专利名称：地下管道疏通钻的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于在已经发生堵塞积水的管道中进行清理的疏通钻，属于城市环卫器械领域。
背景技术：
许多城镇的排水基础设施薄弱或者缺少清扫维护，在突遇暴雨时，易被树叶、纸屑等垃圾堵塞，出现大面积积水。目前，用以应急的方式主要有四种人工疏通、水泵抽水、高压排堵设备和排水管道机器人。人工疏通效率低，且管道中常有的有毒有害气体也会带来危险；水泵抽水治标不治本；高压排堵设备体积巨大，价格极其昂贵；水下机器人由于堵塞管道中能见度低，疏通效果有限，而且其操作复杂、价格昂贵，难以普及。这些不足，使得城镇在面临突发性暴雨造成的积水时没有迅速有效的解决手段，影响城市居民正常的生活。 此外，目前也缺少一种能够安全、廉价、有效的对城市地下管道进行日常清理维护的工具。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在已经发生积水的管道中进行清理的疏通钻，用于地下管道日常清理维护和堵塞管道的紧急疏通。本疏通钻具有结构简单、功能可靠、性能稳定、使用简单、携带方便、成本低廉、使用寿命长等特点。为了实现上述发明目的，该疏通钻由执行部分、动力部分、稳定尾翼、壳体、密封装置和控制系统几部分组成。执行部分位于疏通钻的最前部，由切削刀盘、螺旋桨、阶梯轴、平键和花键组成。切削刀盘由若干高强度材料制作的切削刀片和用于固定切削刀片的金属圆环构成，切削刀片为长条状，固接于金属圆环外侧并共同构成一圆盘形状，其长度比壳体半径略短，金属圆环内径与阶梯轴的前端相匹配，嵌套于该阶梯轴前端并通过花键连接，使得金属环和刀片可在阶梯轴的带动下进行同步转动，达到切削打散前方堵塞物的作用；螺旋桨位于切削刀盘后部与切削刀盘同轴的位置上，嵌套于阶梯轴上，通过平键与阶梯轴连接，使得螺旋桨可在阶梯轴的带动下进行同步转动，其作用一方面推进疏通钻往前运动，另一方面将前方打散的堵塞物排至后方；阶梯轴与圆柱状的壳体同轴，其前部位于疏通钻壳体外，开有若干处键槽，分别用以配合键固定切削刀盘和螺旋桨，后部位于疏通钻壳体内，通过联轴器与动力部分减速器输出轴相连接，在减速器输出轴的带动下做同步转动，阶梯轴与壳体之间通过前部密封装置密封。动力部分由电动机、减速器、联轴器、法兰盘、螺栓、螺母、套筒、电缆和电源组成。 电动机采用圆柱形状大功率电机，位于疏通钻壳体内部，其主轴与减速器输入轴相连，带动减速器输入轴同步转动，电动机外部通过螺栓螺母与法兰盘相连；减速器位于壳体内部，通过螺栓螺母与电动机前端固连，其输入轴与电动机主轴相连，在电动机主轴带动下做同步转动，其输出轴与联轴器相连，带动阶梯轴做同步转动；法兰盘外径略小于壳体内径，内径略大于电动机外径，其上开有若干圆孔，一部分圆孔配合螺栓螺母用于连接电动机，固定其与电动机的相对位置，另一部分圆孔配合螺栓、螺母和套筒用于连接壳体上的法兰盘，固定其与壳体上法兰盘的相对位置，该法兰盘采用非导磁材料加工，目的是防止电机内永磁铁磁通的泄露；电缆一端连接电动机电源输入端，另一端连接外部电源，从与壳体后部连接的连接钢管和导轨中穿出，电缆与连接钢管之间通过后部密封装置密封，其长度根据使用需要来确定；电源位于疏通钻外部，由铅酸电池组、整流模块、变压器和相关控制电路组成，可以外接交流电源供电，也可以使用自带的铅酸电池组供电，通过电缆将电流传递给电动机。壳体由前部壳体、后部壳体、法兰盘、前部密封装置、中部密封装置组成。前部壳体由钢材制成，其形状为前部流线型，中后部圆柱状，其内侧固接有法兰盘，其前端开有圆孔， 圆孔直径与阶梯轴相配合，两者通过前部密封装置密封，前壳体后部有螺纹，与后壳体前部螺纹相配合；后部壳体有钢材制成，形状为圆柱状，其直径与前部壳体后部圆柱状部分相同，前后壳体前部有螺纹，配合前壳体后部螺纹通过中部密封装置密封，后部壳体后部中心处开有圆孔，其上固接稳定尾翼的连接钢管，电缆从此孔中穿入钢管；法兰盘外径略小于前壳体后部圆柱状部分的内径，其内径略大于电动机的外径，法兰盘外侧与前壳体后部内侧固接，其上开有若干圆孔，圆孔位置与固定电动机的法兰盘圆孔位置相对应，通过螺栓螺母固定两个法兰盘的相对位置，目的是使电动机和减速器通过两个法兰盘与壳体固连，固定电动机与壳体的相对位置；前部密封装置由内螺帽、外螺帽和油封组成，阶梯轴与壳体通过油封密封，内螺帽与壳体使用螺纹连接用以压紧油封，且阶梯轴上设有阶梯通过与内螺帽的配合保证其轴向定位，外螺帽通过螺纹连接于壳体外部，起到第一层密封作用，且保护内螺帽与壳体之间的连接，整个装置构成一个双层螺帽结构；中部密封装置由密封带和防水胶带组成，密封带由聚四氟乙烯材料制成，用以填充前后壳体螺纹连接处可能存在的缝隙， 防水胶带在前后壳体连接后缠绕于接缝口外侧，防止漏水。稳定尾翼位于壳体后部由尾翼、绞支座、主连杆、副连杆、连接钢管、导轨、滑套、螺栓、螺母、钢缆、橡胶塞和弹簧组成。连接钢管密封固接于壳体后部，其上靠近中部的位置固接有三个互成120度角的绞支座，钢管后部延伸方向固连导轨；导轨密封固接于连接钢管后部，为直径与钢管相近的圆柱状，内部为空心，电缆从中穿过，外部套有两个与之配合的滑套；滑套有两个，都套于导轨外部，其上均固接有三个互成120度角的绞支座，后部每个绞支座上有两个孔，靠前一个用于连接副连杆，靠后一个用于连接钢缆；尾翼由三块顶角为钝角的三角形钢板制成，尾翼安装方向与疏通钻半径方向相切，且两两之间成120度角，每块三角形尾翼顶角处有圆孔，都通过螺栓螺母连接于钢管中部的对应方向的绞支座处，使尾翼可围绕各自圆孔位置做厂向巧一.顶角大小由尾翼打开后其末端_ ‘…水…距离决定，该距离应该大于壳体半径，三角形尾翼次长边中部固定有绞支座，尾翼末端为圆弧形状，目的是使疏通钻在水中顺利完成前进或后退动作，同时也避免尖锐处伤人；主连杆有三条，其中部某位置有孔，能够与副连杆端部孔配合，主连杆两端有与绞支座配合的孔，分别通过螺栓、螺母连接位于尾翼次长边上的绞支座和靠近前部的滑套上对应的绞支座，目的是使得前部滑套在尾翼收拢或展开时在主连杆的带动下在导轨上往后或往前运动；副连杆有三条，其一端有与主连杆中部孔相配合的孔，另一端有与后部滑套上的绞支座相配合的孔，通过螺栓、螺母分别与对应的主连杆和绞支座连接，目的在于当由尾翼运动带动下的主连杆发生运动时，副连杆能带动后部滑套在导轨上运动，且由于尾翼移动同样的距离时， 前部滑套比后部滑套移动距离更长，使得尾翼在收拢状态时两滑套距离最近，而在展开状态时两滑套距离最远；弹簧套于导轨上，且位于前滑套和后滑套之间，目的是提供一个向外扩张的力，使两滑套始终有向相反方向运动的趋势，从而使得尾翼在展开时最稳定；钢缆位于疏通钻后部，末端连接于后部滑套，钢缆与电缆绞缠于一起，目的在于当需要收回疏通钻时，拉拽钢缆能够使得后部滑套向后运动，收拢尾翼，方便将疏通钻拉出管道，同时钢缆与电缆绞缠在一起也可以分担电缆所受力，起到保护电缆的作用；橡胶塞位于导轨末端电缆引出处，起到密封电缆和导轨的作用。控制部分由降压模块、整流模块、PWM直流电压调速模块等模块组成。位于疏通钻外部，通过电缆与动力部分连接，控制疏通钻工作状态。本发明的优点(1)提供了一种能够在已经发生积水的管道中进行清理的疏通钻，用于地下管道日常清理维护和堵塞管道的紧急疏通；( 切削刀盘和螺旋桨组成的钻头能够同时起到疏通堵塞物和提供动力的作用，结构紧凑，工作效率高，功能可靠；(3)双螺帽结构在清理作业时仍能够起到很好密封效果(4)疏通钻直径小，适用于各种普通管道和人员工具不便清理的小口径管道，适用范围广；( 后部稳定尾翼能够让疏通钻稳定前进，不发生周向旋转，同时通过拉拽钢缆可以收拢尾翼，方便施放与回收；(6)本发明结构简单，材料易于获得，加工容易，成本低，方便大范围普及。
附图1为地下管道疏通钻的实物图；附图2为地下管道疏通钻的整体结构图的剖视图；附图3为地下管道疏通钻的头部总成图的剖视图；附图4为地下管道疏通钻的尾部总成的剖视图；附图5为地下管道疏通钻的尾翼结构的剖视图；附图6为地下管道疏通钻的市电部分原理框图。附图中，1-壳体前端，2-铝法兰，3-套筒，4-钢法兰，5-电机减速箱，6_联轴器， 7-内螺帽，8-外螺帽，9-阶梯轴，10-油封，11-螺栓螺母，12-电机主轴，13-平键，14-壳体后端，15-尾翼，16-绞支座(1,2,3,4),17-主连杆，18-副连杆，19-连接钢管，20-导轨， 21-滑套(1,2), 22-弹簧，23-切削刀盘，24-螺旋桨。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图3所示，最前部为切削刀盘23和螺旋桨对，通过花键和阶梯轴9连接配合； 前部壳体1的尾部攻内螺纹(螺距1. 5)使其与后部壳体14端部所攻的外螺纹连接；铝法兰2通过螺母与电机及其减速箱5连接；前部壳体1与钢法兰4由电弧焊焊接，内螺纹前的内径经车削加工比壳体内径稍大用来定位钢法兰4 ；钢法兰4和铝法兰2通过其上均布的八个螺纹孔和套筒3彼此配合以保证电机主轴12与壳体1的同轴度，套筒有不同长度，用来调节电机主轴12的同轴度以及电机的轴向位置，且钢法兰4上冲了一些内孔，以减轻其重量；电机主轴12通过平键13与联轴器6后端相连，再用紧定螺钉加以轴向定位，联轴器 6前端也使用平键与紧定螺钉与阶梯轴9相连；阶梯轴9与壳体通过油封10密封，内螺帽7 与壳体相接用以压紧油封10，且阶梯轴9上设有阶梯保证其轴向定位；外螺帽8起保护作用。
如图5所示，连接钢管19焊接在机体后部上，并且导轨20也用小直径钢管套焊在连接钢管19上；设计了四种绞支座16-1，16-2，16-3，16-4，分别焊接在尾翼15、连接钢管 19和两个滑套上，位置如图5，用于固定尾翼，15和主副连杆17，18 ；两滑套21_1，21_2之间有一根弹簧22，用于推动尾翼15展开。其中壳体用钢板锻造而成，内径204mm，外径220mm，壳体上螺纹规格M210(螺距 1.25)，壳体头部外螺纹规格M70(螺距1.5)，内螺纹规格M40(螺距1.5)；铝法兰(2)由 IOmm厚的铝板加工而成，外径Φ204πιπι，内径Φ 115mm，在Φ 174mm的圆周上均布8个Φ8的内孔。在Φ 133的圆周上也均布4个Φ8的螺纹孔(螺距1. 5)。选用铝材的目的是防止电机内永磁铁磁通的泄露；钢圈(3)外径Φ20πιπι，内径Φ 10mm，厚度根据需要制作；钢法兰(4) 是由IOmm厚的钢板加工而成，外径Φ204πιπι，内径Φ 155mm，在Φ 174mm的圆周上均布8个 M8的螺纹孔(螺距1. 5)；电机规格由厂家提供，电机主轴Φ22mm，平键规格6*6*50 ；联轴器右端内孔Φ 22mm,左端Φ 25mm ；内螺帽(7)由Φ 55mm的棒料制作而成，螺纹规格M40 (螺距 1. 5mm)，螺纹长度22mm，内台阶距右端面13mm ；外螺帽(8)由Φ IOOmm的钢棒料加工而成， 内螺纹规格Μ70 (螺距1. 5mm)；阶梯轴左端为Φ 14mm的花键，右端直径Φ 25mm,长度120mm ； 油封规格内径Φ25πιπι，外径Φ38πιπι，厚度7mm ；四种规格绞支座重要的尺寸就是孔的位置， 只举一个图为例；尾翼要求收拢时的高度要小于机体的直径，能轻易展开，收回时要有些阻力；滑套必须保证内壁光滑，与导轨相配合。
权利要求
1.一种适用于城市地下管道紧急疏通和日常清理维护的疏通钻，其特征在于该疏通钻由执行部分、动力部分、稳定尾翼、壳体、密封装置和控制系统几部分组成。
2.如权利要求1所述的管道疏通钻，其特征在于执行部分位于钻体前部，由切削刀盘 (23)、螺旋桨(M)、阶梯轴(9)、平键和花键组成；切削刀盘由若干长条状切削刀片和金属圆环构成，切削刀片固接于金属圆环外侧并共同构成一圆盘形状，金属圆环内径与阶梯轴(9)的前端相匹配，嵌套于该阶梯轴(9)前端并通过花键连接；螺旋桨04)位于切削刀盘03)后部与切削刀盘03)同轴的位置上，嵌套于阶梯轴(9)上，通过平键与阶梯轴 (9)连接。
3.如权利要求1所述的管道疏通钻，其特征在于前端密封装置由内螺帽(7)、外螺帽 ⑶和油封(10)组成；阶梯轴(9)与壳体⑴之间通过油封(10)密封，内螺帽(7)与壳体(1)使用螺纹连接用以压紧油封(10)，且阶梯轴(9)上设有阶梯通过与内螺帽(7)的配合保证其轴向定位，外螺帽(8)通过螺纹连接于壳体(1)外部，保护内螺母与壳体之间的连接，整个装置构成一个双层螺帽结构。
4.如权利要求1所述的管道疏通钻，其特征在于动力部分由电动机、减速器(5)、联轴器(6)、法兰盘O)、螺栓螺母(11)、套筒(3)、电缆和电源组成；电动机位于疏通钻壳体(1) 内部，其主轴(1 与减速器( 输入轴相连，该电动机外部通过螺栓螺母(11)与法兰盘(2)相连；减速器( 位于壳体(1)内部，与电动机前端固连，其输入轴与电动机主轴(12) 相连，在电动机主轴带动下做同步转动，其输出轴与联轴器(6)相连，带动阶梯轴(9)做同步转动；法兰盘⑵外径略小于壳体⑴内径，内径略大于电动机外径，其上开有若干圆孔， 一部分圆孔配合螺栓螺母(11)用于连接电动机，固定其与电动机的相对位置，另一部分圆孔配合螺栓螺母(11)和套筒C3)用于连接壳体(1)上的法兰盘G)，固定其与壳体(1)上法兰盘(4)的相对位置，该法兰盘( 采用非导磁材料加工；电缆一端连接电动机电源输入端，另一端连接外部电源，从与壳体后部(14)连接的连接钢管(19)和导轨OO)中穿出，电缆与连接钢管(19)之间通过后部密封装置密封。
5.如权利要求1所述的管道疏通钻，其特征在于套于电动机之上并与电动机连接的法兰盘O)为非导磁材料制成。
6.如权利要求1所述的管道疏通钻，其特征在于稳定尾翼位于壳体后部由尾翼(15)、 绞支座(16-1，16-2，16-3，16-4)、主连杆(17)、副连杆(18)、连接钢管(19)、导轨(20)、滑套01-1，21-2)、螺栓、螺母、钢缆、橡胶塞和弹簧02)组成。连接钢管(19)密封固接于壳体后部，其上靠近中部的位置固接有三个互成120度角的绞支座(16-2)，钢管(19)后部延伸方向固连导轨OO)；导轨OO)密封固接于连接钢管(19)后部，为直径与钢管(19)相近的圆柱状，内部为空心，电缆从中穿过，外部套有两个与之配合的滑套01-1，21-2)；滑套 (21-1，21-2)有两个，都套于导轨外部，其上均固接有三个互成120度角的绞支座(16-3， 16-4)，后部每个绞支座(16-4)上有两个孔，靠前一个用于连接副连杆(18)，靠后一个用于连接钢缆；尾翼(15)由三块顶角为钝角的三角形钢板制成，尾翼安装方向与疏通钻半径方向相切，且两两之间成120度角，每块三角形尾翼顶角处有圆孔，都通过螺栓螺母连接于钢管中部的对应方向的绞支座(16-2)处，使尾翼(15)可围绕各自圆孔位置做周向摆动，顶角大小由尾翼(15)打开后其末端到钻体中轴的距离决定，该距离应该大于壳体(1，14)半径，三角形尾翼次长边中部固定有绞支座(16-1)，尾翼(15)末端为圆弧形状，目的是使疏通钻在水中顺利完成前进或后退动作，同时也避免尖锐处伤人；主连杆(17)有三条，其中部某位置有孔，能够与副连杆(18)端部孔配合，主连杆(17)两端有与绞支座(16-1，16-3) 配合的孔，分别通过螺栓、螺母连接位于尾翼次长边上的绞支座(16-1)和靠近前部的滑套 (21-2)上对应的绞支座(16-3)，目的是使得前部滑套Q1-2)在尾翼(15)收拢或展开时在主连杆的带动下在导轨上往后或往前运动；副连杆(18)有三条，其一端有与主连杆(17)中部孔相配合的孔，另一端有与后部滑套01-1)上的绞支座(16-4)相配合的孔，通过螺栓、 螺母分别与对应的主连杆(17)和绞支座(16-4)连接，目的在于当由尾翼(15)运动带动下的主连杆(17)发生运动时，副连杆(18)能带动后部滑套在导轨OO)上运动，且由于尾翼移动同样的距离时，前部滑套01-2)比后部滑套01-1)移动距离更长，使得尾翼(15)在收拢状态时两滑套(21-1，21-2)距离最近，而在展开状态时两滑套(21-1，21-2)距离最远； 弹簧02)套于导轨00)上，且位于前滑套01-2)和后滑套01-1)之间，目的是提供一个向外扩张的力，使两滑套(21-1，21-2)始终有向相反方向运动的趋势，从而使得尾翼(15) 在展开时最稳定；钢缆位于疏通钻后部，末端连接于后部滑套(21-1)，钢缆与电缆绞缠于一起，目的在于当需要收回疏通钻时，拉拽钢缆能够使得后部滑套01-1)向后运动，收拢尾翼(15)，方便将疏通钻拉出管道，同时钢缆与电缆绞缠在一起也可以分担电缆所受力，起到保护电缆的作用；橡胶塞位于导轨00)末端电缆引出处，起到密封电缆和导轨00)的作用。
全文摘要
本发明涉及一种适用于在已经发生堵塞积水的管道中进行清理的疏通钻，属于城市环卫器械领域。本发明所述地下管道疏通钻由执行部分、动力部分、稳定尾翼、壳体、密封装置和控制系统几部分组成。具有结构简单、功能可靠、性能稳定、使用简单、携带方便、成本低廉、使用寿命长等特点。
文档编号E03F7/10GK102409751SQ201110111478
公开日2012年4月11日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者何灏, 刘雪琴, 李世辉, 李晋, 谷牧 申请人:何灏