Ручное устройство для устранения засоров в каналах замкнутого периметра
Изобретение относится к устройствам для ручного устранения засоров в стволах мусоропроводов и канализационных трубопроводах. Устройство содержит тело удлиненной формы, составленное из жестких звеньев, последовательно объединенных в плоскую кинематическую цепь, подвижные соединения которой выполнены как цилиндрические шарниры, каждый из которых снабжен ограничителем, препятствующим вращению звеньев в шарнире в пределах угла поворота, общего для смежных звеньев и составляющего от 170 до 190 градусов. Пространства, в которые невозможен поворот звеньев, расположены с одной стороны тела удлиненной формы, а с противоположной стороны на удаленном от шарнира конце одного из крайних звеньев расположен упор, при этом расстояние от этого шарнира до наиболее удаленной от него части упора больше, чем внутренний поперечный размер канала. Изобретение обеспечивает передачу значительных усилий на засор, а также способно легко менять форму. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к устройствам для ручного устранения засоров в каналах замкнутого периметра, по которым возможно перемещение твердых предметов, преимущественно, в стволах мусоропроводов и канализационных трубопроводах.
Для механического разрушения засора или для продвижения масс, его образовавших, вдоль по каналу известно применение устройств, представляющих собой жесткие предметы удлиненной формы. Они могут быть цельные - отрезок металлической трубы (С.М.Шифрин и др. «Справочник по эксплуатации систем водоснабжения, канализации и газоснабжения». Л., 1981 г., стр.101) или составные - трубные штанги, собираемые с помощью резьбовых соединений из отдельных звеньев (В.Н.Исаев, В.Н.Гейко. Эксплуатация и ремонт санитарно-технических систем зданий, М., 1988 г., стр.69) Однако применение таких устройств ограничено по длине канала при вводе их не вдоль продольной оси последнего, а под углом к ней (через ревизию в канализационный трубопровод либо через загрузочный бункер в ствол мусоропровода).
Известны также устройства, представляющие собой цельные предметы удлиненной формы, обладающие малой жесткостью. Это их свойство позволяет вводить их через отверстия в стенке канала или через отвод, где они из-за силового взаимодействия со стенками канала деформируются и принимают форму, близкую к форме оси канала. Такие устройства могут быть продвинуты в канал на значительную длину. К ним относятся стальной канат, резиновый шланг, пластмассовая трубка, стальная проволока, гибкий вал (В.Н.Исаев, В.Н.Гейко. Эксплуатация и ремонт санитарно-технических систем зданий, М., 1988 г., стр.67-69). Устройствам этой группы свойственен тот недостаток, что в тех случаях, когда засор имеет высокую прочность, из-за малой жесткости таких устройств усилие, прилагаемое к ним, может приводить к их изгибу, а не к разрушению засора.
Все вышеперечисленные устройства имеют общий с заявляемым изобретением признак, который заключается в том, что все они представляют собой тела удлиненной формы, но по достигаемому результату наиболее близким из них к заявляемому изобретению является стальной канат, который может быть принят за прототип. Стальной канат может быть глубоко введен в канал через отверстие в его стенке, не требует значительных физических усилий от работника для его деформации, обладает малой упругостью по сравнению с резиновым шлангом или гибким валом, минимальной остаточной деформацией по сравнению со стальной проволокой.
В основу заявляемого изобретения положена задача создания устройства для ручного устранения засоров в каналах замкнутого периметра, преимущественно в стволах мусоропроводов и канализационных трубопроводах, которое также представляло бы собой тело удлиненной формы, позволяло легко деформировать его физическим усилием работника для ввода в канал через отверстие в его стенке, вводить в канал на значительную длину, но по сравнению с прототипом обладало бы способностью передавать на засор более значительные усилия.
Указанная задача решается тем, что ручное устройство для устранения засоров в каналах замкнутого периметра содержит тело удлиненной формы, отличающееся тем, что это тело составлено из жестких звеньев, последовательно объединенных в плоскую кинематическую цепь, подвижные соединения которой выполнены как цилиндрические шарниры, каждый из которых снабжен ограничителем, препятствующим вращению звеньев в шарнире в пределах угла поворота, общего для смежных звеньев и составляющего от 170 до 190 градусов, причем пространства, в которые невозможен поворот звеньев, расположены с одной стороны тела удлиненной формы, а с противоположной стороны на удаленном от шарнира конце одного из крайних звеньев расположен упор, при этом расстояние от этого шарнира до наиболее удаленной от него части упора больше, чем внутренний поперечный размер канала.
Из того, что согласно заявляемому изобретению устройство содержит тело удлиненной формы, составленное из последовательно объединенных звеньев, следует, что это тело незамкнуто.
Из того, что звенья объединены в кинематическую цепь, следует способность устройства легко менять форму.
Из того, что звенья жесткие, следует, что если движение в каких-то подвижных соединениях кинематической цепи будет заблокировано, то устройство в этой части превратится в жесткую конструкцию.
Из того, что кинематическая цепь плоская, а ее подвижные соединения выполнены как цилиндрические шарниры (то есть вращательные кинематические пары) следует, что оси вращения звеньев в этих шарнирах параллельны, а перемещения звеньев друг относительно друга возможны либо в одной плоскости, либо в параллельных плоскостях. При попытке изгибания устройства в плоскостях, расположенных к ним под углом, оно будет проявлять себя как жесткое тело.
Из того, что каждый шарнир снабжен ограничителем, препятствующим вращению звеньев в этом шарнире в пределах угла поворота, общего для смежных звеньев и составляющего от 170 до 190 градусов, причем пространства, в которые невозможен поворот звеньев, расположены с одной стороны тела удлиненной формы, следует, что устройство из положения, при котором его звенья расположены приблизительно в одну прямую линию или близкую к ней ломаную линию, может быть легко согнуто за счет поворота звеньев в шарнирах лишь в одну сторону и так же легко приведено в исходное положение. При попытке изогнуть устройство в другую сторону оно будет проявлять себя как жесткое тело.
Из того, что со стороны тела удлиненной формы, противоположной той, где расположены пространства, в которые невозможен поворот звеньев в шарнирах, на удаленном от шарнира конце одного из крайних звеньев расположен упор, следует, что при вводе устройства в канал тем концом, на котором расположен упор, последний будет препятствовать соединенному с упором концу звена приближаться к той стенке канала, в которой расположено входное отверстие (именно при таком положении устройства возможен ввод его в канал на значительную глубину).
То, что расстояние от шарнира, расположенного на противоположном от упора конце крайнего звена, до наиболее удаленной от этого шарнира части упора, больше, чем внутренний поперечный размер канала, обеспечивает такое положение звена в канале, при котором оно постоянно направлено к засору тем концом, на котором закреплен упор.
В результате, часть устройства, расположенная в канале, под нагрузкой приобретет жесткость, т.к. возможные движения звеньев в шарнирах будут блокироваться стенкой канала, ограничителями и упором. Что касается части устройства, остающейся снаружи канала, то для того, чтобы она передавала усилие работника на часть устройства, находящуюся в канале, от нее требуется, чтобы она не складывалась в шарнирах при передаче этого усилия. В том случае, если длина звена достаточно велика, чтобы работник мог держаться за один его конец, а другой его конец достигал противоположной стенки канала, эта задача решается вследствие жесткости звена. Но и в том случае, если звенья для этого слишком коротки, жесткость этой части устройства может быть обеспечена направлением усилий работника, препятствующим движениям звеньев в шарнирах. Таким образом, технический результат заключается в том, что устройство сможет передавать на засор с целью его разрушения либо продвижения по каналу значительно большие усилия, чем прототип, за счет приобретения жесткости двумя ее частями в положении, при котором одна часть устройства введена в канал, а к другой части прилагается усилие работником вдоль устройства, в частности, под углом к оси канала, а при необходимости и дополнительные усилия, обеспечивающие жесткость этой части, а также за счет взаимодействия двух частей в соединяющем их шарнире.
По варианту выполнения устройства его звенья и упор выполнены с возможностью регулирования их длины, например, путем использования телескопической конструкции. Такой вариант позволяет расширить сферу применения устройства, приспособив его к использованию в каналах с различными поперечными размерами и имеющими различные по размерам и конструктивному оформлению входные отверстия.
По другому варианту выполнения устройства его звенья выполняются разборными, например, свинчивающимися. Это создает большее удобство при его хранении, а также во многих случаях при работе с устройством, так как дает возможность наращивать длину устройства по мере ввода его в канал, что особенно важно при манипулировании устройством в тесном пространстве.
Еще один вариант устройства предусматривает, что упор выполняется складным. Достоинством этого варианта выполнения устройства является то, что такое устройство может быть введено в канал через входное отверстие небольших размеров.
По следующему варианту выполнения устройства его звенья и упор выполнены как стержни, при этом продольная ось упора перпендикулярна продольной оси соединенного с ним звена и расположена в плоскости, перпендикулярной осям вращения звеньев в шарнирах, ограничители выполнены препятствующими вращению смежных звеньев в пределах углов поворота, равных 180 градусов каждый, а сумма длины упора и поперечного размера соединенного с ним звена на величину от 1 до 10 процентов меньше, чем внутренний поперечный размер канала. Достоинством такого варианта выполнения устройства является то, что соединенный с упором конец крайнего звена после введения последнего в канал на достаточную глубину будет упором удерживаться практически вплотную к стенке канала, расположенной напротив входного отверстия, а звенья в канале располагаться приблизительно по прямой линии, что позволит передавать на засор более значительные усилия.
Устройство по этому варианту может иметь подвариант, отличающийся тем, что в удаленной от звена части упора и в соединенном с упором конце звена расположены оси, на которых по обе стороны звена и упора размещены колеса, по обе стороны шарниров на их осях также размещены колеса, при этом оси вращения всех колес параллельны, а размеры колес выполнены обеспечивающими через колеса контакт устройства со стенками канала.
То, что колеса размещены на осях, которые проходят через соединенный с упором конец крайнего звена и через ту часть упора, которая наиболее удалена от соединенного с ней звена, а также на осях шарниров, означает, что оси колес расположены приблизительно в вершинах ломаной линии, образованной звеньями и упором. Параллельность осей вращения всех колес и то, что колеса расположены с обеих сторон шарниров, звена и упора, обеспечивает устойчивость устройства, а также уменьшает давление устройства на стенку канала. При выполнении колес достаточно большого размера обеспечивается контакт устройства со стенками канала через ободы колес, что приводит к уменьшению сопротивления продвижению устройства по каналу за счет замены трения скольжения на трение качения и снижению опасности повреждения стенок канала.
В предыдущем варианте выполнения устройства упор может быть дополнительно снабжен выступом, расположенным в средней части упора и направленным в противоположную сторону от соединенного с упором звена на длину большую, чем радиус любого из ближайших четырех колес. Такой выступ будет первым входить в контакт с засором и, таким образом, уменьшать нагрузку на колеса и их оси.
На чертеже изображен вариант предлагаемого устройства. Устройство введено в канал 12 через отверстие в его стенке 13. Устройство включает в себя жесткие звенья, шесть из которых изображены на чертеже (позиции 1, 2, 3, 4, 5, 6). Соединения звеньев выполнены как цилиндрические шарниры. Конструктивно шарнир представляет собой деталь (ось) 14, пропущенную через отверстия в соединяемых ею парах смежных звеньев (1 и 2, 2 и 3 и так далее). Каждый шарнир снабжен ограничителем 15, представляющим собой выступ на одном из смежных звеньев, препятствующий поворотам этих звеньев в шарнире. Так, из положения, изображенного на фигуре, звено 1 не может быть повернуто в шарнире по часовой стрелке, а звено 2 против часовой стрелки. В данном случае ограничители 15 препятствуют вращению смежных звеньев в пределах углов поворота, общих для каждой пары звеньев и равных 180 градусов. При этом пространства, в которые невозможен поворот смежных звеньев, расположены со стороны ограничителей 15, а все ограничители 15 расположены с одной стороны звеньев. Устройство снабжено складным упором, представляющим собой жесткий стержень 9, соединенный со звеном 6 посредством шарнира, идентичного прочим шарнирам. Стержень 9 соединен со звеном 6 пружиной 11, стремящейся повернуть его по часовой стрелке, а ограничитель 10 препятствует такому повороту из положения, изображенного на чертеже. Через удаленную от звена 6 часть стержня 9 пропущена ось, идентичная осям 14 в шарнирах. На всех осях попарно по обе стороны упора и шарниров размещены колеса 7 (на чертеже одно колесо на оси шарнира между звеньями 1 и 2 условно не показано). Упор снабжен выступом 8, длина которого несколько больше, чем радиус колес 7, поэтому выступ 8 первым соприкасается с засором и уменьшает нагрузку на ближайшие две пары колес.
Для введения устройства в канал 12 работник поворачивает стержень 9 в шарнире, соединяющем его со звеном 6, против часовой стрелки и пропускает это звено в отверстие 13. В канале стержень 9 под действием пружины 11 поворачивается по часовой стрелке, пока ограничитель 10 не воспрепятствует дальнейшему вращению. В канале часть устройства, включающая упор и звено 6, под нагрузкой при соприкосновении с засором будет стремиться занять положение, при котором звено 6 прижато к стенке канала и касается его расположенными на концах звена колесами, поскольку длина стержня 9 с учетом колес 7 приблизительно равна внутреннему поперечному размеру канала 12. Упор и стенка канала препятствуют повороту звена 6 в шарнире по часовой стрелке, а ограничитель 15 - против часовой стрелки. Звенья 5 и 4 также будут располагаться у стенки канала, так как их положение будет определяться звеном 6 и усилием работника Р1. Для того чтобы в шарнирах между звеньями 1, 2 и 2, 3 не произошел поворот звеньев при случайном изменении направления усилил Р1, работник дополнительно прилагает усилия Р2 и Р3. Таким образом, в момент приложения усилий обеспечивается жесткость частей устройства, включающих звенья 1, 2, 3 и 4, 5, 6, а передача усилий между этими частями происходит через шарнир между звеньями 3 и 4. По мере продвижения устройства по каналу, после того, как звено 3 окажется полностью внутри канала 12, работник прекращает проталкивание засора, опускает часть устройства, включающую звенья 1, 2, поворотом в шарнире между звеньями 2 и 3 и усилием Р1 переводит звено 3 в вертикальное положение. Далее действия повторяются. Для прохода звена 6 с упором через отверстие 13 при извлечении устройства из канала работник поворачивает стержень 9 против часовой стрелки рукой или нажимая им на кромку отверстия 13.
В пределах объема и сущности заявляемого изобретения, определенных пунктами патентной формулы, возможны различные ее модификации и дополнения, которые не ограничиваются настоящим описанием.
1. Ручное устройство для устранения засоров в каналах замкнутого периметра, содержащее тело удлиненной формы, отличающееся тем, что это тело составлено из жестких звеньев, последовательно объединенных в плоскую кинематическую цепь, подвижные соединения которой выполнены как цилиндрические шарниры, каждый из которых снабжен ограничителем, препятствующим вращению звеньев в шарнире в пределах угла поворота, общего для смежных звеньев и составляющего от 170 до 190°, причем пространства, в которых невозможен поворот звеньев, расположены с одной стороны тела удлиненной формы, а с противоположной стороны на удаленном от шарнира конце одного из крайних звеньев расположен упор, при этом расстояние от этого шарнира до наиболее удаленной от него части упора больше, чем внутренний поперечный размер канала.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что его звенья и упор выполнены с возможностью регулирования их длины.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что звенья выполнены разборными.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упор выполнен складным.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что звенья и упор выполнены как стержни, при этом продольная ось упора перпендикулярна продольной оси соединенного с ним звена и расположена в плоскости, перпендикулярной осям вращения звеньев в шарнирах, ограничители выполнены препятствующими вращению смежных звеньев в пределах углов поворота, равных 180° каждый, а сумма длины упора и поперечного размера соединенного с ним звена на величину от 1 до 10% меньше, чем внутренний поперечный размер канала.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что в удаленной от звена части упора и в соединенном с упором конце звена расположены оси, на которых по обе стороны звена и упора размещены колеса, по обе стороны шарниров на их осях также размещены колеса, при этом оси вращения всех колес параллельны, а размеры колес выполнены обеспечивающими через колеса контакт устройства со стенками канала.
7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что упор снабжен выступом, расположенным в средней части упора и направленным в противоположную сторону от соединенного с упором звена на длину, большую, чем радиус любого из ближайших четырех колес.
