基于機(jī)械動力的下水道防堵地漏裝置模型設(shè)計

曹思遠(yuǎn) 劉佳

摘 要：下水道堵塞問題在建筑設(shè)計中一直是重點(diǎn)問題，目前存在的解決辦法中，固態(tài)無動力攔截設(shè)計占據(jù)了大量的比例，機(jī)械式排堵裝置又因動力問題難以設(shè)計使用；針對問題主體，堵塞物，設(shè)計一種采取水動力、機(jī)械式的地漏裝置予以解決，解決堵塞問題的同時保證排水量的正常。

關(guān)鍵詞：機(jī)械動力；下水道防堵；地漏；模型設(shè)計

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

0 引言

針對下水道排泄堵塞問題，目前存在的解決方法中，固態(tài)無動力攔截設(shè)計占據(jù)了大量的比例，機(jī)械式排堵裝置因動力問題難以設(shè)計使用；目前市場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)有對地漏裝置的設(shè)計多數(shù)處于無動力階段，即依靠改變地漏外形、管道類型來解決堵塞相關(guān)問題，多種地漏設(shè)計應(yīng)用中，存在堵塞物聚集地漏口而影響排水量的問題；運(yùn)用所排廢水為動力進(jìn)行設(shè)計的幾類重力、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、壽命短等問題。

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

1 地漏堵塞問題描述

地漏堵塞問題以地漏口堵塞和管道堵塞為主，具體堵塞問題描述如下：

（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排水口，容易造成管道堵塞問題。

2 防堵地漏裝置設(shè)計

2.1 材料方面

我國現(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，可長期使用無生銹現(xiàn)象，保證材料耐水性的同時確保其質(zhì)量不會太大，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。

（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濾廢水雜物的需求。

2.2 設(shè)計思路方面

將地漏設(shè)計成兩層地下形式，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、水勺及過濾刺輥，在上層前右側(cè)開下水口進(jìn)行排水。增長排水路徑，加長過濾時間以達(dá)到過濾防堵目的；污水入水口設(shè)計在上層后右側(cè)，小口設(shè)計，增加污水排水壓，提高刺輥轉(zhuǎn)速。

2.3 過濾裝置設(shè)計

過濾裝置分為兩部分，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，能夠穩(wěn)定隨廢水排放轉(zhuǎn)動，為過濾刺輥提供動力；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

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)行過濾。

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

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；隔板上開有一50*50mm的方形開口以讓水勺底座主體通過；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，廢水排放推動水勺轉(zhuǎn)動帶動刺輥。

刺輥中部尼龍絲剔除后利用雙層管夾固定，通過螺桿固定在刺輥支架中，隨水勺轉(zhuǎn)動過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.單次試驗以均衡水量、時長5min為標(biāo)準(zhǔn)；2.堵塞物以毛發(fā)、濕紙巾為例，每隔20S均勻加入試驗廢水中。

針對試驗?zāi)康模谐鲞\(yùn)轉(zhuǎn)問題、堵塞問題、排水量問題三個方面，經(jīng)過試驗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?zāi)康摹?/p>

4.1 運(yùn)轉(zhuǎn)問題

廢水流動提供的動力能夠良好的供給旋轉(zhuǎn)水勺工作，帶動過濾刺輥旋轉(zhuǎn)以攔截堵塞物，經(jīng)過長時間、多次測試，該裝置能夠良好續(xù)航。

試驗中出現(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)動受阻，大塊且過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最終數(shù)據(jù)。

4.2 堵塞問題

防堵地漏裝置模型經(jīng)過試驗，能夠很好的解決堵塞問題，對于大多數(shù)常見堵塞物如毛發(fā)、紙屑等，能夠做到良好的攔截。

4.3 排水量問題

防堵地漏裝置模型經(jīng)過試驗，在無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)計總結(jié)

5.1 設(shè)計優(yōu)點(diǎn)

該裝置經(jīng)過試驗?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)計對于改進(jìn)家庭排水地漏具有一定的價值和研究意義，此處將該防堵塞地漏裝置的設(shè)計優(yōu)點(diǎn)列出如下：

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

（2）刺輥的過濾設(shè)計加長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)計加長了排水路徑，降低了污水回流可能，防止異味。

5.2 設(shè)計不足及待改進(jìn)之處

試驗過程中該裝置因影響因子的改變而出現(xiàn)了堵塞現(xiàn)象，可見仍然有不足及可改進(jìn)之處，現(xiàn)將試驗中影響裝置運(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

本文敘述設(shè)計的基于機(jī)械動力的下水道防堵地漏裝置，經(jīng)試驗證明可行。本設(shè)計可根據(jù)需求在排水道地下進(jìn)行設(shè)計安裝，該裝置設(shè)計簡單、功能可靠、調(diào)試方便，對于家庭地漏裝置的防堵工作規(guī)劃及改善具有一定的實用價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]牟文億.關(guān)于建筑給排水設(shè)計中的常見問題及針對性對策探討[J].科技展望，2016，26（08）：31.

[2]周瑞瑞，鄧杰夫，凌雯，王廷軍.基于磁力的防堵塞式磁性自動開閉式地漏設(shè)計與應(yīng)用[J].中國科技信息，2014（21）：146-148.

[3]呂仕奎.一種實用下水管道除雜防堵裝置[J].四川水泥，2016（04）：

340.

[4]周康力，張雷，郎紅梅，孫蓓，邊慶學(xué)，趙四清.一種生物安全型密封地漏的研制與應(yīng)用[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2018（09）：16-19.

[5]趙珍儀，張哲，黃鋆堯，高彬.三種典型結(jié)構(gòu)地漏的本體性能分析及改進(jìn)措施[J].中國給水排水，2017，33（01）：144-146.

[6]馬鴻春.地漏3種技術(shù)的比較分析[J].天津科技，2009，36（03）：

89-90.

[7]邱乃意，劉德明，戴曉斯，朱華斌，謝詳濤，王子龍，李澤裕.

建筑排水地漏現(xiàn)狀調(diào)查存在問題與分析[J].福建建設(shè)科技，2013（01）：

68-69.

*為通訊作者