Машины для очистки труб

Машина содержит трос, механически  связанный с моторным блоком, содержащим двигатель постоянного тока, приспособленный  для работы в диапазоне рабочих  частот вращения и для создания по существу постоянного крутящего  момента при работе с меняющимися  частотами вращения по всему диапазону. Машина также содержит устройство управления двигателем переменного тока, выполненное  с возможностью преобразования переменного  тока в постоянный ток и передающее постоянный ток на двигатель, и устройство контроля частоты вращения, сообщающееся с моторным блоком и выполненное  с возможностью варьирования рабочей  частоты вращения двигателя в  диапазоне рабочих частот вращения. По другому варианту машина содержит рамный узел, соединенный с корпусом для вращения корпуса, имеющего проем  в передней части и трос, часть  которого свернута внутри корпуса, а  исполнительный его конец выполнен с возможностью ввода в сток через  проем в корпусе. Машина содержит также электрический двигатель, установленный на рамный узел, выходной вал которого механически связан с корпусом для вращения корпуса и троса. При этом двигатель может работать в диапазоне рабочих частот вращения, содержащем первую и вторую частоты вращения, причем величина крутящего момента, созданного двигателем во время работы на первой частоте вращения, равна крутящему моменту во время работы на второй частоте вращения. По третьему варианту выполнения машина содержит рамный узел, имеющий несколько протяженных трубчатых элементов, состоящих из первого и второго нижних опорных элементов. При этом второй опорный элемент содержит протяженный трубчатый элемент, а оба опорных элемента параллельны друг другу в горизонтальной плоскости. Рамный узел содержит также угловой и вертикальный петлевые элементы, проходящие между первым и вторым нижними опорными элементами, вертикальную установочную плиту с отверстием и верхний опорный элемент с фиксированным концом, прикрепленным к вертикальному петлевому элементу, и свободным концом, ориентированным параллельно горизонтальной плоскости. Машина содержит также трос, вставляемый в сток, вращающийся барабан с размещенным в нем по меньшей мере части троса, причем трос и барабан вращаются одновременно, двигатель постоянного тока, выполненный с возможностью работы на множестве различных рабочих частот вращения и приспособленный для создания постоянного крутящего момента во время работы на каждой из множества отдельных рабочих частот вращения, и устройство контроля частоты вращения, выполненное так, как это описано выше. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности и безопасности при устранений загрязнений. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.

Настоящее изобретение относится  к машине для очистки дренажных  труб.

Механизированные устройства для  очистки дренажных труб, содержащие вращающийся трос и обычно упоминаемые  как змея, применяются в течение  многих лет. В некоторых видах  устройств для очистки дренажных труб для создания движущей силы применяется конденсаторный электродвигатель переменного тока с постоянно включенным конденсатором (PSC/AC). Однако крутящий момент на выходе в двигателе PSC/AC может быстро ослабевать, когда частота вращения двигателя уменьшается под нагрузкой, как показано на графике А. Кроме того, двигатель PSC/AC может перегреваться под небольшими нагрузками, требуя, таким образом, наличия внешнего охлаждающего вентилятора для охлаждения. Эта неотъемлемая характеристика двигателя PSC/AC может сделать нежелательным применение двигателя PSC/AC во вращающихся устройствах для очистки дренажных труб. Когда вращающийся трос, или змея, сталкивается с неподатливым препятствием, вращающийся трос может замедлиться, что ведет к нежелательному уменьшению крутящего момента и возможности перегрева двигателя. Из-за недостаточного уровня рабочих характеристик двигатель PSC/AC может оказаться не подходящим для работы при меняющейся частоте вращения или в областях, требующих, чтобы двигатель вызывал вращение с меняющейся частотой.

Один альтернативный тип механизированного  устройства для очистки дренажных  труб со вращающимся кабелем, описанный в патенте США   4763374, выданном Кайе 16 августа 1988 г, описывает механизированное устройство для очистки дренажных труб, включающее в себя электродвигатель с постоянными магнитами. В предпочтительном варианте реализации устройство очистки включает в себя электродвигатель постоянного тока 12В. Однако Кайе предложил только устройство очистки, содержащее триггерный выключатель для переключения электродвигателя между установками «включено» и «выключено». Устройство, описанное Кайе, не дает пользователю возможности варьировать частоту вращения двигателя в процессе работы, что может мешать пользователю эффективно и безопасно убирать препятствия из канализационной трубы или стока.

Хотя до сих пор для удаления препятствий из канализационных  труб и стоков были изготовлены и  использовались многочисленные механизированные устройства для очистки сточных  труб, полагаем, что ни один из предыдущих изобретателей не создал и не применял изобретения, описанного в прилагаемой  формуле изобретения.

В то время как описание изобретения  завершается формулой изобретения, в которой подробно описывается  и отчетливо заявляется изобретение, предполагается, что настоящее изобретение станет более понятным из следующего описания, выполненного со ссылками с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковыми числовыми позициями обозначены одинаковые элементы. Чертежи и подробное описание, следующие далее, должны служить только в качестве иллюстрации и не должны ограничивать объем изобретения, изложенный в прилагаемой формуле изобретения.

На фиг.1 показан вид в перспективе варианта реализации механизированной машины для очистки сточных труб;

на фиг.2 показан вид в перспективе с разделением на детали машины для очистки сточных труб, проиллюстрированной на фиг.1;

на фиг.3 показан вид в перспективе с разделением на детали варианта реализации барабана, такого как барабан, включенный в машину для очистки сточных труб, проиллюстрированную на фиг.1;

на фиг.4 показан вид сбоку машины для очистки сточных труб, проиллюстрированной на фиг.1;

на фиг.5 показан вид сверху машины для очистки сточных труб, проиллюстрированной на фиг.1;

на фиг.6 показан вид сбоку машины для очистки сточных труб, проиллюстрированной на фиг.1, сходной с показанной на фиг.4, с удаленной частью сборки кожуха и рамы;

на фиг.7 поперечный вид машины для очистки сточных труб, проиллюстрированной на фиг.1, в разрезе, выполненном по линии 7-7;

на фиг.8 показан вид в перспективе с разделением на детали варианта реализации узла контроля скорости, такого как узел, включенный в машину для очистки сточных труб, проиллюстрированную на фиг.1;

на фиг.9 показан вид в перспективе с разделением на детали варианта реализации узла переключателя направления, такого как узел переключателя направления, включенный в машину для очистки сточных труб, проиллюстрированную на фиг.1;

на фиг.10 показан альтернативный вариант реализации механизированной машины для очистки сточных труб;

На графике А изображена зависимость между крутящим моментом на выходе и рабочей частотой вращения типичного двигателя PSC/AC.

На графике В изображено типичное семейство кривых частоты вращения/крутящего момента для двигателя с постоянными магнитами (DC) при различном напряжении на входе, при повышении напряжения слева направо.

Следующее описание некоторых примеров изобретения не должно использоваться для ограничения объема настоящего изобретения. Другие примеры, признаки, аспекты, варианты реализации и преимущества изобретения станут очевидными для  специалистов в данной области техники  из следующего описания, приведенного в качестве иллюстрации, одного из наилучших  вариантов, предусмотренных для  осуществления изобретения. Как  станет понятно, изобретение может  иметь другие различные и очевидные  аспекты - все без отступления  от изобретения. Соответственно чертежи  и описания следует рассматривать  как иллюстративные по характеру, но не ограничивающие.

Для удобства и ясности следует  понимать, что пространственные термины, такие как «вертикальный» и «горизонтальный», используются здесь в отношении  чертежей. Однако машины для очистки  сточных труб могут использоваться с различной ориентацией и  в различном положении, и эти  термины не должны быть ограничительными и абсолютными.

На фиг.1-9 изображена типовая машина для очистки сточных труб 10 и варианты реализации различных ее компонентов. В проиллюстрированном варианте реализации машина 10 содержит вмещающий трос корпус или барабан 12, трос 13, функциональный блок 20 и блок рамы 30. Как показано, машина 10 содержит также шнур питания 50 и дополнительную пневматическую опору с управлением от двухпозиционного выключателя 52. Конечно, возможно использование любого подходящего двухпозиционного выключателя. Машина 10 приспособлена для того, чтобы позволять пользователю вставить трос 13, который обычно называют змеей, в канализационную трубу или сток при вращении троса 13 для того, чтобы удалить засоры, закупоривающие сток. В проиллюстрированной версии трос 13 приспособлен для вращения вокруг его продольной оси под воздействием вращательного усилия, создаваемого моторным блоком 40, который будет более подробно рассмотрен ниже. Излишние части троса 13 могут храниться в барабане 12, так что подходящий отрезок троса 13 может быть извлечен из барабана 12 в процессе использования и загружен обратно в барабан 12 для хранения. Трос 13 может быть извлечен из барабана 12 и вставлен в сток пользователем вручную. Аналогичным образом трос 13 может также быть возвращен из стока и подан вручную обратно в барабан 12. С другой стороны, механизм автоматической подачи, такой как показанный на фиг.10 и описанный ниже, может быть использован для автоматического извлечения троса 13 из барабана 12 и повторного вкладывания троса 13 в барабан 12. Как показано, трос 13 содержит исполнительный конец 15, который выходит наружу через отверстие 16 в конической части барабана 12. Как показано, трос 13 проходит также через вращающийся патрон 18, который может быть приспособлен для того, чтобы зажимать часть троса 13 для облегчения вращения троса 13. Патрон 18 может содержать бесключевой патрон или любое другое подходящее устройство. Исполнительный конец 15 может быть увеличен для облегчения удаления препятствий в процессе применения. Трос 13 может иметь любой подходящий диаметр и может быть приспособлен для того, чтобы позволить пользователю присоединять приспособления или инструменты к исполнительному концу для того, чтобы дополнительно облегчить удаление препятствий.

В проиллюстрированной версии барабан 12 установлен с возможностью вращения на приводном валу 41 и размещается  рядом с передней поверхностью рамной установочной плиты 32. Рамную установочную плиту 32 приваривают к вертикальному  петлевому элементу 33 рамного узла 30. Конечно, рамная установочная плита 32 может быть присоединена к рамному  узлу 30 с помощью любого подходящего  способа или устройства. Как упоминалось  выше, барабан 12 может быть приспособлен для размещения по меньшей мере части троса 13. Барабан 12 может быть выполнен из нержавеющей стали или любого другого подходящего материала. В проиллюстрированном примере барабан содержит цилиндрическое тело с присоединенной к нему конической частью. Конечно, следует понимать, что барабан 12 может содержать камеру любой подходящей формы или размера. В этой версии приводной вал 41 выходит наружу из задней части барабана 12 и через отверстие в рамной установочной плите 32. Приводной вал 41 связан с моторным блоком 40 и приспособлен для передачи вращательного усилия, создаваемого моторным блоком 40, на барабан 12 и трос 13, вызывая таким образом вращение и барабана 12, и троса 13.

Как показано на фиг.1-2 и 4-7, рамный узел 30 содержит вертикальный петлевой элемент 33, пару нижних опорных элементов 34, 36, угловой петлевой элемент 37 и верхний опорный элемент 38. В этом примере вертикальный петлевой элемент 33 и угловой петлевой элемент 37 располагаются между нижними опорными элементами 34, 36, в то время как верхний опорный элемент 38 отходит наружу от вертикального петлевого элемента 33. Компоненты рамного узла 30 могут составлять одно целое друг с другом или, альтернативно, компоненты могут быть прикреплены друг к другу с использованием любого подходящего устройства или способа, включая крепежные изделия и сварку, но не ограничиваясь ими. Нижние опорные элементы 34, 36 содержат, каждый, подкладки под стойки 35а, 35b, 36с, 35d, прикрепленные к каждому концу соответствующего нижнего опорного элемента 34, 36. Аналогичным образом верхний опорный элемент 38 содержит подкладку под стойку 35е, прикрепленную к свободному концу верхнего опорного элемента 38. Подкладки под стойки 35а, 35b, 36с, 35d, 35е могут быть приспособлены для смягчения вибраций машины и уменьшения вызванного вибрацией движения машины в процессе работы. Нижние опорные элементы 34, 36 могут быть приспособлены для позиционирования и стабилизации машины 10 на опорной поверхности в горизонтальном рабочем положении, проиллюстрированном в целом на фиг.1-2 и 3-7. Однако машина 10 может также работать в отвесном, вертикальном положении путем установки машины 10 вертикально так, чтобы она опиралась на каждый из двух нижних опорных элементов 34, 36 и верхний опорный элемент 38.

В проиллюстрированной версии функциональный блок 20 содержит кожух 22, приспособленный  для размещения и защиты моторного  блока 40 и связанных с ним проводки и компонентов. Кожух 22 может состоять из пластика, металла или любого иного подходящего материала. Как  показано, кожух присоединен к  задней поверхности рамной установочной плиты 32. На фиг.6-7 показан вид машины 10 с по меньшей мере частью кожуха 22 и рамного узла 30, снятыми для того, чтобы показать внутренние компоненты функционального блока 20. В этом примере в дополнение к кожуху 22 функциональный блок 20 содержит также моторный блок 40, узел контроля частоты вращения 70 и узел переключателя направления 80.

В проиллюстрированном варианте реализации моторный блок 40 содержит двигатель 42, скобу установки двигателя 44, устройство управления двигателем 46, установочную пластину устройства управления двигателем 47, ведущий шкив 48 и приводной  ремень 49. Двигатель 42 содержит также  выходной вал двигателя 43 и шкив привода двигателя 45, установленный  на нем. Выходной вал двигателя 43 и  шкив привода двигателя 45 могут быть приспособлены к равномерному вращению, передавая таким образом усилие вращения, которое вырабатывает двигатель 42, на приводной вал 41, барабан 12 и, наконец, на трос 13. В результате, частота вращения троса 13 может соответствовать рабочей частоте вращения двигателя 42. Частота вращения троса 13 необязательно может быть равна рабочей частоте вращения двигателя 42, но возможна согласованность между частотой вращения троса 13 и рабочей частотой вращения двигателя 42. Например, соотношение между рабочей частотой вращения двигателя 42 и частотой вращения троса 13 может определяться выходом на шкиве, создаваемым сочетанием двигателя 42, шкивом привода двигателя 45 и ведущим шкивом 48. И выход на шкиве может определяться передаточным отношением между ведущим шкивом 48 и шкивом привода двигателя 45. В одном варианте реализации передаточное отношение между ведущим шкивом 48 и шкивом привода двигателя 45 может равняться 6:1, но возможно использование любого подходящего передаточного отношения.