CN113833059A - 一种智能无负压二次供水设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能无负压二次供水设备，包括稳流罐、真空抑制器和控制器，真空抑制器的一端与稳流罐相连，另一端则同时连接有排气通道和储气室；排气通道上设有排气阀门和流量计，排气阀门和流量计均与控制器电连接；储气室内滑动设有活塞，储气室朝向真空抑制器的一端设有感应单元，感应单元与控制器电连接；控制器内设有流出阈值。使用时，稳流罐内的部分空气储存在储气室内，若稳流罐内的气压在用水高峰期低于大气压，则储气室内的空气回流补偿至稳流罐内，避免产生负压。由于没有吸入外界环境中的空气，故不会对稳流罐内的空气和水体造成污染，保证用户的身体健康。

Description

一种智能无负压二次供水设备

技术领域

本发明涉及二次供水领域，尤其涉及一种智能无负压二次供水设备。

背景技术

二次供水是指单位或个人将城市公共供水或自建设施供水经储存、加压后，通过管道再供用户或自用的供水形式，主要是为了补偿市政管网压力缺乏，以保障寓居、生活在高层的人群用水。其中，无负压二次供水设备因其不会对市政管网产生负压作用而应用日益广泛。

稳流罐是无负压二次供水设备的核心元件。使用时，市政管网的自来水进入稳流罐，罐内的空气从设置在罐体上的真空抑制器处大量排出。当罐内剩余部分空气时，真空抑制器关闭，罐内剩余的空气被自来水压缩，直至罐内气压与市政管网的压力平衡。当市政管网供水量不足，导致稳流罐内水压低于大气压时，真空抑制器重新打开，吸入外部空气，使稳流罐内保持大气压力，从而避免对市政管网产生负压。

但是，外部环境中的空气进入稳流罐时会带入各种微生物，微生物在稳流罐内进一步生长繁殖，则会污染稳流罐内的水体，不利于用户的身体健康。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种智能无负压二次供水设备。

本发明提供如下技术方案：

一种智能无负压二次供水设备，包括稳流罐、真空抑制器和控制器，所述真空抑制器的一端与所述稳流罐相连，另一端则同时连接有排气通道和储气室；

所述排气通道上设有排气阀门和流量计，所述排气阀门和所述流量计均与所述控制器电连接；

所述储气室内滑动设有活塞，所述储气室朝向所述真空抑制器的一端设有感应单元，所述感应单元与所述控制器电连接，所述感应单元用于在所述活塞滑动至所述储气室朝向所述真空抑制器的一端时感应所述活塞；

所述控制器内设有流出阈值，所述控制器在所述流量计的读数达到所述流出阈值时控制所述排气阀门关闭，所述控制器在所述感应单元感应所述活塞时控制处于关闭状态的所述排气阀门打开。

作为对所述智能无负压二次供水设备的进一步可选的方案，所述稳流罐的内壁上设有第一灭菌灯，所述第一灭菌灯与所述控制器电连接。

作为对所述智能无负压二次供水设备的进一步可选的方案，所述感应单元包括成对设置的金属触点，两个所述金属触点位于所述储气室朝向所述真空抑制器一端的内壁上；

所述活塞上设有第一导体，所述第一导体在所述活塞滑动至所述储气室朝向所述真空抑制器的一端时与两个所述金属触点抵接。

作为对所述智能无负压二次供水设备的进一步可选的方案，所述储气室的内壁上嵌设有第二灭菌灯、第二导体和第三导体；

所述第二灭菌灯和所述第二导体均设有多个，所述第二灭菌灯和所述第二导体对应设置，多个所述第二灭菌灯和多个所述第二导体串联，并沿所述活塞的滑动方向交替排列，所述第二导体位于对应的所述第二灭菌灯朝向所述真空抑制器的一侧，远离所述真空抑制器的所述第二灭菌灯通过供电源与所述第三导体相连；

所述第一导体与所述第三导体抵接，所述第一导体在所述活塞滑动至所述第二灭菌灯朝向所述真空抑制器的一侧时与对应的所述第二导体抵接。

作为对所述智能无负压二次供水设备的进一步可选的方案，所述活塞上设有长条形的第四导体，所述第四导体与所述活塞的滑动方向垂直，所述第四导体与所述控制器电连接；

所述储气室上设有磁场单元，所述磁场单元用于产生同时垂直于所述活塞的滑动方向和所述第四导体的磁场，以使所述第四导体在背向所述真空抑制器滑动时产生预设电动势；

所述第三导体与所述第二灭菌灯之间设有开关，所述开关与所述控制器电连接，所述控制器在所述第四导体上产生所述预设电动势时控制所述开关闭合。

作为对所述智能无负压二次供水设备的进一步可选的方案，所述感应单元包括光电开关。

作为对所述智能无负压二次供水设备的进一步可选的方案，所述活塞中空设置。

作为对所述智能无负压二次供水设备的进一步可选的方案，所述活塞的内部设有支撑骨架。

本发明的实施例具有如下有益效果：

市政管网内在自来水流入稳流罐内后，稳流罐内的空气先通过真空抑制器和排气通道排至外界环境，直至流量计的读数达到流出阈值，此时，控制器控制排气阀门关闭。随着自来水继续流入稳流罐，稳流罐内的气压开始上升，在活塞两侧形成压力差，并驱使活塞背向真空抑制器滑动，稳流罐内的空气进入储气室储存。当储气室内储满空气时，稳流罐内的水位恰好漫过真空抑制器的底端管口，真空抑制器的球阀关闭，稳流罐内剩余的空气被压缩，直至气压与自来水压力平衡。

用水高峰期时，稳流罐内的水位下降至低于真空抑制器的底端管口，气压则低于大气压，使得真空抑制器的球阀打开。与现有的无负压二次供水设备不同的是，此时排气阀门保持关闭状态，活塞在气压差的作用下朝向真空抑制器滑动，回流补偿至稳流罐内的空气为储气室内储存的空气。由于没有吸入外界环境中的空气，故不会对稳流罐内的空气和水体造成污染，保证用户的身体健康。

特殊情况下，当储气室内储存的空气全部进入稳流罐内时，活塞滑动至储气室朝向真空抑制器的一端，被感应单元所感应。此时，控制器控制处于关闭状态的排气阀门打开，使外界环境中的空气得以流入稳流罐，避免稳流罐内出现负压。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

图1示出了本发明实施例1提供的一种智能无负压二次供水设备的整体结构示意图；

图2示出了本发明实施例1提供的一种智能无负压二次供水设备的电路控制图；

图3示出了本发明实施例1提供的一种智能无负压二次供水设备中储气室的内部结构示意图；

图4示出了本发明实施例2提供的一种智能无负压二次供水设备中储气室的内部结构示意图；

图5示出了本发明实施例2提供的一种智能无负压二次供水设备中第二灭菌灯所在电路的示意图；

图6示出了本发明实施例3提供的一种智能无负压二次供水设备中储气室的内部结构示意图；

图7示出了本发明实施例3提供的一种智能无负压二次供水设备中第二灭菌灯所在电路的示意图；

图8示出了本发明实施例3提供的一种智能无负压二次供水设备的电路控制图；

图9示出了本发明实施例4提供的一种智能无负压二次供水设备中储气室的内部结构示意图。

主要元件符号说明：

100-稳流罐；110-第一灭菌灯；120-进水管；130-出水管；140-水泵；200-真空抑制器；300-三通管；400-排气通道；410-排气阀门；420-流量计；500-储气室；510-感应单元；520-第二灭菌灯；530-第二导体；540-第三导体；550-导电部；560-磁场单元；570-气压平衡孔；600-活塞；610-第一导体；620-第四导体；630-支撑骨架；700-控制器；800-供电源；900-开关。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

请一并参阅图1和图2，本实施例提供一种智能无负压二次供水设备，包括稳流罐100、真空抑制器200、排气通道400、储气室500和控制器700。

具体地，稳流罐100上接有进水管120和出水管130。其中，进水管120远离稳流罐100的一端与市政管网相连，出水管130远离稳流罐100的一端与用户管网相连。此外，出水管130上接有水泵140，水泵140与控制器700电连接。

具体地，真空抑制器200固定设置在稳流罐100的顶端，真空抑制器200的底端与稳流罐100的内部连通，顶端则通过三通管300分别与排气通道400和储气室500相连。

具体地，排气通道400上设有排气阀门410和流量计420，排气阀门410和流量计420均与控制器700电连接，且排气阀门410在控制器700的控制下开启和关闭。

当排气阀门410开启时，稳流罐100内的空气可以通过真空抑制器200和排气通道400流至外界环境，外界环境中的空气也可以通过排气通道400和真空抑制器200流入稳流罐100。

记空气由稳流罐100内部流至外界环境为正向流动，正向流动时，控制器700内设有流出阈值Q，并将流量计420测得的空气流量与Q进行对比。若流量计420测得的空气流量达到Q，则控制器700控制排气阀门410关闭。

记空气由外界环境流至稳流罐100内部为负向流动，负向流动时，控制器700仅对流量计420的测量数据进行记录，记为q。

请参阅图3，具体地，储气室500设置为长条形，并沿水平方向设置。储气室500各处的横截面保持一致，其内部滑动设有活塞600。此外，储气室500朝向三通管300的一端设有感应单元510，感应单元510与控制器700电连接。储气室500背向三通管300的一端设有气压平衡孔570，并通过气压平衡孔570连通至外界环境。

在本实施例中，感应单元510由两个金属触点组成，控制器700内则设有检测回路。检测回路包括电源和电阻，两个金属触点接入检测回路内。相应地，活塞600朝向三通管300的一侧设有第一导体610。

当活塞600位于储气室500朝向三通管300的一端时，第一导体610同时与两个金属触点接触，将检测回路导通。当活塞600位于其它位置时，第一导体610不与两个金属触点接触，检测回路断开。根据检测回路的通断状态，控制器700判断活塞600是否位于储气室500朝向三通管300的一端，即感应单元510是否感应到活塞600。

首次使用上述智能无负压二次供水设备时，稳流罐100内全部为空气。初始状态下，真空抑制器200的球阀处于开启状态，排气阀门410处于开启状态，活塞600位于储气室500朝向三通管300的一端。

在第一阶段，随着市政管网内的自来水不断地流入稳流罐100，稳流罐100内的空气通过真空抑制器200和排气通道400排出至外界环境，直至流量计420测得的空气流量达到Q，控制器700控制排气阀门410关闭。此时，稳流罐100内的水位低于真空抑制器200的底端管口。

在第二阶段，市政管网内的自来水继续流入稳流罐100，稳流罐100、真空抑制器200、三通管300内的气压开始上升，活塞600两侧出现压力差，且活塞600在压力差的作用下背向三通管300滑动。在此过程中，稳流罐100内的空气流入储气室500储存。当活塞600移动至储气室500背向三通管300的一端时，储气室500储满空气，记储气室500内储存的空气的体积为V1，即储气室500的净容积。此时，稳流罐100内的水位恰好漫过真空抑制器200的底端管口，真空抑制器200的球阀关闭，记稳流罐100内剩余的空气的体积为V2。

在第三阶段，市政管网内的自来水继续流入稳流罐100，并将稳流罐100内剩余的空气压缩，使稳流罐100内的气压持续上升，直至该气压与自来水压力平衡。此后，稳流罐100内的水压与市政管网保持一致，自来水从市政管网流入稳流罐100时不会有水头损失，供水时充分利用了自来水原有的压力。

其中，流出阈值Q的初始值可由操作人员在控制器700的交互面板上手动输入，记为Q0。记稳流罐100的净容积为Vt，显然，Vt=Q0+V1+V2。

用水高峰期，流出稳流罐100的水量大于流入稳流罐100的水量，会导致稳流罐100内的水位逐渐下降。当稳流罐100内的水位低于真空抑制器200的底端管口时，稳流罐100内的气压也下降至低于大气压。此时，真空抑制器200的球阀开启，储气室500内的空气回流补偿至稳流罐100内，使稳流罐100内的气压与外界环境的压力保持平衡，避免整个供水系统产生负压，保持整个供水系统内压力平衡。相应地，活塞600朝向三通管300滑动。

与现有的无负压二次供水设备相比，上述回流补偿至稳流罐100内的空气始终不与外界环境产生交互，从而避免稳流罐100内的空气被污染，保证自来水的水质达标。

特殊情况下，稳流罐100内的储水量下降至Q0时，储存在储气室500内的空气已经全部流入稳流罐100，活塞600移动至储气室500朝向三通管300的一端，第一导体610将检测回路导通。此时，控制器700判断活塞600位于储气室500朝向三通管300的一端，进而控制排气阀门410打开。随着稳流罐100内的储水量进一步下降，外界环境中的空气补充至稳流罐100内，维持气压平衡。

若稳流罐100内的水位下降至安全阈值，则控制器700控制水泵140停机，停止向用户管网供水，与现有技术相同，在此不作赘述。

若稳流罐100内的水位在下降至安全阈值前停止下降，即流出稳流罐100的水量与流入稳流罐100的水量达到平衡，则控制器700记录在此之前由外界环境流入稳流罐100的空气的量，即流量计420在空气负向流动过程计得的流量q，并另Q=q，对流出阈值Q的值进行更新。

此后，用水高峰期结束，流出稳流罐100的水量小于流入稳流罐100的流量，稳流罐100内的水位逐渐上升，稳流罐100内的空气则由真空抑制器200和排气通道400排出至外界环境。当流量计420测得的正向空气流量达到Q时，控制器700控制排气阀门410关闭，然后重复前述第二阶段和第三阶段。

进一步地，稳流罐100的内壁上设有第一灭菌灯110，且第一灭菌灯110与控制器700电连接。排气阀门410处于开启状态时，控制器700控制第一灭菌灯110开启，发出紫外光，对稳流罐100内的空气进行消毒灭菌处理。当排气阀门410关闭后，控制器700延时t分钟将第一灭菌灯110关闭。其中，t为预设值，可由操作人员在控制器700的交互面板手动输入。

设置第一灭菌灯110后，即便出现稳流罐100内的储水量下降至Q0以下的特殊情况，也能及时地将来自于外部环境的空气消毒灭菌，避免稳流罐100内的空气受到污染。此外，第一灭菌灯110在排气阀门410关闭的t分钟后关闭，能够节约能源，控制成本。

进一步地，活塞600在储气室500内的滑动受到稳流罐100内气压的直接控制，为了使活塞600能够及时响应稳流罐100内的气压变化，需要使活塞600的惯性尽可能地小。因此，活塞600采用塑料材质，其内部中空，并设有多个支撑骨架630进行支撑，以保证活塞600具有足够的结构强度。

实施例2

请参阅图4，本实施例提供一种智能无负压二次供水设备，其以实施例1为基础，在储气室500内加设了第二灭菌灯520。当活塞600朝向三通管300（参阅图1）滑动时，外界空气会从气压平衡孔570进入储气室500，对位于活塞600背向三通管300一侧的储气室500内壁造成污染，设置第二灭菌灯520则能够对储气室500进行消毒杀菌处理。

具体地，储气室500的内壁上嵌设有多个第二灭菌灯520、多个第二导体530和一个第三导体540。

第二灭菌灯520的数量与第二导体530相同，二者对应设置。第二灭菌灯520和第二导体530均嵌设在储气室500的内壁顶面上，第二灭菌灯520和第二导体530沿储气室500的长度方向交替排列，串联连接，且第二导体530位于对应的第二灭菌灯520朝向三通管300的一侧。

请结合图5，第三导体540沿储气室500的长度方向设置，并嵌设在储气室500的内壁底面上，第三导体540远离三通管300的一端通过供电源800与距离三通管300最远的第二灭菌灯520相连。

当活塞600在储气室500内滑动时，第一导体610的底端始终与第三导体540抵接。当活塞600滑动至第二灭菌灯520朝向三通管300的一侧时，第一导体610的顶端与对应于该第二灭菌灯520的第二导体530抵接。

也就是说，位于活塞600背向三通管300一侧的第二灭菌灯520全部亮起，位于活塞600与三通管300之间的第二灭菌灯520则处于熄灭状态。当活塞600在储气室500内滑动时，只有位于活塞600背向三通管300一侧的储气室500内壁与外界空气接触，受到污染，故只需对该区域进行消毒灭菌处理。

通过上述设置，能够严格控制第二灭菌灯520的开闭状态，节约能源，降低成本。第二灭菌灯520的开闭由活塞600的位置决定，具有实时反馈、控制稳定、不易故障等优点。此外，第二灭菌灯520所在的回路和感应单元510所在的回路共用第一导体610，互不干扰的同时尽可能地简化结构，降低成本。

在本实施例中，供电源800采用恒流源，以在接入电路的第二灭菌灯520的数量发生变化时确保第二灭菌灯520的输出功率稳定。

实施例3

请一并参阅图6和图7，本实施例提供一种智能无负压二次供水设备，其以实施例2为基础，额外设置了第四导体620、磁场单元560和开关900。

请结合图8，具体地，长条形的第四导体620沿水平方向设置，并与活塞600的滑动方向垂直，第四导体620穿设于活塞600上。此外，储气室500的内壁两侧分别设有导电部550，且导电部550沿储气室500的长度方向设置。第四导体620的两端分别与两个导电部550接触，通过两个导电部550与控制器700电连接。

具体地，磁场单元560设置在储气室500上，在储气室500内形成竖直的磁场。当活塞600背向三通管300（参阅图1）滑动时，第四导体620切割磁感线，产生预设电动势。

特别地，此处的预设电动势仅对电势差的方向进行限定，与第四导体620朝向三通管300滑动时产生的另一方向的电势差区别开来，而不限定电势差的大小。控制器700根据第四导体620上产生的电动势是否为预设电动势，可以判断第四导体620的滑动方向，即活塞600的滑动方向。

在本实施例中，磁场单元560采用条形磁铁，条形磁铁设置在储气室底部。相应地，第四导体620位于活塞底部。

具体地，开关900位于第二灭菌灯520所在的电路上，并位于第三导体540与供电源800之间。开关900与控制器700电连接，在控制器700的控制下连通或者断开。当第四导体620上产生预设电动势时，控制器700控制开关900闭合，将第二灭菌灯520所在的电路导通。

通过上述设置，只有当活塞600背向三通管300滑动时，位于活塞600背向三通管300一侧的第二灭菌灯520才会开启，在活塞600滑动至储气室500内被污染的区域之前对储气室500内被污染的区域进行消毒灭菌处理。当活塞600朝向三通管300滑动时，外界空气刚进入储气室500，此时使第二灭菌灯520保持关闭状态，能够有效地节约能源，降低成本。

实施例4

请参阅图9，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的感应单元510采用光电开关。

具体地，光电开关为对射型光电传感器，其具有发射端和接收端。其中，发射端设置在储气室500的内壁顶面上，接收端设置在储气室500的内壁底面上。

活塞600滑动至储气室500朝向三通管300（参阅图1）的一端时，将发射端发出的光线遮挡，光电开关输出低电平至控制器700。活塞600滑离该位置后，发射端发出的光线得以被接收端接收，光电开关输出高电平至控制器700。感应单元510由此实现对活塞600的感应，控制器700进而判断出活塞600是否位于储气室500朝向三通管300的一端。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能无负压二次供水设备，其特征在于，包括稳流罐、真空抑制器和控制器，所述真空抑制器的一端与所述稳流罐相连，另一端则同时连接有排气通道和储气室；

所述排气通道上设有排气阀门和流量计，所述排气阀门和所述流量计均与所述控制器电连接；

所述储气室内滑动设有活塞，所述储气室朝向所述真空抑制器的一端设有感应单元，所述感应单元与所述控制器电连接，所述感应单元用于在所述活塞滑动至所述储气室朝向所述真空抑制器的一端时感应所述活塞；

所述控制器内设有流出阈值，所述控制器在所述流量计的读数达到所述流出阈值时控制所述排气阀门关闭，所述控制器在所述感应单元感应所述活塞时控制处于关闭状态的所述排气阀门打开。

2.根据权利要求1所述的智能无负压二次供水设备，其特征在于，所述稳流罐的内壁上设有第一灭菌灯，所述第一灭菌灯与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的智能无负压二次供水设备，其特征在于，所述感应单元包括成对设置的金属触点，两个所述金属触点位于所述储气室朝向所述真空抑制器一端的内壁上；

所述活塞上设有第一导体，所述第一导体在所述活塞滑动至所述储气室朝向所述真空抑制器的一端时与两个所述金属触点抵接。

4.根据权利要求3所述的智能无负压二次供水设备，其特征在于，所述储气室的内壁上嵌设有第二灭菌灯、第二导体和第三导体；

所述第二灭菌灯和所述第二导体均设有多个，所述第二灭菌灯和所述第二导体对应设置，多个所述第二灭菌灯和多个所述第二导体串联，并沿所述活塞的滑动方向交替排列，所述第二导体位于对应的所述第二灭菌灯朝向所述真空抑制器的一侧，远离所述真空抑制器的所述第二灭菌灯通过供电源与所述第三导体相连；

所述第一导体与所述第三导体抵接，所述第一导体在所述活塞滑动至所述第二灭菌灯朝向所述真空抑制器的一侧时与对应的所述第二导体抵接。

5.根据权利要求4所述的智能无负压二次供水设备，其特征在于，所述活塞上设有长条形的第四导体，所述第四导体与所述活塞的滑动方向垂直，所述第四导体与所述控制器电连接；

所述储气室上设有磁场单元，所述磁场单元用于产生同时垂直于所述活塞的滑动方向和所述第四导体的磁场，以使所述第四导体在背向所述真空抑制器滑动时产生预设电动势；

所述第三导体与所述第二灭菌灯之间设有开关，所述开关与所述控制器电连接，所述控制器在所述第四导体上产生所述预设电动势时控制所述开关闭合。

6.根据权利要求1所述的智能无负压二次供水设备，其特征在于，所述感应单元包括光电开关。

7.根据权利要求1所述的智能无负压二次供水设备，其特征在于，所述活塞中空设置。

8.根据权利要求7所述的智能无负压二次供水设备，其特征在于，所述活塞的内部设有支撑骨架。

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