CN101349073A - 一种真空收集和排放系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空收集和排放系统，它的污水池的排污口与真空排泄阀的进口相连，真空排泄阀的出口连接真空输送泵的吸污管，真空输送泵的排污管接入污物收集处，真空输送泵内部设有由动刀头和定刀头构成的粉碎机构。在水管和与污水池相连的冲洗水管之间连接有电磁水阀，电磁气阀连接真空排泄阀和吸污管，电磁气阀、电磁水阀、污水池的冲洗按钮、真空输送泵均与控制器电连接，控制器设有可与PC机或专用维护单元连接的通信接口。本发明所用器件较少，便于安装，降低成本，控制简单，降低故障率，提高系统可靠性。真空输送泵能粉碎大块污物，有效解决管路阻塞问题，通过无重力加压排放，实现系统的小口径管路排污，便于管路的布置和施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水或污物排放系统，尤其涉及一种真空收集和排放系统。
背景技术
中国专利文献01123161.0公开了“一种真空系统”，它涉及一种采用真空系统传输污水的方法，该方法包括通过下水管道与污水收集或排放空间相连的污水源和安装于下水管道中产生真空的装置。为获得一个可靠的运行系统，此方法采用了旋转凸轮泵来产生真空，并通过其将污水传输到污水收集或排放空间。这种系统需要很多的电动阀去控制，每增加一台旋转凸轮泵都要至少增加两套电动阀，而且利用旋转凸轮泵进行污物排放时，在控制电动阀的同时还要改变旋转凸轮泵的旋转方向，只要任何一个阀门发生故障就会造成污水反溢出来。另一方面，旋转凸轮泵在遇到较大的、较硬的污物或者很软的纸质品、丝织品时很容易发生阻塞。这种结构的系统由于所用的器件比较多，导致故障率高，控制方式也非常复杂，因此不适用于可靠性要求很高的场合，而且没有冲水控制装置，不符合节水的要求。
发明内容
本发明主要解决已有的真空系统需要很多电动阀与旋转凸轮泵配合，成本高，控制复杂，故障率高，又没有冲水控制装置，不符合节水要求的技术问题；提供一种简化器件，通过真空来抽吸污物，采用气动控制实现污水排放，结构及控制均很简单，降低成本，故障率低，提高系统可靠性，又具有冲水控制装置，达到节水要求的一种真空收集和排放系统。
本发明同时解决旋转凸轮泵很容易发生阻塞，加压能力不够强，吸入力和排放力还不够理想，无法实现小口径无重力加压排放，不利于排污系统管路的布置和施工的技术问题；提供一种能将污物研磨、粉碎，有效解决污物阻塞问题，扩大污水处理范围，提高吸入力、排放力和加压能力，实现小口径无重力加压排放，便于排污系统管路的布置和施工的一种真空收集和排放系统。
本发明又解决电磁水阀和电磁气阀一般都是分开独立放置的，占用的安装空间较多，在空间本来就比较紧张的场合使用不是很合适的技术问题；提供一种将电磁水阀和电磁气阀集成为一体，构成水气集成双电磁阀，使之结构紧凑，所占空间减小，便于安装到空间较小的场合的一种真空收集和排放系统。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括设有排污口的污水池，所述的污水池的排污口与真空排泄阀的进口相连，真空排泄阀的出口连接真空输送泵的吸污管，真空输送泵的排污管接入污物收集处；在水管和与污水池相连的冲洗水管之间连接有电磁水阀，电磁气阀连接真空排泄阀和吸污管，电磁气阀、电磁水阀、污水池的冲洗按钮、真空输送泵均与控制器电连接。污水池需要冲洗时，按下冲洗按钮，控制器收到命令后，根据预设的程序启动真空输送泵、电磁气阀、电磁水阀，吸污管被抽成真空，真空排泄阀打开，冲洗水管向污水池内冲水，污水池内污水、污物经真空排泄阀、真空输送泵被排放到污物收集处。
作为优选，所述的真空输送泵包括与吸污管、排污管相连的泵体，泵体内设有相邻的工作腔和粉碎腔，所述的吸污管与粉碎腔连通，所述的排污管与工作腔连通；工作腔内设有由电机驱动的带有叶片的转子，所述的转子的前端头同轴设有圆柱状动刀头，粉碎腔和工作腔之间的隔板上设有与动刀头同轴的定刀头，且定刀头包围于动刀头外，定刀头的内圆面设置有若干个环状的定刀头刀刃，动刀头的圆柱侧面沿轴向螺旋形设置有若干个动刀头刀刃。动刀头由电机带动作高速旋转，此时在定刀头刀刃和动刀头刀刃间形成高速的错位切削，经吸污管流入粉碎室的污物被切碎成小颗粒，螺旋形动刀头刀刃在相同的动刀头长度下增加了动刀头刀刃的切削长度，提高粉碎效率。另一方面，螺旋状的动刀头刀刃和定刀头配合时形成一个螺旋形流道，使得粉碎后的物体更容易流向工作室，然后在转子的连续输送下，被加压后排放，排污管的直径只需32毫米，大大小于传统管路直径。实现小口径管路的无重力加压排污，降低堵塞风险，便于排污系统管路的布置和施工。
作为优选，所述的动刀头上的一个动刀头刀刃有一个延伸出动刀头外的打杆，所述的定刀头的顶面、底面与定刀头的内圆面的相邻部分是个凹凸相间的波浪形曲面。打杆用来粉碎比较大的物体，同时也可阻挡硬物进入粉碎机构，防止坚硬的重物损坏定刀头刀刃和动刀头刀刃。定刀头上的波浪形曲面使得定刀头和动刀头相对切削距离进一步增加，确保粉碎效果更好。
作为优选，所述的转子包括同轴设置的导向叶轮、传送叶轮和喷射叶轮，导向叶轮与所述的动刀头相邻，其后依次为传送叶轮和导向叶轮，导向叶轮和喷射叶轮的叶片均呈螺旋形设置，导向叶轮的叶片数与喷射叶轮的叶片数之比为5∶8。使得污物、污水更容易从粉碎腔进入工作腔，也使流经泵体的污物、污水压力能升得更高而增加排放扬程。
作为优选，所述的吸污管位于粉碎腔内的管口上安装有与吸污管成一定夹角的单向阀，与定刀头相对的一侧泵体上设有能看到定刀头、动刀头及单向阀的观察板。倾斜布置的单向阀增大流入粉碎腔的污水与单向阀的接触面，提高冲击力，有利于单向阀的打开。同时当真空泵停止工作时又能使单向阀和进管紧密贴合。只需要粉碎腔内真空达到10Kpa以上，单向阀就可以保持密闭状态，使吸污管保持真空状态，这对于有很多管路需要保持真空状态的系统是非常有用的。通过观察板能看到粉碎腔内的粉碎机构、单向阀的工作状态，便于维修。
作为优选，所述的真空排泄阀包括带有进口和出口的阀座，所述的阀座上有一开口，开口上罩有阀罩，阀罩上盖有阀盖，阀罩内设有朝阀座的开口内凸出的龟碗，阀罩内、龟碗的上方设有带有真空源进口的真空囊，所述的真空囊的底部连接有压座，压座底部连接有拉杆，所述的拉杆固定在所述的龟碗的底部，所述的阀座与龟碗相对的部位设有内凹部，所述的压座和所述的阀盖之间连接有弹簧，阀座上靠近出口处设有真空吸入口，真空吸入口通过所述的电磁气阀与真空源进口相连。真空囊内的气体通过真空源进口、电磁气阀、真空吸入口、吸污管进行排放或吸入，从而改变真空囊中的气体压力。当真空囊中为真空时，真空囊收缩，通过压座、拉杆的传递使龟碗上升，则进口和出口连通，真空排泄阀处于打开状态。当真空囊与大气连通时，真空囊膨胀，在弹簧的推压作用下，使龟碗下降而隔断进口和出口，真空排泄阀处于关闭状态。阀座上的内凹部与龟碗曲面配合，确保实现真空排泄阀的快速开启和关闭。
作为优选，所述的压座包括中心设有通孔的上圆盘及连接于上圆盘下方的中空柱体；中空柱体内同轴设有下套管，下套管穿出上圆盘的通孔，所述的阀盖的底部设有上套管，上套管的下端套在下套管内，所述的弹簧套在上套管和下套管外；中空柱体的侧面设有左右对称的支架，支架与所述的拉杆相连，中空柱体上还设有两个向下凸出的压轮，所述的阀座的内凹部上设有一个可卡入两压轮间的凸起；所述的阀罩是个锥形桶状体，阀罩壁上设有透气孔，阀罩内壁对称地设有两条纵向的导轨，所述的上圆盘的侧壁上相应地设有可在所述的导轨内上下滑动的滑块，所述的上圆盘与所述的真空囊的底部边缘相连。确保龟碗和真空囊的连动灵活，龟碗的上升或下降既迅速又平稳。压座的内凹部上的凸起，既缩短龟碗行程，使龟碗能更快速地隔断阀座，同时又提高隔断的密封性，使真空排泄阀的关闭更加可靠。
作为优选，所述的龟碗为橡胶材质，龟碗的边缘卡在阀座和阀罩的连接处；所述的真空囊为橡胶材质，真空囊的上部边缘卡在阀罩和阀盖的连接处。确保真空囊收缩或膨胀自如，龟碗上升或下降灵活，同时龟碗、真空囊的边缘又起到密封圈的作用，确保阀盖和阀罩、阀罩和阀座之间的连接的密封性。
作为优选，所述的电磁水阀与电磁气阀集成于一体，构成水气集成双电磁阀，电磁水阀的阀座和电磁气阀的阀座平行设置于水气集成双电磁阀的壳体壁上，电磁水阀的驱动线圈和电磁气阀的驱动线圈设置于水气集成双电磁阀的壳体内。水气集成双电磁阀结构紧凑，所占空间小，使得安装工作变得相对简单，非常适合在空间本来就比较紧张的场合使用。
作为优选，所述的控制器设有可与PC机或专用维护单元连接的通信接口，所述的污物收集处为移动式污物收集箱，移动式污物收集箱上设有臭气过滤器。通过通信接口，可方便地修改控制器内的工作程序，便于根据系统外部条件更改工作时序，便于维修和维护。
本发明的有益效果是：整个系统所用器件较少，便于安装，降低成本，控制简单，降低故障率，提高系统可靠性。真空输送泵能粉碎和研磨大块污物，有效解决管路阻塞问题，扩大污水处理范围，通过无重力加压排放，实现系统的小口径管路排污，便于管路的布置和施工。采用气动控制实现污水排放的真空排泄阀，开启和关闭都很迅速，排放污水和隔离臭气的效果显著。
附图说明
图1是本发明的一种系统连接原理框图。
图2是本发明的一种系统结构示意图。
图3是本发明中真空排泄阀的一种剖视结构示意图。
图4是本发明中真空排泄阀的阀罩倒置时的一种结构示意图。
图5是本发明中真空排泄阀的压座的一种结构示意图。
图6是本发明中真空输送泵的一种剖视结构示意图。
图7是图6的A向示意图。
图8是本发明中真空输送泵的定刀头的一种主视结构示意图。
图9本发明中真空输送泵的定刀头的一种轴向剖视结构示意图。
图10是本发明中真空输送泵的动刀头的一种主视结构示意图。
图11是本发明中真空输送泵的动刀头的一种侧视结构示意图。
图中1.污水池，2.真空排泄阀，3.真空输送泵，4.污物收集处，5.电磁水阀，6.电磁气阀，7.冲洗水管，7’.水管，8.冲洗按钮，9.控制器，10.水气集成双电磁阀，21.阀座，211.内凹部，212.凸起，22.阀罩，221.透气孔，222.导轨，23.阀盖，231.上套管，24.龟碗，25.真空囊，26.压座，261.上圆盘，262.中空柱体，263.下套管，264.支架，265.压轮，266.滑块，27.拉杆，28.弹簧，31.泵体，32.工作腔，33.粉碎腔，34.转子，341.导向叶轮，342.传送叶轮，343.喷射叶轮，35.动刀头，351.动刀头刀刃，352.打杆，36.定刀头，361.定刀头刀刃，362.波浪形曲面，363.安装孔，37.单向阀，38.观察板，41.臭气过滤器，201.进口，202.出口，203.真空源进口，204.真空吸入口，301.吸污管，302.排污管。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施例的一种真空收集和排放系统，如图1、图2所示，包括带有排污口的污水池1，本实施例中污水池1为马桶，马桶的排污口与真空排泄阀2的进口201相连，真空排泄阀2的出口202连接真空输送泵3吸污管301，真空输送泵3的排污管302接入污物收集处4，本实施例中污物收集处4为移动式污物收集箱，移动式污物收集箱上安装有臭气过滤器41。由电磁水阀5、电磁气阀6集成于一体而构成的水气集成双电磁阀10安装于真空排泄阀2上，电磁水阀5的阀座和电磁气阀6的阀座平行设置于水气集成双电磁阀10的壳体壁上，电磁水阀5的驱动线圈和电磁气阀6的驱动线圈设置于水气集成双电磁阀10的壳体内。电磁水阀5连接水管7’和与污水池1的冲洗水管7，电磁气阀6连接真空排泄阀2和吸污管301，电磁气阀6、电磁水阀5、污水池的冲洗按钮8、真空输送泵3均与控制器9电连接，控制器9安装于马桶底座内，控制器9上还有一个可与外部PC机或专用维护单元连接的通信接口。
真空排泄阀2包括带有进口201和出口202的阀座21，如图3、图4所示，阀座21上有一开口，开口上罩有阀罩22，阀罩22上盖有阀盖23。阀罩22是个锥形桶状体，阀罩22壁上有透气孔221，阀罩22内壁对称地有两条纵向的导轨222，阀罩22内靠近其底部处有一个朝阀座21的开口内凸出的龟碗24，阀罩22内、阀盖23的下方有一个带有真空源进口203的真空囊25，真空囊25的底部连接有压座26，压座26底部连接有拉杆27，拉杆27固定在龟碗24的底部，阀座21与龟碗24相对的部位有一个内凹部211，内凹部上有一个凸起212。阀座21上靠近出口202处有一个真空吸入口204，真空吸入口204通过电磁气阀6与真空源进口203相连。本实施例中龟碗24为橡胶材质，龟碗24的边缘卡在阀座21和阀罩22的连接处；真空囊25为橡胶材质，真空囊25的上部边缘卡在阀罩22和阀盖23的连接处。
压座26包括中心有通孔的上圆盘261及连接于上圆盘261下方的中空柱体262。如图5所示，中空柱体262内有一个同轴的下套管263，下套管263穿出上圆盘261的通孔，阀盖23的底部有一个上套管231，上套管231的下端套在下套管263内，上套管231和下套管263外套有弹簧28。中空柱体262的侧面有两个左右对称的支架264，支架264与拉杆27相连。中空柱体262上还有两个向下凸出的压轮265，阀座21的内凹部211上的凸起212可卡入两压轮265间。上圆盘261的侧壁上相应地有两块可在阀罩22的导轨222内上下滑动的滑块266，上圆盘261与真空囊25的底部边缘相连。
真空输送泵4包括泵体31，泵体31内有相邻的工作腔32和粉碎腔33，如图6、图7所示，吸污管301与粉碎腔33连通，排污管302与工作腔32连通，吸污管301位于粉碎腔33内的管口上安装有与吸污管成25度夹角的单向阀37。工作腔32内有一个由电机驱动的转子34，转子34的前端头同轴安装有圆柱状动刀头35，粉碎腔33和工作腔32之间的隔板上有一个与动刀头35同轴的环状的定刀头36，且定刀头36包围于动刀头35外。如图8、图9所示，定刀头36的内圆面布满了多个环状的定刀头刀刃361，定刀头36的顶面、底面与定刀头36的内圆面的相邻部分是个凹凸相间的波浪形曲面362。如图10、图11所示，动刀头35的圆柱侧面沿轴向螺旋形设置有五个动刀头刀刃351，动刀头35上的一个动刀头刀刃351有一个延伸出动刀头外的打杆352。与定刀头36相对的一侧泵体31上安装了一块能看到定刀头36、动刀头35及单向阀37的观察板38。
如图6所示，转子34包括同轴设置的导向叶轮341、传送叶轮342和喷射叶轮343，导向叶轮341与动刀头35相邻，其后依次为传送叶轮342和喷射叶轮343，导向叶轮341和喷射叶轮343的叶片均呈螺旋形设置，导向叶轮341的叶片数与喷射叶轮343的叶片数之比为5∶8。
工作过程：不需要排污时，吸污管和排污管都处于常压状态。当马桶需要排放污物时，按下冲洗按钮，控制器接收该命令后，发出各个器件的动作指令如下：真空输送泵马上动作，把吸污管抽成真空；与此同时，启动水气集成双电磁阀中的电磁水阀，给马桶冲水；然后关闭电磁水阀，启动电磁气阀，真空排泄阀的真空囊和吸污管处于连通状态，由于此时吸污管已处于真空状态，因此真空囊收缩而提升，通过压座、拉杆的传递，拉动龟碗上升而离开阀座，真空排泄阀打开，真空排泄阀的进口和出口连通，马桶内的污水或污物就通过吸污管吸入到真空输送泵的粉碎腔中，通过动刀头和定刀头配合将污物粉碎成小颗粒，同时螺旋状的动刀头刀刃和定刀头配合时形成一个螺旋形流道，输送粉碎后的物体流向工作腔，然后在导向叶轮、传送叶轮和喷射叶轮的连续输送下，通过排污管将污物排放到移动式污物收集箱中。排污后，吸污管、真空囊与大气连通，真空囊膨胀，在弹簧的推压作用下，使龟碗下降而隔断进口和出口，真空排泄阀关闭。接着控制器发出指令关闭电磁气阀和真空输送泵，再次开启电磁水阀，以少量的水冲洗马桶并形成水封，用来隔离臭气，同时有利于下次冲洗操作，整个冲洗过程结束。对于其他污水源可根据不同的情况对控制器内的工作程序进行时序调整。
污水源可以是固定的真空马桶，可以用在移动厕所或移动的交通工具上，如火车，轮船或者飞机上等。根据不同的使用环境可以对真空输送泵和控制器作些细节上的修改，直流或交流电源均可使用。
本发明所用器件较少，便于安装，降低成本，控制简单，降低故障率，提高系统可靠性。使用真空排泄阀，开启和关闭迅速，排放污水和隔离臭气的效果显著。通过真空输送泵粉碎污物后无重力加压排放，有效解决污物阻塞问题，扩大污水处理范围，实现小口径管路排污，便于排污系统管路的布置和施工。
Claims (10)
1.一种真空收集和排放系统，包括设有排污口的污水池(1)，其特征在于所述的污水池(1)的排污口与真空排泄阀(2)的进口(201)相连，真空排泄阀(2)的出口(202)连接真空输送泵(3)的吸污管(301)，真空输送泵(3)的排污管(302)接入污物收集处(4)；在水管(7’)和与污水池(1)相连的冲洗水管(7)之间连接有电磁水阀(5)，电磁气阀(6)连接真空排泄阀(2)和吸污管(301)，电磁气阀(6)、电磁水阀(5)、污水池的冲洗按钮(8)、真空输送泵(3)均与控制器(9)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的真空输送泵(3)包括与吸污管(301)、排污管(302)相连的泵体(31)，泵体(31)内设有相邻的工作腔(32)和粉碎腔(33)，所述的吸污管(301)与粉碎腔(33)连通，所述的排污管(302)与工作腔(32)连通；工作腔(32)内设有由电机驱动的带有叶片的转子(34)，所述的转子(34)的前端头同轴设有圆柱状动刀头(35)，粉碎腔(33)和工作腔(32)之间的隔板上设有与动刀头(35)同轴的定刀头(36)，且定刀头(36)包围于动刀头(35)外，定刀头(36)的内圆面设置有若干个环状的定刀头刀刃(361)，动刀头(35)的圆柱侧面沿轴向螺旋形设置有若干个动刀头刀刃(351)。
3.根据权利要求2所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的动刀头(35)上的一个动刀头刀刃(351)有一个延伸出动刀头外的打杆(352)，所述的定刀头(36)的顶面、底面与定刀头(36)的内圆面的相邻部分是个凹凸相间的波浪形曲面(362)。
4.根据权利要求2所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的转子(34)包括同轴设置的导向叶轮(341)、传送叶轮(342)和喷射叶轮(343)，导向叶轮(341)与所述的动刀头(35)相邻，其后依次为传送叶轮(342)和导向叶轮(341)，导向叶轮(341)和喷射叶轮(343)的叶片均呈螺旋形设置，导向叶轮(341)的叶片数与喷射叶轮(343)的叶片数之比为5∶8。
5.根据权利要求2所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的吸污管(301)位于粉碎腔(33)内的管口上安装有与吸污管成一定夹角的单向阀(37)，与定刀头(36)相对的一侧泵体(31)上设有能看到定刀头(36)、动刀头(35)及单向阀(37)的观察板(38)。
6.根据权利要求1所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的真空排泄阀(2)包括带有进口(201)和出口(202)的阀座(21)，所述的阀座(21)上有一开口，开口上罩有阀罩(22)，阀罩(22)上盖有阀盖(23)，阀罩(22)内设有朝阀座(21)的开口内凸出的龟碗(24)，阀罩(22)内、龟碗(24)的上方设有带有真空源进口(203)的真空囊(25)，所述的真空囊(25)的底部连接有压座(26)，压座(26)底部连接有拉杆(27)，所述的拉杆(27)固定在所述的龟碗(24)的底部，所述的阀座(21)与龟碗(24)相对的部位设有内凹部(211)，所述的压座(26)和所述的阀盖(23)之间连接有弹簧(28)，阀座(21)上靠近出口(202)处设有真空吸入口(204)，真空吸入口(204)通过所述的电磁气阀(6)与真空源进口(203)相连。
7.根据权利要求6所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的压座(26)包括中心设有通孔的上圆盘(261)及连接于上圆盘(261)下方的中空柱体(262)；中空柱体(262)内同轴设有下套管(263)，下套管(263)穿出上圆盘(261)的通孔，所述的阀盖(23)的底部设有上套管(231)，上套管(231)的下端套在下套管(263)内，所述的弹簧(28)套在上套管(231)和下套管(263)外；中空柱体(262)的侧面设有左右对称的支架(264)，支架(264)与所述的拉杆(27)相连，中空柱体(262)上还设有两个向下凸出的压轮(265)，所述的阀座(21)的内凹部(211)上设有一个可卡入两压轮(265)间的凸起(212)；所述的阀罩(22)是个锥形桶状体，阀罩(22)壁上设有透气孔(221)，阀罩(22)内壁对称地设有两条纵向的导轨(222)，所述的上圆盘(261)的侧壁上相应地设有可在所述的导轨(222)内上下滑动的滑块(266)，所述的上圆盘(261)与所述的真空囊(25)的底部边缘相连。
8.根据权利要求6所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的龟碗(24)为橡胶材质，龟碗(24)的边缘卡在阀座(21)和阀罩(22)的连接处；所述的真空囊(25)为橡胶材质，真空囊(25)的上部边缘卡在阀罩(22)和阀盖(23)的连接处。
9.根据权利要求1所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的电磁水阀(5)与电磁气阀(6)集成于一体，构成水气集成双电磁阀(10)，电磁水阀(5)的阀座和电磁气阀(6)的阀座平行设置于水气集成双电磁阀(10)的壳体壁上，电磁水阀(5)的驱动线圈和电磁气阀(6)的驱动线圈设置于水气集成双电磁阀(10)的壳体内。
10.根据权利要求1所述的一种真空收集和排放系统，其特征在于所述的控制器(9)设有可与PC机或专用维护单元连接的通信接口，所述的污物收集处(4)为移动式污物收集箱，移动式污物收集箱上设有臭气过滤器(41)。
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