基于機(jī)械動(dòng)力的下水道防堵地漏裝置模型設(shè)計(jì)

曹思遠(yuǎn) 劉佳

摘 要：下水道堵塞問(wèn)題在建筑設(shè)計(jì)中一直是重點(diǎn)問(wèn)題，目前存在的解決辦法中，固態(tài)無(wú)動(dòng)力攔截設(shè)計(jì)占據(jù)了大量的比例，機(jī)械式排堵裝置又因動(dòng)力問(wèn)題難以設(shè)計(jì)使用；針對(duì)問(wèn)題主體，堵塞物，設(shè)計(jì)一種采取水動(dòng)力、機(jī)械式的地漏裝置予以解決，解決堵塞問(wèn)題的同時(shí)保證排水量的正常。

關(guān)鍵詞：機(jī)械動(dòng)力；下水道防堵；地漏；模型設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.113

0 引言

針對(duì)下水道排泄堵塞問(wèn)題，目前存在的解決方法中，固態(tài)無(wú)動(dòng)力攔截設(shè)計(jì)占據(jù)了大量的比例，機(jī)械式排堵裝置因動(dòng)力問(wèn)題難以設(shè)計(jì)使用；目前市場(chǎng)中的地漏類型以淺水封地漏、深水封地漏、廣口水封地漏、扣盅水封地漏、彈簧式地漏、翻板地漏等為主，多種地漏的設(shè)計(jì)類型，都不同程度的在防堵、防臭、壽命、排水量不穩(wěn)定等方面有缺陷。

現(xiàn)有對(duì)地漏裝置的設(shè)計(jì)多數(shù)處于無(wú)動(dòng)力階段，即依靠改變地漏外形、管道類型來(lái)解決堵塞相關(guān)問(wèn)題，多種地漏設(shè)計(jì)應(yīng)用中，存在堵塞物聚集地漏口而影響排水量的問(wèn)題；運(yùn)用所排廢水為動(dòng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)的幾類重力、磁力地漏并不能很好的解決堵塞且易產(chǎn)生管道堵塞、進(jìn)水口失靈、壽命短等問(wèn)題。

本文敘述一種基于廢水流動(dòng)所產(chǎn)生動(dòng)力進(jìn)行防堵的地漏工作原理，運(yùn)用機(jī)械動(dòng)力帶動(dòng)刺輥吸附堵塞物，對(duì)廢水進(jìn)行過(guò)濾，降低堵塞率，確保穩(wěn)定排水量。

1 地漏堵塞問(wèn)題描述

地漏堵塞問(wèn)題以地漏口堵塞和管道堵塞為主，具體堵塞問(wèn)題描述如下：

（1）堵塞物以毛發(fā)為主，其他包括紙屑等等，多數(shù)為細(xì)小物品；

（2）現(xiàn)有地漏在少量堵塞物淤積后，產(chǎn)生排水量下降、堵塞物聚集排水口現(xiàn)象；

（3）堵塞物聚集排水口，除人工清理，沒(méi)有其他解決辦法；

（4）少量細(xì)小毛發(fā)、浸濕紙張等依然能通過(guò)排水口，容易造成管道堵塞問(wèn)題。

2 防堵地漏裝置設(shè)計(jì)

2.1 材料方面

我國(guó)現(xiàn)有的地漏材料根據(jù)CJ-T186-2003地漏標(biāo)準(zhǔn)，可采用鑄鐵、工程塑料（ABS）、硬聚氯乙烯（PVC-U），也可采用銅合金或不銹鋼等材料。本防堵地漏裝置采用復(fù)合材料PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）做模型，該材料具有極佳的耐水性，韌性好，修復(fù)性強(qiáng)，如今也在建筑業(yè)材料中占據(jù)了很大比例。

過(guò)濾裝置包含固定支架、水勺、軸承及刺輥。

（1）固定支架：地漏設(shè)計(jì)需要考慮裝置耐水性，支架采用鋁合金電鍍噴塑材料，防腐防侵，可長(zhǎng)期使用無(wú)生銹現(xiàn)象，保證材料耐水性的同時(shí)確保其質(zhì)量不會(huì)太大，以免影響水勺轉(zhuǎn)速。

（2）水勺：同樣采用鋁合金電鍍噴塑材料，輕便、穩(wěn)定，能夠穩(wěn)定隨廢水排放轉(zhuǎn)動(dòng)。

（3）軸承：采用符合ISO10816-3標(biāo)準(zhǔn)的軸承，保證水勺在廢水排量下能夠正常工作。

（4）刺輥：應(yīng)裝置需求采用工程塑料做軸、尼龍絲為刷。尼龍絲的韌性和剛性能夠滿足過(guò)濾廢水雜物的需求。

2.2 設(shè)計(jì)思路方面

將地漏設(shè)計(jì)成兩層地下形式，下層為支架層，利用PMMA做底層支架，騰出水勺支架空間，將水勺支架與水道分離，功能區(qū)與設(shè)計(jì)區(qū)分離，方便裝置運(yùn)轉(zhuǎn)。

上層濾水層包含水道、水勺及過(guò)濾刺輥，在上層前右側(cè)開(kāi)下水口進(jìn)行排水。增長(zhǎng)排水路徑，加長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間以達(dá)到過(guò)濾防堵目的；污水入水口設(shè)計(jì)在上層后右側(cè)，小口設(shè)計(jì)，增加污水排水壓，提高刺輥轉(zhuǎn)速。

2.3 過(guò)濾裝置設(shè)計(jì)

過(guò)濾裝置分為兩部分，旋轉(zhuǎn)水勺及可拆卸刺輥；旋轉(zhuǎn)水勺采用高靈活度軸承制作，阻力小，易推動(dòng)，能夠穩(wěn)定隨廢水排放轉(zhuǎn)動(dòng)，為過(guò)濾刺輥提供動(dòng)力；刺輥采用高硬度硬塑滾軸刺輥，能夠很好的吸附雜物，且設(shè)計(jì)類型為螺桿旋轉(zhuǎn)固定，可方便拆卸進(jìn)行清理或更換，以此達(dá)到防堵塞、防雜物淤積的問(wèn)題。

2.4 維護(hù)方面

地漏防堵塞裝置工作是主要堵塞物集中在刺輥部分，日常維護(hù)只需在排水量下降或有大塊異物影響排水工作時(shí)進(jìn)行刺輥清理或更換即可。

3 防堵地漏裝置模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 整體結(jié)構(gòu)

該裝置整體的外觀結(jié)構(gòu)為400*400*200mm的矩形箱體，內(nèi)部有隔層，以隔層為界分為上層、下層，另有底板一塊（如圖1）。

主要的過(guò)濾裝置裝在矩形邊框內(nèi)部，由水勺底座、水勺、刺輥底座及刺輥構(gòu)成。水勺為三杯型，刺輥為圓柱體（如圖2）。

該裝置應(yīng)全部位于地下，入水口處依靠地漏外地表做凹收集廢水進(jìn)入裝置進(jìn)行過(guò)濾。

3.2 局部結(jié)構(gòu)及運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)

下層為400*400*80mm的不全封閉矩形，包含4塊110*80mm PMMA板材、1塊180*80mm PMMA板材及若干角鐵，作為支撐隔板及上層板材的底座；隔板上開(kāi)有一50*50mm的方形開(kāi)口以讓水勺底座主體通過(guò)；水勺主體位于隔板上方5mm處。

上層由1塊200*400mm PMMA板材、2塊200*300mm PMMA板材構(gòu)成外邊框，入水口由1塊100*400mm PMMA板材及1塊120*160mm PMMA板材斜向固定構(gòu)成；下水口由一塊80*120mm PMMA板材與后擋板構(gòu)成。

水勺上側(cè)固定不銹鋼刺輥支架，支架上方可接螺桿，三水勺交界處平面下方支架內(nèi)為軸承，廢水排放推動(dòng)水勺轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刺輥。

刺輥中部尼龍絲剔除后利用雙層管夾固定，通過(guò)螺桿固定在刺輥支架中，隨水勺轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)濾所排廢水中的雜物。

刺輥支架及水勺支架安裝需要與水平面垂直，以保證水勺及刺輥能夠水平旋轉(zhuǎn)而不損壞軸承平衡性。

4 防堵地漏裝置模型工作狀況及結(jié)果

備注：1.單次試驗(yàn)以均衡水量、時(shí)長(zhǎng)5min為標(biāo)準(zhǔn)；2.堵塞物以毛發(fā)、濕紙巾為例，每隔20S均勻加入試驗(yàn)廢水中。

針對(duì)試驗(yàn)?zāi)康?，列出運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題、堵塞問(wèn)題、排水量問(wèn)題三個(gè)方面，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明本下水道防堵地漏裝置基本能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

4.1 運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題

廢水流動(dòng)提供的動(dòng)力能夠良好的供給旋轉(zhuǎn)水勺工作，帶動(dòng)過(guò)濾刺輥旋轉(zhuǎn)以攔截堵塞物，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間、多次測(cè)試，該裝置能夠良好續(xù)航。

試驗(yàn)中出現(xiàn)的受阻現(xiàn)象源于排放廢水中所含堵塞物增多且包含大塊堵塞物，致使水勺轉(zhuǎn)動(dòng)受阻，大塊且過(guò)量的堵塞物堵塞地漏裝置并不能有效代表該裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，予以記錄但不影響試驗(yàn)最終數(shù)據(jù)。

4.2 堵塞問(wèn)題

防堵地漏裝置模型經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，能夠很好的解決堵塞問(wèn)題，對(duì)于大多數(shù)常見(jiàn)堵塞物如毛發(fā)、紙屑等，能夠做到良好的攔截。

4.3 排水量問(wèn)題

防堵地漏裝置模型經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，在無(wú)大塊堵塞物情況下能夠提供穩(wěn)定的排水量。

5 防堵地漏裝置模型設(shè)計(jì)總結(jié)

5.1 設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)

該裝置經(jīng)過(guò)試驗(yàn)?zāi)軌蚝芎玫臐M足正常排水需求，能夠做到防堵塞及提供穩(wěn)定排水量，此設(shè)計(jì)對(duì)于改進(jìn)家庭排水地漏具有一定的價(jià)值和研究意義，此處將該防堵塞地漏裝置的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)列出如下：

（1）機(jī)械動(dòng)力的運(yùn)用使靜態(tài)排水、防堵轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)，增加了地漏的防堵效率；

（2）刺輥的過(guò)濾設(shè)計(jì)加長(zhǎng)了地漏的清理周期及壽命；

（3）可拆卸式刺輥降低了地漏的清理難度，且可直接更換，方便衛(wèi)生；

（4）雙層地漏設(shè)計(jì)加長(zhǎng)了排水路徑，降低了污水回流可能，防止異味。

5.2 設(shè)計(jì)不足及待改進(jìn)之處

試驗(yàn)過(guò)程中該裝置因影響因子的改變而出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，可見(jiàn)仍然有不足及可改進(jìn)之處，現(xiàn)將試驗(yàn)中影響裝置運(yùn)轉(zhuǎn)或可能影響裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的影響因子列出如下：

（1）口徑小于入水口的較大塊異物偶爾可進(jìn)入排水道，影響裝置運(yùn)轉(zhuǎn)；

（2）下方排水管依然需要彎道設(shè)計(jì)以防止異味及廢水回流；

（3）安裝本裝置需要保持水勺及刺輥安裝方位水平，以確保裝置正常工作，安裝精度要求較高。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文敘述設(shè)計(jì)的基于機(jī)械動(dòng)力的下水道防堵地漏裝置，經(jīng)試驗(yàn)證明可行。本設(shè)計(jì)可根據(jù)需求在排水道地下進(jìn)行設(shè)計(jì)安裝，該裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、功能可靠、調(diào)試方便，對(duì)于家庭地漏裝置的防堵工作規(guī)劃及改善具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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*為通訊作者