CN101124370B - 用于清洁管道的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于连接到流体入口供给管和出口排放管的管道清洁方法和装置，其利用具有入口部分、出口部分和弯曲部分的壳体组件。该入口部分和出口部分具有倾斜的管部，用于增强穿过弯曲部分的流体的流动，以驱散淤积的碎屑。壳体中的可选转轴设有桨状物或喷射器，以便于回收或疏散堵塞物。

Description

用于清洁管道的方法和装置

背景技术

本发明涉及一种改进了的用于清洁管道中流体流动通道的方法和装置。本发明可以用于清洁任何应用中的排放管道，或商业的或住宅的，并不必限于污水系统。更确切地，本发明涉及一种用于清除排放系统中收集器内可阻挡来自流出系统的流体流动的堆积物的装置和方法。本发明的一个实施例中，用于清洁流动通道的动力是通过倾斜布置并定向该装置的入口管和出口管部分来提供的。

在大多数排放系统中，设置收集器以捕获或收集穿过该系统的物质。在商业或住宅的管道系统中，收集器用于捕获掉到排水管中的物品，以便它们不会直接经过排水管进入到主下水道系统中。收集器还要阻止下水道气体反味到房屋中。然而，该收集器经常堆积了过量的碎片和堆积物，阻塞排水流过该系统。

现有的装置笨重而且低效。对于用户来说很多这样的“解决方案”产生其他问题，包括在不用的时候妨碍污水流动。当不使用的时候，任何限制满流量流经收集器弯曲部的装置都有可能导致比其解决的更多的问题。

本发明提供了保持清洁的流动通道的实施例。在一个实施例中，入口通道和出口通道的设计具有独特的流动特性，以使该装置具有自清洁作用。对于收集器的自清洁特征来说，该装置的接近角和该装置出口部分的出口角的设计是关键。典型的收集器系统(排放弯管)通常是U形的，并具有入口管和出口管，该入口管和出口管相对于该收集器主体的弯曲部分来说是基本垂直的。流入到传统的收集器中的流体趋于迁移至管道的内部中心处。当出现这种情况时，流入的流体丧失了有效携带固体的能力。此外，当流入的流体到达收集器的大致水平部或U形管底部时，该流入的流体丧失了大部分的能量，并因此使得固体保留在了收集器底部或最低点。本发明最大化了流入、流出流体的固体携带能力。一个实施例的入口管(inlet leg)设计得改变流入流体的方向，并因此使得流动通道中的固体扰动地与流体混合，以便当流体和固体排出该收集器装置的时候固体可以被有效地去除。

本设计进一步的特征是收集器的最低点为凹陷的收集器区域。由于通过入口管倾斜进入的流体流动已经被导向，靠近收集器底部产生扰动区域，这导致固体“漂浮”或保持分散，以便该固体可以容易地通过该装置的倾斜出口管部分被排出。能进一步理解，对于固体的去除来说流动通道的形状很重要。本设计在收集器中提供圆形或椭圆形横截面的整个流体流动通道，这产生最大的流动效率。如美国专利No.6385799中描绘的一种收集器的设计，其利用平行的侧边和稍微有些矩形的横截面。本领域的技术人员将理解：平行的侧面导管产生损失流动能量的“死”区，其结果是导致较小的扰动并影响了固体从收集器中的去除。

在另一个实施例中，使用者可以不用从连接的管道上卸下收集器主体，来旋转清洁或物体取回组件经过收集器组件的弯曲部，并定位该清洁或物体取回组件，以便当该组件不转动通过流动通道时，通过弯曲部直径的满流量流动不会受到限制。本发明可以手动操作或连接至传感器系统，该系统具有要么仅仅基于选择的时间间隔、要么取决于排放系统中的压力或流速特性来定时转动清洁组件的机构。另外，本发明提供一个实施例，其中清洁组件利用流体驱动的动力轮或电动马达在公知轴颈上转动。

本发明的另一个独特特征是：该装置是透明的或半透明的以允许使用者观察收集器的状况，以观察什么时候需要清洁。该透明或半透明还允许使用者去观察落入到下水道中的物体，以便落入的物体能够被收回或去除。

本发明的另一个独特特征是提供一种憎水材料的应用，其减少了内部管道的表面张力，减少了管道壁和流体之间的摩擦力，提高了其固体携带效率。

本发明的另一独特特征是提供一种抗菌材料的应用，该材料将防止收集器区域中能够阻止流体流动的细菌的滋生。

另外，已经发现，通过邻近流动通道的最低点设置流体喷射器，可以便于清洁流动通道。在此描述了几个这种“喷射式收集器”的实施例。

虽然本发明是以管道/下水道环境中的优选实施例来描述和说明的，但是将理解本发明还能用于工业情况中，这里管线中的产品需要周期性地从该管线冲走或擦除。在这种情况下，本发明可以不用作收集器，而是作为入口管线清洁或清除装置。

附图简要说明

图1所示为已有技术，所熟知的可连接到水池和排放管上的排放收集器。

图2是本发明的一个实施例当被连接到流体入口供给管和流体出口排放管时的侧视图。

图3是本发明的一个实施例在壳体组件内侧的第一位置上带有旋转组件的侧视图；该旋转组件以虚线示出了向着收集器最低点处的物体或碎屑移动的下一个位置。

图4是图3中实施例的侧视图，其中物体或碎屑已经被挖到旋转组件上，并通过使用钩子或适当的工具正被收回。

图5是图3中实施例的侧视图，其中的碎屑被从该装置的入口管流入的流体所冲散。该碎屑流出出口管。

图6是带有感应系统的本发明的一个实施例，连接该感应系统以在合适的时候旋转旋转组件。进一步图解说明通过实施例元件的结构设置来维持堰间距。

图7是本发明一个实施例的分解图，示出了两部分的壳体组件、旋转组件、单向棘轮机构和旋转钮。

图8是本发明的一个实施例具有延伸的公知轴颈的前视横截面图，该轴颈可以连接到流体涡轮机或电动机上以驱动旋转组件。

图9示出了本发明的一个实施例具有流体喷射机构的管道结构。

图10示出了设置在壳体组件中的可转动流体喷射机构的部分横截面图。

图11示出了本发明的实施例具有不可转动流体喷射机构的部分横截面图。

图12示出了本发明的一个实施例的流体喷射轴颈的侧面横截面图。

图13示出了图12中喷射轴颈的端部横截面图。

图14是本发明的流体喷射机构一个实施例的侧视图。

图15示出了本发明另一流体喷射机构的侧视图。

优选实施例的详细说明

图1示出了典型的(已有技术)排放收集器(排放弯管)10，其连接到水池和下水管线上(未示出)。该收集器10具有U形结构，带有大致垂直的入口管12和出口管14部分，每个部分都具有穿过其延伸的纵轴线L₁和L₂。在两个垂直的入口管12和出口管14之间，收集器的弯曲部16之中是区域H₁，在这个区域中低能量流动的水通过收集器。来自入口管12进入到弯曲部中的水流WF在支管的中心处聚积，并且当其到达弯曲部时相当大的流动能量已经损失了。因此在传统的收集器中，落入到弯曲部最低点的碎屑不会感受到过多的搅动或扰动。这就是产生阻碍流体流过收集器的障碍和阻塞的原因。

图2以侧视图示出了本发明的基本实施例20，其带有入口供给管21和出口排放管23。本领域的普通技术人员将理解：标准管和管道结构可以用于形成本发明。可以使用圆形或椭圆形管道。分离的壳体组件22可以由结实的塑料或其它合适的材料制成。该壳体组件22可以是透明的或半透明的，以提高壳体组件22内部状况的可视性。(图7示出了壳体22的两半22A和22B)

该装置20还具有管道入口部分24、管道出口部分26和连接入口部分和出口部分从而形成贯穿该装置20的流体流动通道的弯曲部分28。入口接头组件30在第一端上具有标准的螺纹连接器32，用于连接入口供给管上的配套连接器(未示出)。当连接到入口供给管上的时候，入口接头组件30处于大致垂直的方向，并且纵向垂直轴线L₃穿过入口接头组件的中心管部分延伸。这一短的垂直接头组件30使得本发明容易替换传统的收集器。入口接头组件30允许恰当的管线校直，以及用于把入口供给管插入到入口接头组件30中用于恰当的管道连接。

与传统的收集器10不同，装置20具有从入口接头组件30的第一端36延伸至弯曲部分28处的第二端38的倾斜入口管部分34。入口管部分34是带有圆形或椭圆形横截面的管状。纵轴线L₄穿过入口管部分的中心部以倾斜角或倾角A延伸。虽然可以以低的接近角(大于大约5°)实现改进其操作，我们相信倾斜角或倾角A在距入口接头组件30的垂直纵轴线L₃从大约15°至大约35°范围的范围内可获得显著改进效果。当角A接近20°时可以实现最高效率。

装置20进一步具有在出口接头组件33处从第一端41延伸的独特的倾斜出口管部分40。出口接头组件33类似于入口接头组件30，并具有用于连接到出口排放管上的相配接头(未示出)上的螺纹连接器35。当连接到出口管线上的时候，出口接头组件33具有大致垂直的方向，并且纵向垂直轴线L₅穿过出口接头组件33的中心管部分延伸。跟入口接头组件30一样，出口接头组件33用于管道校直，并为了恰当的管线连接用于将出口排放管插入到接头组件33中。

出口管部分40是具有圆形或椭圆形横截面的管状。纵向轴线L₆穿过排放管部分的中心部分以倾斜角或倾角B延伸。再有，甚至当角B很小(大于大约5°)的时候仍有改进。角B在距出口接头组件33的垂直纵轴线L₅从大约15°至大约35°范围的范围内可以获得显著改进效果。当角B大约20°的时候可以实现最高效率。

装置20的入口、出口管部分的这个简单但是独特的倾斜结构以及布置提高了壳体内并且特别是弯曲部的流动动力，从而减少装置流动通道中的堵塞。

转到图3和图7，本发明的一个实施例包括位于壳体组件22的腔46中的旋转组件54。组件54将物体或碎屑61从弯曲部向上移动进入到入口管部分34中的流体流动通道中。本领域的普通技术人员能理解：轴颈56的一端57穿过第一半壳体22A侧面中的轴颈开口62延伸。该开口62设置有轴颈的支承肩和合适的密封件来支撑轴颈56并防止环绕轴颈的泄漏。旋转毂或手柄60可以安装到轴颈上以帮助使用者旋转组件54。该轴颈56的另一端59适当地支撑并密封在第二半壳体22B中的支撑轴支承肩68中。

将进一步理解，轴颈56的端部59能穿过壳体半22B的壳壁伸出，该壳壁设置有适当的密封件和支承，以便能够在壳体组件22的另一侧旋转或驱动旋转组件54。

该旋转组件54具有多个间隔分开的齿70，齿70是从轴颈56径向伸出的。在该装置的弯曲部中，齿70铲、刮或挖来自流体通道的碎屑或淤积物。桨状物组件80也设置在旋转组件54上。桨状物80可以是刚性的或是柔性的，同时其从轴颈56径向延伸。该桨状物拖拽齿70，并且在运行中，在转动过程中擦拭弯曲部内壁，将松动的淤渣或淤积物排出腔46外并进入到入口管部分34中。图3示出了旋转组件54、齿70和桨状物80从第一位置(流动通道之外)至靠近物体或碎屑61的移动。组件54的旋转是从出口部分26向着入口部分24的单向移动(如图3中所示顺时针方向)。该旋转方向确保大的物体或集中的碎屑不会不经意地推向出口排放管，从而可能在旋转组件所到达或范围之外导致阻塞或堵塞。通过向着入口部分移动碎屑，流体流动能量打碎碎屑成微小的碎片(segment)，其被允许更容易地从装置冲出。

图4示出了物体或碎屑61已经被挖起并移动至装置20中在入口管部分34处的另一个位置上的情况。图4示出了使用适当的工具90从穿过入口供给管向下伸入到入口管部分34中打捞取回物体或碎屑。

如上文所述，组件54的单向旋转移动碎屑至入口管部分34中，使得碎屑遭受由管部分34和40的倾斜结构所产生的高能量流体流动HF。图5所示为该碎屑被打散成更小的碎片61a。碎片61通过流体流动通道中所产生的湍流移动。这降低了大块的碎屑移动到组件54到达处或范围之外的可能性。如果出现了大块的碎屑，如图4中所示，其可能被打捞出通道。一旦物体或碎屑被从流动通道中去除，旋转组件54进一步旋转(顺时针)至图3中所示的开始位置或静止位置上。

通过使用图7中所示的棘轮机构实现单向转动。尽管多个可选的机构可以使用，如滑动离合器和啮合齿，图7中示出了简单的两部件式棘轮72。多个突起72可以形成于半壳体22A的外表面上，这些突起与棘轮毂73上的棘齿72b相配合。突起72可以位于连接到壳体上的单独板上。齿72b在一侧上是倾斜的并在相对侧上大致是直的(这在本领域是公知的)，以允许棘轮毂73易于在单向上旋转，并且限制在相反方向上旋转。

组件54的旋转可以是手动的或自动的。图6示出了连接到本发明上的传感系统的示意图，来触发连接到壳体中旋转组件54上的旋转装置RD。图6示出了系统中的两个传感器，其使得组件54如上文所述旋转穿过通道。第一个是插入到壳体22的入口部分24中的压力或流动传感探针PS。当已经达到预定的压力或流速的时候(表示对通过装置20的流体流动的限制)，该探针感应并通过压力传感器PT触发电动机或其他驱动器RD。在组合中或在可选方案中，计时器T可以连接到旋转装置(电动机/驱动器)RD上，以定时地触发电动机/驱动器来旋转腔46中的组件54。该计时系统具有在大的淤积物堆积之前触发该装置运行的优点。可以理解，该装置的操作可以通过使用棘轮毂60自身来旋转轴颈来手动实现。

图6还示出了本发明的装置20符合公认的管道规范(plumbingcode)。例如，统一的规范可以规定，每个固定收集器(fixture trap)都将具有不小于2英寸(51mm)且不大于4英寸(102mm)的水密封，除非具有权限的负责人发现对于特殊情况或相对于残疾人可接近的固定装置的特殊设计而言需要更深的座。在本发明中，如图6中所示，当符合该统一的规范要求时，必须考虑到两个位置：

a)堰1(W1)距离D1必须保持提供最小2英寸的水密封深度，以使桨状物80不会密封在顶腔部分46a中，或者如果该桨状物80“停靠”在不会影响顶腔部分46a中密封件的位置上；

b)堰2(W2)距离D2必须保持提供最大4英寸的水密封深度，密封在顶腔部分46a中的桨状物80要么特意地带密封件如垫圈，要么非特意地通过桨状物80和壳体壁之间的碎屑堆积。因此，不同于一些已有的装置，本发明符合统一的规范。

图8示出了本发明另一个实施例230的横截面图。旋转组件254的壳体232适于包括动力壳部分233。在图8中，塑料的半壳模制有与清洁组件壳部分一体的动力壳部分。轴或旋转轴颈256延伸包括涡轮支撑轴颈部分257，其上固定有涡轮或动力轮组件259。延伸的轴颈设置有适当的支撑轴承290。动力壳部分233设置有入口部261和出口部263。驱动流体(液体或气体)可以喷射到入口261中进入到动力腔265中，使得当驱动流体通过出口263流出的时候该涡轮259旋转，涡轮轴颈267转动，旋转轴或旋转轴颈256和旋转组件254。本领域的普通技术人员将理解涡轮或动力轮259的结构，同时具有从轮体282径向伸出并将从驱动流体F输入的能量转换为涡轮轴颈257上的旋转能量的翅或叶片280。

在图8的实施例中，可选的驱动器可以是适当地连接到轴颈257上的电动机M。在图8实施例的很多应用中，驱动流体是穿过动力壳233流动的水，流出出口263并进入到浴盆或淋浴装置。来自盆或淋浴装置的污水具有连接到壳体的入口供给管的污水管。因此，当盆或淋浴装置被使用并且水流出盆/淋浴装置的时候其仅仅适于旋转清洁组件。在该应用中，被用于盆/淋浴装置的水与驱动涡轮并转动清洁组件的水是相同的水。

进一步发现，壳体中的旋转组件可以是设置的靠近弯曲部分最低点的流体喷射组件(或喷射器)。图9-15中示出了各种喷射器的设计。

图9是本发明喷射器机构一个实施例的管线结构。喷射式收集器机构100通过合适的接头103和105连接到水池排水管102和排水管104之间。喷射式收集器壳体组件122包含并支撑喷射器轴106。如在下面对图10-13的描述，该轴106可旋转也可不旋转。流体(典型地是水，但是在一些应用中也可以是其他液体或气体)被提供至轴106，轴106喷射该流体到壳体122中。图9示出了该轴被供应来自冷水管108的水，但是另外也可以利用热水管110。如果提供有可饮用水，单向阀或回流阀112必须根据统一的规范提供。

喷射式收集器的水供给管和阀114从供给管岔开并引到喷射式收集器控制阀116上。水从控制阀116通过喷射式收集器供给管118进入到壳体122中的轴106中。下文中将对其进行更详细地描述，该轴106主要从机构100的出口侧方向上喷射流体到弯曲区域中。这使得在尝试疏通时，过量供给的流体可以排出出口侧。

图10示出了本发明喷射器设计实施例的正视横截面图。该实施例具有可旋转的轴组件106。一个普通的技术人员将理解：通过适当的支承壳体120和密封件121把轴106支撑并密封到壳体122中。该轴106a的前端130a穿过前支承壳体延伸，并设置有毂160以旋转轴106。如上文所述，可以手动或自动实现旋转。喷射式收集器供给管118提供流体至轴的入140，该入口140与轴106中的中心脉管或导管142连通。流体从径向围绕轴106设置的喷射口144排出到该装置100的弯曲部分中。图13示出了喷射口144一种布置的端部横截面图。

该可旋转轴106可以设置有上文所描述的单向棘轮机构，以阻止从机构100的出口侧至入口侧方向上的旋转。

一些管线规范限制排放收集器中的活动部件。图11中示出了一种不可旋转的喷射轴106。脉管塞132被插入到脉管142中，以便公知轴可以用于可旋转和不可旋转的喷射轴中。

图12中示出了喷射轴106更详细的图。该轴设置有O形环槽145。当使用旋转装置来转动该轴的时候，螺纹147可以设置在导管142中。当需要的时候还可以使用接合组件149。

图14和图15中示出了本发明的其它实施例。图14的管状喷射式收集器160简单地附加于任何排放收集器上，以防止在弯曲部分中沉积碎片。转接头171连接到入口供给管21上。该接头设有颈圈172以保持喷射管174的颈部173。喷射管174向下穿过收集器160的入口部分24并伸入到弯曲部分28中。喷射口176设置在喷射管的末端177上，以将喷射供应的流体注入弯曲部分28中，来移动并疏散任何阻塞物。这将注意到：喷射管在靠近任何堵塞或淤积底部的收集器最低点处喷射流体。因此，来自收集器的入口侧的喷射通常很有效。

图15示出了另一种喷射机构180。临近弯曲部分28，入口喷嘴181设置在壳体22的壁上并与弯曲部分流体连通。设置适当的管道通过喷嘴提供喷射供给流体到壳体中。阀182(可以是可旋转的或不可旋转的)设置在壳体的内部并和喷嘴181流体连通。该阀可以设置的类似于上文所描述的轴106。排出嘴183可以指向弯曲部分28中的任何阻塞物，以喷射流体来冲散障碍物。喷嘴183可以旋转至各种角度位置，以切割并移动可能沉积在弯曲部分中的碎屑。再次，由于流体在靠近阻塞物底部的最低处喷射，喷射的方向可以从入口方向至出口方向。

所有上文讨论和描述的实施例都提供一种用于清洁在入口供给管和出口排放管之间的流体流动通道的方法。该方法包括提供一种具有形成带倾斜入口管部分和出口管部分的腔的壳体组件的装置，该入口管和出口管部分具有穿过其中的纵向轴线，如上所述，纵向轴线偏离垂线的倾斜角度大约大于5°，优选在大约15°至大约35°的角度范围内，更优选在大约20°处。该装置可以进一步具有：1)设置在壳体中的可旋转组件，其仅仅能够在从出口管部分至入口管部分的方向上旋转，2)设置在壳体中的流体注射组件，其邻近壳体弯曲部分的最低点。该方法进一步包括连接该装置使其与入口供给管和出口排放管流体连通的步骤。

尽管本发明已经参照特殊实施例进行了描述，这种描述并不意味着解释为限制。相反，对本领域的那些技术人员来说，参照本发明的描述时公开了的实施例的各种修改将变得显而易见。因此可以预料到，随附的权利要求将覆盖落入本发明的真正精神和范围之内的这种修改、替换和等同物。

Claims (11)

1.一种可连接到流体入口供给管和出口排放管的管道清洁装置，包括：

壳体组件，其具有入口部分、出口部分、连接所述入口部分和所述出口部分从而在其间形成流体流动通道的弯曲部分，所述入口部分包括：

在第一端用于连接到所述入口供给管的入口接头组件，所述入口接头组件具有垂直的纵轴线；

从所述接头组件处的所述第一端延伸到所述弯曲部分处的第二端的入口管部分，所述入口管部分具有一纵轴线，该纵轴线以与所述入口接头组件的所述垂直纵轴线形成的倾斜角贯穿该入口管部分；

所述出口部分包括：

在第一端用于连接到所述出口排放管的出口接头组件，所述出口接头组件具有垂直的纵轴线；

从所述出口接头组件处的所述第一端延伸至所述弯曲部分处的第二端的出口管部分，所述出口管部分具有一纵向轴线，该纵向轴线以与所述出口接头组件的所述垂直纵轴线形成的倾斜角贯穿该出口管部分，

在所述弯曲部分的底部形成凹陷的收集器区域，由于通过入口管倾斜进入的流体流动已经被导向，靠近收集器底部产生扰动区域。

2.根据权利要求1的装置，其中所述倾斜角在15°至35°的范围之内。

3.根据权利要求1的装置，进一步包括设置在所述壳体组件中的可旋转组件，该可旋转组件仅可在从所述出口管部分至所述入口管部分的方向上旋转。

4.根据权利要求3的装置，进一步包括旋转装置，其连接到所述可旋转组件上以将所述可旋转组件从所述壳体组件中的第一位置旋转至第二位置，所述旋转装置具有第一棘轮部分，该第一棘轮部分与所述壳体组件上的第二棘轮部分配合，用来限制所述可旋转组件在所述壳体组件中从所述出口管部分至所述入口管部分的单向上的旋转运动。

5.根据权利要求1的装置，进一步包括流体注射组件，其设置在所述壳体组件中靠近所述弯曲部分的最低点。

6.根据权利要求5的装置，其中所述流体注射组件在所述壳体中可旋转。

7.根据权利要求5的装置，其中所述流体注射组件在所述壳体中不可旋转。

8.根据权利要求4的装置，进一步包括传感器，其用来触发并转动连接到所述可旋转组件上的旋转装置。

9.根据权利要求4的装置，其中所述旋转装置进一步包括连接到公共轴颈上的驱动器，该轴颈可旋转地固定所述壳体组件中的所述旋转组件。

10.根据权利要求1的装置，其中所述壳体组件是透明的或半透明的。

11.根据权利要求1的装置，其中所述入口管部分、所述出口管部分和所述弯曲部分的内壁上都具有憎水涂层。

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