各類主副管道的使用要求。

我們將十字軸、行星齒輪組、攪拌機構，研磨機構以及過濾網(wǎng)等常見且易于生產制造的簡單機械結構巧妙得結合在一起，再加以電機提供動力，驅動機械結構運轉，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小的顆粒，隨水流走，不會在下水管道內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，省去因此而產生的人力物力財力消耗，極大地方便人們的生活。

二、設計原理

本裝置是以車輛差速器設計和榨汁機原理為基礎進行的實際運用。本產品主要由十字軸、電動機、行星齒輪組、攪拌機構、研磨機構以及過濾網(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驅動刀盤，利用離心力將粉碎腔內的食物垃圾粉碎后排入下水道。粉碎腔具有過濾作用，自動攔截食物固體顆粒；驅動十字軸帶動行星齒輪組轉動從而使攪拌機構進行攪拌，刀盤設有兩個或者四個可360度回轉的沖擊頭，沒有利刃，安全、耐用、免維護。刀盤轉速（滿負載，工作狀態(tài)）直流電機約2000-4000轉/分鐘。粉碎后的顆粒直徑小于4毫米，不會堵塞排水管和下水道。該裝置可有效的對廢水進行處理,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、產品結構說明

該裝置主要借鑒了汽車差速器和平時榨汁機的結構原理，整體呈罐狀結構，下部分裝載電機，中間部分是差速器旋轉結構，上部是攪拌研磨機構，罐體內壁是過濾層。

旋轉結構由行星齒輪機構組成，由六個行星齒輪和十字軸可組成行星齒輪機構，如圖1所示，其中下方齒輪與整個罐體是連接的，即使固定齒輪，電機驅動十字軸下方旋轉，則上部斜齒高速運轉。

圖1

圖2

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

罐體內結構如圖3所示，罐體中下部為電機裝置，中間一圈圓環(huán)卡是過濾結構，過濾直徑2mm。

圖3

圖4

研磨層連接在行星齒輪結構上部齒輪與攪拌機構之間，如圖4所示，其中可見兩個圓環(huán)結構，外部圓環(huán)是與圖3中裝載電機的圓柱結構一體，內部圓環(huán)與行星齒輪結構相連接，攪拌機構進行第一次研磨過濾經(jīng)濾口流入該裝置，內環(huán)旋轉進行研磨，再從外環(huán)流出經(jīng)圖3中過濾結構進行過濾。圖5上部接攪拌研磨結構，中部為行星齒輪組，下部接電機驅動裝置。圖6為產品的整體三維設計圖。

圖6

四、可行性分析及產品優(yōu)勢

通過計算機模擬仿真，該裝置達到了設計的各項指標，對流入其中的各類雜物能進行有效地攪拌研磨過濾，處理成極其細小的顆粒后隨水流進入下水管道，不僅使得污水更加潔凈，而且長久使用也不會形成堵塞。

關于本產品的生產制造，本產品的零部件設計都很簡單，將一些簡單的零部件巧妙地結合起來，達到完成復雜工作的目的。這些零部件都能運用各種制造技術得到，如使用新興的3D打印技術等。由于制造簡便，產品的成本自然不高。具有如下優(yōu)勢：

1、適應性強。該產品可處理絕大多數(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，食物殘渣會被瞬間研磨粉碎，隨水流入排污管。

2、節(jié)能環(huán)保。該產品十分經(jīng)濟節(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，不會堵塞排水管和下水道?？奢p松實現(xiàn)即時、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。該產品內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，確保產品的使用壽命及性能。

5、操作簡便。處理機內無刀刃，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。配有標準三角插頭及電纜，不需要后期接線。

7、意外自保護。靈敏的電機過載保護裝置，確保在任何意外情況下電機不燒壞，且保護動做后只用輕輕一按即能恢復。

[1] 李改靈.SolidWorks 2010機械設計實例精解.北京：機械工業(yè)出版社，2013

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

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1007-6344（2016）04-0340-01

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