CN212317092U - 一种污水罐通风式真空井 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种污水罐通风式真空井，用于将污水源处的污水收集并排放至下游的污水处理管网中，其结构包括井体、安装在井体内的气动控制器、真空排污阀及液位传感器、与井体连接的污水管路系统及通气管路系统；其中液位传感器用于感应水位的升降，从而用于驱动气动控制器带动真空排污阀进行工作，气动控制器可用于通气、集水和排水，一体式结构、结构紧凑；污水管路系统中包括重力污水入口管路，当通气管路系统与重力污水入口管路相连时，由于重力污水入口管路上设置有提升弯管会产生水阻，因此还设置了泄压装置，用于真空排污阀和气动控制器的通气、污水腔上方空气的泄压、排水，提高了重力污水入口管路上水阻的耐受力。

Description

一种污水罐通风式真空井

技术领域

本实用新型涉及真空污水连续收集、临时储存和周期性输送系统技术领域，该真空污水连续收集、临时储存和周期性输送系统即为真空井系统，具有采用真空排污阀进行周期性排污的临时污水收集罐，而且能够将其污水收集罐中的污水输送到下游的真空收集管路网中，应用压差驱动控制方法的控制装置进行控制，其组成部分一般包括真空排污阀、污水罐、设备罐、井盖、手动球阀、重力污水入口管路、连接下游真空收集管路网的排污管路、污水吸入管路，针对该技术领域本实用新型特别涉及一种污水罐通风式真空井。

背景技术

在液体或污水收集技术领域，采用真空技术来收集液体或者污水是一种常规技术，尽管国内技术积累时间相对较短，但是近年来的技术发展也是突飞猛进的，在该领域中的一个特殊方面是真空井中真空排污阀和压差驱动的控制器的通气、集水和排水工作机理与方法，其中包括如下的应用场景：凭借基于一端吸入空气，而另一端排出空气的真空或者负压气流输送力原理的管子，将来自建筑物(比如农村平房、瓦房、楼房、水泥房、别墅，以及城市住宅楼、高楼、大厦等)的生活污水(比如小便器、马桶等废水来源为代表的黑水，以及以厨房、换洗和洗澡等废水来源为代表的灰水)输送到一个较远的污水池或者真空收集输送管路系统中。

实现该应用场景的典型技术方案是采用一个临时污水储液罐，该污水罐具有与建筑物污水口相连的入口，以及与真空污水输送管路相连的排污吸入口，以及将排污吸入口和真空污水输送管路相连的真空排污阀，该真空排污阀具有一个控制系统或装置，它的基本操作流程是当储液罐中是污水水位达到第一预设值，控制器对真空排污阀施加真空力而将污水吸走排空，直到污水罐中的污水水位降到另一个预设值时控制系统关闭真空排污阀，我们把这个技术方案定义为真空污水连续收集、临时储存和周期性输送系统，即真空井。

通常，在液体或污水收集技术领域，采用真空技术来收集液体或者污水是已公知的技术，在过去的130年里，大量的国外专利文献涉及到这些细分技术领域，尽管国内技术积累时间比较短，但最近几年发展也是突飞猛进的，在该领域中的一个特殊方面是真空井中真空排污阀和压差驱动的控制器的通气、集水和排水工作机理与方法；目前，针对国外的技术发展而言，已公知的是，真空井中的真空排污阀及其控制器需要大量的空气以便可靠的运行，但是仍存在如下弊端：

(1)美国专利号US5069243：真空井中真空排污阀和控制器的通气问题是通过在真空井附近提供一个通气管路实现的，但是该方案需要在在真空井附近的地面上构建一个通气设施，占用地面空间，而且影响交通运行；

(2)美国专利号US469173和US5570715：提供一个新的真空井污水槽通气排水方法，即配置于建筑物附近的、与重力污水收集管路合并为一的、并且在地面之上的通气管路，其中，重力污水收集管路用于将建筑物的污水依靠重力流收集到真空井中；尽管真空井污水槽通气排水方法省略了真空井附近的地面通气设施，但也存在的很多问题，比如费用高、功能性差；该方案需要额外的管路将污水槽腔室和真空排污阀及其控制器联通起来，在某些情况下，污水也会进入控制器和真空排污阀中，进而造成产品损坏而需要维修；更严重的是，来自真空井中下面污水槽的空气经常是潮湿的，而且有时是湿热的，以至于在通气管路中产生凝结水，进而影响和阀和控制器的使用；

(3)欧盟专利EP0990743A2：通过在真空井中污水槽和设备腔之间的密封隔板上配置一个通风接口，其中安装浮球液位阀，通常是允许上下腔室的空气流通的，当污水到达高水位以上时就关闭通风口，避免污水进入上腔室。该方案在一定程度上解决了先前技术的存在的问题，但是众所周知的是污水是含有大量杂质的，污水中杂质进入浮球组件中，不仅会腐蚀浮球和橡胶密封圈，而且污水中的杂质粘附在堵头配合面附近会造成浮球液位阀的通断功能的故障，导致功能失效；而且由于该方案的实施例为了避免定制井盖所需要的费用，故采用了非密封式(带通气孔和管路)的传统井盖，进而地面的水是可以进到上腔室而污染控制器的；更严重的是，该方案虽然配置了一个总的通气口过滤器，但过滤器的入口是向上的，会进一步造成冷凝水的收集和进入管路中。

然而，国内情况由于技术发展短暂，故技术积累比较薄弱，总体发展不容乐观，其也存在如下弊端：

(1)中国发明专利CN105507410B、CN105484351B、CN208379743U：采用的技术方案大同小异，基本上是采用机械电子式控制器、由感应管和感应阀组成的液位传感器、收集罐、密封井盖和重力污水收集入口管路布管方法；其中，电子式控制器位于地面上与真空井独立分离安装的控制柱中；液位传感器是机械式或电子式液位传感器，比如浮球液位计；收集罐位于底部，起到屏蔽污泥和收集污水的作用，在一定程度上降低了对液位传感器中感应管的影响；重力污水收集入口管路布管方法；

其存在的问题在于：浮球液位计中的杠杆部件容易受到污水中的杂质的影响，比如头发缠绕导致杠杆不能动作，故其可靠性差；备用手动排污管路增加了产品的成本、降低了可靠性；过滤网罩的存在，增加了带杂质污水的流通阻力，特别是方案二将真空收集井污水池分成了独立的两个腔并用过滤网罩进行过滤污水，这些措施均不利于污水槽中的污水在重力流的动力作用下携带者污水中的气液固杂质流入到吸入口并被排出至真空输送管路网中，更不利于自动处理和控制；更严重的是，由于井盖是密封式的，而真空排污阀在将污水槽中的污水排空后，需要进一步吸入一定的空气实现气液按照最佳比例进行混合，利于真空井后序污水的高速输送；然而，由于该技术方案不能及时有效的地从井口补充额外所需的空气，导致真空井污水上面的气压压力小于大气压力，进而会影响液位气压传感器的动作，甚至会造成控制器的误操作，进而影响真空井的使用；而且电气化部件存在也降低了设备的可靠性，特别是埋在地下的真空井中的空气多为阴暗潮湿空气，造成电池寿命大幅降低，而且产品后期维保和更换及其麻烦。

(2)中国发明专利CN102121271B：采用的技术方案是采用电子式控制器、由感应管和感应阀组成的液位传感器、收集罐、密封井盖和水平污水收集入口管路布管方法；其中，电子式控制器位于地面上与真空井独立分离安装的控制柱中；液位传感器是机械式或电子式液位传感器，收集罐位于底部，起到屏蔽污泥和收集污水的作用，在一定程度上降低了对液位传感器中感应管的影响；

其存在的问题在于：单片机控制器和电气液位传感器中的部分电气元器件容易受到污水影响而失效，而且电池作为动力的方式需要按时进行更换，以市电作为动力的方式接线麻烦和成本高，更重要的是电力和电源的配置增加了安全隐患和成本，已经维保的劳动强度，而且容易发生触电危险，特别是检维修时和人为破坏情况下；突出地面的控制柱占用安装空间，影响市容美观，而且影响道路通行，而且存在被车辆碰撞而损坏的危险；收集罐的存在不利于空气的进入污水收集管路系统中，降低了污水输送的效率，进而增加了输送的真空污水输送系统的运行成本；水平污水收集入口管路布管方法用于将来自建筑物的污水用管子引导至真空井的下面的污水槽中，虽然布管效率高，但会造成真空井入水管路背压大，水流流速小，并且易堵塞。

(3)中国实用新型专利CN208777412U：采用的技术方案是采用电子式控制器、液位压力传感器、密封井盖、水平污水收集入口管路布管方法、分体式真空井结构；其中，电子式控制器位于地面上与真空井独立分离安装的控制柱中模块化结构，并且设备腔和污水腔密封设计为分体式真空井结构；该真空井主要结构特点是具有一个采用真空排污阀进行周期性排污的下置式污水收集罐(或污水收集腔、污水收集区)，以及一个位于收集罐之上的用于存放真空排污阀等设备的设备罐(或设备腔)，该收集罐和设备罐可以是同轴一体式或分体式，或不同轴一体式或分体式；

其存在的问题在于：①单片机控制器中的部分电气元器件容易受到污水影响而失效，而且电池作为动力的方式需要按时进行更换，以市电作为动力的方式接线麻烦和成本高，更重要的是电力和电源的配置增加了安全隐患和成本，已经维保的劳动强度，而且容易发生触电危险，特别是检维修时和人为破坏情况下；②突出地面的控制柱占用安装空间，影响市容美观，而且影响道路通行，而且存在被车辆碰撞而损坏的危险；③设备腔和污水腔密封设计，看似有利于避免污水腔的污水进入设备舱，设备舱干净清爽，但这样做的后果是不利于空气经吸污口进入污水收集管路系统中，实现空气、污水和固体垃圾的三相气液固紊流输送的真空输送技术的本质，降低了污水输送的效率，进而增加了输送的真空污水输送系统的运行成本；④水平污水收集入口管路布管方法用于将来自建筑物的污水用管子引导至真空井的下面的污水槽中，虽然布管效率高，但会造成真空井入水管路背压大，水流流速小，并且易堵塞；⑤分体式真空井结构，存在结构复杂，造价高昂，特别是污水槽堵塞，拆卸维修不方便；更严重的是，该污水收集槽容量小，导致真空井启动频繁，控制器和真空排污阀寿命缩短。

(4)中国发明专利申请CN108488443A：采用的技术方案是采用高低液位压力传感器的气动控制器；其中高低液位压力传感器是两个，一个用于高位液位压力检测，一个用于低位压力检测；

其存在的问题在于：高低液位压力传感器占用空间大，成本高；气动控制器尽管说可以延时调节，但是需要拆卸气动控制器更换其中的两个弹簧，太麻烦了；而且气动控制器没有解决水汽对控制器阀芯腐蚀等影响问题；控制器也不能解决液位波动造成的控制器误操作问题；控制器更不能解决在真空阀打开时真空管路压力波动造成的真空取气口的压力波动，进而造成气动控制器误操作的问题；同时该控制器也不能在不拆卸气动控制器的前提下解决人工巡检过程中诊断真空阀的故障情况。

针对上述对于国外、国内的现状分析而言，现有技术中存在的共性问题主要包括设备零件多且繁杂、功能复杂、安全隐患大、可靠性差(取气口压力波动导致、真空排污阀通断导致、液位波动导致、真空排污阀及其控制器中冷凝水所致等方面)、成本高昂、不可调节或调节不便、安装受限、维保成本高、污水收集入口管路布管方法等，因此本实用新型研制了一种污水罐通风式真空井，以解决现有技术中存在的问题，经检索，未发现与本实用新型相同或相似的技术方案。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供一种污水罐通风式真空井，以解决现有技术中真空井存在结构功能复杂、安全隐患大、可靠性差且投入成本过高等问题。

本实用新型的技术方案是：一种污水罐通风式真空井，包括井体、安装在井体内的气动控制器、真空排污阀及液位传感器、与井体连接的污水管路系统及通气管路系统；所述井体包括污水腔、设备腔及盖设在上端的密封井盖；所述气动控制器、真空排污阀及液位传感器均安装在设备腔内；所述污水管路系统包括与污水腔相连通的重力污水入口管路、与真空排污阀连接的污水吸入管路及真空输送管路；所述通气管路系统包括延伸至地面上端的通气管。

优选的，所述气动控制器包括气控壳体、设置在气控壳体内部的执行机构及控制机构；所述气控壳体侧壁上设置有空气入口、真空排污阀空气接口A及真空排污阀气控接口A，底部设置有液位传感器接口A、真空出入口A及冷凝水出口；所述执行机构用于实现真空排污阀气控接口间歇性的与空气入口及真空出入口相连通，其结构包括第一阀杆、第一密封件及第一膜片；所述控制机构与液位传感器接口相连，用于驱动执行机构工作，其结构包括第二阀杆、第二密封件及第二膜片；

所述真空排污阀包括排污壳体及设置在排污壳体内部的排污膜片；所述排污壳体两端设置有与排污壳体内部相连通的进水接口及出水接口，侧壁上设置有真空排污阀空气接口B，上端设置有真空排污阀气控接口B，所述进水接口与污水吸入管路相连通，所述出水接口与真空输送管路相连通，并安装有手动球阀，所述出水接口侧壁上设置有真空出入口B；

所述液位传感器包括液位流通管路及设置在液位流通管路上端端部的液位传感器接口B，所述液位流通管路延伸至污水腔内；

所述真空排污阀空气接口A与真空排污阀空气接口B、真空排污阀气控接口A与真空排污阀气控接口B、真空出入口A及真空出入口B、液位传感器接口A及液位传感器接口B依次通过管路相连通。

优选的，所述真空排污阀与气动控制器通过抱箍固定连接，固定方式采用上下连接或水平方向并列设置中的一种。

优选的，所述通气管与设备腔相连通，上端延伸至地面以上，且延伸至地面以上的部分采用贴墙或安装在墙体内部的方式设置。

优选的，所述通气管与重力污水入口管路相连通，上端延伸至地面以上，且延伸至地面以上的部分采用贴墙或安装在墙体内部的方式设置，下端部与井体之间的重力污水入口管路上设置有提升弯管。

优选的，所述设备腔内设置有泄压装置，所述泄压装置安装在井体内远离重力污水入口管路的一侧，其结构包括泄压壳体、设置在泄压壳体内的通气组件及密封组件；所述泄压壳体内部具有一空腔，下端延伸至污水腔内，并与污水腔相连通；所述通气组件包括贴合空腔内壁设置的通气环、嵌套设置在通气环内的连接座及嵌套设置在连接座上端部的通气座；所述通气座中部设置有利用通气环及连接座实现与污水腔相连通的泄压管路，上端设置有与泄压管路相连通的连接端口；所述密封组件嵌套设置在连接座下端部，包括密封阀杆、密封膜片及复位弹簧，所述密封阀杆处在泄压管路下方，并与泄压管路同轴设置。

优选的，所述通气环侧壁上均布若干沿泄压壳体中轴线方向设置通气槽；所述连接座内具有上腔室及下腔室，所述上腔室对应的连接座侧壁上均布若干与通气槽相连通的通气孔；所述通气座嵌套设置在上腔室内，中部的泄压管路与通气孔相连通，所述密封组件嵌套设置在下腔室内。

优选的，所述密封阀杆上端设置有堵头，所述泄压管路下端设置有与堵头形成密封的唇形密封圈。

优选的，所述泄压装置与液位传感器采用分体结构设计，所述液位传感器与真空排污阀通过抱箍固定连接，所述泄压装置安装在设备腔内，所述连接端口的一端与气动控制器侧边的空气入口相连通，另一端与设备腔相连通。

优选的，所述泄压装置与液位传感器采用合体结构设计，所述液位传感器包括液位流通管路及液位传感器接口B，所述液位流通管路贯穿泄压壳体设置，所述液位传感器接口B设置在泄压壳体上端面；所述泄压装置下端具有一延伸至污水腔下端的管体，所述管体与液位流通管路相连通。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)本实用新型在污水源、建筑物(比如农村平房、瓦房、楼房、水泥房、别墅，以及城市住宅楼、高楼、大厦等)附近配置了通气管路系统，该通气管路系统可采用与设备腔连通或与重力污水入口管路连通的方式进行通气，而不需要在真空井地面附近配置通气柱，也不需要配置开放式井盖；节省了相关的配置管路和地面通气柱的购置成本，节省了定制专用密封井盖的成本，真空井附近不需要配置通气柱更利于交通通行，并降低发生碰撞造成通气柱破坏的概率进而提高设备可靠性；同时由于设置了通气管路系统，因此采用了密封井盖的设计，井盖不漏气漏水，密封井盖结构的存在在一定程度上免于洪涝和静压力的形成，进而利于系统的使用可靠性和稳定性，延长使用寿命。

(2)设备腔中采用气动控制器、真空排污阀及液位传感器的组合进行污水排放的控制，其中气动控制器采用一体式结构，结构紧凑，零部件种类和数量少，可靠性高，安装方式灵活方便；真空排污阀主要用于周期性地将真空井中的污水排污到下游管路网中；液位传感器用于感应水位的升降，当水位达到高液位时，用于驱动气动控制器带动真空排污阀进行工作；整体结构设计可靠，安装方式多样，适用性更强。

(3)当通气管路系统与重力污水入口管路相连时，由于重力污水入口管路上设置有提升弯管会产生水阻，因此在设备腔中增设了泄压装置，该装置主要用于真空排污阀和气动控制器的通气、污水腔上方空气的泄压、排水，提高了重力污水入口管路上水阻的耐受力；泄压装置采用波纹膜片通断阀式结构，由于装置的工作时密封组件不需要接触污水，进而提高了装置的可靠性，特别是耐污水的能力。

(4)泄压装置可单独设置，也可采用与液位传感器合体的结构设计方式，前者与后者在安装时，安装位置远离重力污水入口管路一侧，且需保证与隔板的连接良好，从而提高工作的高效性，与设备腔连接的接口安装到隔板上表面最低点，便于将设备腔内冷凝的水通过此口排入到污水腔中；后者将结构合二为一，使得结构更紧凑，占用空间小，更利于丝状固体杂质的排污，避免丝状固体杂质，比如头发丝、线头等在多个杆件之间的互相缠绕，进而提高了污水排污效率和可靠性。

(5)本实用新型不采用电池、太阳能或市电等动力来源，也不采用电磁阀作为动力驱动方式，从而提高了整个真空井系统的运行可靠性，设备维保方便易行，使用和运行成本更低，特别是能耗方面。

(6)本实用新型中污水腔和设备腔之间通过隔板进行分隔，做到干湿分离，避免上下两个腔室之间的空气直接连通，进一步确保设备腔室中的设备所需环境要求；同时还在污水管路系统中设置了手动球阀，可人工关闭管路，提高结构的适用性；更进一步的，泄压装置的高度可在加工时进行调节，用于适用于不同的海拔高度导致的真空井高液位到极限液位的距离不同的情况。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型实施例1中所述的一种污水罐通风式真空井的应用结构示意图；

图2为本实用新型实施例1中所述的一种污水罐通风式真空井的结构主视图；

图3为本实用新型实施例1中所述气动控制器、真空排污阀及液位传感器并列设置时的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1中所述气动控制器及真空排污阀沿竖直方向上下设置时的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1中所述气动控制器的结构剖视图；

图6为本实用新型实施例1中所述气动控制器的结构原理简图；

图7为本实用新型实施例1中所述气动控制器的结构示意图；

图8为本实用新型实施例1中所述真空排污阀的结构示意图；

图9为本实用新型实施例1中所述真空排污阀的排污膜片非变形状态下的结构剖视图；

图10为本实用新型实施例1中所述真空排污阀的排污膜片变形状态下的结构剖视图；

图11为本实用新型实施例1中所述气动控制器、真空排污阀及液位传感器的管路连接图；

图12为本实用新型实施例2中所述的一种污水罐通风式真空井的应用结构示意图；

图13为本实用新型实施例2中所述的一种污水罐通风式真空井的结构示意图；

图14为本实用新型实施例2中所述泄压装置与隔板的连接结构主视图；

图15为本实用新型实施例2中所述泄压装置的结构剖视图；

图16为本实用新型实施例2中所述泄压壳体的结构剖视图；

图17为本实用新型实施例2中所述连接座的结构剖视图；

图18为本实用新型实施例3中所述的一种污水罐通风式真空井的应用结构示意图；

图19为本实用新型实施例3中所述的一种污水罐通风式真空井的结构示意图；

图20为本实用新型实施例3中所述泄压装置与隔板的连接结构主视图；

图21为本实用新型实施例3中所述泄压装置及液位传感器的结构剖视图；

图22为本实用新型实施例3中所述泄压装置及液位传感器的局部放大图；

图23为本实用新型实施例3中所述气动控制器、真空排污阀、液位传感器及泄压装置的管路连接图；

图24为本实用新型实施例2及实施例3中泄压装置内部的流通线路图；

图25为本实用新型实施例3中液位传感器内部的流通线路图。

其中：01、污水源，02、真空收集罐，03、真空泵站，04、污水处理站；

1、井体；

11、污水腔，12、设备腔，13、密封井盖，14、隔板；

2、气动控制器；

201、第一空腔，202、第二空腔，203、第三空腔，204、第四空腔，205、第五空腔，206、第六空腔；

211、空气入口，212、真空排污阀空气接口A，213、真空排污阀气控接口A，214、液位传感器接口A，215、真空出入口A，216、冷凝水出口，217、针阀，218、空气流道，219、过滤块；

221、第一阀杆，222、第一密封件，223、第一膜片；

231、第二阀杆，232、第二密封件，233、第二膜片；

3、真空排污阀；

31、排污壳体，32、排污膜片；

311、真空排污阀空气接口B，312、真空排污阀气控接口B，313、真空出入口B，314、进水接口，315、出水接口；

4、液位传感器；

41、液位流通管路，42、液位传感器接口B，43、管体；

5、污水管路系统；

51、重力污水入口管路，52、污水吸入管路，53、真空输送管路，54、手动球阀，55、提升弯管；

6、通气管路系统；

61、通气管；

7、泄压装置；

71、泄压壳体，72、通气组件，73、密封组件；

711、上壳体，712、下壳体，713、空腔；

721、通气环，722、连接座，723、通气座，724、通气槽，725、上腔室，726、下腔室，727、通气孔，728、泄压管路，729、连接端口；

731、密封阀杆，732、密封膜片，733、复位弹簧，734、堵头，735、唇形密封圈。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本实用新型的内容做进一步的详细说明：

实施例1

如图1所示，一种污水罐通风式真空井，其应用场景为：

该污水罐通风式真空井设置在地面以下，作为一个临时污水收集储存装置，将来自污水源01(比如农村平房、瓦房、楼房、水泥房、别墅，以及城市住宅楼、高楼、大厦等)的生活污水(比如小便器、马桶等废水来源为代表的黑水，以及以厨房、换洗和洗澡等废水来源为代表的灰水)输送到一个较远的污水处理站04，污水罐通风式真空井与污水处理站04之间还设置有真空收集罐02及真空泵站03。

如图2所示，污水罐通风式真空井包括井体1、安装在井体1内的气动控制器2、真空排污阀3及液位传感器4、与井体1连接的污水管路系统5及通气管路系统6。

如图2所示，井体1包括污水腔11、设备腔12及盖设在上端的密封井盖13，污水腔11及设备腔12通过一沿水平方向设置的隔板14进行分隔，上下两端不连通，污水腔11处在隔板14上方，设备腔12处在隔板14下方，通过隔板14的设置，使井体1内部做到干湿分离，避免上下两个腔室之间的空气直接连通，进一步确保设备腔12室中的设备所需环境要求；密封井盖13盖设在设备腔12上方，采用密封式结构，使其不漏气不漏水，该结构的存在在一定程度上免于洪涝和静压力的形成，进而利于系统的稳定性和可靠性，延长使用寿命。

如图2所示，污水管路系统5包括与污水腔11相连通的重力污水入口管路51、与真空排污阀3连接的污水吸入管路52及真空输送管路53。

如图2所示，通气管路系统6包括延伸至地面上端的通气管61，通气管61下端与设备腔12相连通，延伸至地面以上的部分采用贴墙(农村外围院墙、房屋外墙壁等)或安装在墙体内部的方式设置，当采用贴墙式设置时，上端部需折弯朝下，避免雨水进入。

本实施例中，气动控制器2、真空排污阀3及液位传感器4均安装在设备腔12内，并可采用如下两种方式进行连接：其一，如图3所示，气动控制器2、真空排污阀3及液位传感器4沿水平方向并列设置，气动控制器2与液位传感器4分设在真空排污阀3两侧，并通过抱箍固定连接；其二，如图4所示，气动控制器2及真空排污阀3沿竖直方向上下设置，液位传感器4设置在真空排污阀3侧边，并均通过抱箍与真空排污阀3固定连接；现场安装过程中，具体的连接方式可根据安装环境及空间进行合理选择。

关于气动控制器2、真空排污阀3及液位传感器4的具体结构及工作原理如下：

其一，如图5、图6所示，气动控制器2包括气控壳体21、设置在气控壳体21内部的执行机构22及控制机构23；如图7所示，气控壳体21侧壁上设置有空气入口211、真空排污阀空气接口A212及真空排污阀气控接口A213，底部设置有液位传感器接口A214、真空出入口A215及冷凝水出口216，如图6所示，内部设置有与空气入口211及真空排污阀空气接口A212相连通的空气流道218；执行机构22用于实现真空排污阀3气控接口间歇性的与空气入口211及真空出入口相连通，其结构包括第一阀杆221、第一密封件222及第一膜片223；控制机构23与液位传感器4接口相连，用于驱动执行机构22工作，其结构包括第二阀杆231、第二密封件232及第二膜片233；通过第一膜片223及第二膜片233的设置，壳体内部由上至下被分隔为第一空腔201、第二空腔202、第三空腔203、第四空腔204、第五空腔205及第六空腔206，其中第一膜片223设置在第三空腔203与第四空腔204之间，第二膜片233设置在第五空腔205及第六空腔206之间。

气动控制器2内部的连通方式为：第一空腔201、第二空腔202及第三空腔203中部相连通，第三空腔203及第四空腔204通过可调节流量的针阀217相连通，第四空腔204与第五空腔205中部相连通，空气流道218与空气入口211及真空排污阀3空气接口连通(空气流道218与外侧端的连通)，空气流道218与第一空腔201及第五空腔205相连通(空气流道218与内侧端的连通)，真空排污阀气控接口A213与第二空腔202相连通，真空出入口A215与第三空腔203相连通，液位传感器接口A214与第六空腔206相连通。

第一阀杆221通过第一膜片223的变形实现运动，与第一阀杆221连接的第一密封件222通过上下运动用于间歇性的实现第二空腔202上端及下端的连通，即实现真空排污阀3气控接口间歇性的与空气入口211及真空出入口相连通；第二阀杆231通过第二膜片233的变形实现运动，与第二阀杆231连接的第二密封件232用于间歇性的实现第四空腔204与第五空腔205的连通。

该气动控制器2的具体工作原理为：如图6所示，当液位传感器接口A214处于高压状态时，第二膜片233上下两端由于压力不同而向上运动，并通过第二阀杆231带动第二密封件232向上运动，此时第四空腔204与第五空腔205相连通，由于第五空腔205与空气流道218相连通，则第四空腔204内通入空气，而第三空腔203由于与真空出入口相连通，内部为真空，因此第一膜片223由于上下两端压力不同而向上运动，并通过第一阀杆221带动第一密封件222向上运动，此时第二空腔202与第三空腔203相连通，则实现真空排污阀气控接口A213与真空出入口相连通，真空排污阀气控接口A213内通入真空；反之，真空排污阀气控接口A213与空气流道218(即空气入口211)相连通，真空排污阀气控接口A213内通入空气。

本实施例中，空气入口211向空气流道218内通入空气的过程中，还经过过滤块219，用于对空气进行除尘及过滤，除去空气中的杂质，并拦截空气中凝结的水汽，最终冷凝水从冷凝水出口216处排出；过滤结构的设计可以防止杂质与冷凝水进入气动控制器2内部而粘附在执行机构22及控制机构23上，避免出现内部结构失效的问题；真空出入口A215设置在气控壳体21下方，与连通的第三空腔203之间设置有真空源三级稳压系统，防止压力波动对执行机构22及控制机构23的工作产生影响，提高稳压的可靠性及稳定性。

其二，如图8、图9及图10所示，真空排污阀3包括排污壳体31及设置在排污壳体31内部的排污膜片32；排污壳体31两端设置有与排污壳体31内部相连通的进水接口314及出水接口315，侧壁上设置有真空排污阀空气接口B311，上端设置有真空排污阀气控接口B312，出水接口315侧壁上设置有真空出入口B313；同时，污水吸入管路52与进水接口314连接，下端延伸至污水腔11内，真空输送管路53与出水接口315连接，端部安装有手动球阀54；排污膜片32设置在壳体内部，并通过不同变形状态实现进水接口314与出水接口315的打开和关闭。

该真空排污阀3的工作原理为：由于真空排污阀3需与下游的真空泵站03连接，因此排污膜片32下方的空间内均为真空状态，当真空排污阀空气接口B311内通入真空时，排污膜片32上下两端的压力相同，如图9所示，排污膜片32会恢复为非变形状态，进水接口314与出水接口315相连通，真空排污阀3打开；当真空排污阀空气接口B311内通入空气时，排污膜片32上端的压力大于下端的压力，如图10所示，此时排污膜片32会发生变形，排污膜片32下端与排污壳体31内部下端相抵，从而使进水接口314与出水接口315不连通，真空排污阀3关闭。

其三，如图11所示，液位传感器4包括液位流通管路41及设置在液位流通管路41上端端部的液位传感器接口B42，液位流通管路41延伸至污水腔11内，液位传感器接口B42处在设备腔12内。

该液位传感器4的工作原理为：由于液位流通管路41处在污水腔11内，当污水腔11内的液位上升时，液位流通管路41内部的液位也会逐渐上升时，与此同时，内部的气体压力会逐渐增大，反之压力则会减小，从而用于触发与之连接的设备的工作。

关于气动控制器2、真空排污阀3及液位传感器4的管路连接关系为：

如图11所示(图11中为了便于观察管路连接关系，已将液位传感器4独立出来)，真空排污阀空气接口A212与真空排污阀空气接口B311、真空排污阀气控接口A213与真空排污阀气控接口B312、真空出入口A215及真空出入口B313、液位传感器接口A214及液位传感器接口B42依次通过管路相连。

总体而言，本实施例的工作原理为：

(1)当污水腔11内的液位上升时，参照上述“液位传感器4的工作原理”，液位流通管路41内部的液位也会逐渐上升时，内部的气体压力会逐渐增大，液位传感器接口B42处的压力上升，与之连接的液位传感器接口A214处的压力也上升；

(2)当液位传感器接口A214处于高压状态时，参照上述“气动控制器2的具体工作原理”，如图6所示，此时第一密封件222及第二密封件232均由图示状态向上运动，真空排污阀气控接口A213与真空出入口相连通，真空排污阀气控接口A213内通入真空，与之连接的真空排污阀气控接口B312内通入真空；

(3)当真空排污阀空气接口B311内通入真空时，参照上述“真空排污阀3的工作原理”，排污膜片32上下两端的压力相同，如图9所示，排污膜片32会恢复为非变形状态，进水接口314与出水接口315相连通，真空排污阀3打开，从而实现污水腔11内的污水排放。

实施例2

如图12所示，一种污水罐通风式真空井，其应用场景与实施例1相同，本实施例中，重力污水入口管路51的布管方式是从污水源到真空井按照重力下降的梯度进行重力布管，若距离过大，其间需要添加必要数量的提升弯管55，当存在提升弯管55时，在提升弯管55处积存的污水会导致建筑物附近的地面通气管61路中的空气不能行之有效地进入到污水腔11中，此时则会出现水阻问题。

该水阻产生的影响具体如下：

其一，由于污水腔11与设备腔12之间是采用密封的方式进行配置的，从而导致污水腔11上方的空气是密封的状态；当地面空气不能行之有效地顺利与污水腔11上方的空气进行连通时，会造成污水腔11中污水液面上方的空气的压力低于大气压力，进而会造成液位传感器4的误操作，最终导致气动控制器2功能失效。

其二，当来自污水源的污水进入污水腔11中以后，污水腔11中的污水水位会从低水位逐渐上升到高水位，当水位继续上升时，会导致污水槽液位上的空气的压力远大于大气压力，其压力值远大于液位传感器4中高水位时的动作压力值，进而会导致气动控制器2内部的第一膜片223及第二膜片233受到压力过大而损坏，进而影响真空排污阀3的有效动作；更严重的时，由于大多数情况下，为了提高真空井的使用范围，以及提升弯管55的角度要求，特别是不同安装高度的情况下，比如山坡上，液位传感器4高水位点距离隔板14之间的距离会因污水腔11底部到隔板14之间的距离的不同而不同，这就导致了不同的海拔位置处，污水腔11中的高水位的绝对水位是不同的，极端情况下，有些真空井在低海拔处，重力流不仅流量大，而且流速快，进而会对真空井中的污水造成必要的压力冲击，极端情况下，特别是污水腔11中液位达到极限液位时，污水可能会通过液位传感器4进入气动控制器2中。

其三，为了避免触及污水，设备中的触发液位设置在实际安装过程中，需要精确调整、验证和确定，而现有技术中固定式方案或者增加一个安装支架的技术方案是无法做到可靠有效调整的，特别是当污水腔11内部液位逐渐下降后，会将设备腔12室中的高压空气回流进污水腔11中。

因此本实施例中，由于通气管61与重力污水入口管路51相连，因此相较于实施例1而言，如图13所示，在设备腔12内增设了泄压装置7。

如图14所示，泄压装置7安装在隔板14上，如图15所示，其结构包括泄压壳体71、设置在泄压壳体71内的通气组件72及密封组件73；其中，泄压壳体71安装在隔板14上，包括卡接配合的上壳体711及下壳体712，其中上壳体711安装在隔板14上方，下壳体712安装在隔板14下方；该上壳体711及下壳体712内部具有与相连通的空腔713，空腔713上端呈开口状，下端延伸至污水腔11内，并通过下壳体712的侧壁与污水腔11相连通；通气组件72包括贴合空腔713内壁设置的通气环721、嵌套设置在通气环721内的连接座722及嵌套设置在连接座722上端部的通气座723；如图16所示，通气环721侧壁上均布若干沿泄压壳体71中轴线方向设置通气槽724；连接座722内具有上腔室725及下腔室726，如图17所示，上腔室725对应的连接座722侧壁上均布若干与通气槽724相连通的通气孔727；通气座723嵌套设置在上腔室725内，中部设置有与通气孔727相连通的泄压管路728，上端设置有与泄压管路728相连通的连接端口729，如图13所示，连接端口729的一端与气动控制器2侧边的空气入口211相连通，另一端与设备腔12相连通；如图15所示，密封组件73嵌套设置在下腔室726内，包括密封阀杆731、密封膜片732及复位弹簧733，密封阀杆731处在泄压管路728下方，并与泄压管路728同轴设置，上端设置有堵头734，泄压管路728下端设置有与堵头734形成密封的唇形密封圈735。

作为本实施例的进一步优化，泄压装置7安装在隔板14上远离重力污水入口管路51的一侧，安装时需与隔板14之间密封良好。

本实施例中，密封组件73常态下受复位弹簧733作用，堵头734与唇形密封圈735分离，此时空腔713、通气槽724、通气孔727、泄压管路728及连接端口729相连通，用于实现空气的流通；当空腔713下方的压力受水位的上升而增大时(此时已有污水从空腔713下方进入)，密封膜片732会带动密封阀杆731向上运动，使堵头734与唇形密封圈735形成密封，从而关闭了上述连通的通道，避免污水进入设备腔12及气动控制器2内；该结构的设计使得密封组件73，尤其是堵头734与唇形密封圈735均不会与污水接触而造成密封失效，进一步避免了污水进入气动控制器2的问题，从而使得装置的可靠性更高，寿命长；与此同时，对于液位波动大的真空井而言，比如污水腔11绝对高度大的场合，需要提高密封组件73所在腔室(即下腔室726)的高度行程，进而有效避免污水的波动对密封组件73的污染。

实施例3

如图18所示，一种污水罐通风式真空井，其应用场景与实施例1和实施例2相同，本实施例中，如图19、图20所示，将实施例2中的液位传感器4及泄压装置7合体设计，泄压装置7安装在隔板14上，如图21、图22所示，其结构包括泄压壳体71、设置在泄压壳体71内的通气组件72及密封组件73，泄压壳体71下端设置有延伸至污水腔11下端的管体43；液位传感器4包括液位流通管路41及液位传感器接口B42，其中液位流通管路41贯穿泄压壳体71设置，液位传感器接口B42与液位流通管路41上端相连通，并设置在泄压壳体71上端面，液位流通管路41下端与管体43相连通。

本实施例中，气动控制器2、真空排污阀3及泄压装置7的管路连接关系为：

如图23所示，为便于示出清晰接线关系，图中椭圆虚线内部为气动控制器2的底部结构示意图，真空排污阀空气接口A212与真空排污阀空气接口B311、真空排污阀气控接口A213与真空排污阀气控接口B312、真空出入口A215及真空出入口B313、液位传感器接口A214及液位传感器接口B42、连接端口729一端与空气入口211依次通过管路相连。

结合实施例2和实施例3，泄压装置7的工作原理具体如下：

(1)如图24所示，当污水腔11中的液位从低液位开始继续上升，直至到达高液位之前，期间污水腔11上方的空气依次通过空腔713--通气槽724--通气孔727--泄压管路728--连接端口729向气动控制器2的空气入口211通气；当污水腔11中的液位从高液位开始继续下降，期间空气入口211处的空气依次通过连接端口729--泄压管路728--通气孔727--通气槽724--空腔713向污水腔11上方通气，即图24中的虚线所示；

(2)当污水腔11中的污水超过高液位时，液位仍会继续上升，期间污水腔11上方的空气经空腔713--通气槽724--通气孔727--泄压管路728--连接端口729(空气入口211一侧)继续通气；与此同时，超过高液位时，污水腔11上方的空气压力过大，会造成气动控制器2误操作，故此时更高的压力经过空腔713--通气槽724--通气孔727--泄压管路728--连接端口729(设备腔12一侧)向设备腔12内输送气体，进而进一步降低超高压气体对气动控制器2造成的影响；

(3)当污水腔11中的污水达到污水腔11上壁时(即污水充满整个污水腔11)，污水会进入泄压壳体71内部的空腔713中，压缩空腔713中的空气，从而推动密封膜片732带动密封阀杆731向上运动，最终使堵头734与唇形密封圈735形成密封，从而关闭了图24中虚线所示的流通路径，有效避免污水进入设备腔12及气动控制器2中。

实施例3中，液位控制器的工作原理具体如下：

结合图24、图25所示，图中的虚线为液位传感器4中的空气流通路线图，当污水腔11内的污水液位不断上升时，管体43内的液位不断上升，从而使得管体43内部液位上端的空气压力上升，进而使得液位流通管路41内部及液位传感器接口B42处的空气压力上升；当污水腔11内的污水液位不断下降时，管体43内的液位开始下降，从而使得管体43内部液位上端的空气压力下降，进而使得液位流通管路41内部及液位传感器接口B42处的空气压力下降；通过液位传感器接口B42处的压力反馈，可以触发气动控制器2的工作，进而控制真空排污阀3的工作。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种污水罐通风式真空井，其特征在于：包括井体、安装在井体内的气动控制器、真空排污阀及液位传感器、与井体连接的污水管路系统及通气管路系统；所述井体包括污水腔、设备腔及盖设在上端的密封井盖；所述气动控制器、真空排污阀及液位传感器均安装在设备腔内；所述污水管路系统包括与污水腔相连通的重力污水入口管路、与真空排污阀连接的污水吸入管路及真空输送管路；所述通气管路系统包括延伸至地面上端的通气管。

2.根据权利要求1所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述气动控制器包括气控壳体、设置在气控壳体内部的执行机构及控制机构；所述气控壳体侧壁上设置有空气入口、真空排污阀空气接口A及真空排污阀气控接口A，底部设置有液位传感器接口A、真空出入口A及冷凝水出口；所述执行机构用于实现真空排污阀气控接口间歇性的与空气入口及真空出入口相连通，其结构包括第一阀杆、第一密封件及第一膜片；所述控制机构与液位传感器接口相连，用于驱动执行机构工作，其结构包括第二阀杆、第二密封件及第二膜片；

所述真空排污阀包括排污壳体及设置在排污壳体内部的排污膜片；所述排污壳体两端设置有与排污壳体内部相连通的进水接口及出水接口，侧壁上设置有真空排污阀空气接口B，上端设置有真空排污阀气控接口B，所述进水接口与污水吸入管路相连通，所述出水接口与真空输送管路相连通，并安装有手动球阀，所述出水接口侧壁上设置有真空出入口B；

所述液位传感器包括液位流通管路及设置在液位流通管路上端端部的液位传感器接口B，所述液位流通管路延伸至污水腔内；

所述真空排污阀空气接口A与真空排污阀空气接口B、真空排污阀气控接口A与真空排污阀气控接口B、真空出入口A及真空出入口B、液位传感器接口A及液位传感器接口B依次通过管路相连通。

3.根据权利要求2所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述真空排污阀与气动控制器通过抱箍固定连接，固定方式采用上下连接或水平方向并列设置中的一种。

4.根据权利要求2所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述通气管与设备腔相连通，上端延伸至地面以上，且延伸至地面以上的部分采用贴墙或安装在墙体内部的方式设置。

5.根据权利要求2所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述通气管与重力污水入口管路相连通，上端延伸至地面以上，且延伸至地面以上的部分采用贴墙或安装在墙体内部的方式设置，下端部与井体之间的重力污水入口管路上设置有提升弯管。

6.根据权利要求5所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述设备腔内设置有泄压装置，所述泄压装置安装在井体内远离重力污水入口管路的一侧，其结构包括泄压壳体、设置在泄压壳体内的通气组件及密封组件；所述泄压壳体内部具有一空腔，下端延伸至污水腔内，并与污水腔相连通；所述通气组件包括贴合空腔内壁设置的通气环、嵌套设置在通气环内的连接座及嵌套设置在连接座上端部的通气座；所述通气座中部设置有利用通气环及连接座实现与污水腔相连通的泄压管路，上端设置有与泄压管路相连通的连接端口；所述密封组件嵌套设置在连接座下端部，包括密封阀杆、密封膜片及复位弹簧，所述密封阀杆处在泄压管路下方，并与泄压管路同轴设置。

7.根据权利要求6所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述通气环侧壁上均布若干沿泄压壳体中轴线方向设置通气槽；所述连接座内具有上腔室及下腔室，所述上腔室对应的连接座侧壁上均布若干与通气槽相连通的通气孔；所述通气座嵌套设置在上腔室内，中部的泄压管路与通气孔相连通，所述密封组件嵌套设置在下腔室内。

8.根据权利要求6所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述密封阀杆上端设置有堵头，所述泄压管路下端设置有与堵头形成密封的唇形密封圈。

9.根据权利要求6所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述泄压装置与液位传感器采用分体结构设计，所述液位传感器与真空排污阀通过抱箍固定连接，所述泄压装置安装在设备腔内，所述连接端口的一端与气动控制器侧边的空气入口相连通，另一端与设备腔相连通。

10.根据权利要求6所述的一种污水罐通风式真空井，其特征在于：所述泄压装置与液位传感器采用合体结构设计，所述液位传感器包括液位流通管路及液位传感器接口B，所述液位流通管路贯穿泄压壳体设置，所述液位传感器接口B设置在泄压壳体上端面；所述泄压装置下端具有一延伸至污水腔下端的管体，所述管体与液位流通管路相连通。

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