CN107447837A - 具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统及排水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统及排水方法，真空排水系统包括多个污水收集箱、真空粉碎罐和真空泵；多个污水收集箱分别通过连接管道并联在真空管道一的一端上，真空管道一的另外一端与真空粉碎罐连接，真空粉碎罐通过真空管道二与真空泵连接，真空泵与排污管道连接，在每个污水收集箱中均设置有快速开启无源式真空排污阀，其包括设置在污水收集箱内的控制箱、浮箱和送球箱；在送球箱内有球体，送球箱能和浮箱一起沿控制箱上、下移动，在控制箱上分别设置有进球口和出球口，在污水收集箱内还设置带有拉杆和驱动杆的开闭复位机构，拉杆与常闭的真空排污阀门连接，驱动杆的一端伸入到控制箱中且位于进球口和出球口之间。

Description

具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统及排水方法

技术领域

本发明涉及一种真空排水系统及排水方法，尤其涉及一种具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统及排水方法。

背景技术

城市暴雨过后产生内涝的问题，因无妥善解决方案至今仍备受人们诟病。导致城市内涝的一个重要原因就是传统重力排水速度过慢。国内目前普遍采用的排水系统是离心泵式排水系统，在这种主要依靠重力作用排水的情况下，其排水速度难尽人意。如果一座城市立交桥下积水面积达500平方米、积水深度达8米，采用目前常用的排水系统，至少需要85分钟才可能将这些水排净，与国外先进设备相差50分钟。如果急需排水抢救生命和财产，这50分钟就会非常珍贵。更为关键的是，这些陈旧的排水系统大多只能顺利通过浓度较低、杂质很少的液体，一旦泔水、淤泥、塑料袋、树枝、碎石、砖块等杂物混为一体，极易堵塞管道。

采用真空排水系统则能很好的解决这些问题，真空管道内的排水水流速度可达到3-6米/秒，而普通排水系统的排水速度顶多达到1米/秒。假设一套实用面积100平方米、楼层高度为3米的住房完全被水淹没，用一套排水能力为2立方米/秒的真空高速排水系统仅需要2.5分钟就能将这300立方积水排走，而与用目前的城市排水系统相比，在毫无故障的理想状况下，同口径大小的排水管道一般也要6.5分钟才能将这些水排走。

在真空排水系统中，真空排污阀门是一个必不可少的组成部件。在众多的真空排污阀门中，无源式真空排污阀门具有自己独特的特点，其自身的开启和关闭无需电能等外界能源，能避免漏电等危险的发生，无源式真空排污阀门大多是由曲臂和浮球等部件组成的阀门，无源式真空排污阀门的开启和关闭是通过浮球在污水收集箱中产生的浮力来控制的，具有保养简单，灵活耐用等特点。

在现有的无源式真空排污阀门中，浮球随着液面的高度而缓慢上升，浮球产生的浮力也在缓慢增加，当污水收集箱中的液面达到一定的高度时，此时通过曲臂将浮球产生的浮力传递给阀门，将阀门开启，使得污水收集箱中的水排出；在排出的过程中，浮球随着液面的高度而下降，浮球产生的浮力也在缓慢减小，当下降到一定高度时，阀门关闭。

但是，在现有的的无源式真空排污阀门中，阀门的开启是慢慢开启的，这样在排水过程中，污水中的某些杂质就会堵塞在阀门处，从而造成排水管网的不畅通。

申请公布号为CN102155563A，申请公布日为2011年8月17日的中国发明专利公开了一种液体加注自动控制阀，其包括中空的阀体、分别设置在该阀体上、下端的阀后座和阀前座、以及密封连接在该阀体和箱体容器的底部之间的阀门连接帽，所述阀前座和阀后座之间形成所述阀体内的阀腔，该阀腔内设有一阀门球，该阀门球通过阀门杆与所述箱体容器内的浮球连接，所述阀前座设有阀前座横流孔和位于该阀前座顶端的阀门仓，所述阀后座设有阀后座横流孔和位于该阀后座下端的球座，所述阀门球在所述浮球的浮力作用下能够上升并密封地封闭所述阀后座下端的球座，或者在液体负压和重力的作用下能够下降并落入所述阀门仓内。

授权公告号为CN203453759U，授权公告日为2014年2月26日的中国实用新型专利公开了一种自动真空排水装置，用于进行气液分离并自动将分离后的液体排出，其包括由上至下通过隔板分隔为上腔和下腔的筒体、设置于所述的筒体上的顶腔，所述的顶腔与所述的上腔之间通过第一联通口相联通，所述的顶腔上开设有与外部相联通的第二联通口，所述的筒体中设置有贯通所述的上腔和所述的下腔且上端与所述的顶腔相联通、下端与所述的下腔相联通的冲气管，所述的上腔所在的筒体上连接有供气液混合物进入所述的筒体的进气口和与真空泵相连接的出气口，所述的隔板处的筒体上连接有与所述的上腔和所述的下腔均相联通的出水口，所述的出水口中设置有与所述的上腔相连接的单向阀，所述的下腔的底部连接设置有止回阀的出液管；所述的顶腔中设置具有支点的杠杆组件，所述的杠杆组件上分别连接有与所述的第一联通口相对应的第一盖体、与所述的第二联通口相对应的第二盖体和在所述的冲气管中延伸的连通棒，所述的连通棒的下端设置浮球；当所述的第一盖体关闭所述的第一联通口时，所述的第二盖体开启所述的第二联通口，当所述的第一盖体开启所述的第一联通口时，所述的第二盖体关闭所述的第二联通口。

上述专利文献中，阀门的开启就是缓慢开启的，因此，容易被污水中的杂质堵塞。

综上，如何设计一种具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统及排水方法，使其能快速开启，避免被污水中的杂质堵塞，保证整个排水管网的畅通是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统及排水方法，其能快速开启，避免了被污水中杂质堵塞问题的发生，保证了整个排水管网的畅通。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，包括多个污水收集箱、真空粉碎罐和真空泵；多个污水收集箱分别通过多个连接管道并联在真空管道一的一端上，真空管道一的另外一端与真空粉碎罐的输入端连接，真空粉碎罐的输出端通过真空管道二与真空泵的输入端连接，真空泵的输出端与排污管道连接，在每个污水收集箱中均设置有快速开启无源式真空排污阀，所述快速开启无源式真空排污阀包括设置在污水收集箱内的控制箱、设置在控制箱一侧上的浮箱和固接在浮箱上的带有开口的送球箱；在送球箱内放置有球体，送球箱能和浮箱一起沿控制箱的一侧上、下移动，在控制箱的一侧上且位于控制箱的上部和下部处分别设置有进球口和出球口，在污水收集箱内还设置带有拉杆和驱动杆的开闭复位机构，开闭复位机构的拉杆与常闭的真空排污阀门连接，开闭复位机构的驱动杆的一端伸入到控制箱中且驱动杆的一端位于控制箱的进球口和出球口之间的位置，多个污水收集箱的真空排污阀门分别通过多个连接管道并联在真空管道一的一端上；

当污水收集箱内的液面上升时，浮箱带动送球箱一起沿控制箱上移，当送球箱达到控制箱上部处的进球口时，球体依次从送球箱的开口和控制箱的进球口滚动至控制箱内，球体沿控制箱内部掉落到位于控制箱内的驱动杆的一端上，然后球体压迫驱动杆的一端与球体一起快速下移，直至球体与驱动杆的一端一起下移至控制箱的底部，在驱动杆的一端下移的过程中，通过开闭复位机构带动拉杆快速下移，从而通过拉杆将真空排污阀门快速打开，使得污水收集箱内的污水经真空排污阀门和连接管道排出至真空管道一中；

随着污水的排出，污水收集箱内的液面逐渐下降，浮箱带动送球箱一起沿控制箱下移，当送球箱下移至控制箱下部处的出球口处时，球体依次从控制箱的出球口和送球箱的开口滚动至送球箱中，当球体滚动至送球箱中后，在开闭复位机构的回复力作用下，驱动杆的一端沿控制箱上移回到原位，在驱动杆的一端上移的过程中，通过开闭复位机构带动拉杆上移，从而通过拉杆将真空排污阀门重新关闭。

优选的，所述开闭复位机构还包括转动块，转动块通过扭簧杆一铰接在污水收集箱内，驱动杆的另外一端与转动块的一侧固接，在转动块上还开有弧形腰孔，拉杆的另外一端上转动连接有滚轮一，滚轮一设置在转动块上的弧形腰孔中且滚轮一能沿弧形腰孔来、回移动；

当驱动杆的一端下移时，通过驱动杆带动转动块围绕扭簧杆一的轴线转动，使得滚轮一从弧形腰孔的一端移动至另外一端上，从而通过滚轮一的移动带动拉杆下移；复位时，在扭簧杆一的回复力作用下，转动块围绕扭簧杆一的轴线反向转动，使得驱动杆的一端上移回到原位。

优选的，弧形腰孔一端与扭簧杆一轴线之间的距离大于弧形腰孔另外一端与扭簧杆一轴线之间的距离。

优选的，在转动块的另外一侧上还设置有垂向连接块，在垂向连接块上设置有配重块。

优选的，所述真空排污阀门包括固接在污水收集箱内的倒U型下座、活动连接在倒U型下座上的U型上座和设置在倒U型下座与U型上座之间的橡胶套管；U型上座能沿倒U型下座上、下来回移动，倒U型下座的倒U型开口与U型上座的U型开口之间形成夹紧区，橡胶套管的一端位于污水收集箱内，橡胶套管的另外一端依次穿过所述夹紧区和污水收集箱后外露于污水收集箱与连接管道连接；

开闭复位机构的拉杆的一端与U型上座连接，当拉杆下移时，带动U型上座下移，从而利用倒U型下座的倒U型开口与U型上座的U型开口将橡胶套管夹紧关闭；

当拉杆上移时，带动U型上座上移，从而利用倒U型下座的倒U型开口与U型上座的U型开口松开对橡胶套管夹紧。

优选的，在送球箱内且位于送球箱的开口处设置有复位托板机构，复位托板机构包括通过扭簧杆二铰接在送球箱内的托板，球体放置在托板上；在控制箱内且位于进球口处设置有与托板相配合的托板限位块；

当送球箱上移至控制箱上部处的进球口时，利用托板限位块与托板的一端相接触，使得托板转动朝进球口倾斜，此时，放置在托板上的球体沿托板滚动，依次从送球箱的开口和控制箱的进球口滚动至控制箱内；

当送球箱下移时，托板限位块与托板的一端相分离，此时在扭簧杆二的回复力作用下，托板反向转动回到水平状态。

优选的，在控制箱的内底部上设置有斜向支撑块一和斜向支撑块二，斜向支撑块一和斜向支撑块二之间构成V型状，斜向支撑块一固接在控制箱的内底部上，斜向支撑块二的一端通过扭簧杆三铰接在斜向支撑块一上，斜向支撑块二位于靠近控制箱的出球口处；

当球体下移至控制箱的底部时，利用斜向支撑块一和斜向支撑块二构成的V型开口将球体支撑住；

在浮箱上且位于位于送球箱的开口处设置有压块，当浮箱和送球箱一起下移时，利用压块与斜向支撑块二的另外一端相接触，从而使得斜向支撑块二转动朝控制箱的出球口处倾斜，球体沿斜向支撑块二滚动，依次从控制箱的出球口和送球箱的开口滚动至送球箱中的托板上；

当送球箱上移时，压块与斜向支撑块二的另外一端相分离，在扭簧杆三的回复力作用下，斜向支撑块二反向转动回到原始状态。

优选的，所述真空粉碎罐中设置有粉碎机和过滤箱，过滤箱通过管道与排污电磁阀连接，在过滤箱中设置有磁铁。

优选的，所述具有快速开启无源式真空排污阀的真空排水系统还包括控制中心，真空泵、粉碎机和排污电磁阀均与控制中心通过数据传输模块DTU远程控制连接。

本发明还公开一种使用根据如上所述的具有快速开启无源式真空排污阀的真空排水系统进行排水的排水方法，其包括以下步骤：

1）、污水收集箱自动开启排水和关闭：当污水收集箱内的液面上升时，浮箱带动送球箱一起沿控制箱上移，当送球箱达到控制箱上部处的进球口时，球体依次从送球箱的开口和控制箱的进球口滚动至控制箱内，球体沿控制箱内部掉落到位于控制箱内的驱动杆的一端上，然后球体压迫驱动杆的一端与球体一起快速下移，直至球体与驱动杆的一端一起下移至控制箱的底部，在驱动杆的一端下移的过程中，通过开闭复位机构带动拉杆快速下移，从而通过拉杆将真空排污阀门快速打开，使得污水收集箱内的污水从真空排污阀门排出；随着污水的排出，污水收集箱内的液面逐渐下降，浮箱带动送球箱一起沿控制箱下移，当送球箱下移至控制箱下部处的出球口处时，球体依次从控制箱的出球口和送球箱的开口滚动至送球箱中，当球体滚动至送球箱中后，在开闭复位机构的回复力作用下，驱动杆的一端沿控制箱上移回到原位，在驱动杆的一端上移的过程中，通过开闭复位机构带动拉杆上移，从而通过拉杆将真空排污阀门重新关闭；

2）、污水杂质的粉碎：在真空的作用下，经真空排污阀门排出的污水依次经过连接管道和真空管道一被吸入到真空粉碎罐中对污水中的杂质进行粉碎；

3）、排污：经过杂质粉碎后的污水通过真空管道二和真空泵被抽到排污管道中进行排污。

本发明的有益效果在于：本发明通过在污水收集箱内设置快速开启无源式真空排污阀，利用快速开启无源式真空排污阀中的球体在送球箱和控制箱之间循环滚动及开闭复位机构相配合，使得本发明中对真空排污阀门的开启和关闭无需外界能源，形成了一种无源式的排水方式，避免了漏电风险的发生；利用球体从高度掉落时的动能下压开闭复位机构的驱动杆，带动真空排污阀门快速打开，从而能将真空排污阀门快速开启，避免了被污水中杂质堵塞问题的发生，保证了整个排水管网的畅通。通过对转动块上的弧形腰孔的设置，从而能更加快速的将真空排污阀门开启。通过在送球箱内且位于送球箱的开口处设置复位托板机构，当送球箱上移至控制箱的进球口处时，能使得球头自动从送球箱内滚动至控制箱中，以快速开启真空排污阀门进行排水。通过在控制箱内底部上设置斜向支撑块一和能转动的斜向支撑块二，使得在送球箱未下移至控制箱的出球口之前，能利用斜向支撑块一和斜向支撑块二构成的V型开口将球体支撑住，当送球箱下移至控制箱的出球口时，使得球体能自动从控制箱的出球口滚动至送球箱中，以关闭真空排污阀门。通过设置带有粉碎机的真空粉碎罐，可以粉碎布条类污物，这样能避免杂质进入到真空泵中，对真空泵造成损伤。另外，在过滤箱中设置的磁铁能将杂质中的铁块等物质吸走，避免铁块等物质损伤真空泵。通过设置带有数据传输模块DTU的控制中心，使得本发明能进行GPRS远程监控，从而可以远程监测整个系统运行状态。

附图说明

图1为本发明实施例中真空排水系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中快速开启无源式真空排污阀进行排水时的原理结构示意图一：

图3为本发明实施例中快速开启无源式真空排污阀进行排水时的原理结构示意图二：

图4为本发明实施例中快速开启无源式真空排污阀进行排水时的原理结构示意图三：

图5为本发明实施例中快速开启无源式真空排污阀进行排水时的原理结构示意图四：

图6为本发明实施例中快速开启无源式真空排污阀进行排水时的原理结构示意图五：

图7为本发明实施例中快速开启无源式真空排污阀的立体结构示意图；

图8为本发明实施例的快速开启无源式真空排污阀中，当球头刚掉落到驱动杆上时，位于真空排污阀门和开闭复位机构处的结构示意图；

图9为本发明实施例中的快速开启无源式真空排污阀中，去掉真空排污阀门和开闭复位机构后的结构示意图；

图10为图9中位于送球箱处的局部结构示意图；

图中：1. 污水收集箱，2. 真空粉碎罐，3. 真空泵，4. 连接管道，5. 真空管道一，6.真空管道二，7. 排污管道，8. 快速开启无源式真空排污阀，9. 控制箱，911. 进球口，912.出球口，10. 浮箱，11. 送球箱，111. 开口，12. 球体，13. 拉杆，14. 驱动杆，15. 开闭复位机构，16. 真空排污阀门，161. 倒U型下座，162. U型上座，163. 橡胶套管，164. 夹紧区，17. 手动阀，18. 检修阀门，19. 真空表，20. 压力传感器，21. 单向阀，22. 转动块，221. 垂向连接块，23. 扭簧杆一，24. 弧形腰孔，25. 滚轮一，26. 连接叉座，27. 转轴，28. 配重块，29. 复位托板机构，291. 扭簧杆二，292. 托板，293. 凹槽，30. 托板限位块，31. 斜向支撑块一，32. 斜向支撑块二，33. 扭簧杆三，34. 压块，35. 滚轮二，36. 粉碎机，37. 排污电磁阀，38. 控制中心，39. 数据传输模块DTU。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。

实施例：如图1至图6所示，一种具有快速开启无源式真空排污阀的真空排水系统，包括多个污水收集箱1、真空粉碎罐2和真空泵3；多个污水收集箱1分别通过多个连接管道4并联在真空管道一5的一端上，真空管道一5的另外一端与真空粉碎罐2的输入端连接，真空粉碎罐2的输出端通过真空管道二6与真空泵3的输入端连接，真空泵3的输出端与排污管道7连接，在每个污水收集箱1中均设置有快速开启无源式真空排污阀8，所述快速开启无源式真空排污阀8包括设置在污水收集箱1内的控制箱9、设置在控制箱9一侧上的浮箱10和固接在浮箱10上的带有开口的送球箱11；在送球箱11内放置有球体12，送球箱11能和浮箱10一起沿控制箱9的一侧上、下移动，在控制箱9的一侧上且位于控制箱9的上部和下部处分别设置有进球口911和出球口912，在污水收集箱1内还设置带有拉杆13和驱动杆14的开闭复位机构15，开闭复位机构15的拉杆13与常闭的真空排污阀门16连接，开闭复位机构15的驱动杆14的一端伸入到控制箱9中且驱动杆14的一端位于控制箱的进球口911和出球口912之间的位置，多个污水收集箱的真空排污阀门16分别通过多个连接管道4并联在真空管道一5的一端上，从而使得多个污水收集箱1分别通过多个连接管道4并联在真空管道一5的一端上；

当污水收集箱1内的液面上升时，浮箱10带动送球箱11一起沿控制箱9上移，当送球箱11达到控制箱9上部处的进球口911时，球体12依次从送球箱11的开口和控制箱9的进球口911滚动至控制箱9内，球体12沿控制箱9内部掉落到位于控制箱9内的驱动杆14的一端上，然后球体12压迫驱动杆14的一端与球体12一起快速下移，直至球体12与驱动杆14的一端一起下移至控制箱9的底部，在驱动杆14的一端下移的过程中，通过开闭复位机构15带动拉杆13快速下移，从而通过拉杆13将真空排污阀门16快速打开，使得污水收集箱1内的污水经真空排污阀门16和连接管道4排出至真空管道一5中；

随着污水的排出，污水收集箱1内的液面逐渐下降，浮箱10带动送球箱11一起沿控制箱下移，当送球箱11下移至控制箱9下部处的出球口912处时，球体12依次从控制箱9的出球口912和送球箱11的开口滚动至送球箱11中，当球体12滚动至送球箱11中后，在开闭复位机构15的回复力作用下，驱动杆14的一端沿控制箱9上移回到原位，在驱动杆14的一端上移的过程中，通过开闭复位机构15带动拉杆13上移，从而通过拉杆13将真空排污阀门16重新关闭。

本实施例利用球体在送球箱和控制箱之间循环滚动及开闭复位机构相配合，使得本实施例中对真空排污阀门的开启和关闭无需外界能源，形成了一种无源式的排水方式；利用球体从高度掉落时的动能下压开闭复位机构的驱动杆，带动真空排污阀门快速打开，从而能将真空排污阀门快速开启，避免了被污水中杂质堵塞问题的发生，保证了整个排水管网的畅通。

在本实施例中，在每个连接管道4上均设置有一个手动阀17，在真空管道一5上设置有检修阀门18，在真空粉碎罐2上还设置有用于检测真空粉碎罐内部空间的真空表19和压力传感器20。真空泵3设置有两台，在排污管道7上且位于每台真空泵3的输出端处均设置有单向阀21，真空泵3可采用一般的真空泵，也可采用授权公告号为CN101349271B，授权公告日为2010年9月29日的中国发明专利中公开的新型水环式真空泵。

如图7和图8所示，所述开闭复位机构15还包括转动块22，转动块22通过扭簧杆一23铰接在污水收集箱1内，驱动杆14的另外一端与转动块22的一侧固接，在转动块22上还开有弧形腰孔24，拉杆13的另外一端上转动连接有滚轮一25，滚轮一25设置在转动块上的弧形腰孔24中且滚轮一25能沿弧形腰孔24来、回移动；

当驱动杆14的一端下移时，通过驱动杆14带动转动块22围绕扭簧杆一23的轴线转动，使得滚轮一25从弧形腰孔24的一端移动至另外一端上，从而通过滚轮一25的移动带动拉杆13下移。复位时，在扭簧杆一23的回复力作用下，转动块22围绕扭簧杆一23的轴线反向转动，使得驱动杆14的一端上移回到原位。

在本实施例中，是在真空排污阀门16上设置有连接叉座26，转动块22通过扭簧杆一23铰接在连接叉座26的两叉边之间，从而使得转动块22通过扭簧杆一24铰接在污水收集箱1内。拉杆13的另外一端可以设置成U型状，将滚轮一25通过转轴27转动连接在拉杆13另外一端的U型开口中。

弧形腰孔24是按照从弧形腰孔24的一端到弧形腰孔24的另外一端逐渐靠近扭簧杆一23轴线的趋势来设置的，即弧形腰孔24一端圆心与扭簧杆一23轴线之间的距离L1大于弧形腰孔24另外一端圆心与扭簧杆一23轴线之间的距离L2。这样设置能使得扭矩越来越大，最终使得拉杆能更快的下移，从而更加快速的将真空排污阀门开启。

在转动块22的另外一侧上还设置有垂向连接块221，垂向连接块221和转动块22是一体的，在垂向连接块221上设置有配重块28。在常态下，通过配重块28和扭簧杆一23相配合，利用拉杆13顶住真空排污阀门16，能进一步保证真空排污阀门的关闭状态。

所述真空排污阀门16包括固接在污水收集箱1内的倒U型下座161、活动连接在倒U型下座161上的U型上座162和设置在倒U型下座161与U型上座162之间的橡胶套管163；U型上座162能沿倒U型下座161上、下来回移动，倒U型下座161的倒U型开口与U型上座162的U型开口之间形成夹紧区164，橡胶套管163的一端位于污水收集箱1内，橡胶套管163的另外一端依次穿过所述夹紧区164和污水收集箱1后外露于污水收集箱1与连接管道4连接；

开闭复位机构的拉杆13的一端与U型上座162连接，当拉杆13上移时，带动U型上座162上移，从而利用倒U型下座161的倒U型开口与U型上座162的U型开口将橡胶套管163夹紧关闭；

当拉杆13下移时，带动U型上座162下移，从而利用倒U型下座161的倒U型开口与U型上座162的U型开口松开对橡胶套管163夹紧，松开对橡胶套管163夹紧后，污水收集箱1中的污水就能从橡胶套管163中排出了。

在这里，真空排污阀门16也可以采用管夹阀等其他真空排污阀门。

如图9和图10所示，在送球箱11内且位于送球箱11的开口111处设置有复位托板机构29，复位托板机构29包括通过扭簧杆二291铰接在送球箱11内的托板292，球体12放置在托板292上；在控制箱9内且位于进球口911处设置有与托板292相配合的托板限位块30；

当送球箱11上移至控制箱9上部处的进球口911时，利用托板限位块30与托板292的一端相接触，使得托板292转动朝进球口911倾斜，此时，放置在托板292上的球体在重力的作用下沿托板292滚动，依次从送球箱的开口111和控制箱的进球口911滚动至控制箱9内；

当送球箱11下移时，托板限位块30与托板292的一端相分离，此时在扭簧杆二291的回复力作用下，托板292反向转动回到水平状态。通过设置复位托板机构，能使得当送球箱上移至控制箱上部处的进球口时，球体自动滚入到控制箱中将真空排污阀门快速打开，当球体滚出后，托板自动回位，以准备支撑从控制箱出球口滚出的球体，进一步保证了无源式排水过程的正常进行。

在本实施例中，在托板292的一端上还开有凹槽293，当送球箱11上移至控制箱9上部处的进球口时，托板限位块30与托板一端的凹槽293底面相接触。这样设置，更加便于托板限位块与托板一端之间的接触。

如图9所示，在控制箱9的内底部上设置有斜向支撑块一31和斜向支撑块二32，斜向支撑块一31和斜向支撑块二32之间构成V型状，斜向支撑块一31固接在控制箱9的内底部上，斜向支撑块二32的一端通过33铰接在斜向支撑块一31上，斜向支撑块二32位于靠近控制箱的出球口912处；

当球体12下移至控制箱9的底部时，利用斜向支撑块一31和斜向支撑块二32构成的V型开口将球体12支撑住；

在浮箱10上且位于位于送球箱的开口111处设置有压块34，当浮箱10和送球箱11一起下移时，利用压块34与斜向支撑块二32的另外一端相接触，从而使得斜向支撑块二32转动朝控制箱9的出球口912处倾斜，在重力的作用下，球体沿斜向支撑块二滚动，依次从控制箱的出球口912和送球箱的开口111滚动至送球箱中的托板292上；

当送球箱11上移时，压块34与斜向支撑块二32的另外一端相分离，在扭簧杆三33的回复力作用下，斜向支撑块二32反向转动回到原始状态。通过上述结构设计，使得当送球箱下移到控制箱的出球口处时，球体能自动从控制箱中滚动至送球箱内，进一步保证了无源式排水过程的正常进行。

在本实施例中，在斜向支撑块二32的另外一端上转动连接有滚轮二35。当浮箱10和送球箱11一起下移时，利用压块34与斜向支撑块二另外一端上的滚轮二35相接触，使得斜向支撑块二32转动朝控制箱的出球口912处倾斜，这样能更加便于斜向支撑块二的转动。

如图1所示，所述真空粉碎罐2中设置有粉碎机36和过滤箱（图中未示出），过滤箱通与排污电磁阀37连接，在过滤箱中设置有磁铁。抽入到真空粉碎罐2中的污水先经过粉碎机36将污水中的杂质粉碎，然后通过过滤箱将污水和粉碎后的杂质分离开来，经过过滤的污水通过真空管道二6被真空泵3抽到排污管道7中排出，粉碎后的杂质通过排污电磁阀37排出。粉碎机采用独特的刀头设计，可以粉碎布条类污物，这样能避免杂质进入到真空泵中，对真空泵造成损伤。另外，在过滤箱中设置的磁铁能将杂质中的铁块等物质吸走，避免铁块等物质堵塞排污电磁阀。

所述具有快速开启无源式真空排污阀的真空排水系统还包括控制中心38，真空泵3、粉碎机36和排污电磁阀37均与控制中心38通过数据传输模块DTU39远程控制连接。在这里，真空粉碎罐上的真空表19和压力传感器20也可以通过数据传输模块DTU39与控制中心38远程控制连接。本实施例通过数据传输模块DTU能进行GPRS远程监控，从而可以远程监测整个系统运行状态。

如图1至6所示，本实施例还公开一种使用根据如上所述的具有快速开启无源式真空排污阀的真空排水系统进行排水的排水方法，其包括以下步骤：

1）、污水收集箱自动开启排水和关闭：当污水收集箱1内的液面上升时，浮箱10带动送球箱11一起沿控制箱9上移，当送球箱11达到控制箱上部处的进球口911时，球体12依次从送球箱11的开口111和控制箱9的进球口911滚动至控制箱9内，球体12沿控制箱9内部掉落到位于控制箱内的驱动杆14的一端上，然后球体12压迫驱动杆14的一端与球体12一起快速下移，直至球体12与驱动杆14的一端一起下移至控制箱9的底部，在驱动杆14的一端下移的过程中，通过开闭复位机构15带动拉杆13快速下移，从而通过拉杆13将真空排污阀门16快速打开，使得污水收集箱1内的污水从真空排污阀门16排出；随着污水的排出，污水收集箱1内的液面逐渐下降，浮箱10带动送球箱11一起沿控制箱9下移，当送球箱11下移至控制箱9下部处的出球口912处时，球体12依次从控制箱9的出球口912和送球箱11的开口111滚动至送球箱11中，当球体12滚动至送球箱11中后，在开闭复位机构15的回复力作用下，驱动杆14的一端沿控制箱9上移回到原位，在驱动杆14的一端上移的过程中，通过开闭复位机构15带动拉杆13上移，从而通过拉杆13将真空排污阀门重新关闭；

2）、污水杂质的粉碎：在真空的作用下，经真空排污阀门16排出的污水依次经过连接管道4和真空管道一5被吸入到真空粉碎罐2中对污水中的杂质进行粉碎；

3）、排污：经过杂质粉碎后的污水通过真空管道二6和真空泵3被抽到排污管道7中进行排污。

综上，本发明通过在污水收集箱内设置快速开启无源式真空排污阀，利用快速开启无源式真空排污阀中的球体在送球箱和控制箱之间循环滚动及开闭复位机构相配合，使得本发明中对真空排污阀门的开启和关闭无需外界能源，形成了一种无源式的排水方式，避免了漏电风险的发生；利用球体从高度掉落时的动能下压开闭复位机构的驱动杆，带动真空排污阀门快速打开，从而能将真空排污阀门快速开启，避免了被污水中杂质堵塞问题的发生，保证了整个排水管网的畅通。通过对转动块上的弧形腰孔的设置，从而能更加快速的将真空排污阀门开启。通过在送球箱内且位于送球箱的开口处设置复位托板机构，当送球箱上移至控制箱的进球口处时，能使得球头自动从送球箱内滚动至控制箱中，以快速开启真空排污阀门进行排水。通过在控制箱内底部上设置斜向支撑块一和能转动的斜向支撑块二，使得在送球箱未下移至控制箱的出球口之前，能利用斜向支撑块一和斜向支撑块二构成的V型开口将球体支撑住，当送球箱下移至控制箱的出球口时，使得球体能自动从控制箱的出球口滚动至送球箱中，以关闭真空排污阀门。通过设置带有粉碎机的真空粉碎罐，可以粉碎布条类污物，这样能避免杂质进入到真空泵中，对真空泵造成损伤。另外，在过滤箱中设置的磁铁能将杂质中的铁块等物质吸走，避免铁块等物质损伤真空泵。通过设置带有数据传输模块DTU的控制中心，使得本发明能进行GPRS远程监控，从而可以远程监测整个系统运行状态。

本实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，包括多个污水收集箱、真空粉碎罐和真空泵；多个污水收集箱分别通过多个连接管道并联在真空管道一的一端上，真空管道一的另外一端与真空粉碎罐的输入端连接，真空粉碎罐的输出端通过真空管道二与真空泵的输入端连接，真空泵的输出端与排污管道连接，其特征在于：在每个污水收集箱中均设置有快速开启无源式真空排污阀，所述快速开启无源式真空排污阀包括设置在污水收集箱内的控制箱、设置在控制箱一侧上的浮箱和固接在浮箱上的带有开口的送球箱；在送球箱内放置有球体，送球箱能和浮箱一起沿控制箱的一侧上、下移动，在控制箱的一侧上且位于控制箱的上部和下部处分别设置有进球口和出球口，在污水收集箱内还设置带有拉杆和驱动杆的开闭复位机构，开闭复位机构的拉杆与常闭的真空排污阀门连接，开闭复位机构的驱动杆的一端伸入到控制箱中且驱动杆的一端位于控制箱的进球口和出球口之间的位置，多个污水收集箱的真空排污阀门分别通过多个连接管道并联在真空管道一的一端上；

当污水收集箱内的液面上升时，浮箱带动送球箱一起沿控制箱上移，当送球箱达到控制箱上部处的进球口时，球体依次从送球箱的开口和控制箱的进球口滚动至控制箱内，球体沿控制箱内部掉落到位于控制箱内的驱动杆的一端上，然后球体压迫驱动杆的一端与球体一起快速下移，直至球体与驱动杆的一端一起下移至控制箱的底部，在驱动杆的一端下移的过程中，通过开闭复位机构带动拉杆快速下移，从而通过拉杆将真空排污阀门快速打开，使得污水收集箱内的污水经真空排污阀门和连接管道排出至真空管道一中；

随着污水的排出，污水收集箱内的液面逐渐下降，浮箱带动送球箱一起沿控制箱下移，当送球箱下移至控制箱下部处的出球口处时，球体依次从控制箱的出球口和送球箱的开口滚动至送球箱中，当球体滚动至送球箱中后，在开闭复位机构的回复力作用下，驱动杆的一端沿控制箱上移回到原位，在驱动杆的一端上移的过程中，通过开闭复位机构带动拉杆上移，从而通过拉杆将真空排污阀门重新关闭。

2.根据权利要求1所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，其特征在于：所述开闭复位机构还包括转动块，转动块通过扭簧杆一铰接在污水收集箱内，驱动杆的另外一端与转动块的一侧固接，在转动块上还开有弧形腰孔，拉杆的另外一端上转动连接有滚轮一，滚轮一设置在转动块上的弧形腰孔中且滚轮一能沿弧形腰孔来、回移动；

当驱动杆的一端下移时，通过驱动杆带动转动块围绕扭簧杆一的轴线转动，使得滚轮一从弧形腰孔的一端移动至另外一端上，从而通过滚轮一的移动带动拉杆下移；复位时，在扭簧杆一的回复力作用下，转动块围绕扭簧杆一的轴线反向转动，使得驱动杆的一端上移回到原位。

3.根据权利要求2所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，其特征在于：弧形腰孔一端与扭簧杆一轴线之间的距离大于弧形腰孔另外一端与扭簧杆一轴线之间的距离。

4.根据权利要求2所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，其特征在于：在转动块的另外一侧上还设置有垂向连接块，在垂向连接块上设置有配重块。

5.根据权利要求2所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，其特征在于：所述真空排污阀门包括固接在污水收集箱内的倒U型下座、活动连接在倒U型下座上的U型上座和设置在倒U型下座与U型上座之间的橡胶套管；U型上座能沿倒U型下座上、下来回移动，倒U型下座的倒U型开口与U型上座的U型开口之间形成夹紧区，橡胶套管的一端位于污水收集箱内，橡胶套管的另外一端依次穿过所述夹紧区和污水收集箱后外露于污水收集箱与连接管道连接；

开闭复位机构的拉杆的一端与U型上座连接，当拉杆下移时，带动U型上座下移，从而利用倒U型下座的倒U型开口与U型上座的U型开口将橡胶套管夹紧关闭；

当拉杆上移时，带动U型上座上移，从而利用倒U型下座的倒U型开口与U型上座的U型开口松开对橡胶套管夹紧。

6.根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，其特征在于：在送球箱内且位于送球箱的开口处设置有复位托板机构，复位托板机构包括通过扭簧杆二铰接在送球箱内的托板，球体放置在托板上；在控制箱内且位于进球口处设置有与托板相配合的托板限位块；

当送球箱上移至控制箱上部处的进球口时，利用托板限位块与托板的一端相接触，使得托板转动朝进球口倾斜，此时，放置在托板上的球体沿托板滚动，依次从送球箱的开口和控制箱的进球口滚动至控制箱内；

当送球箱下移时，托板限位块与托板的一端相分离，此时在扭簧杆二的回复力作用下，托板反向转动回到水平状态。

7.根据权利要求6所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，其特征在于：在控制箱的内底部上设置有斜向支撑块一和斜向支撑块二，斜向支撑块一和斜向支撑块二之间构成V型状，斜向支撑块一固接在控制箱的内底部上，斜向支撑块二的一端通过扭簧杆三铰接在斜向支撑块一上，斜向支撑块二位于靠近控制箱的出球口处；

当球体下移至控制箱的底部时，利用斜向支撑块一和斜向支撑块二构成的V型开口将球体支撑住；

在浮箱上且位于位于送球箱的开口处设置有压块，当浮箱和送球箱一起下移时，利用压块与斜向支撑块二的另外一端相接触，从而使得斜向支撑块二转动朝控制箱的出球口处倾斜，球体沿斜向支撑块二滚动，依次从控制箱的出球口和送球箱的开口滚动至送球箱中的托板上；

当送球箱上移时，压块与斜向支撑块二的另外一端相分离，在扭簧杆三的回复力作用下，斜向支撑块二反向转动回到原始状态。

8.根据权利要求1所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，其特征在于：所述真空粉碎罐中设置有粉碎机和过滤箱，过滤箱通过管道与排污电磁阀连接，在过滤箱中设置有磁铁。

9.根据权利要求8所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统，其特征在于：所述具有快速开启无源式真空排污阀的真空排水系统还包括控制中心，真空泵、粉碎机和排污电磁阀均与控制中心通过数据传输模块DTU远程控制连接。

10.一种使用根据权利要求1至9中任意一项权利要求所述的具有快速开启无源真空排污阀的真空排水系统进行排水的排水方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、污水收集箱自动开启排水和关闭：当污水收集箱内的液面上升时，浮箱带动送球箱一起沿控制箱上移，当送球箱达到控制箱上部处的进球口时，球体依次从送球箱的开口和控制箱的进球口滚动至控制箱内，球体沿控制箱内部掉落到位于控制箱内的驱动杆的一端上，然后球体压迫驱动杆的一端与球体一起快速下移，直至球体与驱动杆的一端一起下移至控制箱的底部，在驱动杆的一端下移的过程中，通过开闭复位机构带动拉杆快速下移，从而通过拉杆将真空排污阀门快速打开，使得污水收集箱内的污水从真空排污阀门排出；随着污水的排出，污水收集箱内的液面逐渐下降，浮箱带动送球箱一起沿控制箱下移，当送球箱下移至控制箱下部处的出球口处时，球体依次从控制箱的出球口和送球箱的开口滚动至送球箱中，当球体滚动至送球箱中后，在开闭复位机构的回复力作用下，驱动杆的一端沿控制箱上移回到原位，在驱动杆的一端上移的过程中，通过开闭复位机构带动拉杆上移，从而通过拉杆将真空排污阀门重新关闭；

2）、污水杂质的粉碎：在真空的作用下，经真空排污阀门排出的污水依次经过连接管道和真空管道一被吸入到真空粉碎罐中对污水中的杂质进行粉碎；

3）、排污：经过杂质粉碎后的污水通过真空管道二和真空泵被抽到排污管道中进行排污。