CN112776942B

CN112776942B - 一种可自动收放管道的污水抽吸装置

Info

Publication number: CN112776942B
Application number: CN202011491814.1A
Authority: CN
Inventors: 熊友元; 王永敬
Original assignee: Anhui Tianjian Environmental Protection Co ltd
Current assignee: Anhui Tianjian Biological Environmental Protection Co ltd
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2023-02-14
Anticipated expiration: 2040-12-16
Also published as: CN112776942A

Abstract

一种可自动收放管道的污水抽吸装置，该污水抽吸装置包括：壳体，软管，收放卷筒，收放管驱动机构，以及自吸泵。壳体内部设置支撑机构；软管用于连接船舶中的污水贮存装置的排污管道；软管前端设置与排污管道端部连接的快速接头。收放卷筒包括转筒、左挡板、右挡板；收放管驱动机构包括转动轴、单旋往复丝杠，限位滑轮组、电机，以及传动机构；限位滑轮组用于限制软管收放时的移动方向；往复丝杠用于驱动限位滑轮组沿往复丝杠中的螺杆的轴向往复运动；传动机构用于使得电机的输出轴同时驱动往复丝杠和转筒转动；该抽吸装置中的软管可以通过相关的机构进行自动卷收，从而大幅降低操作人员的工作负担。

Description

一种可自动收放管道的污水抽吸装置

技术领域

本发明涉及污水处理设备领域，特别是一种可自动收放管道的污水抽吸装置。

背景技术

船舶在运行过程中会产生大量的生活污水和废料，这些污水和废料包括人员或物品清洁过程产生的污水和废料，烹饪过程产生的污水和废料，以及人员排泄过程产生的排泄物等。这些污染物通常会通过船舶上的下水系统流入到生活污水储存罐中。由于船舶上通常无法对生活需要进行无害化处理，因此船舶通常会在补给靠岸后将生活污水储存罐中的污染物排出；或者在航行过程中由专门的污水转运船只对船舶中的污水进行抽取转运。

现有的船舶污水储存罐大都结构简单，仅作为污染物的临时收储容器，在靠岸或转运时再通过吸粪车进行抽吸排污，无法进行污染物预处理。生活污水中往往含有大量的有机物，这些污染物在储存罐中可能会发生生物发酵，产生大量易燃易爆气体，给生活污水的贮存过程带来极大地安全隐患。同时，污水中的固形物在临时贮存过程中可能会在容器内壁上粘接，对管道造成堵塞，不利用污水的排出。同时现有的污水存储罐需要人员专门定期值守，查看内部的储量，在排污过程也需要专人进行值守和操作。

除了船舶上的污水贮存设施之外，岸上的污水转运、收集装置等也存在不足。例如，现有的岸上污水收集和转运主要通过吸粪车完成，这种吸粪车在使用时需要通过管道与船舶上的污水储存罐进行对接，并在完成排污收储后对管道进行回收。现有的管道释放和回收大多通过人力完成，既费时费力，又肮脏难闻，而且可能会产生污水泄漏，对船体、水体、堤岸或码头造成污染。

船舶污水收集和转运过程中，各类相关设备的自动化程度相对较低，需要人工进行操作对接，并通过人工进行流量统计和费用结算等。这些都大大降低污水收集和转运工作的效率，效率的低下同时也反映在污水收集和转运的高昂成本上。

污水回收、转运、处理成本的高昂，使得部分船运企业出现乱排乱放等违法违纪行为。船舶上的污染物如果排放到水体中，可能会造成严重的水体污染事故。因此，我国各地政府都要求统筹规划和加快岸上固定接收设施、水上流动接收能力的建设；逐步形成以岸上固定设施接收为主体、水上流动接收为补充的船舶污染物接收体系，全面提升辖区港口码头等区域的船舶污染物接收能力，做到“应收尽收”，并做好船舶污染物接收、转运和处置环节的有效衔接。尽管存在巨大的污水收集和转运需求，但是现有的船舶污水收集和转运的系统和设备的运行效率、安全性等均存在明显不足，满足不了市场的需求。

以污水抽吸的相关设备为例，传统的污水抽吸过程中需要连接管道，管道的收放主要由人工完成。长距离的管道非常笨重，尤其是内部含有污水的管道，其卷收难度更是进一步增大，这给操作人员的工作造成了非常大的困难。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明提供的一种可自动收放管道的污水抽吸装置，该抽吸装置中的软管可以通过相关的机构进行自动卷收，从而大幅降低操作人员的工作负担。

本发明提供的技术方案如下：

一种可自动收放管道的污水抽吸装置，该污水抽吸装置包括：壳体，软管，收放卷筒，收放管驱动机构，以及自吸泵。

壳体内部设置支撑机构；软管用于连接船舶中的污水贮存装置的排污管道；软管前端设置与排污管道端部连接的快速接头。

收放卷筒包括转筒、左挡板、右挡板；转筒含有内腔，转筒的其中一端密封；左挡板和右挡板套设转筒外壁上，左挡板和右挡板之间的转筒外部为软管的缠绕区域。

收放管驱动机构包括转动轴、单旋往复丝杠，限位滑轮组、电机，以及传动机构；转动轴与转筒密封的一端连接；单旋往复丝杠的方向与所述收放卷筒中的转筒方向平行，限位滑轮组套接在单旋往复丝杠上，限位滑轮组用于限制软管收放时的移动方向；往复丝杠用于驱动限位滑轮组沿往复丝杠中的螺杆的轴向往复运动；传动机构用于使得电机的输出轴同时驱动往复丝杠和转筒转动；单旋往复丝杠包括螺母和螺杆，螺杆上同时设置沿正反两个方向上的螺纹槽，且两个方向上的螺纹槽的端部平滑过渡；螺母内侧设置有与螺纹槽相匹配的槽牙；螺杆转动时，螺母沿螺杆的轴线往复自旋运动；限位滑轮组包括基座、第一滑轮和第二滑轮；基座中设置螺母通孔，螺母安装在螺母通孔处，所述螺母与基座可转动连接；第一滑轮和第二滑轮上下对称设置，第一滑轮、第二滑轮与转筒平行设置且转动方向相同；第一滑轮和第二滑轮中滑轮槽相接位置的孔径与所述软管的管径相匹配。

自吸泵的入口与转筒非密封的一端通过法兰连接，法兰的接口和转筒的端部通过转动接头可转动密封连接，自吸泵的出口与储存污水或转运污水的设备连通。

进一步地，污水抽吸装置还包括流量计，流量计安装在自吸泵入口处，用于测量流过自吸泵的流体的流量。

进一步地，污水抽吸装置还包括第四截止阀，第四截止阀设置在自吸泵的出口处，用于控制自吸泵抽吸污水过程的通断。

进一步地，转筒外壁上设置转筒接头，转筒接头一端与转筒的内腔连通，转筒接头的另一端与软管的后端连通。

进一步地，软管为内嵌有钢丝的软管；软管外表面均匀分布螺纹状凸纹。

进一步地，收放管驱动机构还包括至少一根光面的滑杆，滑杆与单旋往复丝杠中的螺杆平行设置，所述基座中的相对应位置滑杆通孔，所述滑杆插接在滑杆通孔内。

进一步地，转筒和单旋往复丝杠均与壳体中的支撑机构可转动支撑连接，转筒和单旋往复丝杠中的螺杆均与支撑机构之间通过轴承连接；电机与支撑机构固定连接。

进一步地，污水抽吸装置还包括第二控制箱，第二控制箱中包括第二控制器、第二开关控制模块，以及指示灯；开关控制模块、指示灯、电机、自吸泵和第四截止阀均与第二控制器电连接；第二开关控制模块用于向第二控制器输入人工指令；指示灯分别用于指示收放管过程中的电机和自吸泵的运行状态；第二控制器分别用于控制电机和自吸泵的运行状态，控制指示灯的亮灭状态，以及控制第四截止阀的开闭状态。

进一步地，污水抽吸装置中还设置放管限度控制器，放管限度控制器与第二控制器电连接，放管限度控制器用于在软管释放达到最大限度时强制切断电机转动过程；放管限度控制器为接触式感应开关，接触式感应开关包括第一接触电极和第二接触电极，第一接触电极位于转筒表面，第二接触电极位于软管尾端的表面；第一接触电极和第二接触电极在软管收纳状态下接触，在软管被全部释放后断开。

进一步地，第二控制器还连接有第二通信模块，所述第二通信模块用于接收船舶上的污水存贮装置中的污水储量的数据，以及接收外部设备或系统发出的关于抽吸污水的控制指令。

本发明提供的一种可自动收放管道的污水抽吸装置，具有如下有益效果：

该型设备中，污水抽吸装置的软管通过收放卷筒和收放管驱动机构对软管进行卷收，卷收过程中操作人员只需要通过开关控制模块控制电机的运行，即可实现管道的自动卷收，工作负担大大降低。

管道收放过程中，本发明还通过单选往复丝杠和限位滑轮组有效控制软管在转筒上缠绕或释放的位置，从而使得软管被均匀地卷收或释放，避免管道缠绕在单一位置造成体积过大或是打结等问题，更符合实际要求。

此外，本发明提供的污水抽吸装置还具有很高的安全性和可靠性，能够对抽吸的污水的流量进行精准计量，设备的自动化程度较高，非常智能。

附图说明

图1是本实例中1中船舶污水贮存装置右侧视角下的整体结构示意图；

图2是本实例中1中船舶污水贮存装置左上视角下的整体结构示意图；

图3是本实例中1中船舶污水贮存装置正面视角的结构示意图；

图4是本实施例1中船舶污水贮存装置控制部分的模块连接图；

图5是本实施例2中岸基污水抽吸装置的结构示意图；

图6是本实施例2中，沿后方视角下岸基污水抽吸装置的内部结构示意图；

图7是本实施例2中，沿前方视角下岸基污水抽吸装置的内部结构示意图；

图8是本实施例3中，单旋往复丝杠中螺杆和滑杆的结构示意图；

图9是本实施例3中，限位滑轮组的结构示意图；

图10是本实施例3中岸基污水抽吸装置控制部分的模块连接图；

图11是本实施例4中船舶污水贮存装置的运行流程图；

图12是本实施例4中岸基污水抽吸装置的工作流程图；

图13是本实施例5中场站接收式船舶污水收集转运系统的总体布局图；

图中标记为：1、安装架；2、第一箱体；3、第二箱体；4、进水口；5、气孔；6、粉碎循环泵；7、药品注入装置；8、第一内循环管道；9、第二内循环管道；10、切割排污泵； 11、第一排污管道；12、第一截止阀；13、第二截止阀；14、第一控制箱；15、第一控制器； 16、显示模块；17、第一开关控制模块；18、警报装置；19、液位计；20、第一通信模块； 21、检修口；22、气体分析仪；23、第一排气泵；24、第三截止阀；31、转筒；32、左挡板； 33、右挡板；34、转筒接口；35、转动轴；36、螺杆；37、滑杆；38、电机；39、自吸泵； 40、第四截止阀；41、第一链轮；42、第二链轮；43、第三链轮；44、第四链轮；45、第一链条；46、第二链条；47、基座；48、螺母通孔；49、滑杆通孔；50、第一滑轮；51、第二滑轮；52、第二控制器；53、第二开关控制模块；54、指示灯；55、流量计；56、第二通信模块；57、放管限度控制器；58、螺母；59、转动接头；60、法兰；61、壳体；62、软管； 63、快速接头；100、船舶污水贮存装置；200、岸基污水抽吸装置；300、污水处理池。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本实施例提供一种船舶污水贮存装置，如图1～图3所示，该污水贮存装置包括安装架1、第一箱体2、第二箱体3、液位计19、粉碎循环泵6、内循环管道、切割排污泵10、排污管道、第一截止阀12、第二截止阀13以及第三截止阀24。

本实例中，第一箱体2的顶部设置进水口4和气孔5。进水口4用于连通船舶上的污水管网和第一箱体2的内腔。气孔5用于平衡第一箱体2和第二箱体3内的气压，当第一箱体2和第二箱体3接收污水时，内腔的气体沿气孔5排出，当第一箱体2和第二箱体3排污时，外界气体沿气孔5进入，平衡第一箱体2和第二箱体3内腔中的气压。

第二箱体3与第一箱体2并列对称安装在安装架1上，第一箱体2和第二箱体3相接触的侧壁上的对应位置均设置上通孔和下通孔，第一箱体2和第二箱体3侧壁中的下通孔分别位于侧壁中与底面相接的位置；第一箱体2和第二箱体3中的上通孔以及下通孔之间均相互连通。液位计19的显示部分设置在第一箱体2外侧，液位计19的检测部分设置第一箱体2 内，用于测量第一箱体2和第二箱体3构成的连通腔中的流体液位。

粉碎循环泵6用于对第一箱体2和第二箱体3内腔中接收的污水混合物进行粉碎和混匀；粉碎循环泵6设置在第一箱体2和第二箱体3外；粉碎循环泵6还与药品注入装置7连接，药品注入装置7用于通过粉碎循环泵6向第一箱体2和第二箱体3的内腔中注入用于处理污水的药物。

内循环管道包括第一内循环管道8和第二内循环管道9；第一内循环管道8的一端与粉碎循环泵6的入口连通；另一端延伸至第一箱体2的内腔下部；第一内循环管道8位于第一箱体2内的部分沿竖直方向设置且第一内循环管道8端部的开口朝下。第二内循环管道9的一端与循环粉碎泵的出口连通，另一端延伸至第二箱体3的内腔中，第二内循环管道9位于第二箱体3内的部分水平设置且贴在第二箱体3的底部内壁上；第二内循环管道9端部的流体的流向沿第二箱体3的下通孔处指向第一箱体2内。

本实例中的第一箱体2和第二箱体3是相互导通的，污染物沿进水口4落入到第一箱体 2内之后，固态物主要沉积在第一箱体2内部，而液态污水则在第一箱体2和第二箱体3间均匀分布。在污水混合物整体储量升高到一定高度(本实例中为没过第一箱体2和第二箱体 3中的上通孔)时，可通过粉碎循环泵6定期对第一箱体2和第二箱体3内的污染物进行粉碎混匀。

粉碎循环泵6是一种内置粉碎腔和粉碎刀具的循环泵，流体物料经过粉碎循环泵6后会被充分切割粉碎。粉碎循环泵6和内循环管道的设置；使得第一箱体2和第二箱体3内的污水和固态污染物(如粪便和食物残渣等)可以沿在两个箱体间进行粉碎和混匀，其循环粉碎过程如下：

粉碎循环泵6运转时，通过第一内循环管道8从第一箱体2底部抽吸固态物，然后经过粉碎循环泵6粉碎后，再通过第二内循环管道9排出。排出时，粉碎后的污染物沿第二箱体 3底部的下通孔向第一箱体2内冲刷。冲刷过程中，第二箱体3底部沉积的部分固态物也被冲入到第一箱体2内，并被重新吸入粉碎。在第一箱体2和第二箱体3下部固态物进行循环粉碎过程中，第一箱体2和第二箱体3上部的液态物会沿上通孔间进行循环流动。保持这样的过程一段时间，第一箱体2和第二箱体3内的污染物就被完全粉碎混匀了。

切割排污泵10用于排出第一箱体2和第二箱体3内的收纳污水混合物；切割排污泵10 位于第一箱体2和第二箱体3外；切割排污泵10是一种带有切割刀具的扬升泵，其用于将第一箱体2和第二箱体3内的污染物扬升到甲板的高度上从而有利于对污染物进行外排。

排污管道包括第一排污管道11和第二排污管道，第一排污管道11的一端与切割排污泵 10的入口连通，另一端延伸至第一箱体2内；第一排污管道位于第一箱体2内的部分与第一箱体2底部内壁靠近但不接触。第二排污管道与切割排污泵10的出口连通，第二排污管道延伸至船体甲板上，第二排污管道端口处连接有快速接头。

第一截止阀12设置在切割排污泵10的入口和排污管道之间，用于控制污水贮存装置中排污过程的通断；第二截止阀13设置在第一箱体2顶部的进水口4和污水管网之间，用于控制污水贮存装置中污水收集过程的通断。第三截止阀24设置在排污管道和快速接头之间，第三截止阀24用于控制快速接头处流体外排过程的通断。

本实例中，第一内循环管道8和第一排污管道11位于第一箱体2内的部分均是竖直向下设置的，其端部与第一箱体2底部内部靠接但不接触，同时，第一箱体2底壁上的该位置还设有向下的凹陷部，凹陷部的作用在于可以使得粉碎循环泵6和切割排污泵10的抽吸效果更加充分，使得第一箱体2底部相对粘稠、密度更大污染物能够在该位置处被完全抽吸干净。

本实例中，第一控制箱14包括第一控制器15和有害气体处理装置；有害气体处理装置与第一控制器15电连接；有害气体处理装置用于在污水贮存装置使用全过程中实时检测内腔中各类气体的浓度，第一控制器15根据各类气体浓度计算有害气体综合浓度参数PPM，并在有害气体综合浓度参数PPM达到危险阈值时，由有害气体处理装置将内腔中的有害气体排出到第一箱体2和第二箱体3外。

本实施例中，有害气体处理装置包括气体分析仪22、排气管道和第一排气泵23；气体分析仪22用于检测第一箱体2和第二箱体3的内腔中氧气、硫化氢、一氧化碳和可燃气体四类气体的浓度；排气管道一端连通第一箱体2和第二箱体3内腔顶部的空间，另一端延伸至船舱外；第一排气泵23位于排气管道入口处，用于排出第一箱体2和第二箱体3内的有害气体；气体分析仪22和第一排气泵23均与第一控制器15电连接；第一控制器15用于获取气体分析仪22的检测结果，以及根据获取的有害气体综合浓度参数控制第一排气泵23的运行状态，第一控制器15对第一排气泵23的运行状态控制策略如下：

(1)当第一箱体2和第二箱体3内的实时有害气体综合浓度参数PPM≤ppm0时，第一排气泵23不工作；

(2)当第一箱体2和第二箱体3内的实时有害气体综合浓度参数PPM＞ppm0时，第一排气泵23运行一个规定时间周期T0；

其中，PPM是根据氧气、硫化氢、一氧化碳和可燃气体四类气体的实时浓度与危险浓度门限值的差值，计算得到的一个综合参数；该参数考虑各气体对混合气体爆炸危险性的影响因子；并由专家根据经验确定该综合参数的危险阈值ppm0。

本实例中，有害气体综合浓度参数的PPM的计算公式如下：

上式中，A为氧气的实时浓度，A₀为氧气的危险浓度门限值，a为氧气对混合气体爆炸危险性的影响因子；B为硫化氢的实时浓度，B₀为硫化氢的危险浓度门限值，b为硫化氢对混合气体爆炸危险性的影响因子；C为一氧化碳的实时浓度，C₀为一氧化碳的危险浓度门限值，c为一氧化碳对混合气体爆炸危险性的影响因子；D为可燃气体的实时浓度，D₀为可燃气体空气组成的混合物遇火源即能发生爆炸的最低浓度，d为可燃气体对混合气体爆炸危险性的影响因子。

本实例中，第一箱体2和第二箱体3顶部分别设置检修口21，检修口21处设置可开合的顶盖，气孔5与导管的一端连接，导管的另一端延伸至船舱外。检修口21主要用于对第一箱体2和第二箱体3内的部件进行检修；同时可以定期通过该口对第一箱体2和第二箱体3进行冲刷，清除粘连在内壁上的污染物，并保持上通孔、下通孔、排污管道以及内循环管道的导通。

其中，第一截止阀12、第二截止阀13和第三电磁阀为电动截止阀；液位计19为电子液位计19。如图4所示，控制箱中还包括显示模块16、第一开关控制器模块17，以及警报装置18；显示模块16、第一开关控制器模块17、警报模块均与第一控制器15电连接；显示模块16用于显示污水贮存装置操作和控制过程中的人机交互内容；开关控制用于操作人员向第一控制器15发送操作指令；警报装置18包括蜂鸣器和频闪灯，警报装置18用于在污水收集过程的不同状态下向操作人员发出预警警报；第一控制器15还与液位计19、第一截止阀12、第二截止阀13、第三电磁阀、粉碎循环泵6、药品注入装置7、切割排污泵10电连接；液位计19用于检测第一箱体2和第二箱体3的连通腔中的流体液位高度；所述第一控制器15分别用于根据液位计19获取的液位高度计算第一箱体2和第二箱体3连通腔内污水混合物的储量，用于控制第一截止阀12、第二截止阀13、第三截止阀24的开闭状态；用于控制粉碎粉碎循环泵6和切割循环泵的运行状态和参数；用于控制药品注入装置7定期向第一箱体2和第二箱体3中注入污水处理药物。

本实例中，第一控制器15还连接有第一通信模块20，第一通信模块20用于向其它设备或系统发送污水贮存装置中污水混合物的实时储量，以及接受外界的排污操作指令。

实施例2

本实施例提供一种岸基污水抽吸装置，如图5所示，该装置包括壳体61、软管62，收放卷筒，收放管驱动机构，自吸泵39，流量计55，以及第四截止阀40。

壳体61的内部设置支撑机构；软管62用于连接船舶中的污水贮存装置的排污管道；软管62前端设置与排污管道端部连接的快速接头63。

如图6和图7所示，收放卷筒包括转筒31、左挡板32、右挡板33和连接轴承。转筒31含有内腔，转筒31的其中一端密封；左挡板32和右挡板33套设转筒31外壁上，左挡板32 和右挡板33之间的转筒31外部为软管62的缠绕区域；转筒31外壁上设置转筒31接头，转筒31接头的一端与转筒31的内腔连通，转筒31接头的另一端与软管62的后端连通。

收放管驱动机构包括转动轴35、单旋往复丝杠，限位滑轮组、电机38，以及传动机构；转动轴35与转筒31密封的一端连接；单旋往复丝杠的方向与收放卷筒中的转筒31方向平行，限位滑轮组套接在单旋往复丝杠上，限位滑轮组用于限制软管62收放时的移动方向；往复丝杠用于驱动限位滑轮组沿往复丝杠中的螺杆36的轴向往复运动；传动机构用于使得电机38的输出轴同时驱动转筒31和单旋往复丝杠中的螺杆36转动。

自吸泵39，其入口与转筒31非密封的一端通过法兰60连接，法兰60接口和转筒31的端部之间通过转动接头59可转动密封连接，自吸泵39的出口与储存污水或转运污水的设备连通。流量计55，流量计55安装在自吸泵39入口处，用于测量流过自吸泵39的流体的流量。第四截止阀40设置在自吸泵39的出口处，第四截止阀40用于控制自吸泵39抽吸污水过程的通断。

本实例中的污水抽吸装置工作时，船舶上的污水依次通过软管62、转筒接头34进入到转筒31的内腔中，然后经转筒31端部的旋转法兰60进入到自吸泵39内，并被自吸泵39排出到后段。

该型岸基污水抽吸装置使用过程中，操作人员可将软管62释放，并通过快速接头63与船舶污水贮存装置的排污管道连接，船舶上的污水被扬升到甲板上后，可以自流或通过自吸泵39抽取到岸上，并被排入到污水处理池中。抽取完成后，将快速接头63断开，管道重新卷收到转筒31上即可。

其中软管62收放过程中，电机38同时驱动转筒31和单旋往复丝杠中的螺杆36正向或反向转动；使得软管62从转筒31上松开或缠绕，然后沿限位滑轮组处穿过，操作人员只需对软管62进行牵引，而无需施加拉力或推力来驱动软管62的收放过程中，这大大降低了操作人员的工作强度。其中单旋往复丝杠能驱动限位滑轮组沿螺杆36往复运动；此时软管62 被均匀地缠绕在转筒31上，或是从转筒31上放开；避免了软管62缠绕在单一位置的弊端。

本实例中，传动机构为链条-链轮机构，包括第一链轮41、第二链轮42、第三链轮43、第四链轮44、第一链条45和第二链条46，第一链轮41和第二链轮42并列套设在电机38的输出轴上，第三链轮43套设转动轴35上，第四链轮44设置在单旋往复式丝杠的螺杆36上，第一链条45用于连接第一链轮41和第四链轮44，第二链条46用于连接第二链轮42 和第三链轮43。采用该传动机构后，螺杆36和转筒31通过同一个电机38同步驱动，简化了设备结构，降低了设备生产成本，同时更便于对设备进行控制。

本实施例中的第一链轮41、第二链轮42、第三链轮43和第四链轮44间的轮径和链轮齿数关系与螺杆36和转筒31的转速比相匹配；转动轴35和转筒31间还设置减速机，用于调节转筒31的转速。在实际应用过程中，螺杆36驱动限位滑轮组往复运动的频率是恒定的，但转筒31在放管和收管过程中，转筒31和软管62的组合体的外径是不断变化的，因此本实施例中通过减速机和链轮齿数比来综合调节转筒31的转速，使得转筒31和螺杆31间的转速在通过同个电机38驱动的同时还能相互匹配。

如图8所示，单旋往复丝杠包括螺母58和螺杆36，螺杆36上同时设置沿正反两个方向上的螺纹槽，且两个方向上的螺纹槽的端部平滑过渡。螺母58内侧设置有与螺纹槽相匹配的槽牙；所述螺杆36转动时，螺母58沿螺杆36的轴线往复自旋运动。单旋往复丝杠的工作原理是：往螺母58的槽牙卡接在螺杆36上的螺纹槽中；因此，当螺杆36转动时，往复式螺母58会一边自旋一遍沿螺杆36的轴向移动，当移动到端部时会平滑过渡到反向的螺纹槽中进行反向自旋和平移。

如图9所示，限位滑轮组包括基座47、第一滑轮50和第二滑轮51；基座47中设置螺母58通孔48，螺母58安装在螺母58通孔48处，螺母58与基座47可转动连接。第一滑轮 50和第二滑轮51上下对称设置，第一滑轮50、第二滑轮51与转筒31平行设置且转动方向相同；第一滑轮50和第二滑轮51中滑轮槽相接位置的孔径与软管62的管径相匹配。

限位滑轮组的基座47和往复式螺母58可以相对转动，在实际安装时，可采用轴承连接，或者将二者套接同时使得二者间具有一定的间隙。因此限位滑轮组会随着往复式螺母58进行往复式平移运动，软管62从卷筒上离开后，会沿第一滑轮50和第二滑轮51中滑轮槽形成的孔隙处钻出。限位滑轮组在该过程中限制了软管62释放后横向的偏移，使得软管62可以精准地在规定的位置被卷收或释放。

收放管驱动机构还包括一根光面的滑杆37，滑杆37与单旋往复丝杠中的螺杆36平行设置，所述基座47中的相对应位置滑杆通孔49，所述滑杆37插接在滑杆通孔49内。基座47 同时套设在平行的滑杆37和螺杆36上，因此基座47便无法相对螺杆36发生转动，这使得限位滑动组仅保持沿螺杆36轴线的直线往复运动，而不发生偏移。这能够避免单旋往复丝杠中的螺纹槽和槽牙在运动时，因位置偏移而磨损或变形。

转筒31和单旋往复丝杠均与壳体61中的支撑机构可转动支撑连接，转筒31和单旋往复丝杠中的螺杆36均与支撑机构之间通过轴承连接；电机38与支撑机构固定连接。轴承的使用可以使得转筒31和螺杆36的转动过程更加顺畅。

本实例中的岸基污水抽吸装置还包括第二控制箱，第二控制箱包括第二控制器52、第一开关控制器模块17，以及指示灯54；如图10所示，第一开关控制器模块17、指示灯54、电机38、自吸泵39和第四截止阀40均与第二控制器52电连接。第二开关控制模块53用于向第二控制器52输入人工指令。指示灯54分别用于指示收放管过程中的电机38和自吸泵 39的运行状态。第二控制器52分别用于控制电机38和自吸泵39的运行状态，控制指示灯54的亮灭状态，以及控制第四截止阀40的开闭状态。

其中，岸基污水抽吸装置中还设置放管限度控制器57，放管限度控制器57与第二控制器52电连接，放管限度控制器57用于在软管62释放达到最大限度时强制切断电机38转动过程。放管限度控制器57为接触式感应开关，接触式感应开关包括第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极位于转筒31表面，第二接触电极位于软管62尾端的表面；第一接触电极和第二接触电极在软管62收纳状态下接触，在软管62被全部释放后断开。

在软管62被释放达到最大长度时，此时如果转筒31继续进行转动则会造成软管62被反向缠绕，这可能会对设备和操作人员造成伤害(例如扯断软管62或快速接头63，或者将操作人员拉扯落入水等)，因此必须对放管的最大限度进行控制。

本实施例中的放管限度控制器57的工作原理在于：当软管62未被完全释放时，软管62 尾端的第二接触电极与转筒31外壁上的第一接触电极紧密贴合，接触式感应开关处于闭合状态；第二控制器52在该状态下可以继续驱动转筒31转动。当软管62几乎被释放完全时，第一接触电极和第二接触电极脱离接触，接触式感应开关断开，此时，第二控制器52立刻向电机38发送指令，电机38停转，从而避免转筒31继续转动拉扯软管62。

本实施例，第二控制器52还通过程序控制使得电机38和自吸泵39的运行状态具有互锁关系，至多保持二者中的一个运行。在实际运行过程，软管62的收放和污水抽吸过程一般不能同时运行，可能会带来安全隐患，同时还可以导致软管62内的污水泄漏，造成船舶或码头被污染。

本实例中，软管62为有机高分子材料制备而成，其内部设置螺旋形钢丝，钢丝一方面提高了软管62的强度，另一方面使得软管62表面形成螺纹状凸纹，螺纹状的凸纹可以提升软管62在收放过程中与限位滑轮组之间的接触效果，便于进行软管62的收放。

本实例中，第二控制器52还连接有第二通信模块56，第二通信模块56用于接收船舶上的污水存贮装置中的污水储量的数据，以及接收外部设备或系统发出的关于抽吸污水的控制指令。

本实例中的第一通信模块20和第二通信模块56相互对接，从而更有利于获取各设备中的污水余量，便于第二控制器52根据污水量控制自吸泵39和第四截止阀40的运行状态，同时该数据还作为污水回收处理企业向排放污水的船舶收取污水处理费用的结算依据。

实施例3

如图11所示，本实例中提供一种船舶污水贮存装置的自动控制方法，该方法应用于实施例1所述的船舶污水贮存装置中；自动控制方法包括如下步骤：

S1：初始状态下，第一箱体2和第二箱体3为空置状态，控制箱中的第一控制器15控制第一截止阀12处于开启状态，第二截止阀13和第三截止阀24处于关闭状态，并使得粉碎循环泵6和切割排污泵10处于停机状态；

S2：第一控制器15控制第二截止阀13打开，污水贮存装置开始收集船舶中污水管网流入的污水，所述气体分析仪22实时监测第一箱体2和第二箱体3的内腔中发酵产生的气体的浓度，并将数据发送到第一控制器15中；当气体浓度达到警戒值ppm0时，第一控制器 15控制第一排气泵23开启，将有害气体排出到第一箱体2和第二箱体3外；

S3：污水贮存装置使用过程中，电子液位计19实时监测船舶污水贮存装置中污水混合物的液位高度h，并将检测结果发送给第一控制器15，第一控制器15通过容积运算函数来计算船舶污水贮存装置的实时储量V；所述容积运算函数V_(h)的公式如下：

上式中，n第一箱体2和第二箱体3的总个数，第1个第二箱体3为n＝2，第2个第二箱体3为n＝3……第N个第二箱体3为n＝N+1；S_n(h)为第n-1个第二箱体3水平截面积与高度的函数，h为液位计19检测到的船舶污水贮存装置中内容物的实时液位高度；

S4：当第一箱体2和第二箱体3内的实时储量V达到底限容量v0时，第一控制器15控制粉碎循环泵6运转一段时间t0，完成一个粉碎混匀过程，对船舶污水贮存装置的内腔中的内容物进行粉碎和混匀；并在储量V每上升一个容积ΔV时，完成一次粉碎混匀过程；

S5：在其中的若干个粉碎混匀过程中，第一控制器15根据预设的频度控制药品注入装置7向第一箱体2和第二箱体3内注入污水处理药物，药物随着内容物的粉碎混匀过程而在污水中均匀分布；

S6：当第一箱体2和第二箱体3内的实时储量达到警戒容量v1时，第一控制器15向第二截止阀13发出指令，同时，警报装置18通过鸣响和\或频闪的方式提醒船上的工作人员污水贮存装置已经接近充满，需要及时靠岸排污；

S7：当第一箱体2和第二箱体3内的实时储量达到容量上限v2时，第一控制器15向第二截止阀13发出控制指令，第二截止阀13关闭；等待船舶靠岸排污；同时，警报装置18工作，提醒工作人员污水贮存装置已无法继续接收污水；

S8：船舶靠岸后，工作人员将第二排污管道端部的快速接头63与岸上的污物收集装置的快速接头63对接，并通过第一开关控制器模块17向第一控制器15下达开始排污指令，所述船舶污水贮存装置在收到开始排污指令后按照时序自动执行如下过程：

S81：第一控制器15控制向粉碎循环泵6下达控制指令，控制粉碎循环泵6完成污水排出前的最后一个粉碎混匀过程；

S82：粉碎混匀过程结束后，第一控制器15向第一截止阀12和第三截止阀24下达控制指令，驱动第截止阀和第三截止阀24开启；

S83：第一截止阀12和第二截止阀13开启后，第一控制器15向切割排污泵10下达控制指令，切割排污泵10运转将第一箱体2和第二箱体3内的污水混合物扬升到甲板上，并由岸上的污物收集装置完成抽取；

S84：切割排污泵10运转过程中，第一控制器15实时接收液位计19测量的数据，判断第一箱体2和第二箱体3内的污水混合物是否排空：

(1)当污水未完全排空时，切割排污泵10继续运转；

(2)当污水已经排空后，第一控制器15向切割排污泵10下达控制指令，切割排污泵10停止运转；完成排污过程；

S9：排污过程结束后，第一控制器15向警报装置18下达指令，警报装置18工作，提醒操作人员将快速接头63断开；同时，第一控制器15将污水贮存装置恢复到如S1的初始状态，继续接收排入到船舶污水管网中的污水。

本实施例中，步骤S6、S7、S9中的警报状态在持续一段时间后自动消除或通过第一开关控制器模块17手动消除；警报装置18运行到消除的控制流程如下：

警报装置18运行后，第一控制器15统计该警报状态的规定警报时长，以及判断是否收到人工关闭指令，结合二者做出判断：

(1)当未达到规定警报时长且未收到人工关闭指令时，警报装置18继续工作；

(2)当已达到该警报状态的时长或已收到人工关闭指令后，第一控制器15向警报装置 18下达指令，警报装置18关闭。

本实施例中，步骤S6、S7、S9中的三种警报，其警报状态的规定时长，以及警报信号中的鸣响和频闪的组合状态不同。

实施例4

如图12所示，本实例中提供一种岸基污水抽吸装置的运行控制方法，该方法应用于如实施例2中的岸基污水抽吸装置中，该方法包括如下步骤：

S1：初始状态下，软管62处于被卷收的状态，电机38处于停机状态，自吸泵39和第四截止阀40处于关闭状态；

S2：待排污的船舶靠岸后，船舶和岸上人员确定进行排污对接后，使得第一控制器15 和第二控制器52的通信模块对接，岸基污水抽吸装置获取船舶污水贮存装置的污水总储量 V_船；

S3：操作人员通过第二开关控制模块53向第二控制器52发出放管指令，第二控制器 52接收到指令后控制电机38转动，电机38转动时同时驱动螺杆36和转筒31反转来释放软管62；操作人员牵引软管62向船舶靠近，并将岸基污水抽吸装置的快速接头63与船舶污水贮存装置的快速接头63对接；

S4：当放管结束并对接完成后，操作人员通过第二开关控制模块53关闭电机38；电机 38关闭后，第二控制器52控制第四截止阀40开通；

S5：第四截止阀40开通后，操作人员根据船舶甲板的水平高度h_船和岸基污水抽吸装置的水平高度h_岸确定是否开启自吸泵39运转，排污过程开始；

自吸泵39开启与否的决策过程如下：

(1)当h_船＞h_岸时，自吸泵39不需要运转，此时，操作人员不进行操作，船舶污水贮存装置中的污水自流到岸基污水抽吸装置中；

(2)h_岸≤h_岸时，自吸泵39需要运转，此时，操作人员通过第二开关控制模块53开启自吸泵39，抽吸船舶污水贮存装置中的污水；

S6：污水流动过程中，流量计55自动计量自吸泵39出口流过的污水的总量V_岸，第二控制器52根据V_船和V_岸的关系判断是否结束污水抽吸过程，决策过程如下：

(1)当V_船-V_岸≥ΔV时，继续执行排污过程；

(2)当V_船-V_岸＜ΔV时，结束排污过程；

其中，ΔV是考虑到软管62管程和泵体余量损失的一个经验值，该经验值由专家确定，并保证船舶污水贮存装置中的污水均被抽取，且软管62中可抽吸的部分也均被抽吸到自吸泵39后段；

S7：排污过程结束后，第二控制器52依次控制自吸泵39和第四截止阀40恢复关闭状态；

S8：第四截止阀40关闭后，船舶上的操作人员将软管62前端的快速接头63断开，岸上的操作人员通过第二开关控制模块53控制电机38正向转动，执行收管操作，软管62完全卷收后，岸上操作人员通过第二开关控制模块53关闭电机38。

本实例中，步骤S6过程中，当采用自流方式完成污水抽取时，在结束排污过程后，第二控制器52驱动自吸泵39运行特定周期T，使得软管62中的部分污水被吸入到自吸泵39后段。

实施例5

如图13所示，本实施例提供一种场站接收式船舶污水收集转运系统，该系统包括位于船舶中船舱底部的船舶污水贮存装置100，位于堤岸或港口上的岸基污水抽吸装置200，以及用于对污水进行无害化处理的污水处理池300。

船舶污水贮存装置100如实施例1所示，岸基污水抽吸装置200如实施例2所示，本实例中，岸基污水抽吸装置200中自吸泵39的出口通过管道与污水处理池300连通，岸基污水抽吸装置200的软管62与船舶污水贮存装置100的排污管道通过快速接头63连接。船舶排污时，操作人员根据船舶甲板高度于岸基污水抽吸装置的高度差决定是否开启自吸泵39：

(1)当h_船＞h_岸时，不开启自吸泵39；

(2)h_岸≤h_岸时，开启自吸泵39。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种可自动收放管道的污水抽吸装置，其特征在于，其包括：

壳体，其内部设置支撑机构；

软管，其用于连接船舶中的污水贮存装置的排污管道；所述软管前端设置与排污管道端部连接的快速接头；

收放卷筒，其包括转筒、左挡板、右挡板；所述转筒含有内腔，转筒的其中一端密封；所述左挡板和右挡板套设在转筒外壁上，左挡板和右挡板之间的转筒外部为软管的缠绕区域；

收放管驱动机构，其包括转动轴、单旋往复丝杠，限位滑轮组、电机，以及传动机构；所述转动轴与转筒密封的一端连接；所述单旋往复丝杠的方向与所述收放卷筒中的转筒方向平行，所述限位滑轮组套接在单旋往复丝杠上，所述限位滑轮组用于限制软管收放时的移动方向；所述单旋往复丝杠用于驱动限位滑轮组沿单旋往复丝杠中的螺杆的轴向往复运动；所述传动机构用于使得电机的输出轴同时驱动单旋往复丝杠和转筒转动；单旋往复丝杠包括螺母和螺杆，所述螺杆上同时设置沿正反两个方向上的螺纹槽，且两个方向上的螺纹槽的端部平滑过渡；所述螺母内侧设置有与螺纹槽相匹配的槽牙；所述限位滑轮组包括基座、第一滑轮和第二滑轮；所述基座中设置螺母通孔，所述螺母安装在螺母通孔处，所述螺母与基座可转动连接；所述第一滑轮和第二滑轮上下对称设置，第一滑轮、第二滑轮与转筒平行设置且转动方向相同；第一滑轮和第二滑轮中滑轮槽相接位置的孔径与所述软管的管径相匹配；以及

自吸泵，其入口与转筒非密封的一端通过法兰连接，所述法兰的接口和转筒的端部通过转动接头可转动密封连接，所述自吸泵的出口与储存污水或转运污水的设备连通；

所述污水抽吸装置还包括第二控制箱，所述第二控制箱中包括第二控制器、第二开关控制模块，以及指示灯；所述第二控制器还连接有第二通信模块，所述第二通信模块用于接收船舶上的污水贮存装置中的污水储量的数据，以及接收外部设备或系统发出的关于抽吸污水的控制指令；

所述污水抽吸装置中还设置放管限度控制器，所述放管限度控制器与第二控制器电连接，所述放管限度控制器用于在软管释放达到最大限度时强制切断电机转动过程；所述放管限度控制器为接触式感应开关，所述接触式感应开关包括第一接触电极和第二接触电极，所述第一接触电极位于转筒表面，所述第二接触电极位于软管尾端的表面；所述第一接触电极和第二接触电极在软管收纳状态下接触，在软管被全部释放后断开；

其中，软管的释放过程如下：操作人员通过第二开关控制模块向第二控制器发出放管指令，第二控制器接收到指令后控制电机转动，电机转动时同时驱动螺杆和转筒反转来释放软管；操作人员通过第二开关控制模块关闭电机，或者当第一接触电极和第二接触电极脱离接触，接触式感应开关断开，此时，第二控制器立刻向电机发送指令，电机停转；

软管的收纳过程如下：操作人员通过第二开关控制模块控制电机正向转动，执行收管操作，软管完全卷收后，岸上操作人员通过第二开关控制模块关闭电机；

操作人员根据船舶甲板的水平高度h_船和岸基污水抽吸装置的水平高度h_岸确定是否开启自吸泵运转，排污过程开始；自吸泵开启与否的决策过程如下：

(1)当h_船＞h_岸时，操作人员不进行操作，船舶污水贮存装置中的污水自流到岸基污水抽吸装置中；

(2)h_船≤h_岸时，操作人员通过第二开关控制模块开启自吸泵，抽吸船舶污水贮存装置中的污水；

第一控制器和第二控制器的通信模块对接，岸基污水抽吸装置获取船舶污水贮存装置的污水总储量V_船，污水流动过程中，流量计自动计量自吸泵出口流过的污水的总量V_岸，第二控制器根据V_船和V_岸的关系判断是否结束污水抽吸过程，决策过程如下：

(1)当V_船-V_岸≥ΔV时，继续执行排污过程；

(2)当V_船-V_岸＜ΔV时，结束排污过程；

其中，ΔV是考虑到软管管程和泵体余量损失的一个经验值，该经验值由专家确定，并保证船舶污水贮存装置中的污水均被抽取，且软管中可抽吸的部分也均被抽吸到自吸泵后段。

2.如权利要求1所述的可自动收放管道的污水抽吸装置，其特征在于：所述污水抽吸装置还包括流量计，所述流量计安装在自吸泵入口处，用于测量流过自吸泵的流体的流量。

3.如权利要求1所述的可自动收放管道的污水抽吸装置，其特征在于：所述污水抽吸装置还包括第四截止阀，所述第四截止阀设置在自吸泵的出口处，用于控制自吸泵抽吸污水过程的通断。

4.如权利要求1所述的可自动收放管道的污水抽吸装置，其特征在于：所述转筒外壁上设置转筒接头，转筒接头一端与转筒的内腔连通，转筒接头的另一端与软管的后端连通。

5.如权利要求1所述的可自动收放管道的污水抽吸装置，其特征在于：所述软管为内嵌有钢丝的软管；所述软管外表面均匀分布螺纹状凸纹。

6.如权利要求1所述的可自动收放管道的污水抽吸装置，其特征在于：所述收放管驱动机构还包括至少一根光面的滑杆，滑杆与单旋往复丝杠中的螺杆平行设置，所述基座中的相对应位置设置有滑杆通孔，所述滑杆插接在滑杆通孔内。

7.如权利要求1所述的可自动收放管道的污水抽吸装置，其特征在于：所述转筒和单旋往复丝杠均与壳体中的支撑机构可转动支撑连接，转筒和单旋往复丝杠中的螺杆均与支撑机构之间通过轴承连接；所述电机与支撑机构固定连接。

8.如权利要求3所述的可自动收放管道的污水抽吸装置，其特征在于：所述第二开关控制模块、指示灯、电机、自吸泵和第四截止阀均与第二控制器电连接；所述第二开关控制模块用于向第二控制器输入人工指令；所述指示灯分别用于指示收放管过程中的电机和自吸泵的运行状态；所述第二控制器分别用于控制电机和自吸泵的运行状态，控制指示灯的亮灭状态，以及控制第四截止阀的开闭状态。